第三章电气绝缘的检测与诊断

1、第三章第三章 电气设备绝缘特性的检测和诊断电气设备绝缘特性的检测和诊断3-1 绝缘电阻和吸收比的测量绝缘电阻和吸收比的测量3-2 泄漏电流的测量泄漏电流的测量3-3 介质损失角正切值的测量介质损失角正切值的测量3-4 局部放电的测量局部放电的测量3-5 绝缘油实验绝缘油实验3-6 耐压实验耐压实验3-7 绝缘的在线监测绝缘的在线监测 电气设备绝缘检测与诊断电气设备绝缘检测与诊断：在线和离线在线和离线在线监测在线监测：电气设备带电运行，测量仪表接在电气设备绝电气设备带电运行，测量仪表接在电气设备绝缘上，连续或定时的测量，根据数据判断绝缘状况。通常是缘上，连续或定时的测量，根据数据判断绝缘状况。通

2、常是自动进行。由于是连续监测，故可判断绝缘随时间变化的趋自动进行。由于是连续监测，故可判断绝缘随时间变化的趋势，从而提高判断的准确性。势，从而提高判断的准确性。 离线监测离线监测：也称绝缘预防性试验。周期性停电试验。周期也称绝缘预防性试验。周期性停电试验。周期按按电力设备预防性试验规程电力设备预防性试验规程规定。规定。 绝缘试验，可分为型式试验、出厂试验、交接试绝缘试验，可分为型式试验、出厂试验、交接试验、预防性试验等。验、预防性试验等。1、绝缘预防性试验的定义、绝缘预防性试验的定义 对运行中的电气设备绝缘按规定定期进对运行中的电气设备绝缘按规定定期进行的试验工作。行的试验工作。2、绝缘预防性

3、试验的意义、绝缘预防性试验的意义 及时发现运行中电气设备的绝缘缺陷，及时发现运行中电气设备的绝缘缺陷，防患于未然。防患于未然。第三章第三章 电气设备绝缘特性的检测和诊断电气设备绝缘特性的检测和诊断一、绝缘试验及其意义一、绝缘试验及其意义二、绝缘缺陷的分类二、绝缘缺陷的分类集中性缺集中性缺陷陷三、绝缘预防性试验的分类三、绝缘预防性试验的分类1、绝缘特性试验（非破坏性试验）、绝缘特性试验（非破坏性试验）实验电实验电压较低，不会损坏绝缘压较低，不会损坏绝缘;主要包括：绝缘电阻及吸收比测量、泄漏电流测主要包括：绝缘电阻及吸收比测量、泄漏电流测量、介损测量、局部放电测量、色谱分析等等。量、介损测量、局部

4、放电测量、色谱分析等等。2、耐压试验（破坏性试验）、耐压试验（破坏性试验）实验电压较高，实验电压较高，有可能损伤绝缘。有可能损伤绝缘。主要包括：交流耐压（又分为工频、三倍频、超主要包括：交流耐压（又分为工频、三倍频、超低频低频0.1HZ）、直流耐压和冲击耐压）、直流耐压和冲击耐压操作冲击电操作冲击电压等。压等。先做非破坏性实验，再做破坏性实验。先做非破坏性实验，再做破坏性实验。u 按电源类型分：手摇式和晶体管式。按电源类型分：手摇式和晶体管式。u 按输出的额定直流电压分：按输出的额定直流电压分：500、1000、 2500、5000V； 测试测试1KV及以上的电气设备一般选用及以上的电气设备一

5、般选用2500V的的兆欧表兆欧表; 测试测试1KV以下的电气设备一般选用以下的电气设备一般选用1000V或或500V的兆欧表。的兆欧表。3-1 绝缘电阻和吸收比的测量绝缘电阻和吸收比的测量3-1 绝缘电阻和吸收比的测量绝缘电阻和吸收比的测量 1、 的测量原理的测量原理 兆欧表产生直流电压兆欧表产生直流电压U，加在绝缘上，如图，初瞬由，加在绝缘上，如图，初瞬由于存在极化过程，电流较大，然后衰减，最后等于恒定值于存在极化过程，电流较大，然后衰减，最后等于恒定值Ig。由于。由于U不变，不变，R=f（t）如图所示。一般情况，极化过）如图所示。一般情况，极化过程一分钟结束，程一分钟结束， 绝缘电阻）绝缘

6、电阻）。R RR2、吸收比的测量原理、吸收比的测量原理大容量设备，绝缘干燥时，吸收现象明显，吸收过程慢，稳态值大容量设备，绝缘干燥时，吸收现象明显，吸收过程慢，稳态值也高；当受潮或穿透性缺陷等，达到稳态值所需时间越短，稳态值也高；当受潮或穿透性缺陷等，达到稳态值所需时间越短，稳态值越低。绝缘性能差。吸收比越低。绝缘性能差。吸收比 , 如果受潮，吸收过程短暂，如果受潮，吸收过程短暂，K1；当绝缘良好时，；当绝缘良好时， 。对于大型变压器、发电机，吸收过程慢，用极化指数对于大型变压器、发电机，吸收过程慢，用极化指数P反映吸收反映吸收过程，过程， ，规程规定，绝缘良好时，规程规定，绝缘良好时，P1.

7、5。5106 RRk3 . 1K1 10 01 1R RR RPIPI3、兆欧表的接线端子、兆欧表的接线端子（1）E（接地端子）（接地端子）非被试导体短接并接地非被试导体短接并接地（2）L（线路端子）（线路端子）接到被试导体接到被试导体（3）G（屏蔽端子）（屏蔽端子）接被试导电接被试导电附近的绝缘表附近的绝缘表面面上。上。屏蔽端子的作用：消除被试品绝缘表面泄漏电流对屏蔽端子的作用：消除被试品绝缘表面泄漏电流对测量结果的影响。测量结果的影响。例：用兆欧表测量套管绝缘电阻例：用兆欧表测量套管绝缘电阻7、原理接线、原理接线流比计原理流比计原理) )( (R Rf f) )R RR RR Rf f(

8、() )R RR RU UR RU Uf f( () )i ii if f( (X XV VX XA AX XA AV VA Av v4、测试功效、测试功效1、绝缘电阻、绝缘电阻2、吸收比、吸收比K一般地，一般地，K1.3绝缘良好绝缘良好;K1.3可能受潮或有严重的集中性缺陷。可能受潮或有严重的集中性缺陷。I IU UR R5 51 10 06 6R RR RK K 通常规定加压通常规定加压60s时时所测得的数值为被试所测得的数值为被试品的绝缘电阻品的绝缘电阻注意：如果被试品容注意：如果被试品容量很小或绝缘较均匀量很小或绝缘较均匀时无实用价值时无实用价值1 10 01 1R RR RPIPI绝

9、缘良好时，绝缘良好时，PIPI一般不小于一般不小于1.51.5。对大型电机对大型电机或大型电力或大型电力变压器以及变压器以及电容器等电容器等3、极化指数、极化指数PI5、测试的有效性与局限性、测试的有效性与局限性有效性：有效性：（1）严重受潮）严重受潮（2）有穿透性的导电通道）有穿透性的导电通道（3）表面污秽）表面污秽局限性：局限性：非贯穿性的局部缺陷非贯穿性的局部缺陷6、测量结果的分析判断、测量结果的分析判断 通常采用三比较法，即通常采用三比较法，即 与规程比较与规程比较 与历史资料比较（纵向比与历史资料比较（纵向比较）较） 与同类产品比较（横向比与同类产品比较（横向比较）较）8、测量时的注

10、意事项、测量时的注意事项1、测试前：、测试前： 停电停电 放电放电 拆线拆线 选表选表 验表验表 2、测试时：、测试时： 接好电路（但接好电路（但L端子除外）端子除外） 摇表（摇表（120转转/分）分） 待指针指向待指针指向“”时时 接上接上L线，开始记时线，开始记时 R15S R60S 保证测试的保证测试的安全安全性与性与准准确确性性3、测试后、测试后 拆下拆下L线线 停停 表表 放放 电。电。 防止防止反充电反充电而烧坏而烧坏绝缘表的电流线圈绝缘表的电流线圈4、记录大气条件、记录大气条件 9、影响测量结果的主要因素、影响测量结果的主要因素 1、温度、温度 TR，按指数函数的规律下降，按指数

11、函数的规律下降 2、湿度：、湿度： hR 3、放电时间、放电时间 要保证放电时间要保证放电时间充电时间，否则测试结果偏大充电时间，否则测试结果偏大 4、表面状态的影响、表面状态的影响 无屏蔽测试时的无屏蔽测试时的结果偏小。结果偏小。10kV配电变压器绝缘电阻的测量（图中高压侧、低压侧均已三相短路）一、试验原理一、试验原理泄漏电流试验，原理同绝缘电阻测量相同。但由于泄漏电流试验泄漏电流试验，原理同绝缘电阻测量相同。但由于泄漏电流试验所加电压较高，更易于发现一些未贯穿的集中性缺陷。所加电压较高，更易于发现一些未贯穿的集中性缺陷。 当所加电压较低时，所测泄漏电流当所加电压较低时，所测泄漏电流Ig与兆

12、欧表所测绝缘电阻符合与兆欧表所测绝缘电阻符合式子式子 由于所加的电压更高，所以能更灵敏地反应绝缘的集中性缺陷由于所加的电压更高，所以能更灵敏地反应绝缘的集中性缺陷二、直流高压的获得二、直流高压的获得 （1）由交流高压）由交流高压半波整流电路半波整流电路（2）直流高压发生器）直流高压发生器3-2 泄漏电流的测量泄漏电流的测量gIUR 半波整流电路半波整流电路便携式直流高压发生器（本体部分） 三、测量功效三、测量功效 试验原理与测量绝缘电阻类似，但还有其特点：试验原理与测量绝缘电阻类似，但还有其特点： (1)试验电压较高，能发现一些尚未完全贯穿的集试验电压较高，能发现一些尚未完全贯穿的集中性缺陷中

13、性缺陷; (2)测试电压可调，可制作泄漏电流与试验电压的测试电压可调，可制作泄漏电流与试验电压的关系曲线，更有助于对绝缘状况的全面分析关系曲线，更有助于对绝缘状况的全面分析; (3)直流耐压试验可与泄漏电流试验（分级加压）直流耐压试验可与泄漏电流试验（分级加压）同时进行同时进行; 综上所述，泄漏电流试验比测量绝缘电阻综上所述，泄漏电流试验比测量绝缘电阻更有效、更灵敏。更有效、更灵敏。图3-2 微安表接于高压侧的接线图图3-3 微安表接于低压侧的接线图 四、实验接线四、实验接线 （1）微安表在高压侧）微安表在高压侧 优点：测量误差较小。优点：测量误差较小。 缺点：操作不方便、不安全。缺点：操作不

14、方便、不安全。 （2）微安表在低压侧）微安表在低压侧 又可分为试品两极可对地绝缘与试品一极又可分为试品两极可对地绝缘与试品一极需接地两种情况。需接地两种情况。 优点：操作较方便较安全。优点：操作较方便较安全。 缺点：测量误差较大。缺点：测量误差较大。实验接线图的解析实验接线图的解析 T1为调压器为调压器-调节电压调节电压 T2为工频试验变压器为工频试验变压器-交流低压变交流高压交流低压变交流高压 使得电压满足实验要求使得电压满足实验要求 ，现场实验时可采用电压，现场实验时可采用电压互感器代替（被试品电导较小，实验电流一般不互感器代替（被试品电导较小，实验电流一般不超过超过1MA 二极管即高压硅

15、堆二极管即高压硅堆-整流作用整流作用 C为滤波电容为滤波电容-使得整流电压平稳，使得整流电压平稳，C越大，越大，加于被试品上的电压越平稳，数值越接近交流高加于被试品上的电压越平稳，数值越接近交流高压幅值。压幅值。 CX为被试品电容为被试品电容-当其值较大时，可以不加滤当其值较大时，可以不加滤波电容器，但其值较小时，需接入一个波电容器，但其值较小时，需接入一个0.1UF左左右的电容器，减小电压脉动。右的电容器，减小电压脉动。 R为保护电阻或叫限流电阻为保护电阻或叫限流电阻-限制被试品被击限制被试品被击穿时的短路电流的大小不超过高压硅堆和实验变穿时的短路电流的大小不超过高压硅堆和实验变压器的允许值

16、。其值取压器的允许值。其值取10/V,通常用玻璃管或有通常用玻璃管或有机玻璃管冲入水溶液制成。机玻璃管冲入水溶液制成。 微安表微安表-做测量泄漏电流用，量程根据被试品做测量泄漏电流用，量程根据被试品的种类和绝缘情况适当选择的种类和绝缘情况适当选择试验方法试验方法1、对被试品施加电压、对被试品施加电压 额定电压为额定电压为35KV及以下的电气设备施加及以下的电气设备施加30KV的的直流电压；直流电压； 对额定电压为对额定电压为110KV及以上的设备施加及以上的设备施加40KV的直的直流电压；流电压；2、读数、读数 试验时按每级试验时按每级0.5倍试验电压阶段升高电压，每阶倍试验电压阶段升高电压，

17、每阶段停留段停留1MIN后，微安表的读数即为泄漏电流值后，微安表的读数即为泄漏电流值 3、把泄漏电流与加压时间的关系，泄漏电流与、把泄漏电流与加压时间的关系，泄漏电流与试验电压的关系绘制成曲线。试验电压的关系绘制成曲线。 曲线曲线1：UIg。但。但Ig较小，较小，绝缘良好。绝缘良好。 曲线曲线2：UIg。但。但Ig较大，较大，绝缘受潮。绝缘受潮。 曲线曲线3：U升高至某值，升高至某值，Ig。绝缘有集中性缺陷。绝缘有集中性缺陷。 曲线曲线4：U较小时，较小时，Ig。有较严重的集中性缺陷。有较严重的集中性缺陷。 五、测量时的注意事项五、测量时的注意事项 （1）微安表微安表必须进行保护必须进行保护(

18、读数值时才打开读数值时才打开) （2）试验电容量小的被试品应加稳压电容）试验电容量小的被试品应加稳压电容 脉动系数脉动系数S不应大于不应大于3% （3）实验完毕后，应对被试品充分放电。）实验完毕后，应对被试品充分放电。 交流分量总会脉动，这交流分量总会脉动，这部分电流通过微安表。使微安部分电流通过微安表。使微安表可能过热烧坏，被试品若击表可能过热烧坏，被试品若击穿，也有冲击电流流经微安表，穿，也有冲击电流流经微安表，故此需保护。故此需保护。串联增压电阻串联增压电阻R。当电。当电流较大，流较大，R压降增大，压降增大，F击穿，击穿，短路。短路。L：被试品击穿时，回：被试品击穿时，回路电流剧增，路电

19、流剧增，L压降增大，压降增大，F放放电，被短路。电，被短路。C：旁路交流分量，减：旁路交流分量，减少微安表指针的摆动。少微安表指针的摆动。K：短路开关，需要读：短路开关，需要读数时断开。数时断开。六、影响测量结果的主要因素六、影响测量结果的主要因素 1、温度、时间的影响、温度、时间的影响 一般读取一般读取60秒时的数值秒时的数值 2、表面泄漏的影响、表面泄漏的影响 3、试验回路出现电晕造成的误差、试验回路出现电晕造成的误差七、测量结果的分析判断七、测量结果的分析判断 （1）作）作i=f（u）曲线）曲线，即绝缘伏安特性，即绝缘伏安特性 （2）三比较法）三比较法微安表的保护微安表的保护一般微安表有

20、专门的保护装置一般微安表有专门的保护装置在微安表回路中串联一个阻值较大的电阻在微安表回路中串联一个阻值较大的电阻R（增压（增压电阻）。当有电流通过时，就在电阻）。当有电流通过时，就在AB两端产生一个两端产生一个电压降。当电流数值超过额定电流时，电压降。当电流数值超过额定电流时，AB两端的两端的电压使放电管电压使放电管F放电，电流就从放电管流过保护放电，电流就从放电管流过保护了微安表。了微安表。 由于整流后的直流电压含有交流分量，所以并联由于整流后的直流电压含有交流分量，所以并联一个电容器一个电容器C，以滤去整流后的交流分量，以减，以滤去整流后的交流分量，以减少微安表指针的摆动，同时稳定放电管少

21、微安表指针的摆动，同时稳定放电管F的电压。的电压。 突然短路出现的冲击电流容易使微安表损坏所以突然短路出现的冲击电流容易使微安表损坏所以加入电感加入电感L，阻止大冲击电流流过微安表。电容，阻止大冲击电流流过微安表。电容C也有这个作用，所以可以不加也有这个作用，所以可以不加L. 在微安表表头两端并以开关在微安表表头两端并以开关S，在升压或降压过，在升压或降压过程中合上开关程中合上开关S，将微安表短接，只有在稳定时，将微安表短接，只有在稳定时才将才将S打开。打开。一、一、tg测量的意义测量的意义介质在电场作用下产生损耗介质在电场作用下产生损耗发热发热温度温度电电导导泄漏电流泄漏电流损耗损耗，如果达

22、到热平衡，温度，如果达到热平衡，温度稳定下来。若发热散热，会形成恶性循环，导致介稳定下来。若发热散热，会形成恶性循环，导致介质热击穿。质热击穿。 介质在电场作用下的损耗大小，可用介质在电场作用下的损耗大小，可用于判断绝缘性能，但用于判断绝缘性能，但用P不行，因为不行，因为P与与U、试品尺、试品尺寸有关。寸有关。三、三、tg测量原理测量原理 利用西林电桥原理，使利用西林电桥原理，使 ，调节，调节 。（若。（若设备设备 若设备若设备 。 为试验为试验电压，电压， 为设备额定电压。为设备额定电压。3-3 介质损失角正切值的测量介质损失角正切值的测量kvUs1043CR 、eseUUkvU，10kVU

23、kVUse10,10sUeU电桥平衡时，可得到，46444x10100001001tgCCRCRCx令 单位为uf，则tg= 。4C4C23411tgCRRCNx由于 1，所以tg34RRCCNx可起辅助判断作用，测量结果若 明显增大，可判断绝缘内部受潮或匝间短路等。xCxC图中，图中，ZX被试品被试品CN无损耗标准电容器（真无损耗标准电容器（真空，约空，约50pf） R3可调无感电阻可调无感电阻 Z4无感电阻无感电阻R4与可调电容与可调电容C4并联并联高压臂，在电桥外高压臂，在电桥外低压臂，在电桥本体内低压臂，在电桥本体内2、接线方式、接线方式（1）正接线）正接线 特点：被试品两端均对地特点

24、：被试品两端均对地绝缘绝缘 优点：测试误差较小，测优点：测试误差较小，测试时较为安全（电桥本体试时较为安全（电桥本体处于低电位）处于低电位） 缺点：不便于进行现场测缺点：不便于进行现场测试（现场设备多为一端接试（现场设备多为一端接地）地）（2）反接线）反接线 特点：被试品一端接特点：被试品一端接地地 优点：便于进行现场优点：便于进行现场测试测试 缺点：测试误差较大，缺点：测试误差较大，测试时较危险（电桥测试时较危险（电桥本体处于高电位）本体处于高电位）二、测量时的注意事项二、测量时的注意事项（1）无论采用何种接线，电桥本体必须良好接地。）无论采用何种接线，电桥本体必须良好接地。（2）应在检流计

25、灵敏度最低时切合电源）应在检流计灵敏度最低时切合电源（3）应尽量解体测试）应尽量解体测试假设绝缘由两部分并联组成，其整体介质损假设绝缘由两部分并联组成，其整体介质损耗为这两部分之和，即耗为这两部分之和，即 由由 P=P1+P22221122tgCUtgCUCtgUtg=C Ct tg gC Ct tg gC C2 22 21 11 1 C1、tg1良好绝缘的电容与介损良好绝缘的电容与介损C2、tg2缺陷绝缘的电容与介损缺陷绝缘的电容与介损若若V2V1C2C1 ，则，则 有有t tg g1 1tgtg局部缺陷局部缺陷被掩盖被掩盖！故对大体积设备应故对大体积设备应尽量解体测试。尽量解体测试。l测量

26、的有效性：测量的有效性：（1）分布性缺陷）分布性缺陷（2）穿透性的导电通道）穿透性的导电通道(3)小设备。小设备。l测量的局限性：非穿透性的局部缺陷，且测量的局限性：非穿透性的局部缺陷，且设备体积越大越不灵敏。设备体积越大越不灵敏。三、影响测量结果的三、影响测量结果的主要因素主要因素（1）外界电场干扰）外界电场干扰（2）外界磁场干扰）外界磁场干扰（3）温度的影响）温度的影响一般地，温度上升一般地，温度上升tg增大，所以通常要换算增大，所以通常要换算到到20。（4）试验电压的影响）试验电压的影响现场测试电压一般取现场测试电压一般取10KV（5）被试品电容量的影响）被试品电容量的影响（6）表面泄漏

27、电流的影响）表面泄漏电流的影响测试前应清除绝缘表面的积污和水分，必要时可在测试前应清除绝缘表面的积污和水分，必要时可在绝缘表面安装屏蔽环绝缘表面安装屏蔽环四、减小误差的措施四、减小误差的措施（1）加设屏蔽）加设屏蔽（2）采用移相电源（可消除同频率的电场干扰）采用移相电源（可消除同频率的电场干扰）即改变试验电源的相位，使得与干扰源反相。即改变试验电源的相位，使得与干扰源反相。（3）采用倒相法）采用倒相法将电源正接、反接各测一次将电源正接、反接各测一次（4）采用数字滤波技术）采用数字滤波技术时域信号时域信号频域信号频域信号采用软件技术滤除干扰信号采用软件技术滤除干扰信号计算计算tg真实值真实值五、

28、测量结果的分析判断五、测量结果的分析判断三比较法三比较法一、测量的基本原理一、测量的基本原理式中，式中， qr实际放电量实际放电量 q视在放电量视在放电量 Cg气隙电容气隙电容 Cb与该气隙串联的绝缘部分电容与该气隙串联的绝缘部分电容 Ca其余完好部分电容其余完好部分电容其他条件相同时，直流下局部放电比交流下为小。其他条件相同时，直流下局部放电比交流下为小。r rb bg gb bq qc cc cc cq q3-4 局部放电的测量局部放电的测量二、局部放电的检测方法二、局部放电的检测方法1、非电检测法、非电检测法（1）超声波法）超声波法简单、抗干扰性能好，但灵敏度低，通常与简单、抗干扰性能好

29、，但灵敏度低，通常与电气检测法配合。电气检测法配合。（2）光检测法）光检测法（3）热检测法）热检测法（4）测分解物法）测分解物法2、电气检测法、电气检测法（1）无线电干扰法（）无线电干扰法（RIV法）法）（2）介质损耗法）介质损耗法（3）脉冲电流法）脉冲电流法（IEC推荐的通用方法之一）推荐的通用方法之一）（1）直接法）直接法 并联法并联法 串联法串联法（2）平衡法（抗干扰能力较好）平衡法（抗干扰能力较好）三、测量时的注意事项三、测量时的注意事项抑制内部干扰是外部干扰抑制内部干扰是外部干扰四、测量结果的分析判断四、测量结果的分析判断规定了某些设备在规定电压下的允许视在放规定了某些设备在规定电压

30、下的允许视在放电量。电量。一、绝缘油的检验一、绝缘油的检验分新油、投运前的油、运行中的油。不同阶段的油质检验有分新油、投运前的油、运行中的油。不同阶段的油质检验有不同的试验项目和标准要求。不同的试验项目和标准要求。二、绝缘油电气性能试验二、绝缘油电气性能试验1、电气强度（击穿电压）试验、电气强度（击穿电压）试验在标准油杯中进行在标准油杯中进行2、介质损耗因数的测量、介质损耗因数的测量使用精度较高的西林电桥使用精度较高的西林电桥3-5 绝缘油实验绝缘油实验三、油中溶解气体的气相色谱分析三、油中溶解气体的气相色谱分析 在新绝缘油的溶解气体中，通常含有约在新绝缘油的溶解气体中，通常含有约70的的N2

31、、30的的O2以及以及03左右的左右的CO2气体，一般不含有气体，一般不含有C1、C2之类的低分子烃，主要指甲烷之类的低分子烃，主要指甲烷CH4、乙烷、乙烷C2H6、乙烯、乙烯C2H4和乙炔和乙炔C2H2，合称总烃。，合称总烃。 利用气相色谱分析仪对绝缘油中溶解气体的组分及其利用气相色谱分析仪对绝缘油中溶解气体的组分及其含量进行分析测试，可有效判断变压器和其他充油电气设含量进行分析测试，可有效判断变压器和其他充油电气设备内部的潜伏性故障，并且可以在设备运行中不停电取油备内部的潜伏性故障，并且可以在设备运行中不停电取油样，是目前变压器油常规试验中使用最频繁也是最有效的样，是目前变压器油常规试验中

32、使用最频繁也是最有效的一个试验方法。一个试验方法。2、故障判断法、故障判断法（1）特征气体法）特征气体法“总烃总烃”是指是指CH4、C2H6、C2H4、C2H2的总量。的总量。如右表所示如右表所示（2）三比值法）三比值法 C2H2/C2H4，CH4/H2，C2H4/C2H6故障的类型故障的类型主要的气体组分主要的气体组分次要的气体组分次要的气体组分油过热油过热CH4、C2H4H2、C2H6油及纸过热油及纸过热CH4、C2H4、CO、CO2H2、C2H6油纸中局部放油纸中局部放电电H2、CH4、C2H2、COC2H6、CO2油中火花放电油中火花放电C2H2、H2油中电弧油中电弧H2、C2H2CH

33、4、C2H4、C2H6油纸中电弧油纸中电弧H2、C2H2、CO、CO2CH4、C2H4、C2H6受潮或油中有受潮或油中有气泡气泡H2三、油中溶解气体的气相色谱分析三、油中溶解气体的气相色谱分析1、基本原理、基本原理变压器油（碳氢化合物）变压器油（碳氢化合物）在电、热、氧、水等在电、热、氧、水等因素作用下因素作用下 逐渐裂解逐渐裂解H2、CH4甲烷、甲烷、C2H6乙乙烷、烷、C2H4乙烯、乙烯、C2H2乙炔等气体。乙炔等气体。 热、电热、电 产生产生绝缘纸绝缘纸 逐渐分解逐渐分解 CO、CO2及少量的碳氢化合及少量的碳氢化合物物因此，利用所形成的气体组分、含量及其增长规律，因此，利用所形成的气体

34、组分、含量及其增长规律，可以鉴别故障的性质、程度及其发展情况。可以鉴别故障的性质、程度及其发展情况。表33 不同故障产生的气体三、油中气体的脱气、分离与定量三、油中气体的脱气、分离与定量 脱气脱气: 吹气法、薄膜法吹气法、薄膜法分离：气相色谱柱（可将不同气体分离）、分离：气相色谱柱（可将不同气体分离）、气敏传感器（仅对某种气体敏感）气敏传感器（仅对某种气体敏感）定量：半导体元件定量：半导体元件一、交流耐压试验一、交流耐压试验最有效最直接的方法最有效最直接的方法1.意义 对绝缘的考验最严格，能保证绝缘裕度。2、试验接线及各元件的作用、试验接线及各元件的作用3-6 耐压实验耐压实验1-调压器调压器

35、逐渐调节输入电压（不允许突然加压逐渐调节输入电压（不允许突然加压或突然切断电源）或突然切断电源）2-试验变压器试验变压器获得所需的实验电压获得所需的实验电压3-高压测量仪表高压测量仪表直接测量作用在被试品两端的直接测量作用在被试品两端的电压电压4-保护球隙保护球隙防止因误操作或发生谐振时，在被防止因误操作或发生谐振时，在被试品两端出现过高的电压而损坏被试品（其放电试品两端出现过高的电压而损坏被试品（其放电电压通常调整在实验电压的电压通常调整在实验电压的115%120%）5-毫安表毫安表监视回路电流监视回路电流6-R1限制被试品发生闪络时回路电流防止限制被试品发生闪络时回路电流防止出现截波而损坏

36、试变的纵绝缘。（一般取出现截波而损坏试变的纵绝缘。（一般取0.1/V，常用水电阻）常用水电阻）7-R2限制保护球隙放电时的回路电流，以免烧限制保护球隙放电时的回路电流，以免烧伤球表面，影响放电电压的特性。（一般取伤球表面，影响放电电压的特性。（一般取0.10.5/V，常用水电阻），常用水电阻）（二）调压器（二）调压器 自耦式自耦式漏抗小、功耗小、体积小、波形畸变漏抗小、功耗小、体积小、波形畸变少，价格低，但容量小。少，价格低，但容量小。 移卷式移卷式容量大，但漏抗大，波形畸变少。容量大，但漏抗大，波形畸变少。 电动电动发电机组发电机组波形好，可均匀调压，波形好，可均匀调压， 不受电网电压质量的

37、影响，但投资大。不受电网电压质量的影响，但投资大。（三）试验变压器（三）试验变压器1、与普通变压器相比，具有的特点、与普通变压器相比，具有的特点 多为单相式（分单套管和双套管两种类型）、电多为单相式（分单套管和双套管两种类型）、电压高（压高（750KV可采用串接方式来获得）、绝缘可采用串接方式来获得）、绝缘裕度小、短时工作制、容量小且多为容性负荷。裕度小、短时工作制、容量小且多为容性负荷。2、容量的确定、容量的确定S=2fCU210-3（KVA）式中式中 U试验电压（试验电压（KV，有效值），有效值）; C被试品电容（被试品电容（F） f频率（频率（Hz)二、工频高压的测量二、工频高压的测量

38、（一）在低压侧间接测量（对小容量试品）（一）在低压侧间接测量（对小容量试品）在试变的低压绕组上用电压表测量，再乘以变比在试变的低压绕组上用电压表测量，再乘以变比K，即即U2=KU1（二）在高压侧直接测量（对大容量试品）（二）在高压侧直接测量（对大容量试品）因为存在容升效应，如图所示。因为存在容升效应，如图所示。按测量设备的不同可分为按测量设备的不同可分为1、球隙、球隙（1）原理：）原理：在均匀（或稍不均匀）电场中，击穿电压分散性小，在均匀（或稍不均匀）电场中，击穿电压分散性小，一定的距离一定的距离d对应一定的击穿电压对应一定的击穿电压Ub。为此，应保证为此，应保证0.5（D为铜球直径），还应满

39、足如为铜球直径），还应满足如图、表所示的要求。图、表所示的要求。测量球隙测量球隙球隙要保持光滑，测试时应取球隙要保持光滑，测试时应取45次平均值。次平均值。（2）特点）特点可测量可测量DCHV、ACHV和冲击高压，测和冲击高压，测AC时是幅值。时是幅值。（3）适用范围）适用范围高压试验室高压试验室2、静电电压表、静电电压表（1）原理）原理可动电极在电场力作用下带动反光镜转动并折射到可动电极在电场力作用下带动反光镜转动并折射到标尺上指示。标尺上指示。如图所示如图所示：静电电压表静电电压表 的结构原理的结构原理2）特点）特点可测可测DCHV、ACHV，测，测AC时是有效值。时是有效值。（3）适用范

40、围）适用范围高压实验室高压实验室3、电容分压器、电容分压器 (1)原理原理K 为分压比，为分压比，C1为高压臂电容，为高压臂电容，C2为低压臂电容。为低压臂电容。如图所示：如图所示：UKUCCCU112112电容分压器电容分压器（2）特点）特点可测可测ACHV，有效值。，有效值。（3）适用范围）适用范围工程现场、实验室工程现场、实验室4、电压互感器、电压互感器工程现场，工程现场，250kV的电压的电压三、试验结果分析三、试验结果分析加压一分钟内无任何异常现象即为合格。加压一分钟内无任何异常现象即为合格。 (1)电流表指示情况电流表指示情况1）XC/XL=2时，击穿前后试验回路电流不变时，击穿前

41、后试验回路电流不变;2） XC/XL2时，击穿前后试验回路电流上升时，击穿前后试验回路电流上升;3） XC/XL2时，击穿前后试验回路电流下降时，击穿前后试验回路电流下降;（2）有否异声、冒烟、跳火、燃烧）有否异声、冒烟、跳火、燃烧（3）对有机绝缘材料，耐压后有否发热）对有机绝缘材料，耐压后有否发热（4）对有机绝缘材料，耐压后）对有机绝缘材料，耐压后R有否严重下降有否严重下降（一般不得超过（一般不得超过30%）四、试验注意事项四、试验注意事项（1）试验应记录气象条件）试验应记录气象条件（2）工频耐压只能检测有线圈设备的主绝缘缺陷，）工频耐压只能检测有线圈设备的主绝缘缺陷，纵绝缘缺陷往往不能测出

42、。纵绝缘缺陷往往不能测出。（3）对大容量试品）对大容量试品(如电缆、电容器）的交流耐压如电缆、电容器）的交流耐压试验通常采用串联谐振法、超低频试验法。试验通常采用串联谐振法、超低频试验法。二、直流耐压试验二、直流耐压试验现场直流耐压与泄漏电流试验一起做，统称直流高现场直流耐压与泄漏电流试验一起做，统称直流高压试验压试验直流耐压试验与测量泄漏电流的比较：直流耐压试验与测量泄漏电流的比较：u 相同：试验方法与接线是一致的相同：试验方法与接线是一致的u 不同：前者试验电压较高，是试验绝缘强度不同：前者试验电压较高，是试验绝缘强度;后后者试验电压较低，是检查绝缘特性。者试验电压较低，是检查绝缘特性。1

43、、直流耐压试验的特点（与交流耐压试验相比）、直流耐压试验的特点（与交流耐压试验相比）（1）设备较轻便）设备较轻便 在在AC下：下：S=2fCxU2, Cx为被试品电容。为被试品电容。 DC下：下：S=U2/ R ，R为被试品绝缘电阻。为被试品绝缘电阻。 R1/2fCx，故，故S S。（2）对绝缘的损伤较小）对绝缘的损伤较小这是因为：这是因为： 介质损耗较小介质损耗较小 局部放电较弱局部放电较弱（3）可同时测量泄漏电流，制作伏安特性曲）可同时测量泄漏电流，制作伏安特性曲线（分级逐渐升高电压，分别读取加压线（分级逐渐升高电压，分别读取加压1分分钟时相应的泄漏电流）钟时相应的泄漏电流）（4）更能发现

44、电机端部的绝缘缺陷）更能发现电机端部的绝缘缺陷但是，直流耐压试验不如交流下接近于真实。但是，直流耐压试验不如交流下接近于真实。故两者应配合使用。故两者应配合使用。2、试验电压与试验时间的选择：、试验电压与试验时间的选择：由于由于DC下的介质损耗较交流下的小，局部放电也较下的介质损耗较交流下的小，局部放电也较交流下的弱，所以绝缘在交流下的弱，所以绝缘在DC作用下的击穿强度比作用下的击穿强度比AC作用下高。作用下高。因此，直流耐压的试验电压比交流耐压更高，试验因此，直流耐压的试验电压比交流耐压更高，试验时间也更长。时间也更长。3、直流高电压的测量、直流高电压的测量（1）静电电压表）静电电压表（2）

45、电阻分压器）电阻分压器K为分压比。一般规定分压器为分压比。一般规定分压器的额定电流不超过的额定电流不超过1mA。（3）微安表串联高值电阻）微安表串联高值电阻（4）球隙测量）球隙测量4、试验结果分析、试验结果分析在规定的试验电压下和试验时间内，若无任何异常在规定的试验电压下和试验时间内，若无任何异常现象，即为合格。现象，即为合格。（1）若微安表突然急剧增大或电压表突然下降，）若微安表突然急剧增大或电压表突然下降，一般情况下表明试品击穿一般情况下表明试品击穿;（2）微安表周期性摆动，可能是绝缘不良而产生）微安表周期性摆动，可能是绝缘不良而产生周期性放电。应注意排除电源波动等因素的影响周期性放电。应

46、注意排除电源波动等因素的影响;（3）泄漏电流太大，应检查试验回路各设备状况）泄漏电流太大，应检查试验回路各设备状况和屏蔽是否良好，在排除外因之后，才能对试品和屏蔽是否良好，在排除外因之后，才能对试品作出正确的结论。如果泄漏电流太小，应检查接作出正确的结论。如果泄漏电流太小，应检查接线是否正确，微安表保护部分有无分流线是否正确，微安表保护部分有无分流;（4）如耐压后绝缘电阻比耐压前明显降低，说明）如耐压后绝缘电阻比耐压前明显降低，说明绝缘有问题。绝缘有问题。5、注意事项、注意事项（1）升压速度要求：刚开始应缓慢（防止充电电流）升压速度要求：刚开始应缓慢（防止充电电流过大而损坏试验设备），但当电压

47、升高到接近试过大而损坏试验设备），但当电压升高到接近试验电压时不能太慢（防止加压时间过长）验电压时不能太慢（防止加压时间过长）;（2）试验前后均要对被试品充分放电，最好通过电）试验前后均要对被试品充分放电，最好通过电阻放电阻放电;（3）一般将试验电压的负极接于被测导体上）一般将试验电压的负极接于被测导体上;（4）能分相试验的试品应分相试验，被试相引出线）能分相试验的试品应分相试验，被试相引出线应短接后接试验高压，非被试相应短接并接地。应短接后接试验高压，非被试相应短接并接地。 小结：几种预防性试验方法的比较小结：几种预防性试验方法的比较 序 号 试验方法 能发现的缺陷 1测量绝缘电阻及泄漏电流

48、 贯穿性的受潮、脏污和导电通道 2测量吸收比 大面积受潮、贯穿性的集中缺陷 3测量tg 绝缘普遍受潮和劣化 4测量局部放电 有气体放电的局部缺陷 5油的气相色谱分析 持续性的局部过热和局部放电 6交流或直流耐压试验 抗电强度下降到一定程度的主绝缘局部缺陷 7操作波或倍频感应耐压试验(限于变压器类设备) 抗电强度下降到一定程度的主绝缘或纵绝缘的局部缺陷三、冲击耐压试验三、冲击耐压试验1、雷电冲击耐压试验、雷电冲击耐压试验2、操作冲击耐压试验、操作冲击耐压试验330KV超高压设备才进行该项试验超高压设备才进行该项试验3-7 绝缘的在线监测绝缘的在线监测一、在线监测系统一、在线监测系统图图316 两

49、种典型的绝缘在线监测系统两种典型的绝缘在线监测系统二、变压器在线监测二、变压器在线监测1.变压器局部放电在线监测变压器局部放电在线监测（1）差动平衡检测法）差动平衡检测法 将传感器（检测脉冲电流）安装在变压器油箱接地线将传感器（检测脉冲电流）安装在变压器油箱接地线和高压套管末屏接地线上，和高压套管末屏接地线上，图图317 差动平衡检测法原理图差动平衡检测法原理图通过差动放大器对外部干扰信号加以抑制通过差动放大器对外部干扰信号加以抑制 （2）脉冲极性鉴别法）脉冲极性鉴别法图图318 脉冲极性鉴别法的原理图脉冲极性鉴别法的原理图干扰信号在两个传感器上产生的脉冲电流信号的极性是一致的，干扰信号在两个

50、传感器上产生的脉冲电流信号的极性是一致的，在这种情况下，电子开关断开，无信号输出，干扰得以消除。在这种情况下，电子开关断开，无信号输出，干扰得以消除。当内部发生局部放电时，两个传感器上的脉冲极性相反，电子当内部发生局部放电时，两个传感器上的脉冲极性相反，电子开关闭合，放电信号输出。开关闭合，放电信号输出。 （3）超声波法）超声波法 通过在箱壁上安装压电超声传感器测量超声信号，就可通过在箱壁上安装压电超声传感器测量超声信号，就可以判断是否发生了局部放电以判断是否发生了局部放电 。（4）电气超声联合检测法）电气超声联合检测法用电流传感器从变压器油箱接地线上和高压套管末屏接地线上检测电信号，用电流传

51、感器从变压器油箱接地线上和高压套管末屏接地线上检测电信号，用安装在变压器箱壁上的几个超声波传感器检测局部放电产生的超声信号，用安装在变压器箱壁上的几个超声波传感器检测局部放电产生的超声信号，根据声电之间的时间差就能确定放电的位置。根据声电之间的时间差就能确定放电的位置。 图图319 电气超声电气超声联合联合检测法原理图检测法原理图2变压器油中溶解气体在线监测变压器油中溶解气体在线监测 （1）油中溶解性气体的现场脱气方法（渗透膜或吹气）油中溶解性气体的现场脱气方法（渗透膜或吹气）（2）油中溶解气体的现场测量方法（色谱柱或气敏传感器）油中溶解气体的现场测量方法（色谱柱或气敏传感器）图图321 油中

52、氢气含量的微机油中氢气含量的微机在线监测装置的实例在线监测装置的实例 图图320 吹气法脱气及气敏元件检测示意图吹气法脱气及气敏元件检测示意图图中：图中：1脱气室；脱气室；2阀；阀；3泵；泵；4气敏元件；气敏元件；5放大器；放大器；6浓度指示器浓度指示器 图图324为能分析为能分析6种气体的色谱仪的主要结构框图。种气体的色谱仪的主要结构框图。图图324 能分析能分析6种气体的在线色谱仪主要结构框图种气体的在线色谱仪主要结构框图1变压器油；变压器油；2塑料渗透膜；塑料渗透膜；3测量管道；测量管道；4变压器；变压器；5分离气体单元；分离气体单元；6干燥管；干燥管；7泵；泵；8色谱柱；色谱柱；9气敏元件；气敏元件；10载气（空气）；载气（空气）；11诊断单元；诊断单元；12检测单元检测单元三、发电机的在线监测三、发电机的在线监测目前，在线监测大部分采用局部放电测量、温度目前，在线监测大部分采用局部放电测量、温度（局