第三章电气设备绝缘预防性试验

1、课程回顾课程回顾1 1、电介质的电导、电介质的电导 电导是绝缘预防性试验的理论依据电导是绝缘预防性试验的理论依据。在。在绝缘预防性试验中，通过测量介质的绝缘电绝缘预防性试验中，通过测量介质的绝缘电阻和泄漏电流来判断绝缘是否存在受潮或其阻和泄漏电流来判断绝缘是否存在受潮或其他劣化现象。他劣化现象。2 2、电介质的损耗、电介质的损耗极化损耗、极化损耗、 电导损耗电导损耗 介质损耗角介质损耗角 的的正切正切tg 称为介质损耗因数。称为介质损耗因数。RCCURUIItgcR111电介质的等效电路电介质的等效电路课程回顾课程回顾tgCUtgUIUIUIPpCR2cos 测量测量tg 也称为绝也称为绝缘预

2、防性试验的最重缘预防性试验的最重要的项目之一。要的项目之一。第二篇第二篇 电气设备绝缘试验技术电气设备绝缘试验技术第三章第三章 电气设备绝缘预防性试验电气设备绝缘预防性试验高电压技术高电压技术 电气设备的绝缘预防性试验的分类，掌握电气设备的绝缘预防性试验的分类，掌握绝缘试验的原理、测量方法、注意事项以及结绝缘试验的原理、测量方法、注意事项以及结果分析。果分析。内容：内容：绝缘电阻的测量绝缘电阻的测量介质损耗角正切的测量介质损耗角正切的测量局部放电的测量局部放电的测量电压分布的测量电压分布的测量目的：目的：电力设备电力设备可能存在的可能存在的缺陷缺陷电力设备电力设备必须保持高度的可靠性必须保持高

3、度的可靠性必要的必要的绝缘试验绝缘试验检出检出故障故障 分布性缺陷分布性缺陷：指整体绝缘性能下降，：指整体绝缘性能下降， 如大面积受潮、老化等如大面积受潮、老化等绝缘缺绝缘缺陷陷分类分类 集中性缺陷集中性缺陷：裂缝、局部破损、：裂缝、局部破损、 气泡等等气泡等等绝缘试验绝缘试验分类：分类： 绝缘特性试验绝缘特性试验（非破坏性试验）：在较低电压（非破坏性试验）：在较低电压下测定绝缘的某些方面的特性及其变化情况，从而下测定绝缘的某些方面的特性及其变化情况，从而间接判断绝缘的状况。间接判断绝缘的状况。 绝缘耐压试验绝缘耐压试验（破坏性试验）：模拟设备绝缘（破坏性试验）：模拟设备绝缘在运行中可能受到的

4、危险过电压状况，对绝缘施加在运行中可能受到的危险过电压状况，对绝缘施加与之等价的高电压来进行试验，从而考验绝缘耐受与之等价的高电压来进行试验，从而考验绝缘耐受这类电压的能力。这类电压的能力。 两类试验均必不可少，各有特点，不能相互代替，两类试验均必不可少，各有特点，不能相互代替，只能互为补充。只能互为补充。主要反应危险性比较大的集中性缺陷，只能离线进行。只能用于判断电气设备内部是否存在绝缘缺陷，不能判断绝缘的耐压水平。第一节第一节 绝缘电阻的测量绝缘电阻的测量一、多层介质的吸收现象一、多层介质的吸收现象 给一个介质加上给一个介质加上一个直流电压，当介一个直流电压，当介质中的电流达到稳态质中的电

5、流达到稳态以后，外加电压与这以后，外加电压与这个稳态电流的比值，个稳态电流的比值，称为称为绝缘电阻。绝缘电阻。 如果给一个介质加上直流电压以后，随着时间的增加，如果给一个介质加上直流电压以后，随着时间的增加，介质中通过的电流会逐渐衰减，这一现象称为介质中通过的电流会逐渐衰减，这一现象称为吸收现象吸收现象。ciaigi图3-1 双层介质的等效电路图吸收电流传导电流二、绝缘电阻的测量二、绝缘电阻的测量 S合闸瞬间（合闸瞬间（t=0+）：）：21210CCCUU21120CCCUU当到达稳态时（当到达稳态时（t）：）：2111RRRUU2122RRRUU21gRRUII agtCRCRiIeRRRR

6、CCCRCRURRUiiiiti212122121122212211 tageCRCRRRCCRRRRCCiIUtiUR21122212212121221t吸收电流传导电流测得稳态电阻值可能要耗费很长时间测得稳态电阻值可能要耗费很长时间绝缘电阻值的变化范围可能很大，只能与历史值绝缘电阻值的变化范围可能很大，只能与历史值相比，根据变化趋势确定损害程度。相比，根据变化趋势确定损害程度。不足及局限性：不足及局限性：当吸收电流衰减完后当吸收电流衰减完后21RRR三、吸收比的测量三、吸收比的测量 吸收比测量原理：如果令吸收比测量原理：如果令t t1 1和和t t2 2瞬间的两瞬间的两个电流值个电流值 I

7、 It1t1和和 I It2t2所对应的绝缘电阻分别为所对应的绝缘电阻分别为R Rt1t1、R Rt2t2，则比值，则比值21121ttttIIRRK一般取一般取t t1 1=15s,t=15s,t2 2=60s=60sssRRK15601 当绝缘状态良好时，当绝缘状态良好时，吸收现象明显，吸收现象明显，K K1 1值远值远大于大于1 1； 当绝缘受潮或有缺当绝缘受潮或有缺陷时，吸收现象不明显，陷时，吸收现象不明显，K K1 1接近于接近于1.1.一般以一般以K K1 11.31.3作为设备绝缘状态良好的标准。作为设备绝缘状态良好的标准。极化指数极化指数min1min102RRK 另外对于高电

8、压、大容量电力变压器之类的设另外对于高电压、大容量电力变压器之类的设备，吸收比不足以反映吸收现象的全过程，这时备，吸收比不足以反映吸收现象的全过程，这时利利用极化指数的方法用极化指数的方法 有时候测量绝缘电阻值和吸收比值两种方法有时候测量绝缘电阻值和吸收比值两种方法的判断形成矛盾，所以的判断形成矛盾，所以采用测量电阻和吸收比结采用测量电阻和吸收比结合的方法。合的方法。课程回顾课程回顾RCCURUIItgppcR1 测量测量tg 也称为绝缘预防性试验的最重要也称为绝缘预防性试验的最重要的项目之一。的项目之一。介质损耗角的正切值介质损耗角的正切值第二节第二节 介质损耗角正切的测量介质损耗角正切的测

9、量tg测量测量方法方法西林电桥西林电桥谐波波形分析法（基波）谐波波形分析法（基波）过零相位比较法过零相位比较法异频电源法异频电源法一、一、tgtg 的测量方法的测量方法1、西林电桥测量方法、西林电桥测量方法 试验中，调节可调电试验中，调节可调电阻阻R3和电容和电容C4，使检流计，使检流计P中电流为零，此时电桥中电流为零，此时电桥平衡，则平衡，则31RII442CRIIIBCACUUBDADUU由电桥平衡条件由电桥平衡条件43ZZZZNxNxZZZZ34或或 将复阻抗带入平衡条件，经复数运算整理后，令等将复阻抗带入平衡条件，经复数运算整理后，令等式两边的实部和虚部分别相等，可得：式两边的实部和虚

10、部分别相等，可得：441CRCRxx其中其中xxjwCRZx1133RZ NNCZjw144411jwCRZtg为了方便起见，通常取为了方便起见，通常取R4=104/ ，则，则46441010100CCtg4CC4以以F为单位为单位C4以以F为单位为单位34xRCRCN2.2.测量接线测量接线正接线原理接线图 被试品处于被试品处于高压侧，被试品高压侧，被试品两端均对地绝缘。两端均对地绝缘。操作安全方便，操作安全方便，适用于两端对地适用于两端对地绝缘的被试品。绝缘的被试品。（1）正接线）正接线 现场电气设备的外现场电气设备的外壳一般都是固定接地的，壳一般都是固定接地的，所以只能改用反接线。所以只

11、能改用反接线。 可调元件都处在高可调元件都处在高压侧，故必须保证足够压侧，故必须保证足够的绝缘水平和采取可靠的绝缘水平和采取可靠的保护措施。的保护措施。适用于一适用于一端接地的被试品。端接地的被试品。（2）反接线）反接线3. 外界电磁场对电桥的干扰外界电磁场对电桥的干扰（1 1）外界电场干扰）外界电场干扰 外界电场干扰主要是干扰电源（包括试验用高压电源和外界电场干扰主要是干扰电源（包括试验用高压电源和试验现场高压带电体）通过带电设备与被试设备之间的电容试验现场高压带电体）通过带电设备与被试设备之间的电容耦合造成的。耦合造成的。措施：措施：尽量离开干扰源尽量离开干扰源加设屏蔽罩。加设屏蔽罩。 （

12、2 2）外界磁场的干扰）外界磁场的干扰 主要是由测试现场附近漏磁通较大的设备产生的交主要是由测试现场附近漏磁通较大的设备产生的交变磁场作用于电桥检流计内的电流线圈回路造成的。变磁场作用于电桥检流计内的电流线圈回路造成的。 消除磁场干扰的措施：消除磁场干扰的措施： 设法将电桥移到磁场干扰范围以外。设法将电桥移到磁场干扰范围以外。 改变电桥的角度，找到找到一个干扰最小的方位，改变电桥的角度，找到找到一个干扰最小的方位， 以减小磁场干扰的影响。以减小磁场干扰的影响。二、能有效发现的绝缘缺陷二、能有效发现的绝缘缺陷1.1.受潮；受潮；2.2.贯穿性导电通道；贯穿性导电通道；3.3.绝缘老化劣化，绕组上

13、积附油泥；绝缘老化劣化，绕组上积附油泥；4 4、绝缘内含气泡的的电离，绝缘分层；、绝缘内含气泡的的电离，绝缘分层；5 5、绝缘油脏污、劣化等。、绝缘油脏污、劣化等。三、测量时主要注意事项三、测量时主要注意事项1 1、对能分开的被试品应尽量分开测试；、对能分开的被试品应尽量分开测试；2 2、无论采用何种接线方式，电桥本体必须良好、无论采用何种接线方式，电桥本体必须良好接地；接地；3 3、应保持试品表面干燥。应保持试品表面干燥。四、测量结构的分析判断四、测量结构的分析判断1 1、与试验规程规定值比较；、与试验规程规定值比较；2 2、与以往的测试结果比较；、与以往的测试结果比较；3 3、与同样运行条

14、件下的同类型设备间比较。与同样运行条件下的同类型设备间比较。1 1. .温度的影温度的影响响 温度对温度对tg 的的影响随材料、结构的不同而不同。影响随材料、结构的不同而不同。一般情况下，一般情况下，tg 随温度上升而增加。现场试验时，随温度上升而增加。现场试验时，设备温度是变化的，为便于比较，应将不同温度下设备温度是变化的，为便于比较，应将不同温度下测得的测得的tg 值换算至值换算至20。 由于被试品真实的平均温度很难准确测定，换由于被试品真实的平均温度很难准确测定，换算方法也不很准确，换算后往往有很大误差，因此，算方法也不很准确，换算后往往有很大误差，因此，应尽可能在应尽可能在1030的温

15、度下进行测量。的温度下进行测量。 五、影响测量结果的主要因素五、影响测量结果的主要因素2 2. .试验电压的影响试验电压的影响 良好绝缘的良好绝缘的tg 不随电压的升高而明显增不随电压的升高而明显增加加,当绝缘内部有缺陷时，当绝缘内部有缺陷时，tg 将随试验电压将随试验电压的升高而明显增加。的升高而明显增加。 3 3. .被试品电容量的影响被试品电容量的影响 对电容量较小的设备，测量对电容量较小的设备，测量tg 能有效地发现局部性能有效地发现局部性的和整体性的缺陷。的和整体性的缺陷。 对电容量较大的设备，由于局部性的缺陷所引起的对电容量较大的设备，由于局部性的缺陷所引起的损失增加只占总损失的极

16、小部分，此时测量损失增加只占总损失的极小部分，此时测量tg 只能发现只能发现绝缘的整体分布性缺陷。绝缘的整体分布性缺陷。 对于可以分解为几个彼此绝缘的部分的被试品，应对于可以分解为几个彼此绝缘的部分的被试品，应分别测量其各个部分的分别测量其各个部分的tg 值，这样能更有效地发现缺陷。值，这样能更有效地发现缺陷。4 4. .表面泄漏电流的影响表面泄漏电流的影响 被试品表面泄漏可能影响反映被试品内部被试品表面泄漏可能影响反映被试品内部绝缘状况的绝缘状况的tg 值。在被试品的值。在被试品的CX小时需特小时需特别注意。为了消除或减小这种影响，测试别注意。为了消除或减小这种影响，测试前将被试品表面擦干净

17、，必要时可加屏蔽。前将被试品表面擦干净，必要时可加屏蔽。 湿度湿度 介质损耗随着周围湿度的增加而增加。介质损耗随着周围湿度的增加而增加。 绝缘中的局部放电是引起介质老化的重要原因绝缘中的局部放电是引起介质老化的重要原因之一。之一。 长期的局部放放电会加速绝缘的老化，达到一长期的局部放放电会加速绝缘的老化，达到一定程度以后，就会导致绝缘的击穿，使绝缘的耐电定程度以后，就会导致绝缘的击穿，使绝缘的耐电强度大大降低。强度大大降低。 所以局部放电检测已成为绝缘预防性试验的重所以局部放电检测已成为绝缘预防性试验的重要项目之一。要项目之一。第三节第三节 局部放电的测量局部放电的测量一、测量的基本原理一、测

18、量的基本原理CaCaCgCbZU+-气隙介质中气隙局部放电示意图和等效电路图介质中气隙局部放电示意图和等效电路图气隙放电脉冲频率（高频）的电源阻抗CaFCgCbZU+-因为气隙很小，所以因为气隙很小，所以gbCC abCC 电极间的总电容为电极间的总电容为babgbgaCCCCCCCC电极上加上交流电压电极上加上交流电压u，则，则uCCCugbbgUsUsUrug0-Ur-Usu 当当ug达到气隙的放电电压达到气隙的放电电压us时，气隙开始放电，时，气隙开始放电，ug急剧下降；急剧下降； 当降到剩余电压当降到剩余电压ur时，气隙不再放电，电弧熄灭。时，气隙不再放电，电弧熄灭。CaFCgCbZU

19、+-从气隙的两端看进去，气隙放电时，放电电荷量：从气隙的两端看进去，气隙放电时，放电电荷量：rsbabagrUUCCCCCqrsbgUUCCqr称为称为真实放电量真实放电量 气隙放电引起的电压变动气隙放电引起的电压变动（u us s-u-ur r）将按电容反比分配在）将按电容反比分配在两个电容上，则两个电容上，则rsbabaUUCCCU 当气隙放电时，当气隙放电时，试品两端电压下降试品两端电压下降u，相当于试品放，相当于试品放电电荷，则电电荷，则rsbrsbabbaabaUUCUUCCCCCUCCq视在放电量视在放电量CaFCgCbZU+-rbgbqCCCqbgCC视在放电量与真实放电量相比：视在放电量与真实放电量相比：衡量局部放电强度的参数还有：衡量局部放电强度的参数还有：1. 放电重复率（放电重复率（N）2、放电能量（、放电能量（W）3、平均放电电流、平均放电电流4、平均放电功率、平均放电功率二、局部放电检测方法二、局部放电检测方法1、非电检测法、非电检测法（1）超声波法）超声波法（2）化学分析法）化学分析法（3）光学分析法）光学分析法2、电气检测法、电气检测法（1）直接法）直接法 测量局部放电通常采用测量局部放电通常采用脉冲电流法脉冲电流法，分为，分为直接法和平衡法直接法和平衡法 A、并联法、并联法 并联法适用并联法适用于被试品一端接于被试品一端接