第二章-高电压下绝缘评估及试验方法

高电压下的绝缘评估及试验方法第一节绝缘评估 一.高压设备的绝缘水平绝缘水平:设备耐受电压能力的大小称为绝缘水平,应保证绝缘在最大工作电压的持续作用下和过电压短时作用下都能安全工作.在实际运行中应注意的事项:长期工作不得超过其最大工作电压检验手段:用短时工频过电压等效进行试验,判断其绝缘水平的高低.二.机械性能的要求三.温度和热稳定的要求四.化学稳定性第二节绝缘的劣化电力设备的组成:导电材料\导磁材料\结构材料\绝缘材料组成.绝缘缺陷集中性缺陷:缺陷集中于绝缘的某一个或几个部分.分布性缺陷:指由于受潮,过热,动力负荷及长时间过电压作用导致的电气设备整体绝缘性能下降.老化:绝缘在各种因素的长期作用下发生一系列的化学,物理变化,导致绝缘性能和机械性能等不断下降,最终导致电力设备绝缘击穿.老化可分为:电老化,热老化,机械老化,环境老化表征绝缘劣化的特征量:直接表征绝缘剩余寿命的特征量如耐电强度,机械强度等间接表征绝缘剩余寿命的特征量,如绝缘电阻,介质损失角正切,泄漏电流,局部放电量,油中气体含量/水分含量.第三节绝缘评估的试验方法1、绝缘试验作用：发现电气设备绝缘内部隐藏的缺陷，以便在进行设备检修时加以消除。缺陷的分类：一类为集中性的缺陷；另一类为分布性缺陷（指电气设备整体绝缘老化、变质、受潮能力下降）

2、设备（试品）缺陷原因：⑴、厂家生产制造所致。⑵、长期运行。

3、试验分类：⑴、破坏性试验：试验电压大于正常额定电压，有积累效应。⑵、非破坏性试验：试验电小于正常额定电压。对设备的考验不够严格，无积累效应。特点是在较低的电压下或者是用其他不会损伤绝缘的办法来测量绝缘的各种特性，从而判断绝缘内部的缺陷。

4、预防性试验的常测项目：⑴、绝缘电阻的测量及吸收试验。⑵、tgδ值的测定。⑶、局部放电实验。⑷、油的色谱分析。⑸、交流耐压实验。⑹、直流泄漏及耐压试验。⑺、接地电阻的测量。一、绝缘电阻的测量最简单最常用的非破坏性试验。直流电压作用介质时，通过它的电流可包含三部分：泄漏电流、电容电流和吸收电流。用兆欧表去测量绝缘电阻变化：兆欧表内直流电压一定，故绝缘电阻与电流成反比。当被试品有贯穿性缺陷时，反映泄漏电流的绝缘电阻明显下降。对于电容量大设备，可利用吸收现象来测量它们的绝缘电阻随时间的变化，以判断绝缘状况。一.绝缘电阻和吸收比测量(一).绝缘电阻的测量1.兆欧表的工作原理兆欧表接线有线路端子L，接地端子E，屏蔽端子G；被试绝缘子接于L与Ｅ间。在靠近L附近的被试品上用铜线绕几匝作为屏蔽电极P，接到兆表屏蔽极G上。2.作用能发现绝缘受潮或有集中性的导电通道3.接线4.方法规定以加电压后60秒测得的数值为该试品的绝缘电阻值.5.注意事项(1)先拆除被试品的电源和对外一切连线,将其接地并放电(2)待手摇发电机稳定以后,再将两端子接在试品上(3)60秒后再读数(4)对大容量试品,测好以后先断两端子接线,后停手摇发电机(5)注意温度和湿度的较正(二).吸收比的测量1.吸收比K

吸收比大小可反映绝缘干燥或受潮k值大(大于或等于1.3)绝缘良好,吸收现象明显;反之,绝缘受潮,吸收现象不明显由于吸收比是两个绝缘电阻的比值，故与尺寸无关；若设备受潮严重，则绝缘电阻值显著降低，传导电流增加，吸收电流衰减迅速，使吸收比下降。2.方法按测绝缘电阻的方法测15秒和60秒时的电阻再按公式可求得k注意事项：１、被试品的电源及对外连线应拆除，并充分放电２、在接地端应串联刀闸开关，待转速稳定时，开始读数。３、对大容量试品，在测量结束前，必须把兆欧表从测量回路断开，以免损坏兆欧表。4、兆欧表的线路端与接地端的引出线不要靠在一起。接高压端的导线不可放在地上。5、记录测量时的气压、温度和湿度，以便校正。二、泄漏电流的试验1、试验原理：绝缘设备施加直流高压时，会流过泄漏电流，对于良好的绝缘，泄漏电流随试验电压U成直线上升，且数值较小（如图曲线1），当绝缘受潮时，电流数值如曲线2所示。如绝缘中有集中性缺陷时，则泄漏电流在超过一定试验电压时将剧烈增加，缺陷越，泄漏电流值发生剧增的试验电压值愈低。直流泄漏电流的测量2.泄漏电流测量的特点（1）能更有效地发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷（2）在试验升压过程中，可以随时监视微安表指示，了解绝缘情况3、试验接线：4.试验方法被试品额定电压35kV及以下施加10—30kV直流电压被试品额定电压110kV及以上施加40kV直流电压试验时按每级0.5倍试验电压分阶段升高每阶段停留1min，读微安表读数即为泄漏电流绘制泄漏电流与加压时间、泄漏电流与试验电压关系曲线后进行分析注意事项：１、用一开关将微安表短路2、试验完毕，必须先将被试品上的剩余电荷放掉3、试验小容量试品时，需接入滤波电容以减小电压脉动三、介质损失角正切值的测量内容：用于反映绝缘内功率损失大小的参数，反映单位体积介质的介质损失。通过测tgδ可反映出整个绝缘的分布性缺陷。作用：能有效地测出绝缘受潮、老化等分布性缺陷。对集中性缺陷不灵敏,体积越大也越不灵敏如果绝缘内的缺陷不是分布性而是集中性的，则测tgδ就不灵敏，且被测试品的体积越大，就越不灵敏。原因：由得：若V2<<V1，则C2<<C1,得：只有缺陷部分较大时，在整体tgδ中才明显。在预防性试验中，常用西林电桥法试验，其中CN是无损标准空气电容器，C4是可变十进位电容箱，P是检流计；R3是可变无感电阻，ZX是被试物阻抗。电桥平衡时：ZX/Z3=ZN/Z4依电桥平衡条件可得：由等式两边实部与虚部分别相等，得2.接线方法正接法反接法3.使用方法

调节R3、C4，使电桥平衡，即检流计中的电流为零4.注意事项a.电桥本体必须加以屏蔽b.被试品和标准无损电容器连到电桥本体的引线也要使用屏蔽导线5.误差分析6.消除干扰措施a.尽量远离干扰源或加设屏蔽b.采用移相电源c.采用倒相法7.注意事项(1)电桥本体接地良好(2)反接法时,三根引线处于高压,必须悬空(3)能分开测的试品尽量分开测(4)应保持试品表面干燥(5)试品设备有绕阻时,应首尾短接起来非破坏性试验方法对不同故障的有效性：1、测绝缘电阻：可发现贯穿性受潮、脏污及导电通道等缺陷。2、测泄漏电流：比1更灵敏3、测介损角正切值：能发现绝缘整体普遍劣化及大面积受潮四、耐压试验1、交流耐压试验作用：能确定电气设备绝缘的耐受水平试验电压：工频耐压试验的优点是可准确地考验绝缘的裕度，能有效地发现较危险的集中性缺陷。但是交流耐压试验有重要缺点：即对于固体有机绝缘，在较高的交流电压作用时，会使绝缘中一些弱点更加发.大修前发电机定子绕组的试验电压取1.3～1.5倍额定电压，对于运行20年以上的发电机，取1.3倍额定电压做试验，对与架空线路有直接连接的发电机要求用1.5倍额定电压做耐压试验。变压器和互感器取出厂试验电压的0.85，其他高压电器按出厂试验电压的0.9，绝缘子直接按出厂试验电压做耐压试验。耐压时间一般不超过1分钟试验接线图：容升效应：进行交流耐压试验时，被试品一般均属于电容性，试验变压器在电容性负载下，由于电容电流在线圈上会产生漏抗压降，使变压器高压侧电压发生升高现象。注意事项：一、球隙的选择和布置，要求S/D≤0.75二、大气条件对放电的影响

球间隙所构成的电场为稍不均匀电场时，放电才比较稳定。我们就是利用这一特点来测量高压的。只有当球电极之间的距离与球的直径保持一定的比例时，才构成稍不均匀电场，使放电分散性较小。但是，同样的球电极在测量较高电压时，间隙距离将相应地增加，在测量更高电压时为保持球电极之间仍是稍不均匀电场，就应采用更大直径的球电极。当然，采用过大的球电极使设备费用和试验场地都大大增加也是不恰当的。所以根据被测电压的大小选择合适的球电极，或者对于一定大小的球电极有一合适的使用范围，这是相当重要的。通常以S/D＜0.75为限。其中S为球电极间距离，D为球电极直径。在S/D＜0.5，且满足其他条件时，能使测量准确度在3％以内。当S/D＞0.75乃以后不仅放电分散性增加，而且周围物体对球间隙电场的分布一也将有较显著的影响。球电极与被测电压上限的关系可参照高电压试验标准。在使用中，通常由球隙放电时的球隙距离，在相应的放电电压表中查出标准大气条件下的放电电压值,同时由试验时的大气条件算出值，由此可得实际测量时，球隙的放电电压U=，该电压即为被测高压值。2、直流耐压试验特点：试验设备轻小，在绝缘进行直流耐压试验的同时，可通过测量泄漏电流来观察绝缘内部集中性缺陷。接线同泄漏电流试验相同。试验时间：一般采用5～10分钟。不足：对绝缘的考验不如交流下接近实际和准确。试验电压值：发电机定子绕组取2～