第二章_高电压下绝缘评估及试验方法

1、We are located in CHENGDUSichuan University高电压下的绝缘评估及试验方法第一节 绝缘评估We are located in CHENGDUSichuan University一一. .高压设备的绝缘水平高压设备的绝缘水平绝缘水平绝缘水平: :设备耐受电压能力的大小称为绝缘水平设备耐受电压能力的大小称为绝缘水平, ,应保证绝应保证绝缘在最大工作电压的持续作用下和过电压短时作用下都能安缘在最大工作电压的持续作用下和过电压短时作用下都能安全工作全工作. .在实际运行中应注意的事项在实际运行中应注意的事项: :长期工作不得超过其最大工作电长期工作不得超过其最大

2、工作电压压 检验手段检验手段: :用短时工频过电压等效进行试验用短时工频过电压等效进行试验, ,判断其绝缘水平判断其绝缘水平的高低的高低. .二二. .机械性能的要求机械性能的要求三三. .温度和热稳定的要求温度和热稳定的要求四四. .化学稳定性化学稳定性We are located in CHENGDUSichuan University第二节 绝缘的劣化电力设备的组成电力设备的组成: :导电材料导电材料 导磁材料导磁材料 结构材料结构材料 绝缘材料组成绝缘材料组成. .绝缘缺陷绝缘缺陷集中性缺陷集中性缺陷: :缺陷集中于绝缘的某一个或几个部缺陷集中于绝缘的某一个或几个部分分. .分布性缺陷

3、分布性缺陷: :指由于受潮指由于受潮, ,过热过热, ,动力负荷及长时动力负荷及长时间过电压作用导致的电气设备整体绝缘性能下降间过电压作用导致的电气设备整体绝缘性能下降. .We are located in CHENGDUSichuan University老化老化: :绝缘在各种因素的长期作用下发生一系列的化学绝缘在各种因素的长期作用下发生一系列的化学, ,物理变化物理变化, ,导致绝缘性能和机械性能等不断下降导致绝缘性能和机械性能等不断下降, ,最终导最终导致电力设备绝缘击穿致电力设备绝缘击穿. .老化可分为老化可分为: :电老化电老化, ,热老化热老化, ,机械老化机械老化, ,环境老

4、化环境老化We are located in CHENGDUSichuan University表征绝缘劣化的特征量表征绝缘劣化的特征量: :直接表征绝缘剩余寿命的特征量如耐电强度直接表征绝缘剩余寿命的特征量如耐电强度, ,机械机械强度等强度等间接表征绝缘剩余寿命的特征量间接表征绝缘剩余寿命的特征量, ,如绝缘电阻如绝缘电阻, ,介质介质损失角正切损失角正切, ,泄漏电流泄漏电流, ,局部放电量局部放电量, ,油中气体含量油中气体含量/ /水分含量水分含量. .We are located in CHENGDUSichuan University第三节第三节 绝缘评估的试验方法绝缘评估的试验方

5、法1 1、绝缘试验作用：、绝缘试验作用：发现电气设备绝缘内部隐藏的缺陷，以便在进发现电气设备绝缘内部隐藏的缺陷，以便在进行设备检修时加以消除。行设备检修时加以消除。缺陷的分类：一类为集中性的缺陷；缺陷的分类：一类为集中性的缺陷； 另一类为分布性缺陷（指电气设另一类为分布性缺陷（指电气设备整体绝缘备整体绝缘老化、变质、受潮老化、变质、受潮能力下降）能力下降）We are located in CHENGDUSichuan University 2 2、设备（试品）缺陷原因：、设备（试品）缺陷原因： 、厂家生产制造所致。、厂家生产制造所致。 、长期运行。、长期运行。We are located i

6、n CHENGDUSichuan University 3 3、 试验分类：试验分类： 、破坏性试验：试验电压大于正常额定电压，、破坏性试验：试验电压大于正常额定电压，有积累效应。有积累效应。 、非破坏性试验：试验电小于正常额定电压、非破坏性试验：试验电小于正常额定电压 。对设备的考验不够严格，无积累效应。特点是在较低对设备的考验不够严格，无积累效应。特点是在较低的电压下或者是用其他不会损伤绝缘的办法来测量绝的电压下或者是用其他不会损伤绝缘的办法来测量绝缘的各种特性，从而判断绝缘内部的缺陷。缘的各种特性，从而判断绝缘内部的缺陷。 We are located in CHENGDUSichuan

7、 University 4 4、 预防性试验的常测项目：预防性试验的常测项目： 、绝缘电阻的测量及吸收试验。、绝缘电阻的测量及吸收试验。 、tgtg值的测定。值的测定。 、局部放电实验。、局部放电实验。 、油的色谱分析。、油的色谱分析。、交流耐压实验。、交流耐压实验。、直流泄漏及耐压试验。、直流泄漏及耐压试验。 、接地电阻的测量。、接地电阻的测量。 We are located in CHENGDUSichuan University一、绝缘电阻的测量一、绝缘电阻的测量最简单最常用的非破坏性试验。直流电压作用介质时，通过它的电流可包含三部分：泄漏电流、电容电流和吸收电流。用兆欧表去测量绝缘电阻

8、变化：兆欧表内直流电压一定，故绝缘电阻与电流成反比。当被试品有贯穿性缺陷时，反映泄漏电流的绝缘电阻明显下降。对于电容量大设备，可利用吸收现象来测量它们的绝缘电阻随时间的变化，以判断绝缘状况。We are located in CHENGDUSichuan University一一. .绝缘电阻和吸收比测量绝缘电阻和吸收比测量( (一一).).绝缘电阻的测量绝缘电阻的测量1.1.兆欧表的工作原理兆欧表的工作原理We are located in CHENGDUSichuan University兆欧表接线有线兆欧表接线有线路端子路端子L L，接地，接地端子端子E E，屏蔽端，屏蔽端子子G G；被

9、试绝缘；被试绝缘子接于子接于L L与间。与间。在靠近在靠近L L附近的附近的被试品上用铜线被试品上用铜线绕几匝作为屏蔽绕几匝作为屏蔽电极电极P P，接到兆，接到兆表屏蔽极表屏蔽极G G上。上。We are located in CHENGDUSichuan University2.2.作用作用 能发现绝缘受潮或有集中性的导电通道能发现绝缘受潮或有集中性的导电通道We are located in CHENGDUSichuan University3.3.接线接线We are located in CHENGDUSichuan University4.4.方法方法规定以加电压后规定以加电压后60

10、60秒测得的数值为该试品的绝缘秒测得的数值为该试品的绝缘电阻值电阻值. .5.5.注意事项注意事项(1)(1)先拆除被试品的电源和对外一切连线先拆除被试品的电源和对外一切连线, ,将其接地将其接地并放电并放电(2)(2)待手摇发电机稳定以后待手摇发电机稳定以后, ,再将两端子接在试品上再将两端子接在试品上(3)60(3)60秒后再读数秒后再读数(4)(4)对大容量试品对大容量试品, ,测好以后先断两端子接线测好以后先断两端子接线, , 后停手后停手摇发电机摇发电机(5)(5)注意温度和湿度的较正注意温度和湿度的较正We are located in CHENGDUSichuan Univers

11、ity( (二二).).吸收比的测量吸收比的测量1.1.吸收比吸收比K K 吸收比大小可反映绝缘干燥或受潮吸收比大小可反映绝缘干燥或受潮k k值大值大( (大于或等于大于或等于1.3)1.3)绝缘良好绝缘良好, ,吸收现象明显吸收现象明显; ;反之反之, ,绝缘受潮绝缘受潮, ,吸收现吸收现象不明显象不明显1560RRK 由于吸收比是两个绝缘电阻的比值，故与尺寸无关；由于吸收比是两个绝缘电阻的比值，故与尺寸无关；若设备受潮严重，则绝缘电阻值显著降低，传导电流若设备受潮严重，则绝缘电阻值显著降低，传导电流增加，吸收电流衰减迅速，使吸收比下降。增加，吸收电流衰减迅速，使吸收比下降。We are l

12、ocated in CHENGDUSichuan University2. .方法方法按测绝缘电阻的方法测按测绝缘电阻的方法测1515秒和秒和6060秒时的电阻秒时的电阻再按公式再按公式可求得可求得k k1560RRK We are located in CHENGDUSichuan University注意事项：注意事项：、被试品的电源及对外连线应拆除，并充分放电、被试品的电源及对外连线应拆除，并充分放电、在接地端应串联刀闸开关，待转速稳定时，开始、在接地端应串联刀闸开关，待转速稳定时，开始读数。读数。、对大容量试品，在测量结束前，必须把兆欧表从、对大容量试品，在测量结束前，必须把兆欧表从测

13、量回路断开，以免损坏兆欧表。测量回路断开，以免损坏兆欧表。4 4、兆欧表的线路端与接地端的引出线不要靠在一起。、兆欧表的线路端与接地端的引出线不要靠在一起。接高压端的导线不可放在地上。接高压端的导线不可放在地上。5 5、记录测量时的气压、温度和湿度，以便校正。、记录测量时的气压、温度和湿度，以便校正。We are located in CHENGDUSichuan University二、泄漏电流的试验二、泄漏电流的试验1 1、试验原理试验原理：绝缘设备施加直流：绝缘设备施加直流高压时，会流过泄漏电流，对于良高压时，会流过泄漏电流，对于良好的绝缘，泄漏电流随试验电压好的绝缘，泄漏电流随试验电压

14、U U成直线上升，且数值较小（如图曲成直线上升，且数值较小（如图曲线线1 1），当绝缘受潮时，电流数值），当绝缘受潮时，电流数值如曲线如曲线2 2所示。如绝缘中有集中性所示。如绝缘中有集中性缺陷时，则泄漏电流在超过一定试缺陷时，则泄漏电流在超过一定试验电压时将剧烈增加，缺陷越，泄验电压时将剧烈增加，缺陷越，泄漏电流值发生剧增的试验电压值愈漏电流值发生剧增的试验电压值愈低。低。UI1234We are located in CHENGDUSichuan University直流泄漏电流的测量2.2.泄漏电流测量的特点泄漏电流测量的特点（1 1）能更有效地发现一些尚未完全）能更有效地发现一些尚未完

15、全贯通的集中性缺陷贯通的集中性缺陷（2 2）在试验升压过程中，可以随时监）在试验升压过程中，可以随时监视微安表指示，了解绝缘情况视微安表指示，了解绝缘情况We are located in CHENGDUSichuan University3、试验接线：TAROVCXI gT AROVCXWe are located in CHENGDUSichuan University4.试验方法被试品额定电压被试品额定电压35kV35kV及以下施加及以下施加1030kV1030kV直流电压直流电压被试品额定电压被试品额定电压110kV110kV及以上施加及以上施加40kV40kV直流电压直流电压试验时按

16、每级试验时按每级0.50.5倍试验电压分阶段升高倍试验电压分阶段升高每阶段停留每阶段停留1min1min，读微安表读数即为泄漏电流，读微安表读数即为泄漏电流绘制泄漏电流与加压时间、泄漏电流与试验电压关绘制泄漏电流与加压时间、泄漏电流与试验电压关系曲线后进行分析系曲线后进行分析We are located in CHENGDUSichuan University注意事项：注意事项：、用一开关将微安表短路、用一开关将微安表短路 2 2、试验完毕，必须先将被试品上的剩余电、试验完毕，必须先将被试品上的剩余电荷放掉荷放掉 3 3、试验小容量试品时，需接入滤波电容以、试验小容量试品时，需接入滤波电容以减

17、小电压脉动减小电压脉动 We are located in CHENGDUSichuan University三、介质损失角正切值的测量三、介质损失角正切值的测量内容：内容：用于反映绝缘内功率损失大小的参数，反映单用于反映绝缘内功率损失大小的参数，反映单位体积介质的介质损失位体积介质的介质损失 。通过测。通过测tgtg可反映出整个绝可反映出整个绝缘的分布性缺陷。缘的分布性缺陷。作用：作用：能有效地测出绝缘受潮、老化等分布性缺陷。能有效地测出绝缘受潮、老化等分布性缺陷。对集中性缺陷不灵敏对集中性缺陷不灵敏, ,体积越大也越不灵敏体积越大也越不灵敏如果绝缘内的缺陷不是分布性而是集中性的，则测如果绝

18、缘内的缺陷不是分布性而是集中性的，则测tgtg就不灵敏，且被测试品的体积越大，就越不灵敏。就不灵敏，且被测试品的体积越大，就越不灵敏。原因：原因：由由2221212tgUCtgUCtgCUWe are located in CHENGDUSichuan University得：得：若若V2V1V2V1，则，则C2C1 ,C2C1 ,得：得：只有缺陷部分较大时，在整体只有缺陷部分较大时，在整体tgtg中才明显。中才明显。 在预防性试验中，常用西林电桥法试验，在预防性试验中，常用西林电桥法试验，其中其中CNCN是无损标准空气电容器，是无损标准空气电容器，C4C4是可变十进是可变十进位电容箱，位电容

19、箱，P P是检流计；是检流计；R3R3是可变无感电阻，是可变无感电阻，ZXZX是被试物阻抗。是被试物阻抗。212211CCtgCtgCtg2121tgCCtgtgWe are located in CHENGDUSichuan UniversityABCDPZXCNR3R4C4电桥平衡时：电桥平衡时：ZX/Z3=ZN/Z4ZX/Z3=ZN/Z4依电桥平衡条件可得：依电桥平衡条件可得：NXXCjCjRRCjR1)41(31.114441RCRCtgxx由等式两边实部与虚部分别相等，得由等式两边实部与虚部分别相等，得We are located in CHENGDUSichuan Universi

20、ty2.2.接线方法接线方法正接法We are located in CHENGDUSichuan University反接法We are located in CHENGDUSichuan University3.3.使用方法使用方法 调节调节R R3 3、C C4 4，使电桥平衡，即检流计中的电，使电桥平衡，即检流计中的电流为零流为零We are located in CHENGDUSichuan University4.4.注意事项注意事项a.a.电桥本体必须加以屏蔽电桥本体必须加以屏蔽b.b.被试品和标准无损电容器连到电桥本体的被试品和标准无损电容器连到电桥本体的引线也要使用屏蔽导线引

21、线也要使用屏蔽导线We are located in CHENGDUSichuan University5.误差分析We are located in CHENGDUSichuan UniversityWe are located in CHENGDUSichuan University6.6.消除干扰措施消除干扰措施a.a.尽量远离干扰源或加设屏蔽尽量远离干扰源或加设屏蔽b.b.采用移相电源采用移相电源c.c.采用倒相法采用倒相法We are located in CHENGDUSichuan University7.7.注意事项注意事项(1)(1)电桥本体接地良好电桥本体接地良好(2)(2

22、)反接法时反接法时, ,三根引线处于高压三根引线处于高压, ,必须悬空必须悬空(3)(3)能分开测的试品尽量分开测能分开测的试品尽量分开测(4)(4)应保持试品表面干燥应保持试品表面干燥(5)(5)试品设备有绕阻时试品设备有绕阻时, ,应首尾短接起来应首尾短接起来We are located in CHENGDUSichuan University非破坏性试验方法对不同故障的有效性：非破坏性试验方法对不同故障的有效性：1 1、测绝缘电阻：可发现贯穿性受潮、脏污及导、测绝缘电阻：可发现贯穿性受潮、脏污及导电通道等缺陷。电通道等缺陷。2 2、测泄漏电流：比、测泄漏电流：比1 1更灵敏更灵敏3 3、

23、测介损角正切值：能发现绝缘整体普遍劣化、测介损角正切值：能发现绝缘整体普遍劣化及大面积受潮及大面积受潮We are located in CHENGDUSichuan University四、耐压试验四、耐压试验1 1、交流耐压试验、交流耐压试验作用作用：能确定电气设备绝缘的耐受水平：能确定电气设备绝缘的耐受水平试验电压：试验电压：工频耐压试验的优点是可准确地考验绝缘的裕工频耐压试验的优点是可准确地考验绝缘的裕度，能有效地发现较危险的集中性缺陷。但是交流耐压试度，能有效地发现较危险的集中性缺陷。但是交流耐压试验有重要缺点：即对于固体有机绝缘，在较高的交流电压验有重要缺点：即对于固体有机绝缘，在

24、较高的交流电压作用时，会使绝缘中一些弱点更加发作用时，会使绝缘中一些弱点更加发. . 大修前发电机定子绕组的大修前发电机定子绕组的试验电压取试验电压取1.31.31.51.5倍倍额定额定电压，对于运行电压，对于运行2020年以上的发电机，取年以上的发电机，取1.31.3倍额定电压做试倍额定电压做试验，对与架空线路有直接连接的发电机要求用验，对与架空线路有直接连接的发电机要求用1.51.5倍额定电倍额定电压做耐压试验。压做耐压试验。 变压器和互感器取出厂试验电压的变压器和互感器取出厂试验电压的0.850.85，其他高压电，其他高压电器按出厂试验电压的器按出厂试验电压的0.90.9，绝缘子直接按出

25、厂试验电压做耐，绝缘子直接按出厂试验电压做耐压试验。压试验。We are located in CHENGDUSichuan University耐压时间一般不超过耐压时间一般不超过1 1分钟分钟试验接线图：试验接线图：We are located in CHENGDUSichuan University容升效应容升效应：进行交流耐压试验时，被试品一般均属于：进行交流耐压试验时，被试品一般均属于电容性，试验变压器在电容性负载下，由于电容电流电容性，试验变压器在电容性负载下，由于电容电流在线圈上会产生漏抗压降，使变压器高压侧电压发生在线圈上会产生漏抗压降，使变压器高压侧电压发生升高现象。升高现象

26、。注意事项：注意事项：一、球隙的选择和布置，要求一、球隙的选择和布置，要求S/D0.75S/D0.75二、大气条件对放电的影响二、大气条件对放电的影响 We are located in CHENGDUSichuan University球间隙所构成的电场为稍不均匀电场时，放电才比较稳球间隙所构成的电场为稍不均匀电场时，放电才比较稳定。我们就是利用这一特点来测量高压的。定。我们就是利用这一特点来测量高压的。只有当球电极之间的距离与球的直径保持一定的比例时，只有当球电极之间的距离与球的直径保持一定的比例时，才构成稍不均匀电场，使放电分散性较小。但是，同样才构成稍不均匀电场，使放电分散性较小。但是

27、，同样的球电极在测量较高电压时，间隙距离将相应地增加，的球电极在测量较高电压时，间隙距离将相应地增加，在测量更高电压时为保持球电极之间仍是稍不均匀电场，在测量更高电压时为保持球电极之间仍是稍不均匀电场，就应采用更大直径的球电极。当然，采用过大的球电极就应采用更大直径的球电极。当然，采用过大的球电极使设备费用和试验场地都大大增加也是不使设备费用和试验场地都大大增加也是不 恰当的。所恰当的。所以根据被测电压的大小选择合适的球电极，或者对于一以根据被测电压的大小选择合适的球电极，或者对于一定大小的球电极有一合适的使用范围，这是相当重要的。定大小的球电极有一合适的使用范围，这是相当重要的。通常以通常以

28、 S/DS/D0.750.75为限。其中为限。其中S S为球电极间距离，为球电极间距离，D D为球为球电极直径。在电极直径。在S/DS/D0.50.5，且满足其他条件时，能使测量，且满足其他条件时，能使测量准确度在准确度在3 3 以内。当以内。当S/DS/D0.750.75乃以后不仅放电分散乃以后不仅放电分散性增加，而且周围物体对球间隙电场的分布一也将有较性增加，而且周围物体对球间隙电场的分布一也将有较显著的影响。显著的影响。球电极与被测电压上限的关系可参照高电球电极与被测电压上限的关系可参照高电压试验标准。压试验标准。We are located in CHENGDUSichuan University0U在使用中，通常由球隙放电时的球隙距离，在相应在使用中，通常由球隙放电时的球隙距离，在相应的放电电压表中查