高压电气设备预防性试验(电气设备1)

高压电气设备

预防性试验(电气设备)孙绍寿2008-051第一章 电力设备预防性试验避雷器试验互感器试验断路器试验2008-052避雷器试验阀型避雷器的结构和用途结构：

阀片它具有非线性的电阻，其作用是降低残压，避免截波和减速少续流。由于具有多孔性容易受潮。

火花间隙作用是绝缘，放电和灭弧。有磁吹和非磁吹二种，可以串联，得到较高的初始电压以防止电弧重燃。

分路电阻是并在间隙上的非线性电阻，使灭弧电压沿间隙均匀分布，从而提高了放电电压。

并联电容是用于控制冲击放电电压。

均压环

66KV以上才有，用于提高冲击放电电压和冲击系数。

瓷套作为内部部件的容器亦是外绝缘。分类：普通型FS、FZ；磁吹型FCD、FCZ、FCX2008-053避雷器试验阀型避雷器的主要参数基本技术参数从粗分有3个(GB7327—87)：额定电压、放电电压、残压。细分有11个参数。额定电压（有效值）。 以前曾标为灭弧电压（有效值）。由电力系统电压等级而定。在保证灭弧（切断工频续流）条件下允许加在避雷器上的最高工频电压。放电电压。可分为1.工频放电电压（干燥和淋雨状态）。 加在避雷器两端使间隙发生放电的工频电压幅值除以，有上限和下限；2.标准雷电冲击（1.2/50μs）放电电压；3.波前冲击(陡波)放电电压；4.操作冲击放电电压。冲击放电电压，在避雷器两端加给定波形的冲击电压波时，在放电前所达到的最高电压。残压。又分为标称电流下（8/20μs）的残压和操作冲击电流下的残压；标称电流又分为1kA，5kA，10kA三种。阀片在冲击电流时呈现小电阻，使阀片上的压降降低到足够低；冲击电流过后，加在阀片上的电压是电网工频电压，此时阀片呈现最大电阻，限止了工频续流。一般来说残压是指冲击电流残压。2008-054避雷器试验80%、100%、110%避雷器的含义是什么？这种叫法只是对有间隙避雷器的。这个百分数是避雷器的灭弧电压与系统最大工作线电压的比值。避雷器的灭弧电压是指在保证灭弧的条件下，允许加在避雷器上的最高工频电压，它与系统的短时工频电压升高值有关，而短时工频电压升高又与电网中性点接地方式有关。一般可分为两种情报况：中性点不直接接地系统，其工频电压升高可达系统最大工作线电压的100%～110%；中性点直接接地系统，其工频电压升高可达系统最大工作线电压的80%。因此，灭弧电压为系统最大工作线电压的110%，称为110%避雷器，用在3～10kV普通阀式避雷器；灭弧电压为系统最大工作线电压的100%，称为100%避雷器，用在35～60kV普通阀式避雷器；灭弧电压为系统最大工作线电压的80%，称为80%避雷器，用在110kV普通阀式避雷器。2008-055避雷器试验阀型避雷器故障受潮。受潮原因往往是结构密封不良，瓷套管上有裂纹，外部的潮气侵入内腔而使绝缘下降。火花间隙绝缘老化。这是在间隙内放电时产生的金属蒸发物附在绝缘物上而导致逐渐老化。阀片受潮或制造质量不良，造成特性变化。并联电阻的老化。瓷套表面污染和连接不良故障。2008-056避雷器试验阀型避雷器1绝缘电阻测试。 测量目的是检查由于密封不好而使其内部受潮或瓷套裂纹等缺陷。当绝缘电阻小于5000MΩ时，即表明内部受潮。但受测量条件限制，“预规”中规定FS型的绝缘电阻应大于2500MΩ。当测得低于规定值可进行泄漏电流测量，泄漏电流一般不大于10µA。当测得值大于2000MΩ时，一般不做泄漏电流测量。2008-057避雷器试验影响绝缘电阻测量结果主要有三个因素：一、瓷套表面的清洁度，测量前应将瓷套表面擦干净；二、瓷套表面的干燥度，当空气湿度较大时，可以用金属丝在瓷套表面绕一圈作为屏蔽环，并接到兆欧表的“屏蔽”接线柱上，使瓷套表面的泄漏电流直接流入地；三、环境温度，正常测量温度范围应控制在5～35℃之间。2008-058避雷器试验2测量电导电流和串联组合元件的非线性因数差值直流电压加于带并联电阻避雷器两端所测得的电流称为电导电流。测量目的是检查避雷器的并联电阻是否受潮、老化、断裂、接触不良以及非线性系数α是否相配。测得的电导电流显著降低，则表示并联电阻断裂或接触不良，反之表示并联电阻受潮或瓷腔内进潮；若逐年降低，则表示并联电阻劣化。2008-059避雷器试验测量电导电流时的试验电压见下表，FZ、FCZ、FCD型避雷器的电导电流按制造厂标准或历年数据进行比较，而不应有显著变化。额定电压361015203050%额定试验电压U181012额定试验电压U246101620242008-0510避雷器试验当避雷器由多个带有分路电阻的元件组装而成时，还必须校核它们的非线性系数α。非线性系数α的定义为

式中：U1、I1为50%额定试验电压和该电压下的电导电流；U2、I2为额定试验电压和该电压下的电导电流。每个元件的非线性系数α应在0.25~0.45之间。非线性系数差值是指同一串联元件组中两个元件的非线性系数的差值，即△α＝α1－α2。“预规”规定，同一相内，串联组合元件的非线性系数差值在交按时应不大于0.04，运行中不应大于0.05。2008-0511避雷器试验3工频放电电压测量工频放电电压的目的是检查火花间隙的结构及特性是否正常，检验它在过电压下是否有动作的可能性。测量工频放电电压的结线图示下保护电阻R的选择。以间隙击穿后工频电流不超过0.7A为宜。（带非线性分路电阻的应小于0.3A。）2008-0512避雷器试验电压测量。不能进行高压侧测量，可以进行低压测量，但低压电压表的精度不能太低，应为0.5级。升压速度。升压速度一般可控制为：10KV及以下者为3~5KV/S。20~35KV为15~20KV/S。一般说来，从加压开始，升到避雷器放电大致经过5~7S的时间。放电的时间间隔。试验三次，取三次的平均值作为放电电压。每次间隔时间不得小于1分钟。否则由于间隙内部没有充分去电离，而造成放电电压偏低或分散性大。对于带并联电阻的FZ型、FCZ型和FCD型避雷器，对加压时间提出了特殊要求。加压超过灭弧电压以后的时间应不大于0.2S。间隙放电后，通过避雷器的放电电流应在0.5S内切断，电流幅值应限制在0.2A以下。4.底座绝缘电阻。5.检查密封情况。2008-0513避雷器试验金属氧化物避雷器结构特点氧化锌避雷器的阀片具有极为优异的非线性伏安安特性，用氧化锌阀片作的避雷器的残压可以比用碳化硅阀片的普通阀式避雷器要低得多，这就可以降低输变电设备的绝缘水平，有很大的经济效益。这是最主要的优点。氧化锌避雷器和普通阀型避雷器的区别，无论是结构上的，还是性能上的，都根源于：前者的阀片（材料为氧化锌）比后者的阀片（材料为碳化硅）的伏安特性的非线性系数（即I=CUα中的α）大得多，以至当电压差2～3倍时，等值电阻竟相差百万倍，因此氧化锌阀片也叫压敏电阻；而碳化硅阀片在同样的电压差之下，等值电阻相差就只有几十倍，相形见拙了。2008-0514避雷器试验由于氧化锌阀片具有如此优良的“阀”性，以至于在阀型避雷器中，为起隔离正常工作电压和灭弧作用而必不可少的串联间隙并不必需了。因此，基本型的氧化锌避雷器已没有放电间隙，只是由于其他原因，作为辅助措施，有的氧化锌避雷器装有串联或并联间隙。由于氧化锌避雷器可以不要放电间隙，这使避雷器的伏秒特性曲线相当平滑，保护性能优良，这是氧化锌避雷器的第二个主要特点。第三个大的特点是由于氧化锌避雷器没有间隙及其优良的“阀”性，它可以将冲击波的陡度显著摩缓，对越陡的冲击波，它的“摩功”越强。2008-0515避雷器试验金属氧化物避雷器优点

体积小。结构简单，具有极强的抗污性能。无间隙。改善了避雷器陡波响应特性，提高了对设备保护的可靠性。在大气过电压下动作后，实际上无工频续流通过，可承受多重雷击延长了工作寿命。通流能力大，提高了动作负载能力。电气设备所受的过电压可降低。可对大容量电容器组进行保护。装入GIS时不存在由SF6气压变化引起放电电压变化和间隙中电弧引起SF6的分解。易制成直流避雷器。2008-0516避雷器试验金属氧化物避雷器主要参数在交流(50Hz)系统中用的无间隙金属氧化物物避雷器的基本技术参数可认为有3个(见GB11032--89)：额定电压、残压、参考电压。残压分陡波冲击电流下的残压，雷电冲击电流下的残压，操作冲击电流下的残压（标称电流有20kA，10kA，5kA三种）。参考电压，惯常主要用直流1mA下的参考电压。2008-0517避雷器试验金属氧化锌避雷器阀片的劣化机理金属氧化物避雷器阀片的劣化包括长期工频劣化、过电压冲击劣化和热，崩溃三种情况。由于金属氧化物避雷器没有间隙，运行中其阀片长期处于工作电压下，它的非线性伏安特性将随时间推移，发生小电流区域漂移的现象，且由于电荷向晶界层积聚，引起晶界层电阻变低，势垒高度降低，即出现长期工频劣化。另外，在长尾波过电压或短尾波过电压作用下，阀片的伏安特性也将发生暂时性的漂移，一般2～3天内即可恢复，但是随着过电压次数的增加，时间加长，伏安特性漂移加大恢复可能减慢，导致避雷器在持续运行电压下泄漏电流不断增大，即出现过电压冲击劣化。长期工频劣化和过电压冲击劣化都是积累效应。而水分的介入，无论是液态还是气态，都会迅速有力地加剧阀片的劣化。最终影响金属氧化物物避雷器的热稳定性。当阀片劣化到一定程度，发致在运行中或某激发后产生的热量大于自身散热量，这时热稳定性被破坏，就会出现热崩溃。这是一个过程，量变引起了质变。2008-0518避雷器试验金属氧化锌避雷器运行中劣化的征兆金属氧化物在运行中劣化主要是指电气特性和物理状态发生变化，这些变化使其伏安特性漂移，热稳定破坏非线性系数改变，电阻局部劣化等。一般情况下这些变化都可以从避雷器的如下几种电气参数的变化上反映出来在运行电压下，泄漏电流阻性分量峰值的绝对值增大；在运行电压下，泄漏电流谐波分量明显增大；在运行电压下的有功损耗绝对值增大；在运行电压下的总泄漏电流的绝对值增大，但不一定明显。2008-0519避雷器试验金属氧化物避雷器试验1绝缘电阻测试。测量目的是为了了解内部是否受潮。对于35KV及以下的金属氧化物避雷器，用2500V兆欧表测得的绝缘电阻值不应低于1000MΩ；对于35KV以上的金属氧化物避雷器，用5000V兆欧表测得的绝缘电阻值不应低于2500MΩ2测直流1mA时的临界动作电压U1mA及0.75U1mA下的泄漏电流测量氧化锌避雷器在直流1mA下临界动作电压，是氧化锌避雷器预防性试验的必检项目，每年在雷雨季节到来之前必须进行该项试验，通过试验可以检查其阀片是否受潮，确定其动作特性能否符合要求。测量回路与阀型避雷器电导电流测量回路一样。2008-0520避雷器试验3测运行电压下的交流泄漏电流全电流的在线检测。目前国内许多运行单位使用MF－20型万用表（或数字式万用表）并接在动作记数器上测量全电流，其测量原理与有并联电阻避雷器电导电流测量原理相同，这是一种简便可行的方法。亦可使用专用的全电流测量仪原理图如下测量时，可采用交流毫安表，也可用经桥式整流器连接的直流毫安表。当电流增大到2~3倍时，往往认为已达到危险界限。这一标准可以有效地检测氧化锌避雷器在运行中的劣化。2008-0521避雷器试验BLQ—1型氧化锌避雷器测试仪2008-0522避雷器试验试验分别在相—相，相—地每两单元之间进行，检验项目及方法如下：

a)做试验时应从电器设备中拆除过电压保护器。

b)直流1mA参考电压：在过电压保护器两端施加直流电压（直流电压的脉动部分不大于±1.5%），待流过过电压保护器的电流稳定于1mA后，读出的电压数值不得小于说明书中规定值。

c)泄漏电流测量：在过电压保护器在任意两端施加0.75倍直流1mA参考电压（直流电压的脉动部分不大于±1.5%），流过过电压保护器的电流不大于50μA。

d)无间隙过电压保护器不允许做工频放电电压试验。TBP过电压保护器

ABC2008-0523避雷器试验用了特制间隙，设置了均压和照射结构。可解决普通串联间隙无法解决的放电分散大，冲击伏秒特性差的问题。过电压保护器应进行工频放电电压测试试验应在TBP的“相间”及“相对地”间进行。测量次数三次以上取平均。6kVTBP

A工频放电电压(kV)12.5/10.3B工频放电电压(kV)16.8/14.0(A—电机用，B—电站用)TBP过电压保护器2008-0524避雷器试验3低压金属氧化物避雷器试验3.1用500V兆欧表测阀片绝缘电阻，应不小于0.5MΩ，当为零时则阀片已坏；为∞时，熔丝已断，不能使用。3.2加直流电压，用直流毫安表和电压表测量泄漏电流和U1mA、对220V者U1mA≥500V；对380V者U1mA≥800V时为正常。2008-0525电流(电压)互感器电流(电压)互感器的试验项目：一、二次绕组及末屏的绝缘电阻Tgδ及电容量绝缘油的色谱分析绝缘油击穿电压交流耐压局部放电极性检查校核励磁特性曲线空载电流测量2008-0526电流(电压)互感器电流互感器的伏安特性曲线测试方法：接线如下图所示，为了减少试验误差电压表应靠近被试品端，并使用内阻较高者，每次试验都使用同类型表计，在升压过程应逐点读取对应的电流和电压值，从最小升至最大值，中间不要下降往返以免磁滞的影响而使曲线螺旋上升。在试验前应先进行强磁场退磁法退磁。录制曲线时电流从零升起至电压饱和，可读取5～7个点。2008-0527电流(电压)互感器电压互感器的感应耐压试验结线如同电流互感器伏安特性测试结线，电压升至1.3倍(次级130伏)读取励磁电流值。电流（电压）互感器交流耐压标准一次绕组按出厂值的85%进行，出厂值不明按下面标准二次绕组及末屏对地为2kV电压等级（kV）3610152035试验电压（kV）1521303847722008-0528断路器试验高压断路器2008-0529断路器试验主要参数1.额定电压：表示在运行中能长期承受的最高线电压。断路器的额定电压应等于、大于系统最高电压值。（以往断路器铭牌上有额定电压和最高电压两个数值，现在只有额定电压一个数值了。）2.额定电流 （110% 4小时）3.额定短路开断电流（KA）：在额定电压下，断路器能保证可靠地开断的最大短路电流。其值是指触头分离瞬间短路电流周期分量有效值。额定电压标准367.212（24）40.5126（123）252（245）系统额定电压3610（20）351102202008-0530断路器试验4.额定短路关合电流：在额定电压下，断路器能可靠关合的短路电流最大峰值，称为额定短路关合电流。一般等于额定短路开断电流的2.5倍。5.额定短时耐受电流及其持续时间额定值（热稳定电流）：额定短时耐受电流等于额定短路开断电流，其持续时间额定值在110KV及以下为4秒，在220KV以上为2秒。表示发热而不损坏的热稳定能力。6.额定峰值耐受电流（动稳定电流）：额定峰值耐受电流等于额定短路关合电流。表示断路器在冲击短路电流作用下，承受电动力的能力即动稳定能力。7.合闸时间：从断路器操动机构合闸线圈接通电源，到断路器主触头接触为止所需的一段时间。对发电机和需併列的断路器尤为重要。8.分闸时间：分闸时间包括固有分闸时间和熄弧时间两部分。固有分闸时间，指从断路器操动机构分闸线圈接通电源，到灭弧触头刚分离为止的一段时间；熄弧时间，指从触头分离，到断路器各相电弧室全熄灭为止的一段时间。一般为0.06~0.12S＜0.065S为快速断路器。2008-0531断路器试验9.额定操作循环：断路器应能承受一次或两次以上的关合――开断或关合后立即开断的能力。这种按一定的时间间隔进行多次的分、合、分、合的操作称为操作循环。考虑配合重合闸装置。有自动重合闸分――t’――合分――t――合分；无自动重合闸分――t――合分――t――合分。t’无电流间隔时间标准0.3~0.5St运行人员强送时间标准180S合分合闸后立即分闸2008-0532断路器试验高压断路器的灭弧介质

有油、压缩空气、真空、六氟化硫（SF6）、固体产气、磁吹等。高压断路器的分类：多油断路器少油断路器压缩空气断路器真空断路器六氟化硫（SF6）断路器磁吹断路器2008-0533断路器试验真空断路器的工作原理：通过特殊结构的动、静触头在高真空度的灭弧室内闭合和分开，来达到关合和分断线路电流的目的。由于灭弧室内高度真空（残留压强低于10－4mm汞柱的稀薄气体）具有很高的绝缘强度，所以分闸位置仅需很小的触头开距，如12KV真空灭弧室内一般8~10mm就能满足要求。动、静触头分离瞬间产生的电弧，电弧燃烧过程中产生的带电粒子和金属蒸汽在真空中很快扩散，并为屏蔽罩所冷泤。当电弧过零时触头断口间的介质强度就很快恢复，完成了断流过程。2008-0534断路器试验动、静触头的特殊结构：使电弧电流流经时产生横向（或纵向）磁场，在横向（或纵向）磁场的作用下电弧电流沿着表面转圈燃烧（纵向磁场使电弧成扩散型）避免触头烧损稳定了开断性能。由于快速切断小电感电流时产生操作过电压，使用氧化锌避雷器和加装阻容保护回路后可以解决，所以目前开始使用广。2008-0535断路器试验操作过电压：由于电弧后真空介质强度恢复速度很高，所以真空开关有开断高频电流的能力、以及真空断路器断开小电流时的电流截流现象是造成真空开关产生操作过电压的内部因素。（所谓截流现象就是交流真空电弧不在工频电流自然过零瞬间熄灭，而是在自然过零前，电流为I0时突然熄灭。电弧熄灭时，电流也从I0突然降至0。）真空断路器在开断电流时可能因截流造成过电压称为截流过电压，因重燃和高频电流切断的反复出现造成的过电压称为多次重燃过电压。2008-0536断路器试验A)截流过电压。截流过电压的产生原因。

假定负载是无损耗的，若真空断路器的触头在某一时刻分离，t1瞬间电流突然截断，这时电源电压等于EmCOSωτ(τ为t1到电流零点间的时间间隔)。电流截断时，L中的电流为I0。当真空断路器S中的电流从I0突然降至零时，电感L中的电流不能突变，继续向分布电容C充电。电感电流对电容充电的结果，使电容电压升高。2008-0537断路器试验

负载回路的谐振频率负载回路的特征阻抗

t以截流瞬间为零点的时间因为t1接近电流零点的某一时刻，故τ很小所以可假设cosωτ≈1,由此可求得负载侧电压最大值为对空载变压器和空载感应电动机而言，很大约为数十千欧姆，即使I0为1～2A，对于10KV系统，也就远远大于所以由于变压器和电动机都是有损耗的所以达不到理论高度。（变压器仅为理论值的63%；感应电动机的漏感比变压器的励磁电感小得多所以特性阻抗亦小，过电压水平最高1.33倍。）

2008-0538断路器试验真空开关初期不得不采用截流水平很高的钨或钼作为触头材料，在强电感回路中产生很高的过电压。现在已发展了截流水平较低的触头材料（铜鉍合金）在真空开关中应用，所以截流过电压已不成为使用中的障碍。2008-0539断路器试验B)多次重燃过电压。

如果真空开关的触头正好在电流零点前很短时间内分离，触头刚分离时电流很快过零，真空电弧熄灭，这时，触头之间的间隙很小，不能承受恢复电压，发生重击穿。击穿过程中，流过触头间隙的电流含有高频分量，如果高频电流分量的幅值大于工频电流瞬时值的话就会出现高频电流零点，真空开关在高频电流的零点切断电流，切断后，系统中某些电容和电感可能发生高频振荡，产生高的电压，这一电压再次使触头间隙击穿，并再一次在高频电流零点切断电流，产生更高的电压，击穿反复产生，电压也就不断提高。多次重燃过电压只有在某些线路上发生，如切断感应电动机起动电流时。理论上计祘，滿足L/L0＜0.42时才能发生。2008-0540断路器试验多次重燃过电压对于像感应电动机这样的负载，危险不仅来自高的过电压幅值，而来自过高的频率，即很陡的过电压前沿。当电机受到前沿很陡的过电压作用时，过电压不是均匀地加到各个线卷上，第一个线卷承受过电压值达到总的过电压幅值的一半，这样，即使过电压幅值不太大，一个线卷承受的过电压就足以引起线卷匝间绝缘击穿。2008-0541断路器试验开断感应电动机起动电流时，多次重燃过电压的倍数对于容量不太大的电机，电机容量越大，过电压倍数越小。如图：2008-0542断路器试验真空断路器的事故率为0.1%/年（其中灭弧室为0.001%/年、机构为0.1%年），油断路器为0.43%/年真空断路器的定期检修项目：检查项目检查的主要内容检查周期（次/年）备注分、合动作检查检查分、合闸指示器；手动分、合真空开关数次1外部导电回路的一般检查主导电回路紧固件的检查12008-0543断路器试验操动机构检查清扫、润滑；控制回路紧固件的检查1测试项目测量主回路、控制回路与地之间的绝缘电阻1主回路对地1000MΩ各部分的检查与清扫；操动机构的检查真空灭弧室表面的清扫；各部分的紧固件的检查并且进行紧固；检查与触头有关的所有部件及其位置；弹簧的检查和修整；主导电回路的检查；分、合特性试验；自由脱扣试验；触头电磨损的测量在投入运行的初期，每1~2年检查一次；在检查二次后，每6年检查一次行程、超行程、缓冲器等压板,可动导体及其連接部分手动和电动分,合闸动作试验电气性能测量按“预规”表13真空断路器的试验项目、周期、要求2008-0544断路器试验六氟化硫断路器（SF6）六氟化硫SF6无色、无臭、无毒的惰性气体。沸点－62℃，工作温度150℃，密度是空气的5.1倍。（遇水后生成氢氟酸有毒性和腐蚀性。低氟化物有毒，金属氟化物对皮肤产生过敏。）在均匀电场和相同的条件下SF6的绝缘强度为空气的2.5~5倍。在0.3MPa压力下SF6的绝缘强度与变压器油的绝缘强度相同。SF6作介质时可以使电气设备的外形尺寸大大缩小。SF6断路器的工作原理弧柱的电导率高，燃弧电压低，弧柱能量小，所以对触头烧损小。电弧燃烧时SF6气体分解出少量低硫分解物在电弧熄灭后能在很短时