高电压4.1.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二篇,电气绝缘与高电压试验,高电压与绝缘技术,是一门理论与实验紧密结合的学科，,其依赖的电介质理论尚不够完善，高电压与电气绝缘的很多问题必须通过试验来解释；,电气设备绝缘设计、故障检测与诊断等也都必须借助试验来完成。,我国大力发展超高压、特高压输电技术，很多技术问题没有任何可以借鉴的经验,电压等级的提高对电气设备绝缘的可靠性提出了更高的要求,高电压实验的重要性,高电压技术所涉及的试验分类,高电压试验（耐压实验，击穿实验）,能够直接检测绝缘的电气强度，具有直观性，但不能揭示缺陷性质和根源；大多数具有,破坏性,，实验过程有可能给实验对象带来不可逆转的绝缘破坏,电气绝缘试验（预防性实验，检查性）,在较低的电压下简介测试绝缘某方面的性质（如介质损耗实验，局部放电测试实验等），所测值与绝缘状态直接的关系必须依靠经验来建立。,电气设备绝缘试验的分类：,绝缘试验,检查性试验,（非破坏性试验）,耐压试验,（破坏性试验）,1.,工频高压试验,2.,直流高压试验,3.,冲击高压试验,1.,绝缘电阻与吸收比的测量,2.,泄漏电流的测量,3.,介质损耗角正切的测量,4.,局部放电,的测量,互为补充，不能相互替代；先做检查性实验，据此再确定耐压实验的时间和条件,检查性实验，能在一定的程度上以非破坏的形式揭示绝缘缺陷的不同形式和发展过程，使我们能防患于未然；,耐压实验在绝缘缺陷已经发展到较严重时，才能以破坏击穿的形式揭示出来；,检查性实验和破坏性实验的关系：,离线试验,:,目前常规的预防性试验,要求被试设备退出运行状态，通常是周期性间断地施行，试验周期由,电力设备预防性试验,规程（,DL/T 596,）规定,特点：,可采用破坏性试验和非破坏性试验两种方式，两种方式是相辅相成的。,缺点,：,需要停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易的停止运行；,检测间隔周期长，不能及时发现绝缘故障；,停电的设备状态与运行时的设备状态不相符，影响诊断的正确性，特别,是对绝缘耐压水平的判断比较间接,按照设备是否带电的方式分类（两类）,在线检测：发展趋势,在被试设备处于带电工作运行的条件下，对设备的绝缘状况进行连续或定时的监测，通常是自动进行的,特点：,只能采用非破坏性试验方式。由于可连续监测，除测定绝缘特性的数值外，还可分析特性随时间的变化趋势，从而显著提高了其判断的准确性,按照设备是否带电的方式分类（两类）,第,4,章 绝缘的预防性试验,第,5,章 电气绝缘高电压试验,第,6,章 电气绝缘在线检测,本篇内容,第,4,章 绝缘的预防性试验,电气设备,绝缘缺陷,产生根源,制造或修理过程中潜伏下来的,运输及保管过程中形成的,运行中绝缘老化发展起来的,电气设备绝缘缺陷分类,集中性（,局部性,）缺陷,例如悬式绝缘子的瓷质开裂；发电机绝缘局部磨损、挤压破裂；电缆绝缘逐渐损坏等,分布性（,整体性,）缺陷,电气设备整体绝缘性能下降，如电机、变压器、套管中有机绝缘材料的受潮、老化、变质,绝缘的预防性试验：,定义：,在较低电压下或用其它不会损伤绝缘的方法测量绝缘的不同特性，采用,综合分析,的方法,间接,的判断绝缘内部的缺陷,包含的种类：,绝缘电阻和泄漏电流的试验、,介质损耗角正切试验、,局部放电试验,绝缘油的气相色谱分析等,4.1,绝缘电阻、吸收比与泄漏电流的测量,4.2,介质损耗角正切的测量,4.3,局部放电的测量,4.4,绝缘油性能检测,习题与思考题,本章内容,返回,4.1,绝缘电阻、吸收比与,泄漏电流的测量,绝缘电阻是一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的综合性特性参数,。,复习：电介质的电流,纯电容电流分量（位移电流）,几何电容和无损极化决定,存在时间极短，很快衰减为零,吸收电流,有损极化决定,存在时间较长（数分钟，甚至几个小时），衰减缓慢,此缓慢衰减过程称为吸收现象,电导电流（,泄漏电流,）：,由介质中极少数自由的或束缚很弱的带电质点在电场作用下定向移动引起，,不随时间变化，由介质的电导引起，与,绝缘电阻,值相对应,加直流电压,U,于介质时，流过的电流可分解为三个分量：,反映电介质性能的优劣,吸收电流衰减过程中的两个瞬时测得的两个电流或者两个对应的绝缘电阻，则二者比值称为吸收比,4.1.1,绝缘电阻与吸收比的测量,4.1.2,泄漏电流的测量,4.1.3,目前常用的绝缘电阻测试,测量泄漏电流从原理上来说，与测量绝缘电阻是相似的，但它所加的直流电压要高得多，能发现用兆欧表所不能显示的某些缺陷，具有自己的某些特点。,返回,通常都用,兆欧表（摇表）,来测量绝缘电阻。,4.1.1,绝缘电阻与吸收比的测量,由于绝缘电阻数值至少在兆欧级以上,摇表,1,、兆欧表原理,图,4-1,兆欧表的原理接线图,手摇（电动）直流发电机,电流线圈,电压线圈,限流保护电阻,分压电阻,试品绝缘电阻,兆欧表的原理和接线图,两个线圈中电流产生的力矩方向相反。在力矩差的作用下，使可动部分旋转，两个线圈所受的力也随之改变。当到达平衡时，指针偏转的角度,：,结论：偏转角,与被测电阻,R,x,有一定的函数关系，通过标定,角就能反映被测电阻的大小。而且偏转角,与电源电压,U,无关，所以手摇发电机转动的快慢不影响读数,2.,兆欧表的三个接线端子,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,：接于被试设备的高压屏蔽环,/,罩上，以消除表面泄漏电流的影响。,E,G,L,E,G,L,表面电导,体积电导,绝 缘,屏蔽环,例：,用兆欧表测量电缆绝缘电阻,用兆欧表测电缆绝缘电阻的接线图,1,铅铠外皮,2,绝缘,3,导芯,4-,屏蔽环,摇表,工作原理：,手摇直流发电机，产生直流高电压施加于被试品之上，通过检测流过被试品的电流来判断其直流电阻的大小。,电压：,500V,；,1000V,；,2500V,；,5000V,。,绝缘电阻,：电介质在加压无穷长时间测得的电阻。,对于一般设备，加压一分钟极化过程基本结束，所以我国规程规定：,通常加压,60s,后的电阻数值或稳定值，作为工程上的绝缘电阻值。,即,R,60,R,.,3.,用兆欧表测量绝缘电阻,实验结果分析,把相同运行条件下的不同相的绝缘电阻进行比较；,把这次测得的绝缘电阻值和过去测得的值相比较，发现问题,吸收比,K,绝缘体在加电压,60s,与,15s,时分别所测得的绝缘电阻值的比值，称为吸收比。即,极化指数,P,：,对大容量和吸收过程较长的变压器、发电机、电缆等，有时用,K,值尚不足以反映吸收全过程，因此用极化指数,P,表示。,4.,吸收比,K1,，,K,值越大，表示吸收现象越显著，绝缘的性能越好,我国电力行业标准,DL/T596,1996,即电力设备预防性试验规程等规定：,电力变压器及大型发电机凡采用沥青浸胶及烘卷云母绝缘者：,K,值应不小于,1.3,，,P,值应不小于,1.5,大发电机当采用环氧粉云母者：,K,值应不小于,1.6,，,P,应不小于,2.0,。,发电机容量在,200MW,及以上者推荐测量绝缘电阻,兆欧表量程的选择,1,）,测试,1KV,及以上的电气设备一般选用,2500V,兆欧表,;,2,）测试,1KV,以下的电气设备一般选用,1000V,或,500V,兆欧表。,5.,兆欧表的电压等级,500V,；,1000V,；,2500V,；,5000V,。,测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：,1,）,.,总体绝缘质量欠佳；,2,）,.,绝缘,受潮；,3,）,.,两极间有贯穿性的导电通道；,4,）,.,绝缘表面情况不良。,（比较有无屏蔽极时所测值即可知）,测量绝缘电阻不能发现下列缺陷：,1,）,.,绝缘中的局部缺陷,（,如非贯穿性的局部损伤、含有气泡、分层脱开等,）；,2,）,.,绝缘的老化。,6.,测量绝缘电阻的作用,测量各设备的绝缘电阻能发现,贯通性缺陷,，如表面普遍脏污、绝缘整体受潮或贯通的受潮带，对于非贯通的局部缺陷，有时缺陷可能相当严重，但测出的,R,仍很大，这是因为兆欧表,电压较低,的缘故。,吸收比试验只适合,大容量、多层绝缘介质,的设备，如大容量电机的定子绕组、电力变压器绕组、电缆等。对单一介质如纯瓷绝缘或绝缘油，或小容量设备，因无夹层式极化过程，或自身充放电时间很小，即使绝缘良好，,K,值也近似等于,1,，所以不能以,K,值大小判断绝缘状况。,在测量高压大容量设备时，应选用容量大的兆欧表，因为输出较大电流时，兆欧表输出端电压急剧下降，此时测得的绝缘电阻和吸收比，不能反映绝缘的真实情况。,适用范围,试验前应将被试品接地放电一定时间，以避免被试品上可能存留残余电荷而造成测量误差。,高压测试连接线应尽量保持架空，确需使用支撑时，要确认支撑物的绝缘对被试品绝缘测量结果的影响极小。,测吸收比和极化指数时，应待电源电压达稳定后再接入被试品，并开始计时。,每次测试结束时，应在保持兆欧表电源电压的条件下，先断开,L,端子与被试品的连线，以防被试品对兆欧表反向放电，损坏仪表。,对带有绕组的被试品，应先将被测绕组首尾短接，再接到,L,端子；其他非被测绕组也应先首尾短接后再接到应接端子。,绝缘电阻与温度有十分显著的关系。,7.,测量绝缘电阻时应注意下列几点：,(P86),试验方法和影响测量结果的因素,（,1,）为了避免被试品上可能存留残余电荷而造成误差，试验前应将试品接地放电一段时间；,（,2,）试验时，将被试品接于,L,、,E,之间，如果被试品表面的泄漏电流较大，为避免表面泄漏电流的影响，必须加以屏蔽，屏蔽线应接在兆欧表屏蔽端,G,上；,（,3,）驱动兆欧表达到额定转速，并保持恒定；,（,4,）测量吸收比时，先驱动兆欧表达额定转速，待指针指到时，用绝缘工具将火线迅速接至试品上，同时记录时间，分别读取,15s,和,60s,的绝缘电阻值；,（,5,）测试时必须记录温度。,4.1.2,泄漏电流的测量,泄漏电流测量的特点,:,试验电压比兆欧表工作电压高得多,:,35kV,以下设备：,10,30kV,110kV,及以上设备：,40kV,能发现兆欧表不能发现的某些绝缘缺陷,由于施加在试品上的直流高压是逐渐增大的,所以可以在升压过程从所测电流与电压关系的线性度，即可指示绝缘情况。,兆欧表刻度的非线性度很强，尤其在接近高量程段，刻度甚密，难以精确分辨。微安表的刻度则基本上是线性的，能精确读取。,图,1,中左侧方框代表一绝缘试品，合上开关,K,，在绝缘介质的两端施加一定的,直流电压,V,，,微安表,指针首先会发生较大偏转，随后指针偏转角度逐步减小并会稳定在一定的角度，微安表所指示的电流变化如图,1,中右侧的电流曲线,i,所示。,图 直流电压下流过不均匀介质的电流构成,1,、测量原理,：,泄漏电流测量通常结合直流耐压试验同时进行。试验前先根据规定确定设备试验电压,U,s,，升压过程是分段进行的，如升高至,0.25 U,s,、,0.5 U,s,、,0.75 U,s,、,U,s,下，分别停留,1min,，读取泄漏电流值，它不应随时间延长而增大。,2,、试验方法,在规程中，对有些设备的泄漏电流允许值作了规定。,对有些设备的泄漏电流值并不作具体规定，但要求和上次试验结果作比较，或三相之间进行比较。两次结果比较应经换算在同一温度下进行。,可把试验结果的泄漏电流和试验电压画成曲线，然后根据所画曲线判断绝缘状况。,3,、试验结果判断方法,1,2,3,4,发电机泄漏电流变化曲线,1,良好绝缘；,2,受潮绝缘；,3,有集中性缺陷；,4,有危险的集中性缺陷,图,4-3,发电机的泄漏电流变化曲线,曲线,1,：呈直线，但泄漏电流较小，绝缘良好。,曲线,2,：呈直线，但泄漏电流较大，绝缘可能受潮。这种情况，随着试验的进行，绝缘内的潮气会因介质发热而散发，泄漏电流会有减少的趋势。,曲线,3,：试验电压超过某值，泄漏电流急剧增加，说明绝缘内部有集中性缺陷。,曲线,4,：在试验电压较小时，泄漏电流便剧增，说明有较严重的集中性缺陷。,4.,泄漏电流实验接线图,V,kV,T,a,b,a,接线：测量准确，,A,表在低压侧，,读数操作安全，但试品不接地,b,接线：试品一端接地，测量系统在高压侧。为防止测量系统和试品高压侧电极,及引线的电晕，需加屏蔽。仪表在高压侧，操作观察时特别注意安全,调压器,实验变压器,高压整流元件,稳压电容,保护电阻,高压静电电压表,测量泄漏电流的两种测试电路,1,）,.,微安表接在被试品低压侧和大地之间：,被试品的低压极不直接接地时,采用图,5-2-1,所示电路,.,为减小测量误差,应将测量系统和被试品低压极用屏蔽系统,S,全部屏蔽起来并接地。,保护电阻,R,并联电容,C,2,）,.,微安表接在高压侧：,被试品的一极已固定接地,不能分开,.,采用图,5-2-2,所示电路,.,此时处在高电位的屏蔽系统，使其附近空间气体电离造成的对地漏导电流，并不流经测量系统，也就不会产生测量误差了。,观察时应特别注意安全,。,对微安表应进行保护，如在微安表上并联一开关，升压时微安表短接，读数时断开开关，以免电流过大时烧坏微安表。,试验时，被试品上施加的应是直流负高压。,试验过程，若微安表摆动幅度大，且读数不断增大，说明绝缘缺陷严重，应立即降压，查找缺陷。,当被试品电容,Cx,较小时，应并接入滤波电容（,0,1uF,左右）以减小电压的脉动。,试验完毕，必须对试品进行充分的接地放电，泄放其吸收电荷，以免危害工作人员。,5,、注意事项,目前,数字兆欧表,已经基本上取代了手摇式的兆欧表。数字兆欧表由,高压发生器,、,测量桥路,和,自动量程切换显示电路,等三大部分组成。,工作原理,为：经电子线路构成的高压发生器将低压转换成高压试验电源，供给测量桥路；测量桥路实现比例式测量，将测量结果送自动量程切换显示电路进行量程转换和数字显示。,目前比较常用的是,BY2671,数字兆欧表。,4.1.3,目前常用的绝缘电阻测试,数字式兆欧表,工作原理：,将直流电源通过倍压整流，产生直流高电压施加于被试品之上，通过检测流过被试品的电流来判断其直流电阻的大小。可直接给出绝缘电阻、吸收比、极化指数的测试结果。,电压：,500V,；,1000V,；,2500V,；,5000V,。,4-1,测量绝缘电阻能发现哪些绝缘缺陷,?,试比较它与测量泄漏电流试验项目的异同。,p105,答：测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮；两极间有贯穿性的导电通道；绝缘表面情况不良。测量绝缘电阻和测量泄露电流试验项目的相同点：两者的原理和适用范围是一样的，不同的是测量泄漏电流可使用较高的电压,(10kV,及以上,),，因此能比测量绝缘电阻更有效地发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷。,4-2,绝缘干燥时和受潮后的吸收特性有什么不同？为什么测量吸收比能较好的判断绝缘是否受潮？,答：绝缘干燥时的吸收特性，,而受潮后的吸收特性。,如果测试品受潮，那么在测试时，吸收电流不仅在起始时就减少，同时衰减也非常快，吸收比的比值会有明显不同，所以通过测量吸收比可以判断绝缘是否受潮。,(,本节完,),小 结,绝缘电阻,是一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的,综合特性参数,。,电气设备中大多采用组合绝缘和层式结构，故在直流电压下均有明显的,吸收现象,，测量吸收比可检验绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷。,测量泄漏电流,从原理上来说，与测量绝缘电阻是相似的，但它所加的直流电压要高得多，能发现用兆欧表所不能显示的某些缺陷，具有自己的某些特点。,