电气设备预防性试验

1、 电气设备预防性试验预防性试验是电力设备运行和维护工作中一个重要环节，是保证电力设备安全运行的有效手段之一。多年来，电力部门的高压电力设备基本上都是按照原电力部颁发的电力设备预防性试验规程(以下简称规程)的要求进行试验的，对及时发现、诊断设备缺陷起到重要作用。 电力设备预防性试验规程分章规定了各种常用电力设备的试验项目、试验周期和技术要求。这些试验项目综合了近代基本诊断技术。按专业来说，分属于电气、化学、机械等技术领域，其中大部分是电气试验项目。按试验性质来说，试验项目可分为4类。1、定期试验定期试验 即预防性试验。这是为了及时发现设备潜在的缺陷或隐患，每隔一定时间对设备定期进行的试验。例如油

2、中溶解气体色谱分析、绕组直流电阻、绝缘电阻、介质损耗因数、直流泄漏、直流耐压、交流耐压、绝缘油试验等。2 2大修试验大修试验 指大修时或大修后做的检查试验项目。除定期试验项目外，还需作：变压器穿心螺栓绝缘电阻、局部放电、油箱密封试验、断路器分合闸时间和速度、电动机间隙等试验其中有些是纯属于机械方面的检查项目。3 3查明故障试验查明故障试验 指定期试验或大修试验时，发现试验结果有疑问或异常，需要进一步查明故障或确定故障位置时进行的一些试验，或称诊断试验。这是在“必要时”才进行的试验项目。例如：空载电流、短路阻抗、绕组频率响应、振动、绝缘油含水量和油介损、压力释放器、氧化锌避雷器工频参考电压试验等

3、。4 4预知性试验预知性试验 这是为了鉴定设备绝缘的寿命，搞清被试设备的绝缘是否还能继续使用一段时间，或者是否需要在近期安排更换而进行的试验。例如：发电机或调相机定子绕组绝缘老化鉴定、变压器绝缘纸(板)聚合度、油中糠醛含量试验等。各类设备(如变压器、电容器、SF6开关设备、支持绝缘子等)的试验项目和试验周期，由设备运行的可靠性和安全情况，决定是否需要增减或修改。技术要求的来源和依据，大体上可归纳成两类： 1由电力系统绝缘配合设计出发制定交流耐压试验电压标准； 2不少技术要求是由试验经验的积累，经统计分析确定，并经多年实践逐步修改、完善的(如介损、泄漏电流、吸收比等的技术要求)。规程着重指出，对

4、试验结果应进行综合分析和判断。也就是一般应进行下列三步：第一步应与历年各次试验结果比较；第二步与同类型设备试验结果比较；第三步对照规程技术要求和其他相关试验结果，进行综合分析，特别注意看出缺陷发展趋势，作出判断。综合分析、判断有时有一定复杂性和难度，而不是单纯地、教条地逐项对照技术要求(技术标准)。特别当试验结果接近技术要求限值时(尚未超标)，更应考虑气候条件的影响、测量仪器可能产生的误差以及甚至要考虑操作人员的技术素质等因素。综合分析、判断的准确与否在很大程度上决定于判断者的工作经验、理论水平、分析能力和对被试设备的结构特点，采用的试验方法、测量仪器及测量人员的素质等的了解程度。根据综合分析

5、，一般可对设备作出判断结论：合格、不合格或对设备有怀疑。对不合格的，应及时进行检修。为了能做到有重点地或加速处理缺陷，应根据设备结构特点，尽量做部件的分节试验，以进一步查明缺陷的部位或范围。对有怀疑或异常、一时不易确定是否合格的设备应采用缩短试验周期的措施，或在良好天气下、或在温度较高时进行复测，来监视设备可疑缺陷的变化趋势，或验证过去测量的准确性。对试验环境、试验设备、标准表计、安全技术对试验环境、试验设备、标准表计、安全技术的一般要求的一般要求根据中华人民共和国国家标准（GB311.2-83）高电压试验技术第一部分一般试验条件和要求，结合现场试验的实际情况，对试验环境的一般要求：试品布置和

6、试验条件试品布置和试验条件1、试品（1）试品应完整装上对绝缘有影响的所有部件，并按照规定的工艺处理。2、试品与周围接地体的距离（1） 设备或部件（如套管、绝缘子等）试验时，其电场应尽可能和运行情况相似。（2）试品与接地体或邻近物物体的距离，一般应不小于试品高压部分与接地部分间最小空气距离的1.5倍。3 3 如试品和邻近物体的距离受到限制，允许在试品高压出线端装设特制的屏蔽或防晕装置，以防止产生严重的放电，但此类装置不应影响试品内绝缘的电场。1 1、 试品应干燥、清洁。为保证试验结果的可靠性，户内试验的环境温度一般为10-40。试品温度达到环境温度后方可进行试验，保证此项要求的措施（如试品在试验

7、环境中的放置时间等）在各设备标准中规定。当试验条件受到限制时，允许试验环境温度的下限为5。为了提高设备绝缘诊断的可靠性，应尽量避免在低温下进行绝缘试验。2 2、 空气相对湿度一般不高于80%，在设备绝缘的tg值测试中，为了消除表面泄漏电流的影响，可采取以下措施：a 在瓷套中的部分瓷裙表面涂有机硅油或硅脂；b 在瓷套中的部分瓷裙表面涂石蜡、并用布擦匀；c 用电热风将瓷套中的部分瓷裙表面吹干。1 1 在绝缘试验中，对发电机，设备温度一般以定子绕组的平均温度（一般取值3-4个位置）为准，对电力变压器绕组，设备温度一般以上层油温为准，对断路器，互感器等，设备温度一般以环境温度为准。绝缘电阻，直流泄漏和

8、介质损耗因数的测量受温度的影响很大，一般绝缘电阻随温度上升而减小，介质损耗因数则随温度的上升而增加，并与温度变化的程度，绝缘材料的性质和结构以及绝缘内部的含水量等有关。a 绝缘电阻温度换算系数：换算公式：A级绝缘：M2=M1102（t1-t2）=M1K1(K2)B级热塑：M2=M120.1（t1-t2）=M1K3热固：M2=M11.60.1(t1-t2)=M1K4M2为t2温度时的绝缘电阻M1为t1温度时的绝缘电阻K为温度换算系数泄漏电流温度换算1) 油浸式A级绝缘换算公式：I2=I1e（t1-t2）=I1KI2温度为t2时的泄漏电流（A）I1温度为t1时的泄漏电流（A）X取0.05（0.05

9、0.06）K=e(t1-t2)为换算系数。2) B级热塑及热固性绝缘换算公式：I2=I11.600.1（t1-t2）=I1K介质损耗因数tg温度换算1) 油浸式电力变压器tg2= tg1（1.293-1.325）0.1(t2-t1)= tg1K2tg温度为t2时的损耗因数tg1温度为t1时的损耗因数K1=1.40.1(t1-t2)K2=(1.2931.325)0.1(t2-t1)2) 其他设备换算到20时的tg20温度换算系数表tg20=Ktgtd 铜、铝线圈直流电阻换算系数换算公式： T+（20或75） R2=R1-=R1K T+t1T：常数，铜线取235，铅线取225。R1：温度为t1时的

10、直流电阻值R2：温度为20（或75）时的直流电阻值K1、K2为铜线换算至20或75的温度系数，K3、K4为铝线换算至20或75的温度系数。按温差进行换算时的温度换算系数R2=R11+（t2-t1）=R11K电阻温度系数，铜：0.003921/，铝：0.004082/K=（t2-t1），K1为铜线，K2为铝线1 工频电压测量工频电压峰值和有效值的测量误差应在3%以内；谐波峰值的测量误差应小于谐波峰值的10%或基波峰值的1%。直接测量常采用静电电压表和球隙；间接测量常采用电压互感器，分压器以及与其相配合的测量仪器。静电电压表测量 用静电电压表可以直接测量工频高压的有效值，也可配合分压器使用。静电电

11、压表的输入阻抗大，便于和其他元件组合使用。电源频率、大气条件、外界电磁场干扰等对其测量几乎没有影响，这是它突出的优点。 电压互感器测量通过电压互感器将高压变换为低电压，然后用普通低压电压表测量，测量范围由互感器电压等级决定。精密测量用互感器一般在200千伏以下，可与准确度高的仪表配合，作为校正其它测量装置之用。电压互感器，其准确度不应低于0.5级，被测电压不应高于互感器的额定电压，在二次侧应使用不低于0.5级的测量仪表，根据对交流电压有效值，均值或峰值的不同要求使用相应的仪表。 用电容分压器测量。 利用电容分压原理使用相应的仪表可测量有效值、峰值、或瞬时值。高压电容器C1可用高压标准电容或高压

12、油纸容器。低压电容器C2可用聚苯乙烯电容器或油纸电容器，电压表V应使用高内阻电压表，一般其内电阻选择原则是使时间常数C1R=C2r12秒。用互感器和静电电压表测量的误差应不超过1%。用分压器测量的误差一般不应超过1.5%。用电压表在试验变压器低压侧测量。在被试设备电容量较小，可用0.5级的电压表在试验变压器低压侧测量电压，再通过变比换算到高压侧的电压。如绝缘油、绝缘子、母线、绝缘用具等作交流耐压时可使用此法测量电压。直流高压测量 直流高压测量的内容包括直流电压平均值Uav和电压脉动系数Ks的测量。 测量电压平均值的总误差，应不大于3%，测量电压脉动系数的误差，应不大于10%。 测量方法有：静电

13、电压表测量，用直流毫安表和高欧姆电阻串联测量，分压器测量等。电测量电测量 电测量主要指电流、电压、功率、电能、相位、频率、电阻、电感、电容以及时间常数和介质损耗角等的测量。 整个的测量过程，大体包括三个阶段。a 准备阶段： 首先要明确“被测量”的性质及测量所要达到的目标，然后选定测量方式，并找出测量依据的函数关系，选择合适的测量方法及相应的测量仪器设备。b 测量阶段： 建立测量仪器所必需的测量条件，慎重地进行测量操作、认真记录测量数据。c 数据处理阶段： 根据记录的数据，考虑测量条件的实际情况，进行数据处理，以求得测量结果和测量误差。绝缘电阻、吸收比和极化指数测量1 试验目的 测量电气设备的绝

14、缘电阻，是检查设备绝缘状态最简便和最基本的方法。在现场普遍用兆欧表测量绝缘电阻。绝缘电阻值的大小常能灵敏地反应绝缘情况，能有效地发现设备局部或整体受潮和脏污，以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷。 用兆欧表测量设备的绝缘电阻，由于受介质吸收电流的影响，兆欧表指示值随时间逐步增大，通常取施加电压后60S的数值，作为绝缘电阻值。 2 吸收比和极化指数：吸收比K1为60S绝缘电阻值（R60S）与15S绝缘电阻值（R15S）之比值。 对于大容量和吸收过程较长的大型发电机、变压器等，有时吸收比值尚不足以反映吸收的全过程，可采用较长时间的绝缘电阻比值，即（R10min）和（R1min）时绝缘电阻的比值，称作绝

15、缘的极化指数。 绝缘电阻和吸收比(或极化指数)能反映发电机或油浸变压器绝缘的受潮程度。绝缘受潮后吸收比值（或极化指数）降低，因此它是判断绝缘是否受潮的一个重要指标。 绝缘电阻试验使用仪表 最常用的测量仪表是兆欧表。兆欧表按电源型式通常可分为发电机型和整流电源型两大类。发电机型一般为手摇（或电动）直流发电机或交流发电机经倍压整流后输出直流电压；整流电源型由低压50HZ交流电（或干电池）经整流稳压、晶体管振荡器升压和倍压整流后输出直流电压。影响绝缘电阻的因素：1、温度的影响；2、湿度的影响；3、表面脏污和受潮的影响；4、被试设备剩余电荷的影响；5、兆欧表容量的影响。绝缘电阻试验测量结果的分析判断1

16、、所测得的绝缘电阻值应大于规程规定的允许数值。2、将所测得的结果与有关数据比较。通常采用与同一设备的各相间的数据、同类设备间的数据、出厂试验数据、耐压前后数据等，如发现异常，应立即查明原因或辅以其他测试结果进行综合分析、判断。测量应注意的事项：1 1 对同一台设备的历次测量，最好使用同一只兆欧表，以消除由于不同的兆欧表输出特性不同给测量结果带来影响。2 2 当所测绝缘电阻过低时，能分解的设备应进行分解试验，找出绝缘电阻最低的部位。3 3 设备绝缘电阻受温度的影响较大，测量结果应在相近的温度或换算至相同的温度下进行纵、横比较。在环境温度低于5时，不宜进行绝缘测量和换算。电介质在交流电压作用下，除

17、电导和周期性缓慢极化引起的损耗外，有时可能产生游离损耗，即电晕和局部放电损耗，这些损耗统称为介质损耗。介质损耗因数tan的测量，习惯上简称“介损试验”。tan是绝缘品质的重要指标，tan越小意味着介质损耗越小。通常把绝缘介质看成由一个等值电阻R和一个等值无损耗电容C并联组成的电路，如图3-1（b）所示，通过介质的总电流是由通过R的有功电流R和通过C的无功电流C所组成。R流过电阻R所产生的功率代表全部的介质损耗, R越大,介质损耗越大。 介质在交流电压作用下，通常把绝缘介质看成由一个等值电阻R和一个等值无损耗电容C并联组成的电路，如图所示，通过介质的总电流是由通过R的有功电流R和通过C的无功电流

18、C所组成。R流过电阻R所产生的功率代表全部的介质损耗, R越大,介质损耗越大。由R 、C和所组成的相量图如 (c)所示，从图中可以看出R的大小与和C之间的夹角有关，越大，R越大，因此，称为介质损失角。从图中可得出：介质损耗P与介质损失角之间有如下的关系式：R=U/R C=U/XC=CU tan=R /C=1/CR P=UR= UCtg=UCUtan=U2Ctan其中，P绝缘介质中的损耗功率 U被试品上的交流电压有效值 C被试品电容 电源角频率从上述关系式可以看出，通过测量tan值可以反映出绝缘介质损耗的大小。 测量目的 测量电气设备绝缘的损耗因数，能有效地发现设备绝缘的普遍老化、受潮、充油设备

19、的油质劣化、油泥脏污等整体绝缘缺陷，对小电容设备如套管、互感器等也能够发现绝缘内部存在气隙以及固体绝缘开裂等局部绝缘缺陷。测量设备介质损耗因数的同时，可以计算出设备的电容量。根据损耗因数的大小，电容量的变化，能有效的发现电容量较小的设备，如套管、电流互感器等设备的绝缘缺陷。试验仪器与接线 常用的试验仪器是QS1型交流电桥以及与其相配合的升压变压器BR16型标准电容器。目前也采用微机介质损耗测试仪这一种新型的绝缘测试仪器。QS1型交流电桥（西林电桥）最常用的试验接线为正接线和反接线两种，此外还有对角接线，低压接线等方式。通过测量介损能比较灵敏地反映设备绝缘的整体品质，也能比较灵敏地反映小容量套管

20、、互感器绝缘的局部缺陷，但不能灵敏地反映大容量发电机、变压器及电力电缆绝缘的局部缺陷，所以应尽可能将这些设备分解为几个部分来测量介损。介损试验的影响因素：1、外界的电场和磁场干扰；2、温度；3、绝缘整体老化；4、油质老化；5、严重局部缺陷；6、受潮；7、试验电压。测量泄漏电流与测量绝缘电阻的原理相似，在一定电压范围内，当绝缘良好时，所加直流电压与泄漏电流的比值和兆欧表的测量结果是对应的，但测泄漏电流时所加的电压要高得多，所以能发现绝缘电阻试验所不能发现的某些缺陷。如35KV及以上变压器测泄漏电流时，能灵敏发现套管开裂、绝缘纸沿面碳化、绝缘油劣化及内部受潮等缺陷。泄漏电流试验与直流耐压试验的方法

21、是一致的，但作用不同。前者是检查绝缘状况或缺陷；后者是考验绝缘的电气强度，试验电压更高，在额定电压的两倍以上，对发现局部缺陷更有特殊意义。目前，直流耐压试验在高压电机、高压电缆等设备的预防性试验中广泛应用。与交流耐压试验相比，直流耐压试验主要有一下特点：1、试验中只有微安级电导电流，远小于交流耐压试验时的电流，试验设备轻巧，方便现场试验。2、由试验结果绘制的“电压-电流”曲线能有效地反映绝缘内部的集中性缺陷或受潮。3、可使电机定子绕组端部绝缘上也受到较高 电压的作用，这有利于发现端部绝缘缺陷，如端部绑扎不紧、绝缘损伤以及鼻部绝缘损坏等缺陷。4、局部放电弱，不会加速有机绝缘材料的分解或老化变质，

22、在某种程度上带有非破坏性试验的性质。5、绝缘内部的电压分布由电导决定，与交流运行电压作用下的电压分布不同，对绝缘的考验不如交流耐压那样接近实际。试验影响因素：1、高压连接导线的对地泄漏电导；2、试品绝缘表面的泄漏电导；3、试品温度；4、试品的残余电荷；5、测量中的异常情况（电压不稳、交流分量大等）测量结果的分析判断：1、将泄漏电流测量值与同一温度下的规定值比较，符合要求为合格；如无规定则可与历年数据作比较，不应有显著变化；还可通过同一设备相间比较以及与同类设备作比较等办法进行分析判断。2、对发电机、变压器等重要设备，可做出电流与电压或电流与时间曲线进行分析判断。3、变压器的绝缘结构也会影响泄漏

23、电流，试验结果应以与历年试验数据作比较以及与同类型变压器作比较为主，并结合绝缘电阻、介损值进行综合比较。 总之，对试验结果必须进行全面的历史的综合分析，以掌握设备性能变化规律和趋势。交流耐压试验是交流电气设备最重要的试验项目，它能全面考核绝缘强度，有效地发现各种集中性缺陷。实际上是检查设备绝缘承受各种过电压的能力，是考核绝缘电气强度的有效方法和重要手段，他能有效发现绝缘中危险的集中性缺陷，对保证设备安全运行具有重要的意义。交流耐压试验是破坏性试验。在试验之前必须对被试品先进行绝缘电阻，吸收比、泄漏电流、介损及绝缘油等项目的试验，若试验结果正常方能进行交流耐压试验，若发现设备的绝缘情况不良（如受

24、潮和局部缺陷等），通常应先进行处理后再做耐压试验，避免造成不应有的绝缘击穿。交流耐压分为如下几种情况：1、工频耐压试验，是检查主绝缘电气强度普遍采用的方法，应直接测量试品的电压，防止容升现象。大容量试品可采用并联或串联谐振电路以及超低频试验装置等进行工频耐压试验。2、工频耐压试验只能检查全绝缘变压器的主绝缘和分级绝缘变压器的中性点绝缘，绕组层间、匝间及线段间的绝缘要用倍频感应耐压试验进行检验。后者是以两倍或三倍频装置作电源，在低压线圈施加1.72.0倍的额定电压，可同时考核主绝缘和纵绝缘。3、利用变压器产生操作冲击电压波来检查主、纵绝缘。交流耐压试验会使固体有机绝缘中原来的弱点发展，造成绝缘强

25、度降低，形成绝缘劣化的累积效应。因此，必须正确地选择试验电压标准和加压时间。短时工频耐压时间为1min，绝缘的弱点来得及及时暴露。试验电压越高，发现绝缘缺陷的有效性就越高，但试品击穿的可能性也增大，累积效应越严重；试验电压太低则 不利于集中性缺陷，会使设备在运行中出现击穿事故或发生爆炸的可能性增大。因此，选择试验电压值必须严格按规程的规定进行。 工频高电压通常采用高压试验变压器来产生。对于发电机等大电容的被试品，采用串联谐振回路产生高电压，对于电力变压器、电压互感器等具有绕组的被试品，采用100-300HZ的中频电源，对其低压侧绕组激磁在高压绕组感应产生高压。近年来我国电力设备预防性试验工作，

26、在试验方法、试验项目和试验仪器等方面有了不少进展。现分别举例叙述如下：1 1基本绝缘试验项目基本绝缘试验项目 传统的基本绝缘试验项目，如绝缘电阻、直流泄漏电流、介损、直流耐压和交流耐压试验等试验方法基本不变，仅有少数改进：(1)绝缘电阻试验项目中，发现变压器吸收比试验不够完善，不少新出厂或检修烘燥后容量较大的变压器，绝缘电阻绝对值较高，但吸收比(R60/R15)偏小，疑为不合格。经研究后采用国际上广泛采用的极化指数试验(R600/R60)后，就易于作出明确判断，因此规程中增列了极化指数的试验项目。从介质理论来分析，吸收比试验时间短(仅60s)，复合介质中的极化过程刚处于开始阶段，远没有形成基本

27、格局，尚不能全面反映绝缘的真实面貌，故吸收比结果不够准确；极化指数试验时问为600s(10min)，介质极化过程虽末完成，但已初步接近基本格局，故能较准确地反映绝缘受潮情况。(2)改进在电场干扰下测量设备介损时的抗干扰方法。如采用电子移相抵消法和异频法等新方法，且操作方便，提高了工作效率，但另一种采用电源倒向和自动计算的方法在干扰较大时，误差仍较大。(3)635kV中压橡塑绝缘电力电缆(指聚氯乙烯绝缘、交联聚乙烯绝缘和乙丙橡胶绝缘电缆)，取消了投运后的直流耐压试验项目，代之以进行交流耐压试验。这是因为高幅值直流电压在宏观上会降低橡塑电缆绝缘寿命，不少直流耐压试验合格的橡塑电缆在运行中发生击穿事故，这已在理论和国内外的运行实践中证实。 (4)交流耐压试验中，对大容量试品(如SF6组合电器、大型发电机等)采用工频串联谐振方法的日渐增多。 (5)总结数十年的经验表明，电力变压器的定期试验项目首先应是油中溶解气体的色谱分析。绝大部分的变压器缺陷都是从