第10讲 绝缘的非破坏性试验(一).ppt

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1、高电压技术上次课回顾上次课回顾u绝缘子分类（连接方式、材料）绝缘子分类（连接方式、材料）u绝缘子的基本要求（绝缘子的基本要求（3点）点）u三种闪络电压三种闪络电压u棒形绝缘子（干闪、淋雨闪络、安装位置影响）棒形绝缘子（干闪、淋雨闪络、安装位置影响）u绝缘子串电压分布（杂散电容影响：绝缘子串电压分布（杂散电容影响：CE、CL）2预备知识预备知识试验分类试验分类设备在设计、生产、运行过程中的各种试验可划分为三大类。1.研究性试验研究性试验(设计过程)2.产品试验产品试验(生产过程)这是产品在设计制造和生产过程中的试验：（1）型式试验）型式试验 （2）试运行试验）试运行试验 （3）出厂试验）出厂试验

2、 3.预防性试验预防性试验(运行过程)3绝缘监测和诊断绝缘监测和诊断 进行绝缘监测和诊断的原因：进行绝缘监测和诊断的原因：电力设备绝缘在运行中受各种因素的作用，其性能将逐渐劣化，以致出现缺陷，造成故障。通过对绝缘的试验和各种特性的测量，了解并评估绝缘在运行过程中了解并评估绝缘在运行过程中的状态的状态，能早期发现故障。按对设备造成的影响程度两类按对设备造成的影响程度两类（1）非破坏性试验非破坏性试验-绝缘特性试验：绝缘特性试验：在较低电压下或用其它不会损伤绝缘的方法来测量绝缘的各种情况，从而判断绝缘内部的缺陷。包含的种类：绝缘电阻试验、介质损耗角正切试验、局部放电试验、绝缘油的气相色谱分析等（2

3、 2）破坏性试验）破坏性试验-耐压试验耐压试验：以高于设备的正常运行电压来考核设备的电压耐受能力和绝缘水平。耐压试验对绝缘的考验严格，能保证绝缘具有一定的绝缘水平或裕度；缺点在试验时可能给绝缘造成一定的损伤不能揭示绝缘缺陷的性质。不能揭示绝缘缺陷的性质。不能揭示绝缘缺陷的性质。不能揭示绝缘缺陷的性质。包含的种类：交流耐压试验、直流耐压试验、雷电冲击耐压试验及操作冲击耐压试验 44.1 4.1 绝缘电阻试验绝缘电阻试验u绝缘的等值电路往往是电阻电容电阻电容的混合电路的混合电路。吸收电流吸收电流ia：由空间电荷极化造成的：由空间电荷极化造成的位移电流位移电流5一、主要参数及技术指标一、主要参数及技

4、术指标稳态电压稳态电压U起始电压起始电压U06电流变化规律电流变化规律泄漏电流泄漏电流Ig吸收电流吸收电流ia第一部分：第一部分：Ig与试品的总绝缘电阻总绝缘电阻(R1+R2)成反比成反比；第二部分：第二部分：ia与试品绝缘均匀程度绝缘均匀程度成正比成正比；R1C1 R2C2，吸，吸收现象便不明显。收现象便不明显。当绝缘严重受潮或出现导电性缺陷时：严重受潮或出现导电性缺陷时：R1、R2或两者之和显著减小或两者之和显著减小，Ig大大增加，而大大增加，而Ia迅速衰减迅速衰减7绝缘电阻绝缘电阻所测所测绝缘电阻绝缘电阻是是随测量时间变化而变化随测量时间变化而变化，当，当t时，测量值为时，测量值为R=R

5、，特别是，特别是电容量较大时电容量较大时，测量，测量到到R的值要较长时间的值要较长时间。因此，在实际试验中，规程规定，因此，在实际试验中，规程规定，只需测量只需测量60s时的绝缘电阻时的绝缘电阻值，即值，即R60S的值的值，当电容量特别大时，吸收现象特别明显，如当电容量特别大时，吸收现象特别明显，如大型发电机，可以采用大型发电机，可以采用10min时的绝缘电阻值时的绝缘电阻值。8吸收比K：定义：加压60秒时的绝缘电阻与15秒时绝缘电阻的比值 对大电容量试品（也称极化指数P）：为加压10分钟时的绝缘电阻与1分钟时绝缘电阻的比值。9绝缘状态的判定：绝缘内部有集集中中性性导导电电通通道道或绝缘严严重

6、重受受潮潮，则电阻R1、R2会显著降低，泄漏电流大大增加，时间常数大为减小，吸收电流迅速衰减。绝缘部部分分受受潮潮，只要R1与R2中一个数值降低，值也会大为减小，吸收电流仍会迅速衰减，仍使吸收比K（极化指数P）的下降。不同绝缘状态下的绝缘电阻的变化曲线 当K1或接近于1 设备基本丧失绝缘能力基本丧失绝缘能力。K1.3时可判断绝缘可可能受潮能受潮。10二、试验设备与试验方法二、试验设备与试验方法u采用兆欧表线路端子L、接地端子E、屏蔽（或保护）端子GL和和E之间被试品之间被试品，G用以消除绝缘试品表面泄漏电流的影响消除绝缘试品表面泄漏电流的影响绝缘电阻实验原理接线示意图绝缘电阻实验原理接线示意图

7、实物接线图实物接线图11兆欧表工作原理兆欧表工作原理I1流过线圈1，产生力矩M1，I2流过RxR2，产生力矩M2，角度角度反映力矩差反映力矩差Rx：绝缘电阻：绝缘电阻表面泄漏电流表面泄漏电流从Rf流过不影响经过不影响经过Rx的电流的电流I2原理等效图原理等效图12兆欧工作表电源兆欧工作表电源 兆欧表发电机产生的直流电压有500、1000、2500、5000、10000V 等规格 仪表的读数读数与手摇式发电机的端电压端电压或转速绝转速绝对值对值的关系不大关系不大，一般只要使得手柄的转速达到转速达到额定转速（通常为额定转速（通常为120r/min）的）的80以上即可以上即可，重要的是必须保持转速的

8、恒定保持转速的恒定。(Why?.)详细解释见下一页。注意注意：当试品电容较大时，测量后须先将兆欧表从须先将兆欧表从测量回路中断开测量回路中断开，然后才能停止转动发电机，以免试品电容电流反充损坏仪器。13双动线圈流比计双动线圈流比计（一）（一）u兆欧表主要由作为直直流流电电源源的手摇发电机和作为测测量量机机构构的磁磁电电式式流流比比计计(双双动动线线圈圈流流比比计计)组成。测量时，实际上是给被测物加上直流电压，测测量量其通过的泄泄漏漏电电流流，在表的盘面上读到的是经过换算的经过换算的绝缘电阻值绝缘电阻值。u磁电式流比汁的工作原理如图 2-3 所示。在同一转轴上装有两个交叉的线圈，当两线圈通有电流

9、时，两个线圈分别产生互为相反方向的转矩。其大小分别为 M1=K1f1（）I1 M2=K2f2（）I2 式中:K1、K2：比例常数；I1、I2：通过两个线圈的电流；：线圈带动指针偏转的偏转角。当 M1M2 时，线圈转动，指针偏转指针偏转。当 M1=M2 时，线圈停止转动，指针停止偏转指针停止偏转，且两电流之比电流之比与偏转角偏转角满足如下的函数关系，即14双动线圈流比计双动线圈流比计（二）（二）兆欧表的测量原理如图所示。在接接入入被被测测电电阻阻 Rx 后后，构成了两条相相互互并并联联的的支支路路，当摇动手摇发电机时，两个支路分别通过电流 I1 和 I2。可以看出可见，指针的偏转角仅仅是被被测测

10、绝绝缘缘电电阻阻 Rx 的的函函数数，而与电源电压没有直接关系。考虑到两电电流流之之比比与偏偏转转角角满足的函数关系，不难得出 =f(Rx)15兆欧表的使用维护兆欧表的使用维护如果用万用表来测量设备的绝缘电阻，测得的只是在低压下低压下的绝缘电阻值的绝缘电阻值，不能真正反映在高压条件高压条件下工作时下工作时的绝缘性能的绝缘性能。兆欧表兆欧表与万用表万用表不同之处：兆欧表本身带有电电压较高的电源压较高的电源，一般由手摇直流发电机或晶体管变换器产生，电压为电压为5005000V。因此，用兆欧表测量绝缘电阻，能得到符合实际工作条件的绝缘电阻值。测量电容性设备的绝缘电阻时，测量电容性设备的绝缘电阻时，测

11、量完毕，应对设测量完毕，应对设备充分放电。备充分放电。16绝缘电阻试验的用途绝缘电阻试验的用途可发现可发现两极间有穿透性穿透性的导电通道受潮受潮表面污垢（比较有无屏蔽极时的值比较有无屏蔽极时的值即可）不可发现不可发现绝缘中的局部缺陷（裂缝、气泡、开裂等）绝缘的老化（仍保持高阻值）17三、泄漏电流的测量三、泄漏电流的测量（1）试验电压高，能发现兆欧表所不能发现的发现兆欧表所不能发现的某些缺陷某些缺陷（2）施加的直流电压逐渐升高直流电压逐渐升高，可观察泄漏电流的变化观察泄漏电流的变化，以判断绝缘状况。屏蔽：使电晕电流和表面泄漏电屏蔽：使电晕电流和表面泄漏电流不经过电流表流不经过电流表18单相变压器

12、绕组间泄漏电流的测量单相变压器绕组间泄漏电流的测量变压器绕组间泄漏电流的测量19屏蔽方法（一）屏蔽方法（一）了解u绝缘隔离：增大绝缘电阻，减少泄漏电流。u屏蔽隔离：将被防护的电路或部件用金属屏蔽围护起来，并给屏蔽以一定的电位（包括地电位），用以阻止或减小阻止或减小泄漏电流泄漏电流，或使泄漏电流泄漏电流按一不产按一不产生误差的通路流动生误差的通路流动。屏蔽接地接地可以切断切断静电场静电场，形成良好的静电屏蔽静电屏蔽。如用金属磁性材料制成屏蔽，还可同时旁路旁路低频和低频和恒定磁通恒定磁通，形成直流电磁屏蔽电磁屏蔽。屏蔽和绝缘两种方法交替使用交替使用，还可以在不增加屏蔽总厚度的前提下获得更好的屏蔽效

13、果。20屏蔽方法（二）屏蔽方法（二）了解u无定向结构：用双绞线双绞线、同轴电缆同轴电缆做信号往返通路；或采用两个相同的测量机构两个相同的测量机构，使电磁感应在其中引起的干扰感应电动势互相抵消互相抵消；或使恒定磁场的影响自行消除。u电磁屏蔽电磁屏蔽：交变电磁场或电磁波交变电磁场或电磁波进入金属屏蔽时，将在屏蔽中产生涡流，从而消耗电磁场的能量。入射场的频率越高频率越高，屏蔽对其所起的衰减作用也越明显。21泄漏电流大小与设备绝缘状态泄漏电流大小与设备绝缘状态1绝缘绝缘良好良好2绝缘绝缘受潮受潮3绝缘中有绝缘中有集中性缺陷集中性缺陷4绝缘中有绝缘中有危险的危险的集中性缺陷集中性缺陷发电机的典型泄漏电流

14、曲线224.2 4.2 介质损耗角正切的测量介质损耗角正切的测量u与绝缘电阻的测量相比，介质损耗因数介质损耗因数tg是表征绝缘功率损耗大小绝缘功率损耗大小的特征参数，与绝缘的体积大小无关。utg在反映集中缺陷时不灵敏集中缺陷时不灵敏，测，测tg法法适合检测分布性的分布性的绝缘缺陷绝缘缺陷。可检测的缺陷种类可检测的缺陷种类234.2.24.2.2测量原理测量原理一、西林电桥西林电桥 1.1.测量原理测量原理高高压压臂臂：代表试试品品的的Z Zx x；无损耗的标准电容标准电容C CN N低低压压臂臂：处在桥箱体内的可调无感电阻R3（Z3）；无感电阻R4和可调电容C4的并联（Z4）电桥平衡：电桥平衡

15、：检流计G检零 保护：放电管A、B 西林电桥的基本回路 24电桥的平衡条件电桥的平衡条件实部、虚部分别想相等得：25公式公式因为=2f=100，tg=R4C4=C4106 式中C4的单位是F若C4以F计则可得到：tg=C4 262.2.影响西林电桥测量准确度的因素影响西林电桥测量准确度的因素外界电磁场的干扰外界电磁场的干扰杂杂散散电电容容：高压引线与低压臂之间有电场的影响，可以看作其间有杂散电容杂散电容C Cs s。由于低低压压臂臂的的电电位位很很低低，Cx和CN的电容量很小，杂散电容Cs的引入，会产生测量误差测量误差。若附近另另有有高高压压源源，其间的杂散电容Cs会引入干干扰扰电电流流i i

16、S S，也会造成测量误差测量误差。电场干扰：杂散电容导致的干扰电流 磁场干扰：电桥接线内感应干扰电势 ，影响平衡27二、角差测量法二、角差测量法原理：通过直接测量直接测量电压和电流的角差电压和电流的角差来测量测量tg 方法：同时测量流过标准电容器电流流过标准电容器电流（其相角与流过试品的容性电流的相角一致）和流过试品的电流流过试品的电流（全电流），得到二二者之间的相角差者之间的相角差，从而可以计算tg的数值。通过数字处理实现，有逐步取代平衡法测量的趋势。28三、测量三、测量tgtg抗干扰措施抗干扰措施采用平衡时可以采用的措施：（1）屏蔽（2）采用移相电源 干扰源的相位一般是无法改变相位一般是无

17、法改变的，因此，可以通过改变电源的相位，使得电源的相位和干扰的相位使得电源的相位和干扰的相位同同相或反相相或反相，来达到消除或减少消除或减少同频率干扰的目的。（3）倒相法 测量时将电源正接和倒相各测量一次电源正接和倒相各测量一次，测得两组结果tg1、Cx1和tg2、Cx2,然后计算求得tg和Cx：29倒相法两两次次测测量量法法（倒倒相相法法）：第一次测得tg1和Cx1，然后倒换试验变压器原边电源线的两头(试试验验电电压压U的的相相位位转转180)，测得第二次的数值tg2和Cx2，可用下式计算得准确的tg和Cx值：西林电桥的基本回路 现场的试品：现场的试品：难以实现屏蔽，故干扰较严重 30倒相法

18、原理倒相法原理31反接法反接法适用情况适用情况：金属外壳直接放在底座上（绝大多数电气设备）问题问题：桥本体处于高电位，操作困难对策对策：当电桥电压不高时（如10kV），可用绝缘材料做操作把手；当电桥电压较高时，操作者与桥本体在法拉第笼内32五、影响准确度的因素五、影响准确度的因素1、温度 一般随温度的升高而增大。故应换算到同一温度值换算到同一温度值（20）2、电压 试验电压所加电压能引起气泡电离或局放引起气泡电离或局放时，tg增大增大。3、试品电容量对小容量试品，能有效发现局部集中性缺陷和整体分布性 缺陷。对大容量试品，则只能发现只能发现整体分布式缺陷。4、试品表面泄漏表面泄漏 应进行相应处理。将试品表面擦干净，必要时加以屏蔽334.2.3 4.2.3 可以检测的故障种类可以检测的故障种类可检测可检测 （1）受潮受潮 （2）穿透性穿透性导电通道 （3）绝缘内绝缘内含气泡的游离，绝缘分层、脱壳（4）老化劣化，绕组上附积油泥（5）绝缘油脏污，劣化等不可检测不可检测（1）非穿透性非穿透性的局部损坏（2）很小部分很小部分绝缘的老化劣化（3）个别个别的绝缘弱点34绝缘由两部分并联组成（绝缘由两部分并联组成（并联模型并联模型）35绝缘由两部分串联组成（绝缘由两部分串联组成（串联模型串联模型）36