第05章电气设备绝缘试验(1).ppt

第第5章章 电气设备绝缘试验（一）电气设备绝缘试验（一）5.1 测定绝缘电阻测定绝缘电阻5.2 测定泄漏电流测定泄漏电流5.3 测定介质损耗因数测定介质损耗因数5.4 局部放电的测试局部放电的测试5.5 绝缘油中溶解气体的色谱分析绝缘油中溶解气体的色谱分析2021/9/1511、电气设备绝缘试验的必要性：、电气设备绝缘试验的必要性：为保证电气设备乃至整个电力系统的安全可靠运行，为保证电气设备乃至整个电力系统的安全可靠运行，必须恰当的选择各种电气设备的绝缘。但由于种种原必须恰当的选择各种电气设备的绝缘。但由于种种原因，绝缘仍然是电力系统中的薄弱环节，绝缘故障通因，绝缘仍然是电力系统中的薄弱环节，绝缘故障通常是引发电力系统事故的首要原因。常是引发电力系统事故的首要原因。电介质理论仍远未完善，各种绝缘材料和绝缘结构的电介质理论仍远未完善，各种绝缘材料和绝缘结构的电气性能还不能仅依靠理论分析计算来解决问题，而电气性能还不能仅依靠理论分析计算来解决问题，而必须同时借助于各种绝缘试验来检验和掌握绝缘的状必须同时借助于各种绝缘试验来检验和掌握绝缘的状态和性能，各种试验结果也往往成为绝缘设计的依据态和性能，各种试验结果也往往成为绝缘设计的依据和基础。和基础。2021/9/1522、电气设备绝缘试验的种类：电气设备绝缘试验的种类：耐压试验（破坏性试验）：模仿设备绝缘在运行中可耐压试验（破坏性试验）：模仿设备绝缘在运行中可能受到的各种电压，对绝缘施加与之等价的或更为严能受到的各种电压，对绝缘施加与之等价的或更为严峻的电压，从而考验绝缘耐受这类电压的能力。试验峻的电压，从而考验绝缘耐受这类电压的能力。试验过程有可能给被试绝缘带来不可逆转的局部损伤或整过程有可能给被试绝缘带来不可逆转的局部损伤或整体损坏。体损坏。检查性试验（非破坏性试验）：测定绝缘某些方向的检查性试验（非破坏性试验）：测定绝缘某些方向的特性，并据此间接地判断绝缘的状况。电压低，一般特性，并据此间接地判断绝缘的状况。电压低，一般不会导致绝缘的击穿损坏。不会导致绝缘的击穿损坏。2021/9/1533、两类试验的关系：、两类试验的关系：各种检查性试验的结果与电介质的击穿电压之间尚未各种检查性试验的结果与电介质的击穿电压之间尚未找到确切的定量关系，不能据此直接得出设备的击穿找到确切的定量关系，不能据此直接得出设备的击穿电压，因而耐压试验仍然是决定性的不可替代的。电压，因而耐压试验仍然是决定性的不可替代的。耐压试验只能在绝缘缺陷较严重时以击穿的形式揭示耐压试验只能在绝缘缺陷较严重时以击穿的形式揭示出来，并不能揭示绝缘缺陷的性质。而检查性试验却出来，并不能揭示绝缘缺陷的性质。而检查性试验却能在一定程度上以非破坏的形式揭示绝缘缺陷的不同能在一定程度上以非破坏的形式揭示绝缘缺陷的不同性质及其发展程度，使我们防患于未然。性质及其发展程度，使我们防患于未然。两类试验互为补充，而不能相互代替。两类试验互为补充，而不能相互代替。4、试验的顺序：、试验的顺序：先做检查性试验，再确定耐压试验的时间和条件。先做检查性试验，再确定耐压试验的时间和条件。2021/9/1545.1 测定绝缘电阻测定绝缘电阻绝缘电阻是反映绝缘性能的最基本的指标之一。绝缘电阻是反映绝缘性能的最基本的指标之一。1、测量工具：兆欧表（测量绝缘电阻的专用仪表）、测量工具：兆欧表（测量绝缘电阻的专用仪表）。2、测量电源：直流电压（由兆欧表提供）。、测量电源：直流电压（由兆欧表提供）。3、兆欧表的电压：、兆欧表的电压：100、250、500、1000、2500、5000V诸等级。电气诸等级。电气设备的电压水平越高，要求兆欧表的电压等级越高。设备的电压水平越高，要求兆欧表的电压等级越高。4、兆欧表的结构：、兆欧表的结构：手摇式、晶体管式和数字式兆欧表。手摇式、晶体管式和数字式兆欧表。2021/9/155兆欧表兆欧表屏蔽环屏蔽环5、试验接线、试验接线：线路端子线路端子 ：接被试品的高压导线。：接被试品的高压导线。屏蔽端子屏蔽端子 ：接被试品的屏蔽环。：接被试品的屏蔽环。接地端子接地端子 ：接被试品外壳或地。：接被试品外壳或地。2021/9/1562021/9/1572021/9/1586、吸收比和极化指数、吸收比和极化指数：如绝缘良好，则如绝缘良好，则 和和 会比较大，这样不仅最后的会比较大，这样不仅最后的稳定值较高，而且稳定过程也会较长；如绝缘受潮，则稳定值较高，而且稳定过程也会较长；如绝缘受潮，则不仅绝缘电阻的稳定值小，且稳定时间也很短。因此，不仅绝缘电阻的稳定值小，且稳定时间也很短。因此，一般用绝缘电阻随时间变化的关系来反映绝缘的状况。一般用绝缘电阻随时间变化的关系来反映绝缘的状况。2021/9/159吸收比：时间为吸收比：时间为 60s 与与 15s 时所测得的绝缘电阻之比。时所测得的绝缘电阻之比。绝缘良好，则绝缘良好，则 ，C 一般一般 1.31.5。对于大容量的设备，如发电机、变压器等其绝缘的对于大容量的设备，如发电机、变压器等其绝缘的极化和吸收过程很长，吸收比还不能充分反映吸收过程极化和吸收过程很长，吸收比还不能充分反映吸收过程的整体。的整体。极化指数：绝缘在加压后极化指数：绝缘在加压后10min和和1min所测得的绝缘电所测得的绝缘电阻之比。阻之比。绝缘良好，则绝缘良好，则 ，C 一般一般 1.52.0。2021/9/15107、测绝缘电阻能有效地发现的缺陷：、测绝缘电阻能有效地发现的缺陷：总体绝缘质量欠佳；总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮；绝缘受潮；两极间有贯穿性的导电通道；两极间有贯穿性的导电通道；绝缘表面情况不良（比较有无屏蔽极的测量结果）。绝缘表面情况不良（比较有无屏蔽极的测量结果）。8、不能有效地发现的缺陷：、不能有效地发现的缺陷：绝缘中的局部缺陷；绝缘中的局部缺陷；绝缘老化（老化后绝缘电阻仍很高）。绝缘老化（老化后绝缘电阻仍很高）。2021/9/15119、测绝缘电阻时应注意事项：、测绝缘电阻时应注意事项：试验前应将被试品接地放电一定时间；试验前应将被试品接地放电一定时间；高压测试连接线应尽量保持架空；高压测试连接线应尽量保持架空；对带有绕组的被试品，应先将被测绕组首尾短接，再对带有绕组的被试品，应先将被测绕组首尾短接，再接到接到 L 端子；非被测绕组也应先首尾短接；端子；非被测绕组也应先首尾短接；测吸收比和极化指数时，应待电源电压达稳定后再接测吸收比和极化指数时，应待电源电压达稳定后再接入被试品，并开始计时；入被试品，并开始计时；测试结束时，应先断开测试结束时，应先断开 L 端子与被试品的连线，以防端子与被试品的连线，以防被试品对兆欧表反向放电，损坏仪表；被试品对兆欧表反向放电，损坏仪表；绝缘电阻与温度有十分显著的关系，所以测量绝缘电绝缘电阻与温度有十分显著的关系，所以测量绝缘电阻时应准确记录当时绝缘的温度。阻时应准确记录当时绝缘的温度。2021/9/15125.2 测定泄漏电流测定泄漏电流 实际上也是测量绝缘电阻，但其有其自身优越性，实际上也是测量绝缘电阻，但其有其自身优越性，是反映绝缘性能的基本指标之一。是反映绝缘性能的基本指标之一。1、测量工具：微安表。、测量工具：微安表。2、测量电源：、测量电源：输出电压：较高直流电压，整流而来，可连续调节。输出电压：较高直流电压，整流而来，可连续调节。被试品被击穿时，电源有自我保护，不受损坏。被试品被击穿时，电源有自我保护，不受损坏。输出电流：常温下输出电流：常温下 ，运行温度下，运行温度下 。2021/9/15133、试验接线、试验接线：微安表：当试品不接地时，测量仪表处较安全。微安表：当试品不接地时，测量仪表处较安全。调压器调压器被测电介质被测电介质交流电压表交流电压表试验变压器试验变压器、整流单元整流单元直流电压表直流电压表当试品有接地点时，微安表处于高压侧，注意安全。当试品有接地点时，微安表处于高压侧，注意安全。2021/9/15142021/9/15152021/9/15164、微安表电路图、微安表电路图：电感电感 ：突然短路时，放电管来不及动作时，限制微安：突然短路时，放电管来不及动作时，限制微安表的冲击电流。表的冲击电流。电阻电阻 ：与微安表串连、分压，使微安表满值时放电管：与微安表串连、分压，使微安表满值时放电管能动作。能动作。放电管放电管 ：过电流时，放：过电流时，放电管放电，短电管放电，短路，从而保护路，从而保护微安表。微安表。滤波电容滤波电容 ：降低微安表电流陡度，保证放电管动作。：降低微安表电流陡度，保证放电管动作。开关开关 ：一般情况下闭合，打开时微安表读数。：一般情况下闭合，打开时微安表读数。2021/9/15172021/9/15185、特点：、特点：试验电压高，且可任意调节，能揭示兆欧表不能发现试验电压高，且可任意调节，能揭示兆欧表不能发现的某些绝缘缺陷。的某些绝缘缺陷。所加直流电压是逐渐升高的，在升压过程中，从所测所加直流电压是逐渐升高的，在升压过程中，从所测电流、电压的关系线性度上，可分析绝缘情况。电流、电压的关系线性度上，可分析绝缘情况。兆欧表刻度非线性度很强，难以精确读数；微安表的兆欧表刻度非线性度很强，难以精确读数；微安表的刻度基本上是线性的，能精确读数。刻度基本上是线性的，能精确读数。泄漏电流试验复杂，而兆欧表小巧轻便，使用方便。泄漏电流试验复杂，而兆欧表小巧轻便，使用方便。A区线性关系区线性关系 绝缘良好绝缘良好B区非线性关系区非线性关系 绝缘有缺陷绝缘有缺陷2021/9/15195.3 测定介质损耗因数测定介质损耗因数 表征绝缘在交流电压作用下比损耗（介损角正切）表征绝缘在交流电压作用下比损耗（介损角正切）大小的特征参数，它与绝缘体的形状和尺寸无关，是绝大小的特征参数，它与绝缘体的形状和尺寸无关，是绝缘性能的基本指标之一。缘性能的基本指标之一。2、测量电源：交流高压。、测量电源：交流高压。3、测量方法：、测量方法：测量方法有电桥法、瓦特表法、不平衡电桥法等。测量方法有电桥法、瓦特表法、不平衡电桥法等。其中电桥法准确度为最高，最通用的是西林电桥。其中电桥法准确度为最高，最通用的是西林电桥。1、介质损耗因数、介质损耗因数 ：2021/9/15204、测试电路、测试电路：当电桥平衡时：当电桥平衡时：若若 单位为单位为 ，则在数值上，则在数值上，。展开使两边实、虚部分别相等。展开使两边实、虚部分别相等。2021/9/15212021/9/15222021/9/15232021/9/15242021/9/15252021/9/15265、影响电桥准确度的因素、影响电桥准确度的因素：试验高压电源对桥体杂散电容的影响；试验高压电源对桥体杂散电容的影响；外界高压电场干扰源通过杂散电容对电桥的影响；外界高压电场干扰源通过杂散电容对电桥的影响；外界磁场在桥路中感应出干扰电势的影响。外界磁场在桥路中感应出干扰电势的影响。外界电场外界电场干扰源干扰源2021/9/15276、试验能发现的绝缘缺陷、试验能发现的绝缘缺陷：受潮；受潮；穿透性导电通道；穿透性导电通道；绝缘老化劣化，绕组上附积油泥；绝缘老化劣化，绕组上附积油泥；绝缘内含气泡的电离、绝缘分层、脱壳；绝缘内含气泡的电离、绝缘分层、脱壳；绝缘油脏污、劣化。绝缘油脏污、劣化。7、试验不能发现的绝缘缺陷：、试验不能发现的绝缘缺陷：非穿透性的局部损坏；非穿透性的局部损坏；很小部分绝缘的老化劣化；很小部分绝缘的老化劣化；个别的绝缘弱点。个别的绝缘弱点。2021/9/1528 尽可能分部测试，因为尽可能分部测试，因为 不易反映局部缺陷。不易反映局部缺陷。8、试验时应注意的事项、试验时应注意的事项：护环和屏蔽的布置方式对测量结果影响很大。护环和屏蔽的布置方式对测量结果影响很大。测量绕组时应注意，将每个绕组的首尾都短接。测量绕组时应注意，将每个绕组的首尾都短接。测量电压，最好接近于被试品的正常工作电压。测量电压，最好接近于被试品的正常工作电压。温度会影响测量结果，通常以温度会影响测量结果，通常以20时作为参考标准。时作为参考标准。2021/9/15295.4 局部放电的测试局部放电的测试1、局部放电：、局部放电：常用的固体绝缘物总会不同程度的包含一些分散性常用的固体绝缘物总会不同程度的包含一些分散性的异物，这些异物的电导和介电常数不同于绝缘物，在的异物，这些异物的电导和介电常数不同于绝缘物，在外施电压作用下，这些异物附近将具有比周围更高的场外施电压作用下，这些异物附近将具有比周围更高的场强。当场强超过了该处物质的电离场强，该处物质就产强。当场强超过了该处物质的电离场强，该处物质就产生电离放电，称之为局部放电。生电离放电，称之为局部放电。2、意义：、意义：局部放电的测试，能预防绝缘的情况，也是估计绝局部放电的测试，能预防绝缘的情况，也是估计绝缘电老化速度的重要依据。缘电老化速度的重要依据。2021/9/15303、衡量参数（视在电荷量）：、衡量参数（视在电荷量）：电极板上的被中和电荷量电极板上的被中和电荷量 ，称为视在电荷称为视在电荷量，以量，以pC计，作为局部放电的衡量参数。计，作为局部放电的衡量参数。极板上电荷未来得及变化，因此电压减小一微量极板上电荷未来得及变化，因此电压减小一微量 。气泡放电，电容值增大。气泡放电，电容值增大。2021/9/15314、测试方法：、测试方法：脉冲电流法：局部放电时，将被试品两端的电压突变转脉冲电流法：局部放电时，将被试品两端的电压突变转化为检测回路中的脉冲电流的测量方法。化为检测回路中的脉冲电流的测量方法。串联法：串联法：检测用阻抗检测用阻抗信号放大器信号放大器测试仪器（常用示波器）测试仪器（常用示波器）被检测设备被检测设备此方法将被检测设备此方法将被检测设备 与检测用阻抗与检测用阻抗 串联。串联。给局放脉冲提供通道给局放脉冲提供通道低通滤波器阻断局放脉冲低通滤波器阻断局放脉冲2021/9/1532 并联法：并联法：此方法将测量阻抗此方法将测量阻抗 与耦合电容与耦合电容 串联后，并联串联后，并联到被测品到被测品 两端。两端。并联法的优点并联法的优点：允许被试品一端接地；允许被试品一端接地；对对 较大的被试品，避免较大的工频电流通过较大的被试品，避免较大的工频电流通过 ；如果如果 被击穿，不会危及人身和测试系统。被击穿，不会危及人身和测试系统。2021/9/1533 平衡法：平衡法：串联法和并联法的抗干扰性能较差，可采用电桥平串联法和并联法的抗干扰性能较差，可采用电桥平衡原理来检测。衡原理来检测。与与 的大小要相近，二者的的大小要相近，二者的 也比较接近，这也比较接近，这样外部的干扰源在两个桥臂上产生的干扰可以相抵消。样外部的干扰源在两个桥臂上产生的干扰可以相抵消。要求要求 与与 各方面很接近，并且各方面很接近，并且 发生局部放电发生局部放电时时 不会发生同样的放电，因此不会发生同样的放电，因此 较难找到。较难找到。2021/9/15342021/9/15355.5 绝缘油中溶解气体的色谱分析绝缘油中溶解气体的色谱分析 浸绝缘油的气体设备中，如果存在局部过热、局部浸绝缘油的气体设备中，如果存在局部过热、局部放电或其它内部故障时，会产生较大量的各种烃类气体放电或其它内部故障时，会产生较大量的各种烃类气体和和 、等气体，称为故障特征气体。因此，分析等气体，称为故障特征气体。因此，分析油中溶解气体的成分、含量及其随时间而增长的规律，油中溶解气体的成分、含量及其随时间而增长的规律，就可以鉴别故障的性质、程度及其发展情况。就可以鉴别故障的性质、程度及其发展情况。试验步骤：试验步骤：将油中溶解的气体脱出；将油中溶解的气体脱出；送入气相色谱仪；送入气相色谱仪；对不同气体进行分离和定量。对不同气体进行分离和定量。2021/9/1536