电气试验理论基础及实操

Excellenthandouttrainingtemplate电气试验理论基础及实操一、概述1、目的和意义电力系统包括众多的电气设备有些电气设备的故障会威胁到整个系统的安全供电电力生产的实践证明对电气设备按规定开展检测试验工作是防患于未然保证电力系统安全经济运行的重要措施之一.

由于电力设备在设计和制造过程中不免存在一些质量问题而且在安装过程中也可能出现损坏由此将造成一些潜伏性缺陷电力设备在运行中经常处于热化学机械振动以及其他因素的影响其绝缘易出现劣化甚至失去绝缘性能造成事故

综上开展电气试验目的就在于及时发现设备缺陷有效防止事故发生

2、分类1按性质分

a出厂试验：是电力设备生产厂家根据有关标准和产品技术条件规定的试验项目b交接验收试验、大修试验：是指安装部门、检修部门对新投入设备、大修设备按照有关标准及产品条件或规程规定进行的试验注：我厂执行的交接试验规程是：GB50150-2006c预防性试验：是指设备投入运行后按一定的周期由电气试验部门进行的试验注：我厂执行的预防性试验规程是：Q/CSG114002-2011

2按试验的作用和要求分

a绝缘试验测量设备绝缘性能的试验绝缘试验分两大类：1非破坏性试验是指在较低的电压下或在不破坏绝缘的基础上测量各种特性从而判断绝缘内部的缺陷实践证明这类方法是有效的但由于试验电压较低缺陷不能充分暴露目前还不能只靠它判断绝缘水平

2破坏性试验或称耐压试验这类试验对绝缘的考验是严格的特别是能揭露那些危险性较高的集中性缺陷通过这类试验能保证绝缘有一定的水平和裕度其缺点是有可能在试验中给被试设备的绝缘造成损伤但目前仍是绝缘试验中的一项主要方法

为了避免破坏性试验对绝缘的损伤破坏性试验要在非破坏性试验之后进行b特性试验通常把绝缘以外的试验统称为特性试验这类试验主要是对电气设备的电气机械方面的某些特性进行测试如变压器的变比试验极性试验；线圈的直流电阻；断路器的导电回路电阻分合闸时间和速度试验等总之种类试验方法各有所长各有局限试验人员应对试验结果进行全面综合分析一、与该产品出厂及历次试验的数据进行比较分析设备绝缘变化的规律和趋势;二、与同类或不同相别的设备的数据进行比较寻找异常;三、将试验结果与规程给出的标准进行比较综合分析是否超标判断是否有缺陷或薄弱环节二、名词及术语1、吸收比K=R60/R15秒2、极化指数P=R600/R60秒3、集中性缺陷：如绝缘子的瓷质开裂；发电机的绝缘局部磨损；电缆绝缘的气隙在电压作用下发生局部放电4、分布性缺陷：电气设备的整体绝缘性能下降如发电机套管等绝缘中的有机材料受潮老化变质等5、变压器绕组的分级绝缘：绕组的中性点端子直接或间接接地时其中性点端子的绝缘水平比线路端子所规定的要低6、变压器绕组的全绝缘：所有变压器绕组与端子相连接的出线端都具有相同的额定绝缘水平三、理论基础1、电解质的物理知识

电介质即绝缘介质主要物理现象有极化、电导、损耗和击穿1电介质的极化

把电介质放在电场中电介质就要极化极化形式有两种一种是瞬态过程完全弹性方式无能量损耗；另一种是非瞬态过程极化的建立和消失都要伴随能量损耗又称为松弛极化

电子极化、原子或离子位移极化、偶极子转向极化松弛极化、空间电荷极化、夹层介质界面极化

电介质的极化都需要一定的时间有的长有的短

极化的基本形式2、吸收现象直流作用下第一阶段ic电容电流

弹性极化第二阶段ia泄露电流夹层极化和松弛极化第三阶段ig电导电流

注.多层绝缘的吸收现象较明显如发电机的手包绝缘而单一绝缘结构的吸收现象不明显如绝缘子3、电容电流施加电压U后极化由0开始增大此时ic最大到π/2时为0.问题：为什么叫电容电流因在周波中ic的最大值恒超前u最大值π/2即90°故称电容电流4、电介质的电导

电介质的电导分电子电导和离子电导理想的电介质是不含带电质点的所以我们常说的电导是离子性电导而当绝缘被击穿时电介质中会出现电子电导此时也就失去了绝缘的作用

温度越高绝缘越小说明5、电介质的击穿

分为气体击穿、液体击穿和固体击穿1气体击穿：由于施加电压超过饱和电流后进入碰撞游离阶段进而形成电子崩形成高电导的通道达到击穿2液体击穿：常见的如变压器油油中多多少少含杂质在电场的作用下杂质被吸向集中区域顺电场线排列形成小桥达到击穿3固体击穿：电击穿、热击穿和化学击穿

a电击穿:也是形成电子崩.

b热击穿：介质损耗产生热量来不及散去形成介质分解、碳化形成击穿

c电化学击穿因介质中含气泡、水分等化学物质逐步发展为击穿四、电气试验实例讲解我们以6kV干式变的交接试验为例来讲解电气试验的程序和步骤1、电气试验中的技术措施和安全措施1技术措施

a周密的准备工作包括拟定试验程序准备试验设备仪器等

b合理整齐的布置试验场地试验器具靠近试品设备带电部分互相隔开面向试验人员并处于视线之内c试验数据及相关资料的准备如出厂报告、相关图纸规程等2安全措施a现场工作必须执行工作票制度工作许可制度工作监护制度工作间断和转移及终结制度

b在试验现场应装设遮拦或围栏悬挂警示牌并派专人看守c高压试验不得少于两人试验负责人应由经验人员担任开始前负责人应对全体试验人员详细交待试验中的安全事项d因试验需要断开电气设备接头时应做好标记恢复后应进行检查

e实验器具的外壳应可靠接地高压引线应尽可能短必要时用绝缘物支持为了在试验时确保高压回路的任何部分不对接地体放电高压回路与接地体必须留有足够的距离f加压前须认真检查接线表计量程确认调压器处于零位仪表开始状态正确无误并通知有关人员离开被试设备得到负责人许可后方可加压g变更接线或试验结束应首先降下电压断开电源并将升压装置的高压部分短路接地h未装接地线的大容量试品应先放电再进行试验3、6kV干式变试验项目a测量绕组连同套管的直流电阻b检查所有分接头的电压比c检查变压器三相接线组别和单相变压器引出线的极性d测量与铁芯绝缘的各紧固件及铁芯的绝缘电阻e测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数f绕组连同套管的交流耐压试验g额定电压下的冲击合闸试验h检查相位i试验报告的整理1测量绕组连同套管的直流电阻a试验目的：检查绕组接头的焊接质量和绕组有无匝间短路；电压分接开关的各个位置接触是否良好及分接开关实际位置与标示位置是否相符；引出线有无断裂等b测量的物理过程：

c测量方法：

现在主流设备采用的是电压电流表法即压降法简单理解就是加电流测电压用欧姆定律Rx=U/I计算电阻其他方法不在此讲述d缩短直阻测试时间的方法:

延伸问题：因为6kV干式变测量时间很短但大型变压器的时间常数大充电时间很长需要其他方法弥补这一问题提高试验效率常用的两种方法一是恒流充电法二是助磁法但我厂的主变为离相式加上我们的试验设备可以达到40A的恒流故不需要额外缩短测试时间e测量中注意事项及结果判断

①温度的影响：不同温度下测量的直阻应换算至同一温度下的直阻值换算公式R2=R1*T+t2/T+t1R1、R2f分别为温度在t1、t2°C时的电阻值T为计算系数铜取235铝取225

②连接截面应接触良好

③在测量过程中严禁拉开电源测试结束后应充分放电防止反充电将试验设备冲坏变压器的自感效应未放电的情况下可达上千伏

④结果判断依据规程此处不详述2检查所有分接头的电压比及接线组别和极性a试验目的：

①电压比的测量：检查变压器匝数比的正确性检查分接开关的情况变压器发生故障后通过测电压比作为判断匝间短路的手段之一

②接线组别和极性：极性检查即检查绕组的头尾情况组别检查即检查一二次绕组的相位差我们的干式变大部分为Dyn11这里的11表示二次电压滞后一次电压330°30°为一个点那么330°/30即为11点

变压器的接线组别是并列运行的重要条件之一不一致则会导致产生很大的环流b测量方法我们的设备是BZC全自动变比测试仪

以锅炉变为例下面是铭牌C测量时的注意事项及结果判断

①试验设备的高低压侧不允许倒换

②设备可靠接地

③倒换分接头时应注意不要拧断丝或滑丝

④测试结果应符合规程规定3测量铁芯绝缘

我们知道铁芯必须为一点接地否则会产生涡流测量时应解开接地连片用2500V摇表测试持续时间1分钟无闪络此处判断有无闪络的方法是看绝缘表读数是否摆动或听声音是否有放电声我们认为一般6kV变压器绝缘大于6MΩ即可4测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数a目的和意义

测量吸收比和绝缘电阻是检查变压器绝缘的简便方法也是进行破坏性试验的前提条件一般对绝缘受潮和局部缺陷均能有效发现b测试步骤方法①试验前先检查安全措施被试品电源及一切对外连线应拆除被试品接地放电大容量设备至少放电5分钟勿用手直接接触放电导线

②根据表面脏污及潮湿情况决定是否采取表面屏蔽或需要烘干及清擦以消除其对绝缘电阻的影响

③放稳绝缘电阻表低速摇绝缘电阻表瞬时短接LE检查绝缘电阻表是否完好

④将被试品测量部分接于L与E端子之间L端子接高压测量部分E端子接低压或外壳接地部分驱动摇绝缘电阻表达额定转速读取1分钟时的绝缘电阻值

⑤测量吸收比时先驱动摇绝缘电阻表达额定转速待指示为∞时将L端子接于被试品同时计算时间读取15秒和60秒时绝缘电阻值读数后先断开L端子与被试品连线用绝缘柄再停止摇动防止反充电损坏绝缘电阻表⑥试验完毕或重复试验时必须将被试品对地或两极间充分放电以保证人身、仪器安全和提高测量准确度

⑦记录被试品设备铭牌、运行编号、本体温度、环境温度及使用的绝缘电阻表型号

⑧变压器绝缘测试部位c绝缘阻值的影响因为及结果判断

①温度的影响：一般情况下绝缘电阻随温度升高而降低因此实际测量绝缘电阻时必须记录试验温度环境及设备温度而且尽可能相近温度下进行测量以避免温度换算引起的误差

②湿度和设备表面脏污的影响：空气相对湿度增大时绝缘物表面吸附许多水分使表面电导率增加绝缘电阻降低当绝缘物表面形成连通水膜时绝缘电阻更低电力设备表面脏污也会使绝缘电阻降低根据以上两种情况现场测量绝缘电阻时必须用屏蔽环消除表面泄漏电流的影响或烘干、清擦干净得以测量真实数值③残余电荷的影响：大容量设备运行中遗留的残余电荷或试验中形成的残余电荷未完全放尽会造成绝缘电阻偏大或偏小引起测量的绝缘电阻不真实残余电荷的极性与绝缘电阻表的极性相同时测得的绝缘电阻将比真实值增大;否则将相反为消除残余电荷的影响测量绝缘电阻前必须充分接地放电重复测量中也应充分放电大容量设备就至少放电5分钟④感应电压的影响：现场预防性试验中由于带电设备之间的电容耦合使停电设备带有一定的电压感应电压强烈时可能损坏绝缘电阻表或造成指针乱摆得不到真实的测量值该项为延伸项⑤延伸项泄露电流测量结果分析5绕组连同套管的交流耐压试验a目的和意义

交流耐压试验的电压、波形、频率和在被试品中的电压分布均符合设备在交流工况下的实际情况因此能有效的发现绝缘缺陷b试验方法

C设备选型

电容电流的计算

I=2×π×f×C×U

注意：电容值的单位换算1F法拉=1000mF毫法1毫法=1000uF微法1微法=1000nF纳法1纳法=1000pF皮法

根据计算出的电容电流选取合适的试验设备切勿超出设备的额定电流当然还要根据电压要求进行选型问题：当试验设备部能满足时应怎么办

①当电压不能满足时应采用串联电抗器补偿法

XC=1/2πfcXL=2πfL

②当电流不能满足要求时应采用并联补偿

I=IL+IC当IL=IC时因方向相反故I理论值为0但变压器存在损耗不可能为0③当电压电流都不能满足要求时应用串并联补偿法

d试验注意事项及结果分析

①注意接地

②注意监护

③注意不应冲击合闸应零起升压保持每秒3%试验电压速度升压

④试验后应做好安措并触摸被试品有无发热情况

⑤耐后绝缘有所下降但下降30%时应检查有无放电

⑥耐压前后应测绝缘电阻

⑦试验中应密切关注电流表及电压表有无摆动应注意听、看被试品及试验设备的情况

⑧试验必须保证被试品的干净清洁试验应在环境湿度低于80%时进行

延伸项：直流耐压和交流耐压的区别设备区别等原因不再讲解重点说一下电压分布交流、直流电压在绝缘介质中的分布不同直流电压是按电导分布的反映绝缘内个别部分可能发生过电压的情况；交流电压是按与绝缘电阻并存的分布电容成反比分布的反映各处分布电容部分可能发生过电压的情况另外绝缘在直流电压作用下耐压强度比在交流电压下要高所以交流耐压试验对交流供电系统的设备而言更接近实际工况所以交流耐压试验与直流耐压试验不能互相代替加直流按电导分布考虑的理由是：经实验发现高压下绝缘介质内会存在泄露电流泄漏电流的大小与电压成正比与电阻电导的电特性一致加交流按与绝缘电阻并存的分布电容成反比分布来考虑的理由是：除了与加直流一样有呈现电导阻特性外由于交变电压作用下每次反转时的电流都会比相同直流电压下的更大相当于是电容在交流电压作用下的充放电6额定电压下的冲击合闸试验a带电投入空载变压器时会产生励磁涌流其值可超过额定电流且衰减时间较长甚至可达几十秒由于励磁涌流产生很大的电动力为了考核变压器各部的机械强度需做冲击合闸试验即在额定电压下合