变压器检修实训教案三

教案XADX-QR-61No.Wangsf-10-08-04授课日期编写教师王淑芬班别081军变一083军变一09军变二编写时间2.27课题变压器试验教学目标绝缘电阻，直流电阻试验重点试验方法难点试验原理及接线教具变压器试验设备及测量装置作业试验报告提问问题课后回忆审批年月日教案（续页）XADX-QR-61续P__绝缘电阻和吸收比试验一、试验目的和原理绝缘介质在直流电压的作用下要产生极化、电导等物理过程。绝缘介质的极化和电导都要形成电流。由电子式极化、离子式极化所形成的电流，通常叫充电电流，也叫电容电流。由于这两种极化过程极为短暂，可以看成是瞬间完成的。因此电容电流在加直流电压后很快就衰减为零，如图ZY1800202001—1（b）中曲线i1所示。其电流回路在等值电路中用一个纯电容C1表示，如图ZY1800202001—1（a）所示。绝缘介质中的偶极子，在直流电压作用下要发生转动，即发生偶极式极化，形成电流；另外，如果绝缘是由不同材料复合而成，或者绝缘材料是不均匀的，那么在不同绝缘材料或不均匀材料的交界面上还会产生夹层式极化，形成电流。由偶极式极化和夹层式极化形成的电流叫吸收电流。吸收电流随时间的增加而衰减。由于偶极式极化的过程较长，夹层式极化的过程更长，所以吸收电流比电容电流衰减的慢得多，如图ZY1800202001—1（b）中曲线i2所示。其电流回路在等值电路中用一个电容C和电阻r串联表示，如图ZY1800202001—1（a）所示。此外，绝缘介质中还有极少数带电质点（主要是离子），在电场的作用下发生定向移动，形成电流，这部分电流叫电导电流，又叫泄漏电流，它在加电压以后很快就趋于恒定，如图ZY1800202001—1（b）中曲线i3所示。其电流回路在等值电路中用一个纯电阻R表示，如图ZY1800202001—1（a）所示。图ZY1800202001—1直流电压下绝缘介质中电流的构成（a）绝缘介质的等值电路；（b）直流电压下通过绝缘介质的电流绝缘介质在直流电压作用下的上述三种电流的总和如图ZY1800202001—1（b）中曲线i所示，即i=i1+i2+i3。在直流电压作用下流过绝缘介质的总电流i随时间变化的曲线，通常称为吸收曲线。从吸收曲线可以看出，电容电流i1和吸收电流i2经过一段时间后趋近于零，因此i趋近于i3。所谓绝缘电阻就是指加于试品上的直流电压与流过试品的泄漏电流之比，即R=U／i3（ZY1800202001—1)式中R——试品的绝缘电阻，MΩ；U——加于试品两端的直流电压，V；i3——对应于电压U流过试品中的泄漏电流，μA。由式（ZY1800202001—1)可知，在一定的直流电压下，流过绝缘的电流与其绝缘电阻成反比。绝缘电阻越大，则流过绝缘的电流越小。良好洁净的绝缘，无论绝缘体内或是表面的离子数都很少，电导电流很小，绝缘电阻值很大。如果绝缘存在贯通的集中性缺陷，例如开裂、脏污，特别是绝缘受潮以后，绝缘的导电离子数急剧增加，电导电流明显上升，绝缘电阻明显下降。所以根据绝缘电阻的大小，可以了解绝缘的状况，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。绝缘电阻有体积绝缘电阻和表面绝缘电阻之分。我们真正关心的是体积绝缘电阻。当绝缘受潮或有其他贯通性缺陷时，体积绝缘电阻降低。因此体积绝缘电阻的大小标志着绝缘介质内部绝缘的优劣。在现场测量中，当测量得到的试品绝缘电阻低时，应采取屏蔽措施，排除表面绝缘电阻的影响，以便测得真实准确的体积绝缘电阻值。对大容量试品（如变压器、发电机、电缆等），吸收曲线i随时间衰减较慢，其中尤其是吸收电流i2随时间衰减较慢。所以通常要求在加压1min（或10min）后，读取兆欧表指示的值，作为被试品的绝缘电阻值。另外对大容量试品，还要求测量吸收比和极化指数。吸收比是指60s和15s时绝缘电阻的比值，用K表示。即K=R60s/R15s（ZY1800202001—2）式中R60s、R15s——分别为加压60s和15s时的绝缘电阻，MΩ。测量吸收比的试验叫做吸收比试验。它仅适用于电容量较大的设备（如变压器、发电机、电缆等），对其它电容量小的设备，因吸收现象不明显，故无实用价值。绝缘良好时吸收比应大于1.3。绝缘受潮后吸收比值降低，因此它是判断绝缘是否受潮的一个重要指标。有时绝缘具有较明显的缺陷（例如绝缘在高压下击穿），吸收比值仍然很好。故吸收比不能用来发现受潮、脏污以外的其他局部绝缘缺陷。对于吸收过程较长的大容量设备（如变压器、发电机、电缆等），有时用R60s/R15s的吸收比值尚不足以反映绝缘介质的电流吸收全过程。为了更好地判断绝缘是否受潮，可采用10min和1min（即60s）时绝缘电阻的比值进行衡量，称为绝缘的极化指数，用P表示。即P=R10min/R1min(ZY1800202001—3)式中R10min、R1min——分别为加压10min和1min时的绝缘电阻，MΩ。极化指数测量加压时间较长，其值与温度无关。根据规程规定，极化指数一般不小于1.5。二、绝缘电阻表的工作原理（一）绝缘电阻表的工作原理1．手摇式绝缘电阻表图ZY1800202001–2手摇式绝缘电阻表原理接线手摇式绝缘电阻表的原理接线如图ZY1800202001—2所示。图中RA、Rv分别为与流比计电流线圈LA和电压线圈图ZY1800202001–2手摇式绝缘电阻表原理接线生不同方向的转动力矩。由于力矩差的作用，使可动部分旋转，两个线圈所受的力也随着改变，一直旋转到转动力矩与反力矩平衡时为止。指针的偏转角α与并联电路中电流的比值有关，而并联电路电流的分配与其电阻值成反比，所以偏转角的大小就反应了被测绝缘电阻值的大小。手摇式绝缘电阻表有三个接线端子：即线路端子“L”、接地端子“E”和屏蔽端子“G”。屏蔽端子“G”直接与电源的负极相连，使漏电流直接从屏蔽端子“G”流回电源，而不经过测量机构，防止给测量结果造成误差，起着屏蔽表面泄漏电流的作用。2．数字式绝缘电阻表数字式绝缘电阻表是将直流电源变频直流高压，通过程序控制使各种绝缘测试可由菜单选择自动进行。测量范围比手摇式绝缘电阻表广，显示直观准确，操作简单，因此目前得到广泛应用。（二）绝缘电阻表的负载特性绝缘电阻表的负载特性是指绝缘电阻表所测的绝缘电阻值和端电压的关系曲线，如图ZY1800202001—3所示。当被试品绝缘电阻过低时，绝缘电阻表的端电压将显著下降。端电压剧烈下降时，测得的绝缘电阻值就不能反映绝缘的真实情况。因此当绝缘电阻图ZY1800202001–3绝缘电阻表的负载特性表的图ZY1800202001–3绝缘电阻表的负载特性就较低。不同类型的绝缘电阻表，其负载特性不同。因此对同一被试品用不同型号的绝缘电阻表，测量结果就有一定差异。所以在测量绝缘电阻、吸收比和极化指数时，应选择最大输出电流2mA以上、在测量绝缘电阻范围内负载特性平稳的绝缘电阻表，并且同类设备尽量采用同一型号的绝缘电阻表，这样才能得到正确的结果。三、试验接线和步骤（一）试验接线测量时，绝缘电阻表的线路端子“L”接于被试设备的高压导体上，接地端子“E”接于被试设备的外壳或地上，屏蔽端子“G”接于被试设备的屏蔽环上，以消除表面泄漏电流的影响。被试品上的屏蔽环应接近加压的高压端而远离接地部分，减少屏蔽对地的表面泄漏，以免造成兆欧表过载。屏蔽环可用保险丝或软铜线紧缠几圈而成。（二）试验步骤1．选择绝缘电阻表绝缘电阻表按其额定电压分为500V、1000V、2500V、5000V等几种。应根据被试品的额定电压来选择兆欧表，兆欧表的额定电压过高，可能在测试中损坏被试品绝缘。2．检查绝缘电阻表使用前应检查绝缘电阻表是否完好。手摇式绝缘电阻表的检查方法是：将绝缘电阻表水平放置，当绝缘电阻表转速尚在低速旋转时，用导线瞬时短接“L”和“E”端子，指针应指“0”。再将“L”和“E”端子开路，驱动绝缘电阻表达额定转速（约120r/min），指针应指“∞”。指针式电动绝缘电阻表的检查方法是：将绝缘电阻表水平放置，当绝缘电阻表“L”和“E”端子开路时，合上电源开关，调整“∞”旋钮，其指针应指“∞”。再将绝缘电阻表“L”和“E”端子短路，合上电源开关，调整“0”旋钮，其指针应指“0”，断开电源开关。数字式电动绝缘电阻表的检查方法是：将绝缘电阻表水平放置，当绝缘电阻表“L”和“E”端子开路时，合上电源开关，其数字应显示最大值。再将绝缘电阻表“L”和“E”端子短路，合上电源开关，其数字应显示“0”，断开电源开关。如果绝缘电阻表的指示不对，则需调换或修理后再使用。3．对被试品断电和放电对运行中的设备进行试验前，应确认该设备已断电，再对地进行充分放电。对电容量较大的被试品（如发电机、电缆、大中型变压器、电容器等），放电时间不少于5min。放电时应用绝缘棒等工具进行，不得用手碰触放电导线。4．清洁被试品用干燥清洁柔软的布擦去被试品外绝缘表面的脏污，必要时用适当的清洁剂洗净。5．接线按上述的接线方法进行接线。接线中，由绝缘电阻表到被试品的连线应尽量短。6．测量绝缘电阻、吸收比和极化指数接好线后，驱动绝缘电阻表达额定转速或接通绝缘电阻表电源，待指针稳定后（或60s），读取绝缘电阻值。测量吸收比和极化指数时，先驱动绝缘电阻表至额定转速，待指针指“∞”时，用绝缘工具将端子“L”立即接至被试品上，同时记录时间，分别读出15s和60s（或1min和10min）时的绝缘电阻值。读数完毕以后，先断开接至被试品高压端的连接线，然后再停止摇转，否则有可能由于被试品电容电流反充电而损坏绝缘电阻表。在试验大容量设备时更要注意这一点。若测得的绝缘电阻值过低或三相不平衡时，应进行分解试验，查明绝缘不良部分。7．对被试品放电测量结束后，被试品对地还应进行充分放电，对电容量较大的被试品，其放电时间同样不应少于5min。8．记录记录的内容包括被试品的名称、编号、铭牌规范、运行位置，被试绝缘的温度，试验现场的湿度，天气情况，试验日期，试验人员，使用仪表以及测量被试品所得的绝缘电阻、吸收比和极化指数值等。四、影响因素影响绝缘电阻的因素主要有：1．温度的影响温度对绝缘电阻的影响很大，一般绝缘电阻是随温度上升而减小的。因为当温度升高时，绝缘介质中的极化加剧，电导增加，使绝缘电阻值降低。2．湿度和脏污的影响湿度对表面泄漏电流的影响较大。绝缘表面吸附潮气，瓷套表面形成水膜，常使绝缘电阻显著降低。此外，由于某些绝缘材料有毛细管作用，当空气中的相对湿度较大时，会吸收较多的水分，电导增加，使绝缘电阻值降低。绝缘表面的脏污也使其表面电阻大大降低，绝缘电阻显著下降。3．放电时间的影响每测完一次绝缘电阻后，应将被试品充分放电，放电时间应大于充电时间，以便将剩余电荷放尽。否则，在重复测量时，由于剩余电荷的影响，其充电电流和吸收电流将比第一次测量时小，因而造成吸收比减小，绝缘电阻值增大的虚假现象。4．感应电压的影响由于带电设备与停电设备之间的电容耦合，使停电设备带有一定电压等级的感应电压，感应电压对绝缘电阻测量的影响很大。当感应电压强烈时，可能损坏兆欧表或造成指针乱摆，得不到真实的测量值。必要时应采取电场屏蔽等措施克服感应电压的影响。五、对试验结果的分析判断1．绝缘电阻、吸收比和极化指数的数值所测得的绝缘电阻、吸收比和极化指数的数值不应小于一般允许值（参照相关规程)。若低于一般允许值，应进一步分析，查明原因。对电容量较大的高压电气设备的绝缘状况，主要以吸收比和极化指数的大小作为判断的依据。如果吸收比和极化指数有明显下降者，说明绝缘受潮或油质严重劣化。2．试验数值的相互比较将所测的绝缘电阻、吸收比和极化指数，与该设备出厂、交接、历年、大修前后和耐压前后的数值进行比较，与其他同类设备比较，同一设备各相间比较，比较结果均不应有明显的降低或较大的差异。否则应引起注意，对重要的设备必须查明原因。3．应排除温度、湿度、脏污的影响由于温度、湿度、脏污等条件对绝缘电阻的影响很明显，所以在对试验结果进行分析判断时，应排除这些因素的影响，特别应考虑温度的影响。应设法将不同温度下所测得的绝缘