绝缘诊断与绝缘试验(一)

1、绝缘诊断与绝缘试验（一） n绝缘监测和诊断的基本概念绝缘监测和诊断的基本概念 n绝缘电阻和泄漏电流的测量绝缘电阻和泄漏电流的测量 n介质损耗角正切的测量介质损耗角正切的测量 一、绝缘监测和诊断的基本概念一、绝缘监测和诊断的基本概念 绝缘的监测和诊断技术：绝缘的监测和诊断技术：电力设备绝缘在电力设备绝缘在 运行中受到电、热、机械、不良环境等各种因素运行中受到电、热、机械、不良环境等各种因素 的作用，其性能将逐渐劣化，以致出现缺陷，造的作用，其性能将逐渐劣化，以致出现缺陷，造 成故障，引起供电中断。通过对绝缘的试验和各成故障，引起供电中断。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

2、程中的种特性的测量，了解并评估绝缘在运行过程中的 状态，从而能早期发现故障的技术状态，从而能早期发现故障的技术 绝缘的监测和诊断技术分类：绝缘的监测和诊断技术分类： 1. 按照对设备造成的影响程度分类按照对设备造成的影响程度分类 非破坏性试验，即检查性试验：非破坏性试验，即检查性试验：在较低电压下或用在较低电压下或用 其它不会损伤绝缘的方法测量绝缘的各种情况，判断绝缘其它不会损伤绝缘的方法测量绝缘的各种情况，判断绝缘 内部的缺陷内部的缺陷 包含的种类：包含的种类：绝缘电阻试验、介质损耗角正切试验、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局部放电试验、绝缘油的气相

3、色谱分析等 破坏性试验，即耐压试验：破坏性试验，即耐压试验：以等价或高于设备的正常以等价或高于设备的正常 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；缺点是可能在试验时给绝缘造成一定的损伤裕度；缺点是可能在试验时给绝缘造成一定的损伤 包含的种类：包含的种类：交流耐压试验、直流耐压试验、雷电冲交流耐压试验、直流耐压试验、雷电冲 击耐压试验及操作冲击耐压试验击耐压试验及操作冲击耐压试验 2. 按照设备是否带电的方式分类（两类）按照设备

4、是否带电的方式分类（两类） 离线：离线：要求被试设备退出运行状态，通常是周要求被试设备退出运行状态，通常是周 期性间断地实行期性间断地实行 特点：特点：可采用破坏性试验和非破坏性试验两可采用破坏性试验和非破坏性试验两 种方式。耐压试验往往是在非破坏性试验之后才种方式。耐压试验往往是在非破坏性试验之后才 进行。缺点是对绝缘耐压水平的判断比较间接，进行。缺点是对绝缘耐压水平的判断比较间接， 尤其周期性的离线试验更不易判断准确尤其周期性的离线试验更不易判断准确 在线：在线：在被试设备处于带电运行的条件下，对在被试设备处于带电运行的条件下，对 设备的绝缘状况进行连续或定时的监测设备的绝缘状况进行连续或

5、定时的监测 特点：特点：只能采用非破坏性试验方式。除测定只能采用非破坏性试验方式。除测定 绝缘特性的数值外，还可分析特性随时间的变化绝缘特性的数值外，还可分析特性随时间的变化 趋势，显著提高了其判断的准确性趋势，显著提高了其判断的准确性 绝缘预防性试验概念：绝缘预防性试验概念：为了对绝缘状态作出判为了对绝缘状态作出判 断，需对绝缘进行各种试验和监测，通称为绝缘断，需对绝缘进行各种试验和监测，通称为绝缘 预防性试验。预防性试验。 绝缘的监测和诊断技术的三个基本环节：绝缘的监测和诊断技术的三个基本环节： 传感器与测量方法：传感器与测量方法：正确选用各种传感器及测量正确选用各种传感器及测量 手段，检

6、测或监测被试对象的特性，采集各种特手段，检测或监测被试对象的特性，采集各种特 性参数；性参数； 数据处理：数据处理：对原始信息加以分析处理，去除干扰，对原始信息加以分析处理，去除干扰， 提取反映被试对象运行状态最敏感、有效的特征提取反映被试对象运行状态最敏感、有效的特征 参数；参数； 绝缘诊断：绝缘诊断：根据提取的特征参数和绝缘老化过程根据提取的特征参数和绝缘老化过程 相关知识及运行经验，参照有关规程对绝缘运行相关知识及运行经验，参照有关规程对绝缘运行 状态进行识别、判断，并对绝缘的发展趋势进行状态进行识别、判断，并对绝缘的发展趋势进行 预测，对故障提供预警，并能为下一步的维修决预测，对故障提

7、供预警，并能为下一步的维修决 策提供技术根据。策提供技术根据。 绝缘诊断规则：绝缘诊断规则： 规则分类：规则分类：逻辑诊断，模糊诊断，统计诊断逻辑诊断，模糊诊断，统计诊断 逻辑诊断：逻辑诊断：逻辑诊断中将特征只归结为逻辑诊断中将特征只归结为“有有”和和 “无无”两种两种( (或特征参数大于某给定的阈值则为或特征参数大于某给定的阈值则为 “有有”该特征，否则为该特征，否则为“无无”) )，诊断对象的状态，诊断对象的状态 同样只归结为同样只归结为“有有”和和“无无”，或，或“好好”和和“坏坏” 两种。两种。 逻辑诊断简单明了，应用较广，但把问题过于简逻辑诊断简单明了，应用较广，但把问题过于简 化，

8、诊断准确度较低化，诊断准确度较低 模糊诊断：模糊诊断：模糊诊断中被试对象的特征和状模糊诊断中被试对象的特征和状 态不用二值逻辑量描述，而用多值逻辑的特征态不用二值逻辑量描述，而用多值逻辑的特征 函数来描述，如某特征函数来描述，如某特征“很强很强”、“强强”、 “一般一般”、“弱弱”、“很弱很弱”，某故障，某故障“严严 重重”、“较严重较严重”、“轻微轻微”、“无无”等，然等，然 后按特征或状态参数的取值量确定归入某一类后按特征或状态参数的取值量确定归入某一类 别。如采用连续变化的特征函数，判断可更加别。如采用连续变化的特征函数，判断可更加 准确。准确。 统计诊断：统计诊断：考虑到被试对象特征参

9、数分布的不确定考虑到被试对象特征参数分布的不确定 性，即统计性。对于处于同样状态的同类设备，其特征参性，即统计性。对于处于同样状态的同类设备，其特征参 数按一定的统计规律分布。利用这些规律进行绝缘诊断数按一定的统计规律分布。利用这些规律进行绝缘诊断 (a) (a) 绝缘完好和损坏时绝缘完好和损坏时 (b)(b)两者重叠图两者重叠图 概率密度曲线不重叠概率密度曲线不重叠 某特征参数的概率密度某特征参数的概率密度 二、绝缘电阻和泄漏电流的测量 n测量绝缘电阻与吸收比的工作原理 n测量绝缘电阻与吸收比的方法 n泄漏电流的测量 1.测量绝缘电阻与吸收比的工作原理 双层介质模型的电流时间特性 双层介质等

10、值电路图 吸收和泄漏电流及绝缘电阻的变化曲线 / 2121 2 21 2 112221 / t eRRRRCCCRCRURRUti 212121 /RRRRCC 在工程应用上，把介质处在吸收过程时的U/i也称为绝缘 电阻R 吸收和泄漏电流及绝缘电阻的变化曲线 / / 2121 2 21 2 1122 / t t a Ke eRRRRCCCRCRUi 定义吸收比K： 加压60秒时的绝缘电阻与15秒时绝缘绝缘电阻之比值 定义极化指数P： 为加压10分钟时的绝缘电阻与1分钟时电阻之比值 电力设备预防性试验规程等规定： 电力变压器及大型发电机凡采用沥青浸胶及烘卷云母绝缘 者：K值应不小于1.3，P值应

11、不小于1.5；大型发电机采用环 氧粉云母者：K值应不小于1.6，P应不小于2.0；发电机容量 在200MW及以上，推荐测量 1560 / RRK 110 / RRP 绝缘状态的判定 若绝缘内部有集中性导电通道，或绝缘严重受潮，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。即使绝缘部分受潮，只要R1与 R2中的一个数值降低，值也会大为减小，吸收电流仍会 迅速衰减，仍可造成吸收比K（及极化指数P，下同）的 下降。当K1或接近于1，则设备基本丧失绝缘能力。 不同绝缘状态下的绝缘电阻的变化曲线 2.测量绝缘电阻与吸收比的方法 测量仪表：测量仪表：兆欧表 摇表：

12、摇表：带有手摇直流发电机的 兆欧表，俗称摇表 晶体管兆欧表：晶体管兆欧表：采用电池供电， 晶体管振荡器产生交变电压， 经变压器升压及倍压整流后输 出直流电压 兆欧表的电压：兆欧表的电压：500、1000、 2500、5000V等 兆欧表选择：兆欧表选择：根据设备电压等 级的不同，选用不同电压的兆 欧表。例：额定电压1kV及以 下者使用1000V兆欧表；1kV以 上者使用2500V兆欧表 兆欧表的原理结构图 例：用兆欧表测量电缆绝缘电阻用兆欧表测量电缆绝缘电阻 用兆欧表测电缆绝缘电阻的接线图 1铅铠外皮 2绝缘 3导芯 测量绝缘电阻能发现的缺陷 总体绝缘质量欠佳 绝缘受潮 两极间有贯穿性的导电通

13、道 绝缘表面情况不良 测量绝缘电阻不能发现的缺陷 绝缘中的局部缺陷 绝缘的老化 测量绝缘电阻注意事项 试验前后将试品接地放电 高压测试连线架空 测吸收比和极化指数时，应待电源电压稳定后再接入试品 防止试品向兆欧表反向放电 绕组的影响 绝缘电阻与温度的关系 微安表直读法（两种接法） 测量电力变压器主绝缘泄漏电流的接线 T1调压器； T2高压试验变压器； D高压硅堆 R保护电阻； C滤波电容； T被试变压器 3.泄漏电流的测量 直流电源的要求 输出电压（幅值、极性） 输出电流 电源保护（保护电阻，放电管、并联电容、 旁路开关） 注意事项 与测绝缘电阻相同 电压保持时间1分钟（待电容电流和吸收电 流

14、充分衰减），泄漏电流稳定 试验特点 所加直流电压较高，可以发现一些兆欧表不能发 现的缺陷 直流电压逐渐升高，可观察电流与电压关系的线 性度 线性刻度，能精确读取 三、介质损耗角正切的测量 n西林电桥的基本原理 n存在外界电磁场干扰时的测量 n测试功效 n注意事项 测试无线电材料：常采用高频施压法，所加的常采用高频施压法，所加的 电压不高电压不高 电工界：最常用的是西林电桥法最常用的是西林电桥法 在线监测：采用微机对采用微机对tgtg进行测量进行测量 1.西林电桥的基本原理 西林电桥： 高压臂：高压臂：代表试品的Z1；无损耗的标准电容CN， 它以阻抗Z2作为代表。 低压臂：低压臂：处在桥箱体内的

15、可调无感电阻R3，以 Z3来代表；无感电阻R4和可调电容C4的并联， 以Z4来代表 保护：保护：放电管P 电桥平衡：电桥平衡：检流计G检零 屏蔽：屏蔽：消除杂散电容的影响 电桥的平衡条件： Z1/Z3 = Z2/Z4 串联等值回路 tg=R4 C4 Cx = R4CN/R3 并联等值回路 tg=R4 C4 Cx = R4CN/R3 (1+tg2) Cx：因为tg2 极小，故两 种等值电路的Cx相等 西林电桥的基本回路 屏蔽： 杂散电容：杂散电容：高压引线与低 压臂之间有电场的影响， 可看作其间有杂散电容Cs。 由于低压臂的电位很低， Cx和CN的电容量很小，如 CN一般只有50100pF，杂

16、散电容Cs的引入，会产生 测量误差。若附近另有高 压源，其间的杂散电容Cs1 会引入干扰电流iS，也会造 成测量误差 需要屏蔽，消除杂散电容 的影响 西林电桥的基本回路 2.存在外界电磁场干扰时的测量 现场试品：现场试品：难以实现屏蔽，干扰较严重 两次测量法：两次测量法：第一次测得tg1和Cx，然后倒换试验 变压器原边电源线的两头(试验电压U的相位转 180)，测得第二次的数值tg2和Cx，可用下式计 算得准确的tg和Cx值： 2/ / 21 xxx xxxx CCC CCtgCtgCtg 磁场干扰时介损的测量 检流计正反接抗磁场干扰的原理：设无磁干扰时，两个 测量臂的数值分别为R3和C4；设存在磁干扰时，两个测量臂的数值分 别为(R3+R3)和(C4+C4)；把检流计和电桥两臂相接的两端倒换一下， 两个测量臂的数值将分别为 (R3R3)和