最新-4电气设备绝缘预防性试验-PPT课件.ppt
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- 最新 电气设备 绝缘 预防性 试验 PPT 课件
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1、第二篇第二篇 电气设备绝缘试验电气设备绝缘试验 电气设备进行绝缘试验的必要性:电气设备进行绝缘试验的必要性:电力系统的规模、容量不断地扩大,停电造成的电力系统的规模、容量不断地扩大,停电造成的损失越来越严重。损失越来越严重。我国电力短缺,这就需要提高发电设备可靠性,我国电力短缺,这就需要提高发电设备可靠性,使其满负荷运转,增加发电量。使其满负荷运转,增加发电量。绝缘往往是电力系统中的薄弱环节,绝缘故障通绝缘往往是电力系统中的薄弱环节,绝缘故障通常是引发电力系统事故的首要原因。常是引发电力系统事故的首要原因。电介质理论仍远未完善,须借助于各种绝缘试验电介质理论仍远未完善,须借助于各种绝缘试验来检
2、验和掌握绝缘的状态和性能。来检验和掌握绝缘的状态和性能。绝缘试验分为非破坏性试验和破坏性试验两大类。绝缘试验分为非破坏性试验和破坏性试验两大类。破坏性试验检验绝缘的电气强度,如耐压试验和击破坏性试验检验绝缘的电气强度,如耐压试验和击穿试验,具有破坏性的特征,所加的试验电压很高,穿试验,具有破坏性的特征,所加的试验电压很高,以考验绝缘耐受各种过压的能力,试验过程有可能以考验绝缘耐受各种过压的能力,试验过程有可能给被试绝缘带来不可逆转的局部损伤或整体损坏。给被试绝缘带来不可逆转的局部损伤或整体损坏。非破坏性试验检测绝缘除电气强度以外的其他电气非破坏性试验检测绝缘除电气强度以外的其他电气性能,是在较
3、低的电压下或用其他不损伤绝缘的方性能,是在较低的电压下或用其他不损伤绝缘的方法进行的,具有非破坏的性质。法进行的,具有非破坏的性质。绝缘预防性试验的目的是什么?绝缘预防性试验的目的是什么?绝缘故障大多因内部存在缺陷而引起,我们通过测绝缘故障大多因内部存在缺陷而引起,我们通过测量电气特性的变化来发现隐藏着的缺陷。量电气特性的变化来发现隐藏着的缺陷。绝缘缺陷类型绝缘缺陷类型 集中性缺陷:绝缘子瓷体内的裂缝、发电机定集中性缺陷:绝缘子瓷体内的裂缝、发电机定子绝缘因挤压磨损出现的局部破损、电缆绝缘子绝缘因挤压磨损出现的局部破损、电缆绝缘层内存在的气泡等层内存在的气泡等 分散性缺陷:电机、变压器等设备的
4、内绝缘受分散性缺陷:电机、变压器等设备的内绝缘受潮、老化、变质等。潮、老化、变质等。常见试验项目:测量绝缘电阻,吸收比,泄常见试验项目:测量绝缘电阻,吸收比,泄漏电漏电 流,介质损耗角正切,局部放电,电压流,介质损耗角正切,局部放电,电压分布等。分布等。数字式局部放电测试系统数字式局部放电测试系统 第一节第一节 绝缘的老化绝缘的老化 什么叫绝缘的老化?什么叫绝缘的老化?绝缘老化的原因有哪些绝缘老化的原因有哪些 电介质的热老化电介质的热老化 电介质的电老化电介质的电老化 什么叫绝缘的老化?什么叫绝缘的老化?电气设备的绝缘在长期运行过程中会发生一系列物电气设备的绝缘在长期运行过程中会发生一系列物理
5、变化和化学变化,致使其电气、机械及其他性能理变化和化学变化,致使其电气、机械及其他性能逐渐劣化,这种现象统称为绝缘的老化。逐渐劣化,这种现象统称为绝缘的老化。老化的原因有哪些?老化的原因有哪些?热、电、机械力、水分、氧化、各种射线、微生物热、电、机械力、水分、氧化、各种射线、微生物等因素的作用。等因素的作用。一、电介质的热老化一、电介质的热老化 什么是电介质的热老化?什么是电介质的热老化?在高温的作用下,电介质在短时间内就会发生明显在高温的作用下,电介质在短时间内就会发生明显的劣化;即使温度不太高,但如作用时间很长,绝的劣化;即使温度不太高,但如作用时间很长,绝缘性能也会发生不可逆的劣化,这就
6、是电介质的热缘性能也会发生不可逆的劣化,这就是电介质的热老化。老化。温度越高,绝缘老化得越快,寿命越短。温度越高,绝缘老化得越快,寿命越短。热老化规则:热老化规则:热老化热老化8规则:对规则:对A级绝缘介质,如果它们的工级绝缘介质,如果它们的工作温度超过规定值作温度超过规定值8时,寿命约缩短一半。时,寿命约缩短一半。相应的对相应的对B级绝缘和级绝缘和H级绝缘则分别适用级绝缘则分别适用10和和12规则。规则。固体介质的热老化过程固体介质的热老化过程 受热受热带电粒子热运动加剧带电粒子热运动加剧载流子增多载流子增多载流子载流子迁移迁移电导和极化损耗增大电导和极化损耗增大介质损耗增大介质损耗增大介质
7、介质温升温升加速老化加速老化 液体介质的热老化过程液体介质的热老化过程 油温升高油温升高氧化加速氧化加速油裂解油裂解分解出多种能溶于分解出多种能溶于油的微量气体油的微量气体绝缘破坏绝缘破坏 二、电介质的电老化二、电介质的电老化 什么是电老化?什么是电老化?电老化系指在外加高电压或强电场作用下的老化。电老化系指在外加高电压或强电场作用下的老化。介质电老化的主要原因是什么?介质电老化的主要原因是什么?介质中出现局部放电。介质中出现局部放电。局部放电引起固体介质腐蚀、老化、损坏的原因有:局部放电引起固体介质腐蚀、老化、损坏的原因有:放电产生的带电粒子不断撞击绝缘引起破坏。破坏高分子放电产生的带电粒子
8、不断撞击绝缘引起破坏。破坏高分子的结构,造成裂解;的结构,造成裂解;放电能量中有一部分转化为热能,不易散出,引起热裂解,放电能量中有一部分转化为热能,不易散出,引起热裂解,气隙膨胀使材料开裂、分层;气隙膨胀使材料开裂、分层;在局部放电区,强烈的粒子复合产生高能辐射线,引起材在局部放电区,强烈的粒子复合产生高能辐射线,引起材料分解;料分解;气隙中如含有氧和氮,放电可产生臭氧和硝酸,是强烈的气隙中如含有氧和氮,放电可产生臭氧和硝酸,是强烈的氧化剂和腐蚀剂,能使材料发生化学破坏。氧化剂和腐蚀剂,能使材料发生化学破坏。第二节第二节 绝缘电阻、吸收比、泄漏电流绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量的测量 绝缘
9、电阻绝缘电阻 最基本的综合性特性参数。最基本的综合性特性参数。组合绝缘和层式结构,在直流电压下均有明组合绝缘和层式结构,在直流电压下均有明显的吸收现象,使外电路中有一个随时间而显的吸收现象,使外电路中有一个随时间而衰减的吸收电流。衰减的吸收电流。吸收比吸收比 检验绝缘是否严重受潮或存在局部检验绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷。缺陷。泄漏电流泄漏电流 所加直流电压高得多,能发现用兆所加直流电压高得多,能发现用兆欧表所不能显示的某些缺陷。欧表所不能显示的某些缺陷。一、双层介质的吸收现象一、双层介质的吸收现象 为了分析方便,改用电阻为了分析方便,改用电阻R1和和R2代替电导代替电导G1和和G2。(。(
10、R11/G1,R2=1/G2)讨论因吸收现象而出现的过渡过程讨论因吸收现象而出现的过渡过程 一般取开关一般取开关S合闸作为时间合闸作为时间t的起点,在的起点,在t=0+的极短时间内,的极短时间内,层间电压分布为层间电压分布为达到稳态时达到稳态时t ,层间电压改为按电阻分配,层间电压改为按电阻分配 稳态电流将为电导电流稳态电流将为电导电流 由于存在吸收现象,由于存在吸收现象,在这个过程中的,在这个过程中的层间电压变化为层间电压变化为110UU220UU 流过双层介质的电流为流过双层介质的电流为i 如选用第一个方程式,则如选用第一个方程式,则 式中第一个分量为电导电流式中第一个分量为电导电流 ,第
11、二个分量为吸收电流,第二个分量为吸收电流 。不难看出:当绝缘严重受潮或出现导电性缺陷时,阻值不难看出:当绝缘严重受潮或出现导电性缺陷时,阻值R1、R2或者二者之和显著减小,或者二者之和显著减小,大大增加,而大大增加,而 迅速衰减。迅速衰减。gIgIaiaigI 二、绝缘电阻和吸收比的测量二、绝缘电阻和吸收比的测量 绝缘电阻的表达式绝缘电阻的表达式在工程应用上的表达方便,把介质处在吸收过程时的在工程应用上的表达方便,把介质处在吸收过程时的U/iU/i也称为绝缘电也称为绝缘电阻阻R R,在吸收电流分量尚未衰减完毕时,呈现的电阻值是不断变化的,在吸收电流分量尚未衰减完毕时,呈现的电阻值是不断变化的,
12、即即teCRCRRRCCRRRRCCiUR21122212212121221)()()()(吸收和泄漏电流及绝缘电阻的变化曲线测量绝缘电阻时,其值是不断变化的;测量绝缘电阻时,其值是不断变化的;t无穷时刻,无穷时刻,R等于两层介质绝缘电阻的串联值。等于两层介质绝缘电阻的串联值。通常所说的绝缘电阻均指吸收电流通常所说的绝缘电阻均指吸收电流 衰减完毕后衰减完毕后的稳态电阻值。的稳态电阻值。受潮时,绝缘电阻显著降低,受潮时,绝缘电阻显著降低,显著增大,显著增大,迅速迅速衰减。因此,能揭示绝缘整体受潮、局部严重受衰减。因此,能揭示绝缘整体受潮、局部严重受潮、存在贯穿性缺陷等情况。但有局限性。潮、存在贯
13、穿性缺陷等情况。但有局限性。对于某些大型被试品,用测对于某些大型被试品,用测“吸收比吸收比”的方法来替的方法来替代代 定义吸收比K1:为加压为加压6060秒时的绝缘电阻秒时的绝缘电阻R R6060与与1515秒秒 时电阻时电阻R R1515之比值之比值gIaiai在一般情况下,在一般情况下,R60已经接近于稳态绝缘电阻,吸收已经接近于稳态绝缘电阻,吸收之比恒大于之比恒大于1,且,且K1值越大表示吸收现象越显著、绝值越大表示吸收现象越显著、绝缘的性能越好。缘的性能越好。一旦绝缘受潮,电导电流分量将显著增大,吸收电一旦绝缘受潮,电导电流分量将显著增大,吸收电流衰减很快,在流衰减很快,在t=15s时
14、,时,已衰减很多,因而已衰减很多,因而K1值减小,其极限值为值减小,其极限值为1。由于吸收比是同一试品在两个不同时刻的绝缘电阻由于吸收比是同一试品在两个不同时刻的绝缘电阻的比值,所以排除了绝缘结构体积尺寸的影响。的比值,所以排除了绝缘结构体积尺寸的影响。一般以一般以K1作为设备绝缘状态良好的标准亦不尽适,作为设备绝缘状态良好的标准亦不尽适,有些变压器的有些变压器的K1虽大于虽大于1.3,但,但 R 值却很低;有些值却很低;有些K1 小于小于1.3,但,但R值却很高。值却很高。所以应将所以应将R值和值和K1值结合起来考虑,方能作出比较准值结合起来考虑,方能作出比较准确的判断。确的判断。15 大容
15、量电气设备中,吸收现象延续很长时间,吸收大容量电气设备中,吸收现象延续很长时间,吸收比不能很好地反映绝缘的真实状态,用极化指数比不能很好地反映绝缘的真实状态,用极化指数K2再判断。再判断。某些集中性缺陷已相当严重,以致在耐压试验时被某些集中性缺陷已相当严重,以致在耐压试验时被击穿,但在此前测得的绝缘电阻、吸收比、极化指击穿,但在此前测得的绝缘电阻、吸收比、极化指数却并不低,因为缺陷未贯穿绝缘。可见仅凭上述数却并不低,因为缺陷未贯穿绝缘。可见仅凭上述试验结果判断绝缘状态是不够的。试验结果判断绝缘状态是不够的。绝缘状态的判定绝缘状态的判定若绝缘内部有集中性导电通道,或绝缘严重受潮,则电阻若绝缘内部
16、有集中性导电通道,或绝缘严重受潮,则电阻R R1 1 、R R2 2会显著降低,泄漏电流大大增加,时间常数会显著降低,泄漏电流大大增加,时间常数大为减大为减小,吸收电流迅速衰减。即使绝缘部分受潮,只要小,吸收电流迅速衰减。即使绝缘部分受潮,只要R R1 1与与R R2 2中中的一个数值降低,的一个数值降低,值也会大为减小,吸收电流仍会迅速衰值也会大为减小,吸收电流仍会迅速衰减,仍可造成吸收比减,仍可造成吸收比K K1 1(及极化指数(及极化指数K K2 2,下同)的下降。当,下同)的下降。当K K1 11 1或接近于或接近于1 1,则设备基本丧失绝缘能力。,则设备基本丧失绝缘能力。不同绝缘状态
17、下的绝缘电阻的变化曲线 ELG电缆外皮内层绝缘电缆芯M 图图1 兆欧表实图兆欧表实图 图图2 测试接线图测试接线图 如图如图1、图、图2所示。被测绝缘电阻接到所示。被测绝缘电阻接到L和和E接线柱之间时,指针的停留位置接线柱之间时,指针的停留位置由电流线圈电流和电压线圈电流的比值决定。流过电压线圈的电流大小由分压由电流线圈电流和电压线圈电流的比值决定。流过电压线圈的电流大小由分压电阻电阻RV确定,而电流线圈的电流由被测绝缘电阻的大小确定。确定,而电流线圈的电流由被测绝缘电阻的大小确定。保护环保护环G装在装在L接线柱的外圈,它与接线柱的外圈,它与L接线柱绝缘,并接至手摇发电机的负极。接线柱绝缘,并
18、接至手摇发电机的负极。保护环保护环G的作用是排除由于导线绝缘层表面漏电电流和的作用是排除由于导线绝缘层表面漏电电流和L,E接线柱间漏电电流接线柱间漏电电流所引起的误差。当天气潮湿时测量其他电气设备时(电气设备引出线瓷套所引起的误差。当天气潮湿时测量其他电气设备时(电气设备引出线瓷套表面会凝结一层极薄的水膜表面会凝结一层极薄的水膜),使用保护环使用保护环G以避免被测设备表面漏电影以避免被测设备表面漏电影响测量结果。响测量结果。4)试验步骤)试验步骤试验前要选择合适电压等级的绝缘电阻兆欧表,然后检查兆欧表是否正试验前要选择合适电压等级的绝缘电阻兆欧表,然后检查兆欧表是否正常。方法是:将兆欧表放在水
19、平位置,将表的常。方法是:将兆欧表放在水平位置,将表的L端子与端子与E端子开路,摇动把端子开路,摇动把手到额定转速手到额定转速(一般一般120rmin)此时指针应指向此时指针应指向“”;用线短接;用线短接L端子与端子与E端子,轻摇把手,指针应指端子,轻摇把手,指针应指“0”(注意轻摇以免打坏表针注意轻摇以免打坏表针)。以恒定速度转动摇表把手以恒定速度转动摇表把手(平均平均120rmin),摇表指针渐逐上升,在摇表,摇表指针渐逐上升,在摇表达额定转速后,分别读取达额定转速后,分别读取15s和和60s的电阻值并记录于试验数据表格表的电阻值并记录于试验数据表格表1中。中。试验名称及型品摇表电压电阻值
20、(M)绝缘电阻R60吸收比R60R151560表1 试验数据表图为手摇式兆欧表测量电力电缆绝缘电阻的接线图。兆欧表有三个接线端子:线路端子(兆欧表有三个接线端子:线路端子(L L)、接地端子()、接地端子(E E)和)和保护(屏蔽)端子(保护(屏蔽)端子(G G)。)。被试绝缘接在端子被试绝缘接在端子L L和和E E之间,而之间,而保护端子保护端子G G的作用是使绝缘表面泄漏电流不要流过线圈的作用是使绝缘表面泄漏电流不要流过线圈L LA A,测得,测得的绝缘体积电阻不受绝缘表面状态的影响。的绝缘体积电阻不受绝缘表面状态的影响。绝缘电阻的测量 定义:工程上常用兆欧表(摇表)进行测量,以加压60s
21、后读数为试品的绝缘电阻。原理:电压线圈与电流线圈中电流在磁场中产生转动力矩,在力矩差作用下,旋转到平衡为止。指针偏角与绝缘电阻关系:)()()(xVxAAVRfRRRfIIf开路时 绝缘电阻的测量 定义:工程上常用兆欧表(摇表)进行测量,以加压60s后读数为试品的绝缘电阻。原理:电压线圈与电流线圈中电流在磁场中产生转动力矩,在力矩差作用下,旋转到平衡为止。指针偏角与绝缘电阻关系:)()()(xVxAAVRfRRRfIIf短路时 三、泄漏电流的测量三、泄漏电流的测量 泄露电流的大小反映绝缘电阻值,但有一些泄露电流的大小反映绝缘电阻值,但有一些特点:特点:加在试品上的直流电压比兆欧表的工作电压高得
22、加在试品上的直流电压比兆欧表的工作电压高得多多,故能发现兆欧表所不能发现的试品中一些尚未故能发现兆欧表所不能发现的试品中一些尚未完全贯通的集中性缺陷。完全贯通的集中性缺陷。施加在试品上的直流电压是逐渐增大的,这样就施加在试品上的直流电压是逐渐增大的,这样就可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。在电压升到规定的试验电压值后,要保持在电压升到规定的试验电压值后,要保持1min再再读出最后的泄漏电流值。当绝缘良好时,泄漏电读出最后的泄漏电流值。当绝缘良好时,泄漏电流应保持稳定,且其值很小。流应保持稳定,且其值很小。测量结果分析测量结果分析 测试时逐渐升高电压
23、,并同时读取微测试时逐渐升高电压,并同时读取微安表(安表(mAmA)数值和毫安表()数值和毫安表(AA)的数)的数值,并将其绘制成曲线进行分析。这里值,并将其绘制成曲线进行分析。这里被测的直流试验电压由直流微安表的指被测的直流试验电压由直流微安表的指示值和高阻器的电阻值示值和高阻器的电阻值R Rv v得到。得到。图图5是发电机泄漏电流变化曲线,图中:是发电机泄漏电流变化曲线,图中:1绝缘性能良好绝缘性能良好2整体受潮整体受潮3存在集中性缺陷存在集中性缺陷4在在0.5Us附近泄漏电流迅速上升,附近泄漏电流迅速上升,表明在运行电压下有击穿的危险。表明在运行电压下有击穿的危险。发电机泄露电流变化曲线
24、发电机泄露电流变化曲线3 测试的有效性测试的有效性 比兆欧表更有效的发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷(如局部开比兆欧表更有效的发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷(如局部开裂、内部受潮、绝缘油劣化、绝缘纸沿面碳化等)。裂、内部受潮、绝缘油劣化、绝缘纸沿面碳化等)。泄漏电流试验接线图如图所示泄漏电流试验接线图如图所示 微安表直读法(两种接法)微安表直读法(两种接法)测量电力变压器主绝缘泄漏电流的接线测量电力变压器主绝缘泄漏电流的接线 T T1 1调压器;调压器;T T2 2高压试验变压器;高压试验变压器;DD高压硅堆高压硅堆 RR保护电阻;保护电阻;CC稳压电容;稳压电容;TT被试变压器被试变压器V
25、-V-高压静电电压表高压静电电压表(1)被试品一极接地被试品一极接地 泄露电流用接在被试品高压侧或低压侧的微安表泄露电流用接在被试品高压侧或低压侧的微安表来测量。来测量。如果被试品的一极固定接地,且接地线不易解开如果被试品的一极固定接地,且接地线不易解开时,微安表可接在高压侧,这一情况下,微安表时,微安表可接在高压侧,这一情况下,微安表及其接往被试品的高压线均应加等电位屏蔽,使及其接往被试品的高压线均应加等电位屏蔽,使这部分对地杂散电流(泄露电流、电晕电流)不这部分对地杂散电流(泄露电流、电晕电流)不流过微安表,以减小测量误差。流过微安表,以减小测量误差。如果被试品的两极都可以做到不直接接地时
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