电气设备绝缘的预防性试验市公开课一等奖省赛课获奖课件

高电压工程基础第六章电气设备绝缘预防性试验任课教师：赵彤山东大学电气工程学院电气设备绝缘的预防性试验第1页高电压工程基础绝缘检测和诊疗技术：经过对绝缘试验和各种特征测量，可了解并评定绝缘在运行过程中状态，从而能早期发觉故障技术。离线检测：要求被测设备退出运行状态，只能是周期性间断进行。试验周期由试验规程要求。在线监测：在被测设备处于带电运行情况下，对设备绝缘状态进行连续或定时检测，通常是自动进行。电气设备绝缘的预防性试验第2页高电压工程基础为了对绝缘状态做出判断，需对绝缘进行各种试验和检测，统称为绝缘预防性试验。对于离线式试验又可分为两类：绝缘特征试验（非破坏性试验、检验性试验）：在较低电压下或用其它不会损伤绝缘方法来测量绝缘各种特征，从而判断绝缘内部缺点。缺点是对绝缘耐压水平判断比较间接，尤其对于周期性离线试验不易判断准确。耐压试验（破坏性试验）：对绝缘考验严格，能确保绝缘含有一定绝缘水平；缺点是只能离线进行，并可能因耐压试验对绝缘造成一定损伤。电气设备绝缘的预防性试验第3页高电压工程基础在线监测采取是非破坏性试验方法，因为可连续检测，故除测定绝缘特征数值外，还可分析绝缘特征随时间改变趋势，从而显著提升判断准确性。绝缘特征试验方法有各种，各种方法能够反应绝缘缺点性质是不一样，对不一样绝缘材料和绝缘结构，各种方法有效性也不一样。所以，普通需要采取各种不一样方法来试验，对试验结果进行综合分析比较后，才能作出正确判断。电气设备绝缘的预防性试验第4页高电压工程基础电气设备绝缘缺点分类：集中性缺点如悬式绝缘子瓷质开裂；发电机绝缘局部磨损、挤压破裂；电缆绝缘逐步损坏等。分布式缺点电气设备整体绝缘性能下降，如电机、变压器、套管中有机绝缘材料受潮、老化、变质等。电气设备绝缘的预防性试验第5页一、绝缘电阻测试二、泄漏电流测量三、介质损耗角正切值测量四、局部放电测试五、电压分布测量六、绝缘油电气试验和气相色谱分析七、绝缘状态在线监测高电压工程基础第六章电气设备绝缘预防性试验电气设备绝缘的预防性试验第6页6.1绝缘电阻测试高电压工程基础测量电气设备绝缘电阻，是检验其绝缘状态最简便辅助方法。电气设备由休止状态转为运行状态前，或在进行绝缘耐压试验前，必须进行绝缘电阻测试，以确定设备有没有受潮或绝缘异常。电气设备绝缘电阻在测量过程中是随加压时间增加而逐步上升并最终趋于稳定。当绝缘良好时，不但稳定绝缘电阻值较高，而且吸收过程相对较慢；绝缘不良或受潮时，稳定绝缘电阻值较低，吸收过程相对较快。电气设备绝缘的预防性试验第7页6.1.1多层介质吸收现象高电压工程基础凡是由各种不一样电介质组成绝缘结构，在加上直流电压后，各层电压将从开始时按电容分布逐步过渡到稳态时按电导（电阻）分布。在电压重新分配过程中，夹层界面上会积聚起一些电荷，使整个介质等值电容增大，这种极化称为夹层介质界面极化，简称夹层极化。电气设备绝缘的预防性试验第8页以双层电介质为例说明：高电压工程基础t=0时开关闭合，介质上电压按电容分压：双层介质等值电路t→∞时，介质上电压按电阻分压：普通情况，对双层不一样电介质，电气设备绝缘的预防性试验第9页高电压工程基础即C1、C2上电荷需要重新分配，设C1>C2，而R1>R2，则可得：双层介质等值电路t→∞时，t=0时，分界面上将积聚起一批多出空间电荷，这就是夹层极化引发吸收电荷，电荷积聚过程所形成电流称为吸收电流。这种在双层介质分界面上出现电荷重新分配过程，就是夹层极化过程。因为夹层极化中有吸收电荷，故夹层极化相当于增大了整个电介质等值电容。电气设备绝缘的预防性试验第10页高电压工程基础因为这种极化包括电荷移动和积聚，必定伴随能量损耗。因为电荷积聚是经过介质电导进行，而介质电导普通很小，所以极化过程较慢，普通需要几分之一秒、几秒、几分钟、甚至几小时，所以这种极化只有在直流和低频交流电压下才能表现出来。吸收曲线

ia是由夹层极化(有损极化)产生电流，而夹层极化建立所需时间较长，所以较为迟缓地衰减到零，这部分电流又称为吸收电流；

Ig是不随时间改变恒定分量，称为电介质泄漏电流或电导电流。电气设备绝缘的预防性试验第11页高电压工程基础当绝缘受潮或有缺点时，电流吸收现象不显著，总电流随时间下降较迟缓，而试品绝缘电阻与电流成反比。所以，依据I15/I60改变，就能够初步判断绝缘情况。对于不均匀试品绝缘，假如绝缘情况良好，则吸收现象显著，Ka值远大于1；假如绝缘严重受潮，因为Ig大增，Ia快速衰减，Ka值靠近于1。I15、R15为加压15s时电流和对应绝缘电阻；I60、R60为加压60s时电流和对应绝缘电阻；电气设备绝缘的预防性试验第12页6.1.2绝缘电阻和吸收比测量高电压工程基础1、兆欧表（摇表）原理和接线绝缘电阻测试仪(兆欧表)电气设备绝缘的预防性试验第13页高电压工程基础兆欧表由两部分组成：直流电源和测量机构。L-线路端子E-接地端子G-保护端子1-电压线圈2–电流线圈电气设备绝缘的预防性试验第14页高电压工程基础RX—被试品绝缘电阻线圈上产生转动力矩为：式中F1(α)、F2(α)—表示指针偏转角α函数。电气设备绝缘的预防性试验第15页高电压工程基础当指针旋转到某一位置时，力矩差为零，指针停顿旋转。此时指针偏转角度与流过线圈电流之比相关。指针偏转角读数可反应Rx大小电气设备绝缘的预防性试验第16页高电压工程基础兆欧表有三个接线端子：线路端子（L）、接地端子（E）和保护（屏蔽）端子（G）。被试绝缘接在端子L和E之间，而保护端子G作用是使绝缘表面泄漏电流不要流过线圈，测得绝缘体积电阻不受绝缘表面状态影响。电气设备绝缘的预防性试验第17页2、绝缘电阻和吸收比测量方法高电压工程基础在电气设备绝缘上加上直流电压后，流过绝缘电流要经过一个过渡过程才到达稳态值。驱动兆欧表示到额定转速，待指针稳定后，即可读取绝缘电阻数值。通常认为加压60s时，经过绝缘吸收电流已衰减至靠近于零，所以要求加压60s时所测得数值为被试品绝缘电阻。电气设备绝缘的预防性试验第18页高电压工程基础试验接线：L端子接导体端，E端子接另一导体端或接地端。G端子接屏蔽极。电气设备绝缘的预防性试验第19页高电压工程基础对绝缘为多层介质设备，绝缘良好时有显著吸收现象，绝缘电阻达稳态值所需时间较长，稳态电阻值高，吸收比K远大于1。测量吸收比时，先驱动兆欧表示额定转速，待指针到“∞”时，用绝缘工具将火线快速接至试品上，同时统计时间，分别读取15s和60s绝缘电阻值。电气设备绝缘的预防性试验第20页高电压工程基础当绝缘严重受潮或有贯通性导电通道时，绝缘电阻达稳态值所需时间大大缩短，稳态电阻值降低，吸收现象不显著，吸收比靠近于1。普通情况，K值不应小于1.3。电气设备绝缘的预防性试验第21页高电压工程基础一些容量较大电气设备，其吸收过程很长，吸收比K不能充分反应绝缘吸收全过程。引入另一指标极化指数P

—加压10min时绝缘电阻R10’与加压1min时绝缘电阻R1’比值：绝缘良好时，极化指数P不应小于某一定值（普通为1.5~2.0）。对各类高压电气设备绝缘所要求绝缘电阻、吸收比K、极化指数P值，在《电力设备预防性试验规程》中有明确要求，可参阅。电气设备绝缘的预防性试验第22页3、测量时注意事项高电压工程基础试验前应将被试品接地放电一定时间。高压测试连接线应尽可能保持架空，需使用支撑时，要确认支撑物绝缘对被试品绝缘测试结果影响极小。选择适当兆欧表（依据被试品电压等级选择，且试验前试表好坏）。测量吸收比或极化指数时，应待电源电压达稳定后再接入被试品，并开始计时。电气设备绝缘的预防性试验第23页高电压工程基础对电容值大试品，试验完后，应在保持兆欧表电源电压条件下，先断开L端子与试品连线，再停顿摇表。变压器、电机试验时，被测绕组首尾短接，再接到L端子。非被试绕组也要短路接地，可防止非被试绕组中剩下电荷影响，且可测被试绕组与非被试绕组及地绝缘电阻。测量次序对结果也有影响。统计试验时温度、湿度。电气设备绝缘的预防性试验第24页4、测量结果分析高电压工程基础测绝缘电阻能有效发觉以下缺点：总体绝缘质量欠佳；绝缘整体受潮；两极间有贯通性导电通道；表面脏污（比较有或无屏蔽极时所测得数值）。测绝缘电阻不能发觉以下缺点：绝缘中局部缺点（如非贯通性局部损伤、裂缝、内部气隙等缺点）；绝缘老化（因为老化了绝缘，其绝缘电阻还可能是比较高）。电气设备绝缘的预防性试验第25页高电压工程基础测量结果采取比较法判断。R、K只是参考性指标，其合格不能必定绝缘良好，尤其是电压高设备，因摇表额定电压低。但其不合格绝缘中必定有某种缺点。所以，不但应与要求标准比较，还应将试验数据与本绝缘历史数据比较，与同类设备数据比较，以及同一设备不一样相之间比较。还应参考本绝缘其它试验结果。电气设备绝缘的预防性试验第26页6.2泄漏电流测量优点：试验电压高，故能发觉兆欧表所不能发觉还未完全贯通集中性缺点，所以测试灵敏度比兆欧表高。试验电压可调整，能够在升压过程中监视泄漏电流改变情况。微安表刻度为线性，且量程可选择，读数准确。高电压工程基础缺点：试验设备复杂，需要高压电源、电压和电流测量系统、屏蔽系统等。电气设备绝缘的预防性试验第27页高电压工程基础某设备绝缘泄漏电流曲线曲线1：绝缘良好；曲线2：绝缘受潮；曲线3：绝缘中有未贯通集中性缺点；曲线4：绝缘有击穿危险电气设备绝缘的预防性试验第28页绝缘材料受潮后，与吸收电流相比，泄漏电流会增加。当介质上所加电压去掉后，介质放电会出现与吸收过程类似过程，但没有泄漏电流现象。由此可依据极化指数和泄漏指数来判断受潮程度。对于旋转电机，假如极化指数小于1.5，泄漏指数大于30，就能够判定为受潮。高电压工程基础电气设备绝缘的预防性试验第29页1、试验接线高电压工程基础适合于被试品一极接地情况。(1)微安表接于高压侧电气设备绝缘的预防性试验第30页1、试验接线高电压工程基础适合于接地端可与地分开电气设备。(2)微安表接于低压侧相关试验规程要求：最终电压保持时间为1min。电气设备绝缘的预防性试验第31页2、微安表保护高电压工程基础保护电阻R用来产生电压，使流过微安表电流到达一定数值时放电管P动作。R值选取：电流表A所允许最大电流在电阻R上压降应稍大于放电管起始放电电压。并联电容器：滤波电容，降低微安表摆动；还可使放电管两端电压上升陡度降低，使放电管来得及动作。电容器和放电管用来分流试品击穿时短路电流。电容器能够提供高频电流支路（C>1μF）。电气设备绝缘的预防性试验第32页3、试验结果分析判断高电压工程基础比较法：将泄漏电流值与规程要求值比较；将泄漏电流值与历史数据比较；对发电机、变压器等主要设备，由电压—电流关系曲线结合泄漏电流值全方面分析。测量泄漏电流能有效发觉缺点：测量绝缘电阻所能发觉缺点测量泄漏电流均能发觉，另外对于一些兆欧表不能发觉还未完全贯通集中性缺点有一定反应。电气设备绝缘的预防性试验第33页高电压工程基础测量主绝缘泄漏电流值，其意义与测量绝缘电阻是相同，只是施加直流电压较高，所以测试灵敏度比兆欧表更高。读取泄漏电流值时间，普通要求为抵达试验电压后1min，并需统计试品绝缘电阻及环境温度。试验电压是逐步调高，可作出试验电压与电流关系曲线，由曲线线性度可判断绝缘状态。注意对微安表保护。4、小结电气设备绝缘的预防性试验第34页6.3介质损耗角正切值测量高电压工程基础介质损失角正切tg

：交流电压作用下电介质中电流有功分量和无功分量比值，是一个无量纲数，反应是电介质内单位体积中能量损耗大小。（1）在一定电压和频率下，介质损失角正切值与绝缘介质形状、大小无关，只与介质固有特征相关。（2）测量tg能够有效发觉绝缘受潮、穿透性导电通道、绝缘内含气泡游离、绝缘分层和脱壳以及绝缘有脏污或劣化等缺点。绝缘介质损耗：电气设备绝缘的预防性试验第35页6.3.1西林电桥基本原理高电压工程基础西林电桥是一个交流电桥，配以适当标准电容能够测量材料和电气设备tg和电容值。QS-1型西林电桥智能型介质损失测量仪电气设备绝缘的预防性试验第36页高电压工程基础QS-1型西林电桥是一个平衡电桥，由四个桥臂R3、R4和C4、CN及CX和一个检流计组成。电桥平衡是经过调整R3和C4来实现。因为R3最大允许工作电流为0.01A，故在10千伏试验电压下，当被试品容量大于3184pF时，应接入分流电阻。电气设备绝缘的预防性试验第37页1、测量原理如取：则有：(单位μF)高电压工程基础普通ZX、ZN比Z3、Z4大得多，故外加电压大部分都降在高压桥臂ZX、ZN上。电气设备绝缘的预防性试验第38页2、测量接线高电压工程基础被试品处于高压侧，两端均对地绝缘，此时桥体处于低压侧，操作安全方便，测量结果也比较准确。适合用于两端对地绝缘被试品。(1)正接线电气设备绝缘的预防性试验第39页2、测量接线高电压工程基础此时各个调整元件、检流计和屏蔽网均处于高电位，故必须确保足够绝缘水平和采取可靠保护办法。适合用于一端接地被试品。(2)反接线电气设备绝缘的预防性试验第40页高电压工程基础外界电场干扰主要是干扰电源（包含试验用高压电源和现场高压带电体）经过带电设备与被试设备之间电容耦合造成。1、电场干扰6.3.2测量过程中干扰及消除办法电气设备绝缘的预防性试验第41页高电压工程基础因被试品阻抗比R3和变压器漏抗大得多，所以干扰电流都流过R3。流过R3电流还有试验电压作用下流过被试品电流，所以流过R3电流为和-矢量和。电气设备绝缘的预防性试验第42页高电压工程基础无干扰时，电桥平衡后流过R3电流为流过被试品电流，测量出δ为试品真实介质损失角。有干扰时，电桥平衡后流过R3电流为，测量出夹角为，它不等于试品真实介质损失角。电气设备绝缘的预防性试验第43页高电压工程基础电桥平衡时有，相角与流过R3电流相角相同，调整R3实际是改变大小。相角与流过R4电流相角相同，流过R4电流和流过C4电流之和为。调整C4时主要是改变相角。无电场干扰时相量图电气设备绝缘的预防性试验第44页高电压工程基础有干扰时，电桥平衡后相量图如图所表示，流过R3电流为，测出与间夹角为，故有干扰时测得与无干扰时测得不一样。有电场干扰时相量图电气设备绝缘的预防性试验第45页高电压工程基础干扰电流引发改变随干扰电流数值及相位决定。干扰电流相位是任意，干扰源固定时，干扰电流矢端轨迹为一圆。电气设备绝缘的预防性试验第46页消除或减小电场干扰办法：高电压工程基础在被试品高压部分加屏蔽罩，并将屏蔽罩与电桥屏蔽相连，以消除耦合电容影响。加设屏障电气设备绝缘的预防性试验第47页高电压工程基础采取移相电源使干扰电流与同相或反相，则流过R3电流与夹角为0，有没有干扰测得是相同。通常在试验电源和干扰电流同相和反相两种情况下分别测两次，然后取平均值。用移相电源消除干扰接线图电气设备绝缘的预防性试验第48页高电压工程基础当电桥靠近漏磁通较大设备时，会受到磁场干扰。这一干扰主要是因为磁场作用与电桥检流计内电流线圈回路引发。2、磁场干扰将电桥移至磁场干扰范围以外，或将桥体就地转动改变角度找到干扰最小方位。办法：C电气设备绝缘的预防性试验第49页高电压工程基础或将检流计极性转换开关分别置于正、反两个位置测量两次来消除磁场干扰影响。若无磁场干扰时，电桥调平衡后测量臂数值为R3、C4，检流计两端无电位差。若存在磁场干扰时，电桥调平衡后测量臂数值为R3+△R3、C4+△C4，此时检流计两端有电位差。因需要克服磁场干扰电势才使检流计指零。电气设备绝缘的预防性试验第50页高电压工程基础改变检流计极性开关位置测量，电桥调平衡后测量臂数值为R3-△R3、C4-△C4。当检流计正接时测得当检流计反接时测得电气设备绝缘的预防性试验第51页高电压工程基础实际试品tgδ及CX为：电气设备绝缘的预防性试验第52页高电压工程基础智能型介质损耗测试仪能够在工频高电压下，现场测量各种绝缘材料、绝缘套管、电力电缆、电容器、互感器、变压器等高压设备介质损耗角正切(tgδ)和电容值(CX)。6.3.3数字化测量方法电气设备绝缘的预防性试验第53页高电压工程基础利用传感器从试品上取得所需电压信号U和电流信号I，经前置A/D转换电路数字化后，送至数据处理计算机或单片机，经数据处理后算出电流电压之间相位差，最终得到tg测量值。与西林电桥相比，含有操作简单、自动测量、读数直观、无需换算、精度高、抗干扰能力强等优点。仪器内附标准电容器和电压装置，与配套选购油杯及控温仪结合，可测量油介质损耗。电气设备绝缘的预防性试验第54页高电压工程基础测试tgδ能有效发觉绝缘以下缺点：6.3.4测试功效（1）受潮；（2）贯通性导电通道；（3）绝缘老化劣化，绕组上积附油泥；（4）绝缘内含气泡电离，绝缘分层；（5）绝缘油脏污、劣化等。电气设备绝缘的预防性试验第55页高电压工程基础测试tgδ对于以下缺点不太灵敏：（1）非贯通性局部损坏；（2）很小部分绝缘老化劣化；（3）个别绝缘弱点。即测量tgδ对较大面积分布性绝缘缺点较灵敏，对个别局部非贯通性绝缘缺点不灵敏。电气设备绝缘的预防性试验第56页高电压工程基础测量结果分析判断：（1）与试验规程要求值比较；（2）与以往测试结果比较；（3）与一样运行条件下同类型设备比较。电气设备绝缘的预防性试验第57页高电压工程基础用测量tgδ方法分析绝缘时，要求tgδ不应有显著增加或下降。因为当绝缘有缺点时，有使tgδ增大，有使tgδ减小。如某变压器进水受潮，但测tgδ却下降。进水后既可造成有功功率P增加(IR增大)，也可造成无功功率Q增大(水介电常数大，ICX增大)。电气设备绝缘的预防性试验第58页高电压工程基础1、尽可能分部测量6.3.5测量时主要注意事项普通测得tgδ值是被测绝缘各个部分tgδ平均值，全部被测绝缘体能够看成是各个部分绝缘体并联。比如绝缘由两部分并联组成，各部分电容和介质损失角正切分别为C1、tgδ1和C2、tgδ2。则整体测量时测得电容和介损角正切为CX和tgδ，测量时所加电压为U，依据功率相等条件得：电气设备绝缘的预防性试验第59页高电压工程基础假定电容为C2部分存在缺点，当缺点部分体积与整个绝缘体积之比越小，即C2/CX越小，C2中缺点在测量整体tgδ时越难发觉。在一定电压和频率下，tgδ反应介质内单位体积能耗。因为在一定工作场强下，绝缘厚度d与电压成正比。绝缘厚度d一定时，面积S越大，其电容量越大，电容电流越大，即电容电流与面积成正比。所以绝缘体积与UICX成正比。电气设备绝缘的预防性试验第60页高电压工程基础对电容量较小设备，如套管、互感器等，测量tgδ值能有效地发觉局部集中性和整体分布性缺点。但对电容量较大设备，如大中型变压器、电力电缆、电容器、发电机等，测tgδ只能发觉整体分布性缺点。所以，通常对运行中电机、电缆等设备进行预防性试验时，不做tgδ测试。对于能够分解为几个绝缘部分被试品，分解以后进行tgδ测试，能够更有效地发觉缺点。电气设备绝缘的预防性试验第61页高电压工程基础2、测量时应选取适当温度绝缘tgδ值与温度相关，但tgδ值与温度之间没有准确换算关系，故应尽可能在差不多温度条件下测量tgδ，并以此作比较。通常以20℃时tgδ值作为参考标准。电气设备绝缘的预防性试验第62页高电压工程基础3、测量时应选取适当试验电压良好绝缘，在其额定电压范围内，tgδ值是几乎不变。假如绝缘中存在气泡、分层、脱壳等，当所加试验电压足以使绝缘中气泡或气隙放电，或者电晕、局部放电发生时，tgδ值将随试验电压升高而快速增大。测定tgδ时所加电压，标准上最好靠近于被试品正常工作电压。所加电压过低，则不易发觉绝缘中缺点，过高则轻易对绝缘造成无须要损失。实际上多难以到达正常工作电压，普通多用10kV。电气设备绝缘的预防性试验第63页高电压工程基础4、测量时注意消除被试品表面泄漏电流影响表面泄漏电流对tgδ测量结果影响程度与被试品电容量相关，对小容量被试品如套管、互感器等表面泄漏电流影响较大。试验时被试品表面应清洁、干燥，必要时加屏蔽环，屏蔽环应装设在被试品与桥体相连一端附近表面上，且应与被试品与桥体连线屏蔽相连。电气设备绝缘的预防性试验第64页高电压工程基础5、测量绕组tgδ时必须将每个绕组首尾短接测量时必须将被测绕组和非被测绕组首尾短接，不然会产生很大误差。原因：绕组绝缘容性电流流过绕组时产生较大磁通，绕组电感和励磁铁损会使测量结果产生很大误差。电气设备绝缘的预防性试验第65页小结高电压工程基础用西林电桥测量tgδ时有正接线和反接线两种接线方式，当电桥平衡时，tgδ=C4(单位μF)。现场测量时注意电磁场干扰对测量结果影响。测量tgδ对局部集中性缺点反应不灵敏，所以测量时尽可能分部测量。电气设备绝缘的预防性试验第66页6.4局部放电测试高电压工程基础局部放电是指因为电气设备内部绝缘存在弱点，在一定外施电压下发生局部重复击穿和熄灭现象。惯用固体绝缘材料不可能做得十分纯净和致密，总会不一样程度包含一些分散性杂物。因为这些异物电导和介电常数不一样于绝缘物，在外施电压作用下，异物附近电场较强，该出可能产生电离放电。如外施电压为交变电压时，局部放电含有发生与熄灭交替重复特征。电气设备绝缘的预防性试验第67页高电压工程基础气泡介电常数小，其击穿场强低，所以分散在绝缘物中气泡是局部放电发源地。这种局部放电发生在一个或几个绝缘内部气隙或气泡中，因为在这个很小空间内电场强度很大，放电能量很小，所以并不影响电气设备短时绝缘强度，即不影响当初整体绝缘物击穿电压。但长久作用时，会加速绝缘老化，绝缘强度降低。电气设备绝缘的预防性试验第68页高电压工程基础局部放电引发固体介质腐蚀、老化、损坏原因有：局部电场畸变，使局部介质承受过高电压；局部放电产生带电质点撞击绝缘物，造成绝缘物分解、破坏；化学腐蚀。气隙电离产生O3，NO，NO2等气体，遇水会产生硝酸或亚硝酸，对绝缘材料和金属有氧化和腐蚀作用；在局部放电区，产生高能辐射线，引发材料分解；局部温度升高，造成热裂解，气隙膨胀而使固体绝缘开裂、分层、脱壳，且使该部分绝缘电导和介质损耗增加，加速绝缘老化、破坏。电气设备绝缘的预防性试验第69页高电压工程基础若一个电气设备在运行电压下长久存在一定程度局部放电，这些微弱放电能量和由此产生一些不良影响可慢慢损坏绝缘，加速绝缘物老化和破坏，发展到一定程度时，就可能造成整个绝缘被击穿。所以检验绝缘物中局部放电缺点存在是否以及发展情况、放电强度，是一个判断绝缘在长久运行中绝缘性能好坏很好方法，也是预计绝缘老化速度主要依据。电气设备绝缘的预防性试验第70页高电压工程基础通常将视在放电量△q作为局部放电强度参数。视在放电量：试品上电压改变试品电容衡量局部放电强度参数还有：单次放电量、放电次数频度、平均放电电流、平均放电功率等，但应用最普遍是视在放电量。电气设备绝缘的预防性试验第71页高电压工程基础电气设备绝缘内部发生局部放电时将伴伴随出现许多外部现象，有些外部现象属于电现象，如产生电流脉冲、引发介质损耗增大、产生电磁波辐射等；有些属于非电现象，如产生光、热、噪声、气压改变和分解物等。一、测量基本接线局部放电检测方法可分为电气检测法和非电检测法两大类。当前应用比较广泛和成功是电气检测法，尤其是测量绝缘内部气隙发生局部放电时电脉冲，它不但能够灵敏地检出是否存在局部放电，还可判断放电强弱程度。非电检测法有超声波探测法和绝缘油气相色谱分析。电气设备绝缘的预防性试验第72页高电压工程基础上图是当前国际上推荐三种测量局部放电基本回路，它们都是要将一定电压作用下被试品CX中产生局部放电电流脉冲传递到测量阻抗Zm两端，然后把Zm上电压加以放大后送至测量仪器M进行测量。Cx—被试品电容；Ck—耦合电容；Zm、Zm′—测量阻抗；Z—低通滤波器；u—电压源；M—测量仪器；A—放大器电气设备绝缘的预防性试验第73页高电压工程基础使被试品CX局部放电产生脉冲电流作用到测量阻抗Zm上，在Zm上产生一个脉冲电压um送到测量仪器M中，由um推算视在放电量。1、直接法（1）并联法CX为被试品，Ck为耦合电容，它为被试品与测量阻抗之间提供一条低阻抗通道。Zm为测量阻抗。Z为低通滤波器，能够让工频电压作用到试品上，阻止被测高频脉冲或电源高频噪声经过。

并联法适合于被试品一端接地情况。电气设备绝缘的预防性试验第74页高电压工程基础（2）串联法串联法适合于被试品两端都不接地情况。并联法与串联法灵敏度相同，但并联法有以下优点：允许被试品一端接地；对CX值较大试品，能够防止较大工频电容电流流过Zm；被试品被击穿时，不会危及人身和测试系统安全。电气设备绝缘的预防性试验第75页高电压工程基础2、平衡法平衡法抗干扰能力好，因为外部干扰源在Zm和Z′m上产生干扰信号基本上相互抵消，而在CX发生局部放电时，放电脉冲在Zm和Z′m上产生信号却是相互叠加。电气设备绝缘的预防性试验第76页高电压工程基础二、局部放电测量阻抗和测量仪器（1）测量阻抗Zm选择要消除或减弱输出电压工频成份；要使脉冲分量连续时间足够小，以确保快速连续脉冲分辨率；阻抗值应足够高，由它负担大部分脉冲电压，并决定输出电压和电流波形。（2）惯用测量阻抗形式惯用测量阻抗有电阻、电感、电阻与电感并联以及电感与电容并联四种形式。电气设备绝缘的预防性试验第77页高电压工程基础（3）测量仪器（显示单元）为了预防干扰：装设数字滤波器。为了提升信噪比：采取数字示波器或其它数字统计仪。测量仪器所测得局部放电脉冲值是与被试品局部放电视在放电量q成百分比，要从指示值来算得q是困难，只能经过试验来确定，即局部放电测量仪器必须进行试验校正。电气设备绝缘的预防性试验第78页高电压工程基础三、测量时注意问题内部干扰：试验回路中某元件或高压引线发生电晕放电时引发干扰。外部干扰：高压试验回路以外原因引发干扰。电气设备绝缘的预防性试验第79页高电压工程基础办法：(1)选择抗干扰能力强测量电路。(2)对测量线路进行屏蔽。(3)试验电源最好采取独立电源。(4)提升高压试验回路中各元件发生电晕电压。(5)将高压试验变压器、检测回路和测量仪器三者地线连成一体，并采取一根地线相连。(6)合理选择放大电路频带或调谐放大电路谐振频率。(7)测量回路与被试品连线应尽可能缩短。电气设备绝缘的预防性试验第80页高电压工程基础四、试验结果分析判断试验规程要求了一些设备在要求电压下允许视在放电量，可将测量结果与要求值进行比较。如规程中没有给出要求值，则应在实践中积累数据，以获取判断标准。电气设备绝缘的预防性试验第81页高电压工程基础五、用超声波探测器测量局部放电（1）特点抗干扰能力相对较强，能够在运行中和耐压试验时检测绝缘内部局部放电，适合预防性试验要求。（2）工作原理当电气设备绝缘内部发生局部放电时，会产生一个超声波，并向四面传输，直到电气设备容器表面。若在设备外壁放一压电元件，在交变压力波作用下，含有压电效应晶体便产生交变弹性变形，晶体沿受力方向两端面上便会出现交变束缚电荷。这一表面束缚电荷改变便引发了端部金属电极上电荷改变，或在外回路中引发交变电流，从而将交变压力波转换成电气量，由此可测量局部放电。超声波探测法可了解有没有局部放电发生，粗测其放电强度和发生部位。电气设备绝缘的预防性试验第82页小结高电压工程基础局部放电是指设备绝缘系统中有部分绝缘被击穿电气放电现象，是由绝缘局部区域内弱点所造成。若一个电气设备在运行电压下长久存在一定程度局部放电，会加速绝缘物老化和破坏。检验绝缘物中局部放电强度，能预示绝缘情况，也是预计绝缘老化速度主要依据。测量局部放电常采取脉冲电流法，分为直接法和平衡法。电气设备绝缘的预防性试验第83页6.5电压分布测量高电压工程基础（1）绝缘表面电压分布当表面比较清洁时：电压分布由绝缘电容和杂散电容决定；当表面因污染而电阻下降时：电压分布由表面电导决定。绝缘中某一部分因损坏使绝缘电阻急剧下降，则表面电压分布会有显著改变。（2）测量电压分布可以发现绝缘状况电压分布能反映绝缘子一些特征，如污秽分布状况、绝缘子绝缘状况等。测量电压分布可掌握绝缘子串污秽分布和电压分布情况。其次，经过测量电压分布可判别零值绝缘子（不承受电压）。所以，测量电压分布是不停电检验劣化绝缘子以及绝缘子污秽有效方法。电气设备绝缘的预防性试验第84页高电压工程基础短路叉测量电压分布方法：当短路叉一端2先和下面绝缘子铁帽接触，而将另一端l靠近被测绝缘子铁帽时，在1和铁帽间便会产生火花。被测绝缘子承受电压越高，则出现火花越早，而且火花声音亦越大，所以依据放电情况能够判断被测绝缘子承受电压情况。此种测杆不能测出电压分布详细数值，但能够检验出零值绝缘子。主要缺点：分辨能力较差，火花放电不易被观察，放电声较难分辨。电气设备绝缘的预防性试验第85页高电压工程基础音响式测杆原理接线：图中左侧所表示高压电容C及放电管等在工作时处于高电位，而右侧所表示接收器及仪表等处于低电位，二者用空心绝缘杆连接起来。测量原理：当被测绝缘子两端电压降低时，放电管放电频率降低，发声器中发出声音频率也降低，于是，仪表读数较小；反之则较大。（音响式测杆检出电压范围约为1~20kV。）电气设备绝缘的预防性试验第86页6.6绝缘油电气试验和气相色谱分析高电压工程基础绝缘油是高压电气设备绝缘中主要组成部分，除绝缘作用外，还有冷却作用，在断路器中则起灭弧作用。预防性试验时需要测试油闪点、酸值、水分、游离碳、电气强度及介质损失角等。绝缘油闪点下降和酸值增加，常因为设备局部过热造成油分解所致。绝缘油受潮、脏污（如纤维尘埃、碳化等）会使其击穿电压下降，同时油受潮或者变质时，tg增加。经过在标准油杯中作油击穿试验以及在专用试验电极中测油tg能够检验油电气性能。因为温度对油tg值影响较大，温度高时，不一样质量油tg差异可能更大，故测量tg时需将电极放在恒温箱中。1、绝缘油电气试验电气设备绝缘的预防性试验第87页高电压工程基础绝缘油气相色谱分析：经过检验电气设备油样内所含气体组成和含量来判断设备内部绝缘缺点。当电气设备内部有局部过热或局部放电缺点时，缺点附近绝缘将会分解而产生气体并不停溶解于绝缘油中。2、绝缘油气相色谱分析变压器内部存在金属部分局部过热：总烃含量较高，其中甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）也较多；固体绝缘（如纸、木材等）热分解：CO、CO2含量高；局部放电：乙炔（C2H2）和H2含量较大。特征气体：与故障性质亲密相关那些气体组分称为特征气体。如CH4、C2H6、C2H4、C2H2及H2、CO、CO2。电气设备绝缘的预防性试验第88页高电压工程基础能够发觉充油电气设备中一些用tg等方法所不能发觉局部性缺点（如局部过热、局部放电），快速简便，不需要设备停电，适合于预防性试验要求。能够及时掌握变压器、互感器等设备运行情况，有效地预防事故发生。绝缘油气相色谱试验优点：电气设备绝缘的预防性试验第89页高电压工程基础取出运行中电气设备油样，将油样经喷嘴喷入真空罐内，使油中溶解气体快速释放出来。然后将脱出气体压缩至常压，用注射器抽取试样后进行分析。气相色谱分析试验方法：色谱柱：U形或圆盘形管，装有吸附剂，当气样注入管中后，吸附剂便能使不一样成份气体先后流出众谱柱H2、O2、CH4、CO2

CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C2H2、C3H6电气设备绝缘的预防性试验第90页高电压工程基础我国对总烃、乙炔、氢气含量列出“注意值”，即油中溶解气体浓度到达注意值时，应引发注意，如缩短监测周期等。电气设备绝缘的预防性试验第91页高电压工程基础三比值法：用五种气体三对比值以不一样编码表示作为判断充油电气设备故障类型方法。电气设备绝缘的预防性试验第92页高电压工程基础电气设备绝缘的预防性试验第93页高电压工程基础“不求有功，但求无过”是电力运行单位宗旨。但要实现这一消极目标，需要非常主动态度。电气设备在线监测与故障诊疗ConditionMonitoringandFaultDiagnosisofElectricalEquipment补充知识：电气设备绝缘的预防性试验第94页高电压工程基础制造100%可靠设备

制造100%可靠大型电力设备，在技术上是极其复杂，尤其是对于电压等级较高设备，多数情况下这么设计在经济上也是不合理。确保设备安全基本路径：建立完善维修计划即使设备质量和可靠性主要取决于设计和制造阶段，但为了确保设备正常运行，在很大程度上也需要借助于投运后维护工作，即在运行过程中经过对设备进行必要巡视检验、监测和试验，建立完善维修计划，以降低事故发生，提升运行可靠性。电气设备绝缘的预防性试验第95页高电压工程基础设备维修性设计优劣维修人员技术高低维修体制及维修设施完善程度维修基本要素：电气设备绝缘的预防性试验第96页高电压工程基础事后修理定时检修状态维修1.事后修理BM（BreakdownMaintenance）；2.定时检修TBM（TimeBasedMaintenance）；3.状态维修CBM（ConditionBasedMaintenance）。电力系统维修方式演变过程:电气设备绝缘的预防性试验第97页高电压工程基础

这种维修方式简单方便，对消耗性产品是有效。早期技术及管理水平都很低，即使再主要设备也只能在发生事故后进行修理。事后维修

是设备发生故障或性能降低到合格水平以下时，所进行工作计划性修理，或称为故障修理。电力设备一旦发生故障后，往往给社会生活造成巨大损失，也会给维修工作造成被动和困难。以致维修工作毫无计划性，供电可靠性很低。

伴随电力系统不停扩大，设备故障所造成停电损失也越来越大，事后维修无法满足系统对运行稳定性需求。电气设备绝缘的预防性试验第98页高电压工程基础定时检修方式基本思想“治于未病”定时维修制是当前我国电力系统运行和维护工作主要方式，是确保电力系统安全运行有效伎俩之一。在我国已经有50年使用经验。定时检修制是一个以时间为基准维修方式。事先确定维修间隔周期、修理类别、修理工作量和所需备件。依据电力部颁标准DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》电气设备绝缘的预防性试验第99页高电压工程基础小修定时维修制预防性试验大修大修是工作量最大一个计划修理。大修时,对设备全部或大部分部件解体、更换或修复,调试设备电器系统,修复设备附件以及翻新外观等,从而到达全方面去除修前存在缺点,恢复设备要求性能。小修是工作量最小一个计划修理。小修工作内容主要是依据掌握磨损规律,更换和修复间隔期内失效或即将失效零件,并进行调试,以确保设备正常工作能力。

预防性试验是为了发觉运行中设备隐患，预防发生事故或设备损坏，对设备进行检验、试验或监测。电气设备绝缘的预防性试验第100页高电压工程基础定时维修制种种弊端:(1)维修周期频繁设备发电机变压器电力电缆GIS小修周期（年）1111大修周期（年）35~1055(2)预防性试验项目过多电力变压器 32项发电机 25项互感器 11项

GIS

20项电气设备绝缘的预防性试验第101页高电压工程基础

大修30万kVA发电机需要大约3个月时间，花费资金近100万元。大修12万kVA变压器需投入300多个工作人日，花费资金10万元。大修220kV开关需投入100多个工作人日，花费资金2万元长时间停电检修，将造成大量电量损失。300MW机组停运一天，少发电720万度，直接损失150万元。(3)经济性差(4)增大不安全原因

易发生人身和设备安全事故。

发生在检修、试验人员身上伤亡事故占全部供电伤亡事故77.8%。停送电过程易造成误操作。电气设备绝缘的预防性试验第102页高电压工程基础(5)过分维修对110台高压变压器进行162台次定时吊检大修结果进行统计。共发觉缺点24项，其中普通性缺点23项，危及安全运行仅1项。对110kV及以上油开关大修统计表明，95%以上未发觉部件损坏。定时检修虽有成效，但过于保守。实践证实，频繁检修非但不能改进设备性能，反而经常会引入新故障原因。(6)维修不足

因为采取周期性定时检验，极难预防因为随机原因引发偶发事故。设备仍可能在试验间隔期间内因为微小缺点连续发展造成发生故障。电气设备绝缘的预防性试验第103页高电压工程基础

预防性试验是在停电情况下，进行非破坏性试验，试验电压普通不超出10kV。而大部分变电设备工作电压为110~500kV。极难正确反应高压电气设备在运行中存在缺点。(7)预防性试验条件与实际运行工况不一样

设备当代化对设备维修体制提出了变革要求，设备运行高可靠性和维修方式经济性已成为电力系统降低运行成本关键。电气设备绝缘的预防性试验第104页高电压工程基础状态维修是依据详细设备实际情况来确定检修周期和检修内容维修体制。

它是依据设备日常点检、定时检验、状态监测和诊疗提供信息，经过统计分析、处理，来判断设备劣化程度，并在故障发生前有计划地进行适当维修。发展中维修体制—状态维修电气设备绝缘的预防性试验第105页高电压工程基础状态维修方式基本思想“因病施治”

基于状态维修（CBM）是一个以对设备状态实时或靠近实时估价基础上维修，这些状态信息经过嵌入式传感器或外部测试以及利用便携装置测量取得。CBM目标是只有出现了需要显著征兆时才进行维修，因为这种维修方式对设备适时地，有针对性地进行维修，不但能确保设备经常处于完好状态，采取CBM能够降低虚警和无须要维修。而且能充分利用零件寿命，所以比定时维修愈加合理。电气设备绝缘的预防性试验第106页高电压工程基础状态维修基本标准经过对设备运行情况实时监测，随时查明设备可能“存在着什么样隐患，什么时候会发生故障”，预先得知将要发生事故部位和时间，设备管理人员所以能够从容地安排停电计划和组织维修人力，采购必须备件，方便在最短时间内完成高质量维修工作。“无病不修、有病才修、修必修好”电气设备绝缘的预防性试验第107页高电压工程基础状态维修技术可行性(1)即使设备内部缺点出现和发展含有很强随机性，但大多都含有一个较为迟缓发展过程。(2)设备发生故障时，会产生各种前期征兆，表现为其电气、物理、化学等特征发生渐进量变。(3)依据这些特征量值大小及改变趋势，即可对设备可靠性随时做出判断，从而发觉早期潜伏性故障。电气设备绝缘的预防性试验第108页高电压工程基础设备状态在线监测故障诊疗维修决议

维修方式决定了所要采取监测技术；监测与诊疗结果将指导维修策略建立。在线监测与故障诊疗是状态维修基础。电气设备绝缘的预防性试验第109页高电压工程基础高压设备上所加是运行电压，比停电试验电压高得多，所以测得参数更真实、灵敏；能够实时进行检测，能够及时发觉缺点，依据监测结论可有计划地进行维修，降低了事故率。在线监测优点：投资高；可测试项目较少；易受环境原因影响；当前尚缺乏统一标准。在线监测缺点：电气设备绝缘的预防性试验第110页高电压工程基础当前较成熟综合方案:在线监测带电测量停电试验返厂修理粗测精测考评最终处理电气设备绝缘的预防性试验第111页高电压工程基础监测系统应含有较强抗干扰能力。监测系统应含有较强对环境改变耐受性。监测系统不应影响一次设备正常运行。监测系统寿命应长于被监测设备预期寿命。在线监测系统基本要求:电气设备绝缘的预防性试验第112页高电压工程基础1）信号变送。由对应传感器来完成。2）信号预处理。对传感器送来信号进行滤波等处理。3）数据采集。对预处理过信号进行采集并转换为数字信号。4）信号传输。5）数据处理。对所采集信号进行处理和分析。6）诊疗。对处理后数据进行比较、分析，对设备绝缘状态或故障部位作出诊疗。在线监测系统组成:电气设备绝缘的预防性试验第113页高电压工程基础故障诊疗数据处理原始信号电气设备绝缘的预防性试验第114页高电压工程基础超声波脉冲电流远红外气体含量温度电信号1）研制各种传感器方便从设备上获取信息；2）怎样无畸变地将采集信号送到数据处理系统。电气设备绝缘的预防性试验第115页高电压工程基础温度热电偶直流电压光强度光电二极管直流电流机械振动超声传感器交流电压脉冲电流罗克夫斯基线圈脉冲电压气体含量气体传感器电阻位移电感式位移传感器电感液位电容式液位计电容厚度水晶厚度传感器频率电气设备绝缘的预防性试验第116页高电压工程基础传送存放分析显示数字信号优点模拟信号数字信号数据采集系统电气设备绝缘的预防性试验第117页高电压工程基础采集信号波形：因为完整信号波形包含有很多信息，但为了采集快速瞬变过程，则要求很高采样频率fs、很大存放容量，这类采集装置成本很高。统计超出某阈值脉冲次数：比如仅统计超出某绝缘子沿面泄漏电流脉冲数目，这对预测污闪很有价值；且这种装置造价就比采集波形时低得多，但所提供信息量也极少；采集信号峰值：其优缺点介于上述二者之间，即使无法得到完整波形，但仍有不少信息。数据采集惯用方法:电气设备绝缘的预防性试验第118页高电压工程基础

数据采集系统由采样-保持放大器、模拟多路转换器、基准电压、标按时钟、A/D转换器和数据RAM等组成。传感器放大器滤波器模拟多路通道采样/保持ADC标准时钟物理参数其它模拟通道电气设备绝缘的预防性试验第119页高电压工程基础数据采集模块原始信号数据仓库控制模块数据传递数据透视表服务数据访问外部服务器管理模块控制服务器数据管理流程电气设备绝缘的预防性试验第120页高电压工程基础电气设备绝缘的预防性试验第121页

对周期性窄带干扰抑制主要采取基于频域数字滤波器；对脉冲型干扰主要采取联合降噪法；对背景噪声抑制以小波降噪为主。抗干扰技术平台电气设备绝缘的预防性试验第122页高电压工程基础监测系统数据显示方案电气设备绝缘的预防性试验第123页高电压工程基础设备安全与故障报警：监测状态─实时采集反应设备运行情况各种信号和参数，对设备状态加以统计，为故障分析及性能评定提供基础信息。故障报警─依据状态监测取得信息，对异常情况做出报警，方便运行人员及时了解设备状态。诊疗推理─依据由各种检测得出初步结论，结合详细设备结构特点，综合考虑设备运行历史（包含运行纪录、故障经历及维修纪录）和各种环境原因影响，对设备发生故障进行分析。确定故障性质、程度以及部位，推测诱发故障直接原因。寿命预测─对已确定故障进行预测，判断故障发展趋势及其后果，估算设备剩下寿命，确定检修周期，提出控制故障发展和消除故障维修策略。电气设备绝缘的预防性试验第124页高电压工程基础近年来，人工智能（ArtificialIntelligence，