电气设备绝缘预防性试验.pptx
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1、电气设备绝缘预防性试验电气设备绝缘预防性试验 v意义:意义:是保证电气设备安全运行的重要措是保证电气设备安全运行的重要措施和制度。施和制度。v目的:目的:掌握电气设备的绝缘状况,及早发掌握电气设备的绝缘状况,及早发现其缺陷,以进行相应的维护与检修。现其缺陷,以进行相应的维护与检修。&如何掌握绝缘状况?如何掌握绝缘状况?第1页/共70页电气设备绝缘缺陷的产生:电气设备绝缘缺陷的产生:制造时潜伏下来的;制造时潜伏下来的;运行中逐步发展起来的。运行中逐步发展起来的。绝缘缺陷的分类:绝缘缺陷的分类:集中性缺陷;集中性缺陷;分布性缺陷。分布性缺陷。预防性试验方法分类:预防性试验方法分类:破坏性试验破坏性
2、试验(耐压试验耐压试验);非破坏性试验。非破坏性试验。第2页/共70页第一节第一节 电介质的极化、电导与损耗电介质的极化、电导与损耗 第3页/共70页放置固体介质时,电容量将增大为:对于平行平板电容器,极间为真空时:平板电容器中的电荷和电场分布平板电容器中的电荷和电场分布(a)(a)真空真空 (b)(b)充以介质充以介质第4页/共70页极化现象:极化现象:造成电容量增加造成电容量增加 !极化的原因极化的原因在外加电场的作用下,介质中原来彼此中和的正、负电荷产生了位移,在外加电场的作用下,介质中原来彼此中和的正、负电荷产生了位移,形成电矩,使介质表面出现了束缚电荷,极板上电荷增多,并造成电容形成
3、电矩,使介质表面出现了束缚电荷,极板上电荷增多,并造成电容量增大。量增大。极化的影响因素:极化的影响因素:形态(气液固)、温度、形态(气液固)、温度、电场频率等。电场频率等。极化的基本形式:极化的基本形式:电子式、离子式、偶极子电子式、离子式、偶极子转向、夹层介质界面、空间电荷极化。转向、夹层介质界面、空间电荷极化。相对介电常数:第5页/共70页1 1、电子式极化、电子式极化 电子轨道受到外电场的作用时,相对于原子核电子轨道受到外电场的作用时,相对于原子核产生位移,原子中正、负电荷的作用中心产生位移,原子中正、负电荷的作用中心不再不再重合重合.极化强度与正、负电荷作用中心间的距离成正极化强度与
4、正、负电荷作用中心间的距离成正比,且随外电场的增强而增大。比,且随外电场的增强而增大。特点特点极化所需的时间极短,约极化所需的时间极短,约1010-15-15s s;具有弹性,当外电场去掉后,依靠正、负电荷间的吸引力,作用中心又马具有弹性,当外电场去掉后,依靠正、负电荷间的吸引力,作用中心又马上重合,整体呈现非极性,没有损耗;上重合,整体呈现非极性,没有损耗;温度的影响不大,温度升高时,温度的影响不大,温度升高时,r r略为下降。略为下降。第6页/共70页绝缘-+绝缘绝缘第7页/共70页2 2、离子式极化、离子式极化 发生在离子式结构,如云母、陶瓷材料。发生在离子式结构,如云母、陶瓷材料。正、
5、负离子的作用中心发生正、负离子的作用中心发生偏移偏移。特点:特点:所需的时间也很短,约所需的时间也很短,约1010-13-13s s;弹性极化,几乎没有损耗。弹性极化,几乎没有损耗。温度对极化存在一定影响,温度对极化存在一定影响,r r一般具有正的温度系数。一般具有正的温度系数。第8页/共70页离子式极化示意图离子式极化示意图第9页/共70页3 3、偶极子转向极化、偶极子转向极化 存在于极性电介质中(具有永久性偶极矩存在于极性电介质中(具有永久性偶极矩 ););无外电场时,分子无序排列,不呈现极性;无外电场时,分子无序排列,不呈现极性;在电场作用下,顺电场方向定向排列,示出极性。在电场作用下,
6、顺电场方向定向排列,示出极性。第10页/共70页特点:特点:极化所需的时间也较长,约极化所需的时间也较长,约1010-10-101010-2-2s s;非弹性,消耗能量。非弹性,消耗能量。温度对极性介质的温度对极性介质的r r有很大的影响。有很大的影响。低低-、适当范围、适当范围+、高、高-第11页/共70页4 4、夹层介质界面极化、夹层介质界面极化 存在于夹层电介质(不均匀电介质)中。存在于夹层电介质(不均匀电介质)中。特点过程特别缓慢,一般在10-1s以上,甚至数小时;伴有介质损耗。第12页/共70页5 5、空间电荷极化、空间电荷极化 介质内的正、负自由离子改变分布状况,在电极附近形成空间
7、电荷。介质内的正、负自由离子改变分布状况,在电极附近形成空间电荷。特点:特点:缓慢进行;缓慢进行;消耗能量。消耗能量。第13页/共70页极化种类极化种类产生场合产生场合所需时间所需时间能量损耗能量损耗产生原因产生原因电子式极化电子式极化任何电介质任何电介质10-15 s无无束缚电子运束缚电子运行轨道偏移行轨道偏移离子式极化离子式极化离子式结构离子式结构电介质电介质10-13 s几乎没有几乎没有离子的相对离子的相对偏移偏移偶极子极化偶极子极化极性电介质极性电介质10-1010-2 s有有偶极子的定偶极子的定向排列向排列夹层极化夹层极化多层介质的多层介质的交界面交界面10-1 s数小时数小时有有自
8、由电荷的自由电荷的移动移动电介质极化的本质:在外加电场作用下,极化介质内部形成反电场,通过向电极补充电荷以抵消反电场的作用,从而增加了电容量,并可能消耗能量!第14页/共70页材料类别材料类别名名称称相相对对介介电电常常数数,r(r(工频,工频,20)20)气气体体介介质质(1.0132105Pa)空气空气1.00058液液体体介介质质弱极性弱极性变压器油变压器油硅有机液体硅有机液体2.22.52.22.8极性极性蓖麻油蓖麻油氯化联苯氯化联苯4.54.65.2强极性强极性丙酮丙酮酒精酒精水水223381固固体体介介质质中性或弱中性或弱极性极性石蜡石蜡聚苯乙烯聚苯乙烯聚四氟乙烯聚四氟乙烯松香松香
9、2.02.52.52.62.02.22.52.6极性极性纤维素纤维素胶木胶木聚氯乙烯聚氯乙烯6.54.53.03.5离子性离子性云母云母电瓷电瓷575.56.5工程意义:1 1)选择绝缘材料2 2)多层介质合理配合3 3)判断绝缘状态第15页/共70页二、电介质的电导二、电介质的电导 离子电导:离子电导:以离子为载流子。以离子为载流子。在电场或外界因素影响下,离解成正负离子。在电场或外界因素影响下,离解成正负离子。电子电导:电子电导:以自由电子为载流子。以自由电子为载流子。出现电子电导电流时,表明电介质已被击穿。出现电子电导电流时,表明电介质已被击穿。电介质的电导一般是指离子性电导。电介质的电
10、导一般是指离子性电导。第16页/共70页1 1、电介质的电导率、电阻率、电介质的电导率、电阻率 电导性能常用电导率电导性能常用电导率或或电阻率电阻率表示。表示。固体电介质的电阻率固体电介质的电阻率(1 1)体积电阻率:)体积电阻率:单位长单位长度的度的正方体正方体的电介质中,的电介质中,所测得的其两相对面上的所测得的其两相对面上的电阻。电阻。体积电阻测量图体积电阻测量图AdIsISIV?(2 2)表面电阻率:单位长度的正方形表面积上,相对两边之间测得的电阻。第17页/共70页2 2、液体电介质的电导、液体电介质的电导 离子电导:离子电导:电介质分子或杂质分子离解而成的离子。电介质分子或杂质分子
11、离解而成的离子。电泳电导:电泳电导:较大的胶体吸附电荷后,变成带电质点。较大的胶体吸附电荷后,变成带电质点。中性和弱极性的液体电介质电导率小。中性和弱极性的液体电介质电导率小。极性和强极性液体电介质电导率大,故不宜作为绝缘材料(水)。极性和强极性液体电介质电导率大,故不宜作为绝缘材料(水)。电导率电导率与温度间具有指数关系:与温度间具有指数关系:第18页/共70页3 3、固体介质的电导、固体介质的电导 离子电导:离子电导:杂质离子起主要作用。杂质离子起主要作用。电子电导:电子电导:电导与外施场强电导与外施场强E关系密切。关系密切。固体介质电导电流密度与固体介质电导电流密度与外加场强的关系外加场
12、强的关系第19页/共70页表面电导:表面电导:主要决定于表面吸附导电杂质的能力及其分布主要决定于表面吸附导电杂质的能力及其分布状态状态亲水性电介质亲水性电介质:云母,玻璃,纤维材料;:云母,玻璃,纤维材料;憎水性电介质憎水性电介质:石蜡,聚苯乙烯。:石蜡,聚苯乙烯。预防性试验时要注意绝缘表面的影响!预防性试验时要注意绝缘表面的影响!水滴在两类介质上的分布状态水滴在两类介质上的分布状态(a)(a)亲水介质亲水介质 (b)(b)疏水介质疏水介质 第20页/共70页三、电介质的能量损耗三、电介质的能量损耗 介质损耗:电导损耗、有损极化介质损耗:电导损耗、有损极化W=P+jQ=U(Ir+jIC)=UI
13、r+j UIC介质损失角的正切tgtg:衡量介质的损耗特性 第21页/共70页液体介质损耗与温度的关系液体介质损耗与温度的关系气体介质的损耗气体介质的损耗 无碰撞电离时,损耗由电导引起,损耗极小;无碰撞电离时,损耗由电导引起,损耗极小;发生放电时,损耗剧增(如电线上的电晕损耗发生放电时,损耗剧增(如电线上的电晕损耗 )。)。液体介质的损耗液体介质的损耗 中性或弱极性介质:中性或弱极性介质:损耗主要起因于电导,较小。损耗主要起因于电导,较小。极性:极性:电导和极化损耗。电导和极化损耗。损耗与温度的关系比较复杂。损耗与温度的关系比较复杂。第22页/共70页固体介质的损耗固体介质的损耗 分子式分子式
14、离子式离子式不均匀结构不均匀结构强极性强极性损耗情况比较复杂损耗情况比较复杂 损耗与温度密切相关损耗与温度密切相关干纸的损耗与温度的关系干纸的损耗与温度的关系1 11kHz1kHz2 210kHz10kHz3 3100kHz100kHz第23页/共70页四、电介质的一般等值电路四、电介质的一般等值电路 C0反映电子式和离子式无损极化(含真空中对应的电容)反映电子式和离子式无损极化(含真空中对应的电容)C,、r支路反映有损极化支路反映有损极化R反映电导损耗反映电导损耗绝缘绝缘C0C/rRCxRxIRxICx(a)(b)(c)第24页/共70页第二节第二节 绝缘电阻的测量绝缘电阻的测量 第25页/
15、共70页一、多层介质的吸收现象一、多层介质的吸收现象 双层介质的等值电路双层介质的等值电路吸收曲线吸收曲线v当在绝缘上施加直流电压时,流经绝缘的电流会随着时当在绝缘上施加直流电压时,流经绝缘的电流会随着时间逐渐下降,最终达到一个稳定值,这就是不均匀介质的间逐渐下降,最终达到一个稳定值,这就是不均匀介质的吸收现象吸收现象v本质:夹层介质的界面极化本质:夹层介质的界面极化这些电荷被这些电荷被介质吸收了介质吸收了!第26页/共70页v绝缘电阻绝缘电阻在设备绝缘上施加确定的直流电压,经过一定时间(通常为在设备绝缘上施加确定的直流电压,经过一定时间(通常为6060秒)后呈现的秒)后呈现的电阻值。电阻值。
16、v吸收比吸收比K=RK=R60“60“R R15”15”当绝缘良好时,当绝缘良好时,K K常高于某一定值(常高于某一定值(1.31.3)绝缘普遍受潮时,绝缘普遍受潮时,K K接近接近1 1v极化指数极化指数(10min/1min10min/1min)二、绝缘电阻和吸收比测量第27页/共70页手摇式兆欧表的工作原理手摇式兆欧表的工作原理第28页/共70页绝缘电阻的测量接线绝缘电阻的测量接线v仪器:兆欧表仪器:兆欧表v兆欧表一般有三个接线端子兆欧表一般有三个接线端子被试品接在端子被试品接在端子“E”和和“L”之间之间保护端子保护端子“G”(与(与L相相连)连)有时称为屏蔽端子有时称为屏蔽端子v输出
17、电压为负极性直流输出电压为负极性直流(why?)v有有500V、1000V、2500V、5000V等多个等级等多个等级第29页/共70页三、测量结果的影响因素三、测量结果的影响因素 v被试设备绝缘上可能存留残余电荷被试设备绝缘上可能存留残余电荷造成吸收现象不明显造成吸收现象不明显试验前应对设备充分放电试验前应对设备充分放电v固体绝缘表面状况固体绝缘表面状况v绝缘电阻随温度呈指数规律下降绝缘电阻随温度呈指数规律下降测量时必须记录设备温度测量时必须记录设备温度第30页/共70页实例:同步电机干燥前后绝缘电阻的变实例:同步电机干燥前后绝缘电阻的变化化 干燥前(受潮),干燥前(受潮),15C干燥完毕,
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- 电气设备 绝缘 预防性 试验
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