31电气设备绝缘预防性试验_51

1、3 电气设备绝缘预防性试验电介质的极化、电导与损耗及其等效电路预防性试验的常规工程绝缘电阻直流泄漏电流介质损耗因数局部放电绝缘油中溶解气体分析高压耐压试验1电气设备绝缘预防性试验 意义是保证电气设备平安运行的重要措施和制度 目的掌握电气设备的绝缘状况，及早发现其缺陷，以进行相应的维护与检修作用对防止设备在工作电压或过电压作用下击穿造成的停电及严重损坏设备的事故，起着预防作用如何掌握绝缘状况？绝缘缺陷的产生检测反映绝缘状况的相关参数！ 2电气设备绝缘缺陷的产生制造时潜伏下来的运行中逐步开展起来的绝缘缺陷的分类集中性缺陷瓷质开裂；发电机绝缘局部磨损、挤压破裂；电缆在局部放电作用下绝缘逐渐损坏分布性

2、缺陷整体绝缘性能下降，如绝缘中的有机材料的受潮、老化、变质等预防性试验方法分类破坏性试验(耐压试验)：严格，但产生损伤 非破坏性试验：电压较低，不会损伤绝缘： 容易实现破坏性试验和非破坏性试验各有其持点33.1 电介质的极化、电导与损耗 电气特性极化电导损耗电介质等效电路 43.1.1 电介质的极化 极化现象 ：造成电容量增加 ！极化的原因在外加电场的作用下，介质中原来彼此中和的正、负电荷产生了位移，形成电矩，使介质外表出现了束缚电荷，极板上电荷增多，并造成电容量增大极化的影响因素形态（气液固）、温度、电场频率等极化的根本形式电子式、离子式、偶极子转向、夹层介质界面、空间电荷极化等51）电子式

3、极化 电子轨道受到外电场的作用时，相对于原子核产生位移，原子中正、负电荷的作用中心不再重合极化强度与正、负电荷作用中心间的距离成正比，且随外电场的增强而增大特点极化所需的时间极短，约10-15s具有弹性，当外电场去掉后，依靠正、负电荷间的吸引力，作用中心又马上重合，整体呈现非极性，没有损耗温度的影响不大，温度升高时，r略为下降 6绝缘-+绝缘72）离子式极化 发生在离子式结构，如云母、陶瓷材料等，正、负离子的作用中心发生偏移 特点所需的时间也很短，约10-13s弹性极化，几乎没有损耗 温度对极化存在一定影响，r一般具有正的温度系数 8离子式极化示意图93）偶极子转向极化 存在于极性电介质中（具

4、有永久性偶极矩 ）无外电场时，分子无序排列，不呈现极性；在电场作用下，顺电场方向定向排列，示出极性特点极化所需的时间也较长，约10-1010-2s（频率有影响-） 非弹性，消耗能量温度对极性介质的r有很大的影响低-适当范围+高- 10偶极子转向极化示意图114）夹层介质界面极化 夹层电介质（不均匀电介质）中各层中的电位分布最初和最终不同，造成交界面上的电荷的移动和积累特点过程特别缓慢，一般在10-1s以上，甚至数小时伴有介质损耗 125）空间电荷极化 介质内的正、负自由离子改变分布状况，在电极附近形成空间电荷特点缓慢进行 消耗能量 13名 称产生极化的地方、特征到达平衡的时间发生极化的原因电子

5、式极化离子式极化偶极子极化夹层介质界面极化空间电荷极化任何物质的原子中离子组成的物质极性分子组成的物质多层介质的交界面电极附近10-15（s）10-13（s）10-1010-1（s）10-1s数小时束缚电荷的位移自由电子的移动电介质极化的本质：在外加电场作用下，极化介质内部形成反电场，通过向电极补充电荷以抵消反电场的作用，从而增加了电容量，并可能消耗能量！ 14材料类别名 称相对介电常数，r(工频，20)气体介质（1.0132105 Pa）空气1.00058液体介质弱极性变压器油硅有机液体2.22.52.22.8极性蓖麻油氯化联苯4.54.65.2强极性丙酮酒精水223381固体介质中性或弱极

6、性石蜡聚苯乙烯聚四氟乙烯松香2.02.52.52.62.02.22.52.6极性纤维素胶木聚氯乙烯6.54.53.03.5离子性云母电瓷575.56.5工程意义：1)选择电容器绝缘材料2）减小电缆充电电流3）改善电场分布4）判断绝缘状态153.1.2 电介质的电导 离子电导 工程上电介质总含有一些杂质离子在电场或外界因素影响下，离解成正负离子电子电导电介质中的自由电子是电离产生的出现电子电导电流时，说明电介质已被击穿电介质的电导一般是指离子性电导 163.1.2.1 电介质的电导率、电阻率 电导性能常用电导率或电阻率表示固体电介质的电阻率体积电阻率：单位长度的正方体的电介质中，所测得的其两相对

7、面上的电阻外表电阻率：单位长度的正方形外表积上，相对两边之间测得的电阻 17体积电阻测量图AdIsISIV?表面电阻测量图Ald183.1.2.2 液体电介质的电导 离子电导电介质分子或杂质分子离解而成的离子 电泳电导 较大的胶体吸附电荷后，变成带电质点 中性和弱极性的液体电介质电导率小极性和强极性液体电介质电导率大，故不宜作为绝缘材料（水）电导率与温度间具有指数关系测绝缘电阻时，必须注意温度 193.1.2.3 固体介质的电导 离子电导杂质离子起主要作用电子电导电导与外施场强E关系密切 外表电导主要决定于外表吸附导电杂质的能力及其分布状态亲水性电介质 ：云母，玻璃，纤维材料 憎水性电介质：石

8、蜡，聚苯乙烯 预防性试验时要注意绝缘外表的影响！20固体介质电导电流密度与外加场强的关系213.1.3 电介质的能量损耗 介质损耗电导损耗有损极化W=P+jQ=U(Ir+jIC)=U Ir+j UIC介质损失角的正切tg：衡量介质的损耗特性 22气体介质的损耗 无碰撞电离时，损耗由电导引起，损耗极小发生放电时，损耗剧增（如电线上的电晕损耗 ）液体介质的损耗 中性或弱极性介质：损耗主要起因于电导，较小 极性 ：电导和极化损耗损耗与温度的关系比较复杂固体介质的损耗 四类：分子式、离子式、不均匀结构和强极性损耗情况比较复杂 损耗与温度密切相关（与电导相似） 23液体介质损耗与温度的关系1：f12:

9、f2干纸的损耗与温度的关系其中：11kHz210kHz3100kHz243.1.4 电介质的一般等值电路 C0反映电子式和离子式无损极化（含真空中对应的电容）C，、r支路反映有损极化R反映电导损耗等值电路是一般性的，重在描述电介质的极化、电导、损耗三种电气特性不同的绝缘结构，参数之间的关系变化很大（瓷、油纸）绝缘C0C/rRCxRxIRxICx（a）（b）（c）25电介质等值电路的说明等值电路是一般性的，重在描述电介质的极化、电导、损耗三种电气特性不同的绝缘结构，参数之间的关系变化很大瓷绝缘子主要表现为电阻特性油纸绝缘往往表现出电容特性绝缘预防性试验的诸多工程就是测量等值电路所对应的参数瓷绝缘

10、子的绝缘电阻电容式套管的电容量263.2 绝缘电阻的测量 测量绝缘电阻是检查电气设备绝缘状态最简便的辅助方法在现场，普遍采用兆欧表测量绝缘电阻何谓绝缘电阻？等效电路中的电阻？273.2.1 多层介质的吸收现象 双层介质的等值电路吸收曲线当在绝缘上施加直流电压时，流经绝缘的电流会随着时间逐渐下降，最终到达一个稳定值，这就是不均匀介质的吸收现象本质：夹层介质的界面极化这些电荷被介质吸收了！283.2.2 绝缘电阻和吸收比测量 绝缘电阻在设备绝缘上施加确定的直流电压，经过一定时间（通常为60秒）后呈现的电阻值吸收比K=R60“R15当绝缘良好时， K常高于某一定值（1.3）绝缘普遍受潮时， K接近1

11、极化指数（10min/1min）兆欧表测量29手摇式兆欧表的工作原理30绝缘电阻的测量接线仪器：兆欧表兆欧表一般有三个接线端子被试品接在端子“E和“L之间保护端子“G（与L相连）有时称为屏蔽端子输出电压为负极性直流（why?）有500V、1000V、2500V、5000V等多个等级Whats this?313.2.3 测量结果的影响因素 被试设备绝缘上可能存留剩余电荷造成吸收现象不明显试验前应对设备充分放电固体绝缘外表状况绝缘电阻随温度呈指数规律下降测量时必须记录设备温度32实例：同步电机枯燥前后绝缘电阻的变化 干燥前（受潮），15C干燥完毕，73.5C运行3天，冷却后 27C本图说明：吸收现象（温度不变）绝缘电阻与温度的关系333.3 直流泄漏电流的测量 绝缘电阻和吸收比测量简单易行，有时很有效：整体受潮等试验电压相对较低，灵敏度和准确性较低5000/（1101000）提高试验电压直流泄漏电流试验直接测量泄漏电流因试验电压提高，试验灵敏度和准确性较高试验设备要求提高两者试验原理相同34直流泄漏电流试验原理接线 直流泄漏电流试验和直流耐压试验常利用同一套直流高压发生装置同时进行 Time?1min35直流高压的产生方式与要求 产生