《电气设备绝缘试验》.ppt

电气设备绝缘试验概述电气设备绝缘试验概述一、电气设备绝缘监测和诊断技术一、电气设备绝缘监测和诊断技术 电电力力设设备备绝绝缘缘在在运运行行中中受受到到电电、热热、机机械械、不不良良环环境境等等各各种种因因素素的的作作用用，其其性性能能将将逐逐渐渐劣劣化化，以以致致出出现现缺缺陷陷，造造成成故故障障，引引起起供供电电中中断断。通通过过对对绝绝缘缘的的试试验验和和各各种种特特性性的的测测量量，了了解解并并评评估估绝绝缘缘在在运运行行过过程程中中的的状状态态，从从而而能能早早期期发发现现故故障障的技术称为绝缘的监测和诊断技术。的技术称为绝缘的监测和诊断技术。二、电气设备绝缘试验的必要性二、电气设备绝缘试验的必要性1整理ppt电气设备绝缘试验概述电气设备绝缘试验概述三、电气设备绝缘试验分类三、电气设备绝缘试验分类 按后果分可分为:非破坏性试验和破坏性试验非破坏性试验和破坏性试验.按照设备是否带电的方式分为：离线和在线 （定期检修存在“失修”“过修”状态检修Condition Based Maintenance，CBM）2整理ppt1.1.工频高压试验工频高压试验 2.2.直流高压试验直流高压试验3.3.冲击高压试验冲击高压试验 绝绝缘缘试试验验 检查性试验检查性试验（非破坏性试验）（非破坏性试验）耐压试验耐压试验（破坏性试验）（破坏性试验）1.1.绝缘电阻与吸收比的测量绝缘电阻与吸收比的测量2.2.泄漏电流的测量泄漏电流的测量 3.3.介质损耗角正切的测量介质损耗角正切的测量4.4.局部放电的测量局部放电的测量3整理ppt绝缘的监测和诊断技术分类对比分 类优 势不 足耐压试验有效、可信可能导致绝缘破坏(绝缘缺陷已较严重)不能揭示缺陷的性质和根源检查性试验可采用多种试验揭示揭示绝缘缺陷的不同性质和根源不能直接得出设备绝缘的耐电强度互为补充、不能相互代替 应先做检查性试验，且据此确定耐压试验的时间和条件4整理ppt一、局部放电概念 简称为PD-Partial Discharge，指由于电气设备内部绝缘里面存在的弱点，在一定外施电压下发生的局部的重复击穿和熄灭现象。二、局部放电的危害 不影响电气设备的短时绝缘强度。但若在运行电压下长期存在局部放电现象，这些微弱的放电能量和由此产生的一些不良效应，如不良化合物的产生，就可以慢慢地损坏绝缘，日积月累，最后可导致整个绝缘被击穿，发生电气设备的突发性故障。局部放电的测量局部放电的测量局部放电的测量局部放电的测量5整理ppt三、局部放电特点 当介质内部发生局部放电时，伴随着发生许多现象。有些属于电的：如电脉冲的产生，介质损耗的增大和电磁波放射；有些属于非电的：如光、热、噪音、气体压力的变化和化学变化等。四、局部放电测量 6整理ppt绝缘油的气相色谱分析法：通过检查电气设备油样内所含的气体组成的含量来判断设备内部的隐藏缺陷；超声波探测法：在电气设备外壁放上由压电元件和前置放大器组成的超声波探测器，用以探测局部放电所造成的超声波，从而了解有无局部放电的发生，测其强度和发生的部位；脉冲电流法：测PD所形成的脉冲电流大小以判断绝缘PD的强弱程度，这种方法可以给出定量的结果，目前规程中已规定了定量的指标 7整理ppt局部放电的三电容模型：Cg：气泡的电容 Cb：和Cg相串联部分的介质电容 Cm：其余大部分绝缘的电容介质内部气隙放电的三电容模型介质内部气隙放电的三电容模型介质内部气隙放电的三电容模型介质内部气隙放电的三电容模型 (a)(a)具有气泡的介质剖面具有气泡的介质剖面具有气泡的介质剖面具有气泡的介质剖面 (b)(b)等值电路等值电路等值电路等值电路 8整理ppt气泡很小，Cg比Cb大，Cm比Cg大很多电极间加上交流电压u，则Cg上的电压为ug，总电容为 假设气泡放电后，Cg被完全短接而无残压，则此时总电容为外施电压是作用在Cm上的，当Cg上放电完成时，会造成外施电压发生变化U9整理ppt真实放电量qr：无法测量；视在放电量q：其表达式中的量都是可以测得的。它是局部放电试验中的重要参量，国际和国家标准中，对于各类高压设备的视在放电量q的允许值均有所规定q比真实放电量qr小得多，它以pC作为计量单位放电能量放电能量放电能量放电能量放电重复率放电重复率放电重复率放电重复率影影响响局局部部放放电电特特性性的的多多种种因因素素：主主要要有有电电压压的的幅幅值值 、电电压压的的波波形形和和频频率率、电电压压的的作作用用时时间间、环环境境的的温温度度及及湿湿度度和气压等。和气压等。10整理ppt三种基本测量回路电桥平衡回路电桥平衡回路电桥平衡回路电桥平衡回路 试品通过试品通过试品通过试品通过CkCk后与后与后与后与检测阻抗并联的回路检测阻抗并联的回路检测阻抗并联的回路检测阻抗并联的回路 试品与检测阻试品与检测阻试品与检测阻试品与检测阻抗相串联的回路抗相串联的回路抗相串联的回路抗相串联的回路 11整理ppt第六章第六章电气设备绝缘试验（二）电气设备绝缘试验（二）工频高压试验工频高压试验直流高压试验直流高压试验雷电冲击高压试验雷电冲击高压试验操作冲击高压试验操作冲击高压试验12整理ppt6-1 6-1 工频高压试验工频高压试验交流耐压：交流耐压：交流耐压：交流耐压：是交流设备的基本耐压方式。适用于是交流设备的基本耐压方式。适用于是交流设备的基本耐压方式。适用于是交流设备的基本耐压方式。适用于220kV220kV220kV220kV以下的电力设备。以下的电力设备。以下的电力设备。以下的电力设备。Key words:Key words:Key words:Key words:累积效应，幅值（变压器累积效应，幅值（变压器累积效应，幅值（变压器累积效应，幅值（变压器85%85%85%85%）、时间）、时间）、时间）、时间(1min)(1min)(1min)(1min)13整理ppt一、工频高压的产生l工频高压试验变压器特点：单相、绝缘裕度小、间歇工作方式、容量一般不大（1A）14整理pptl串级变压器高压绕组中点接壳的串级变压器原理电路图15整理ppt16整理ppt17整理ppt18整理ppt19整理ppt20整理ppt21整理ppt二、工频高压的测量工频高压的测量测量球隙测量球隙稍不均匀稍不均匀-Ub-Ub偏差小于偏差小于3%3%静电电压表静电电压表0-1MHz0-1MHz，量程小于，量程小于200kV200kV分压器配用低压仪表分压器配用低压仪表电容分压，注意杂散电容影响，电容分压，注意杂散电容影响，措施措施-屏蔽屏蔽电压互感器电压互感器22整理ppt23整理ppt6-2 6-2 直流高压试验直流高压试验在被试品的电容量很大的场合，用工频交流高电压在被试品的电容量很大的场合，用工频交流高电压进行绝缘试验时会出现很大的电容电流，这就要求进行绝缘试验时会出现很大的电容电流，这就要求工频高压试验装置具有很大的容量，这时常用工频高压试验装置具有很大的容量，这时常用直流直流高电压试验来代替工频高电压试验高电压试验来代替工频高电压试验。损伤小损伤小(削弱了局部放电）削弱了局部放电）加压时间可延长加压时间可延长工频电压工频电压-整流器整流器-直流电压，倍压整流直流电压，倍压整流-直流高压串直流高压串级装置级装置-更高直流电压。更高直流电压。24整理pptTV1V2C1C2(a)TV1V2C1C2(b)几种倍压整流回路25整理ppt串级直流高压发生器利用利用 (b)(b)中的倍压整流电路中的倍压整流电路为基本单元，多级串联起为基本单元，多级串联起来即可组成一台串级直流来即可组成一台串级直流高压发生器，高压发生器，理想情况可获得空载输出理想情况可获得空载输出电压等于电压等于2nUm(n2nUm(n为级数为级数)CCCCCC输出串级直流高压发生器原理图26整理ppt6-3 6-3 冲击高压试验冲击高压试验l雷电冲击高压试验雷电冲击高压试验 雷电冲击耐压考验电力设备承受雷电过电压的能力。只在制造厂进行本项试验，因为试验会试验会造成绝缘的积累效应造成绝缘的积累效应，所以在规定的试验电压下只施加3次冲击。国家标准规定额定电压国家标准规定额定电压220kV220kV，容量，容量120MVA120MVA的变压器出厂时应进行本项试验。的变压器出厂时应进行本项试验。27整理pptl操作冲击高压试验操作冲击高压试验330kV330kV电力设备出厂时应进行本项试验。电力设备出厂时应进行本项试验。在电力系统现场进行各个电压等级变压器的耐在电力系统现场进行各个电压等级变压器的耐压试验时，可压试验时，可采用操作冲击感应耐压方式来取采用操作冲击感应耐压方式来取代工频耐压试验代工频耐压试验。由于利用被试变压器自身的。由于利用被试变压器自身的电磁感应作用来升高电压，所以冲击电源装置电磁感应作用来升高电压，所以冲击电源装置电压较低，装备比较简单。而且试验本身不会电压较低，装备比较简单。而且试验本身不会在绝缘中产生残留性损伤。在绝缘中产生残留性损伤。28整理ppt冲击高压试验n冲击电压波形n冲击电压发生器原理n冲击电压发生器结构n冲击电压测量29整理ppt雷电冲击电压波雷电冲击电压波国标规定：国标规定：一、冲击电压波形一、冲击电压波形30整理ppt操作冲击电压波操作冲击电压波国标规定：31整理ppt冲击电压的一般表达式：冲击电压的一般表达式：u u2 2=U=U1 1expexp（-t/-t/1 1）-exp-exp（-t/-t/2 2）时间常数：时间常数：1 1和和 2 21.2/50s1.2/50s的雷电波：的雷电波：1 1 2 2 u u2 2由两个指数分量相加构成由两个指数分量相加构成波前时间波前时间T Tf f由较小的时间常数由较小的时间常数 2 2决定；决定；半峰值时间半峰值时间T Tt t由相对大得多的时间常数由相对大得多的时间常数 1 1决定决定32整理ppt波头波头的形成：的形成：放电电阻放电电阻R Rt t，球隙，球隙g g0 0放电后，放电后，电压电压u u2 2上升。上升。T Tf f=3.24R=3.24Rf fC C1 1C C2 2/（C C1 1C C2 2）因因C C1 1C C2 2，T Tf f3.24R3.24Rf fC C2 2波尾波尾的形成：的形成：电压电压u u2 2到达峰值到达峰值U U2m2m后，电容后，电容C C1 1和和C C2 2一起经过电阻一起经过电阻R Rt t放电。因一般放电。因一般C C1 1C C2 2，放电快慢主要决定于，放电快慢主要决定于C C1 1T Tt t0.69R0.69Rt t(C(C1 1C C2 2)0.69R)0.69Rt tC C1 1C2上电压u2的波形波前波前波尾波尾33整理ppt二、冲击电压发生器的基本原理冲击电压发生器概念冲击电压发生器概念：冲击电压发生器由一组并联的储能高压电容器，自直流高压源充电几十秒钟后，通过铜球突然经电阻串联放电，在试品上形成陡峭上升前沿的冲击电压波形。冲击波持续时间以微秒计，电压峰值一般为几十kV至几MV。发明人：产生较高电压的冲击发生器多级回路，首先由德国人E.马克思（E.Marx）提出，为此他于1923年获得专利，被称为马克思回路。34整理ppt单级冲击电压发生器回路由于受到硅堆和电容器额定电压的限制，单级冲击由于受到硅堆和电容器额定电压的限制，单级冲击电压发生器的最高电压不超过电压发生器的最高电压不超过200300kV200300kV。35整理ppt多级冲击电压发生器回路多级冲击电压发生器回路T：供电高压变压器；D：整流用高压硅堆；r：保护电阻；R：充电电阻；rd:每级的阻尼电阻；C：每级的主电容；Cs：每级相应点的对地杂散电容；g1：点火球隙；g2g4：中间球隙；g0：隔离球隙；36整理ppt“电容器并联充电，而后串联放电电容器并联充电，而后串联放电”电阻电阻R R的连接与隔离作用：的连接与隔离作用：在充电时起电路的连接作用；放电时则起隔离作用；电容并联串联转换方法：电容并联串联转换方法：诸电容由并联变成串联是靠一组球隙分别处于绝缘和放电来达到；同步：同步：为使诸球隙易于同步放电，在采用简单球隙的条件下，它们应排列成相互能够放电（紫外线）照射的状态。阻尼电阻：阻尼电阻：为了防止杂散电感和对地分布的杂散电容引起高频振荡，电路中分布放置了阻尼电阻rd，一般每级为525。若级数为n，阻尼电阻的串联总值nrd称作为Rd。Rd也起着调节波前时间的作用，但在放电时它与Rt会造成分压，使输出的电压有所降低。1.工作特点工作特点37整理ppt2.发生器电压效率发生器电压效率 放电时基本回路的等值回路输出电压输出电压u u2 2的峰值的峰值U U2m2m低于电容低于电容C C1 1上的初始上的初始充电压充电压U U1 1。它是由于。它是由于C C1 1与与C C2 2之间的分压和之间的分压和R Rt t与与R Rd d之间的分压造成之间的分压造成的。的。38整理ppt高效冲击电压发生器回路高效冲击电压发生器回路冲击电压发生器高效回路接线 r rf f：每级的波前电阻，一般约几十欧；每级的波前电阻，一般约几十欧；r rt t：每级的放电电阻，通常约几百欧；每级的放电电阻，通常约几百欧；C C2 2：负荷电容，其值不仅取决于试品，而且与调波负荷电容，其值不仅取决于试品，而且与调波相关。一般处于几百皮法至几个纳法间相关。一般处于几百皮法至几个纳法间39整理ppt 等值电路40整理ppt三、冲击电压发生器结构41整理ppt户内户内800kV冲击冲击电压发生器电压发生器42整理ppt43整理ppt44整理ppt户外冲击电压发生器户外冲击电压发生器及分压器及分压器45整理ppt户内冲击电压发生器户内冲击电压发生器及截波装置及截波装置46整理ppt四、冲击电压的测量n球隙测电压峰值n分压器配用示波器、峰值电压表、数字记录仪等n分压器类型：电阻型、电容型、阻容并联型、阻容串联型47整理ppt各种预防性试验方法的特点总结各种预防性试验方法的特点总结序号序号试验方法试验方法能发现的缺陷能发现的缺陷1 1测量绝缘电阻及泄漏电流测量绝缘电阻及泄漏电流贯穿性的受潮、脏污和导电通道贯穿性的受潮、脏污和导电通道2 2测量吸收比测量吸收比大面积受潮、贯穿性的集中缺陷大面积受潮、贯穿性的集中缺陷3 3测量测量tgtg绝缘普遍受潮和劣化绝缘普遍受潮和劣化4 4测量局部放电测量局部放电有气体放电的局部缺陷有气体放电的局部缺陷5 5油的气相色谱分析油的气相色谱分析持续性的局部过热和局部放电持续性的局部过热和局部放电6 6交流或直流耐压试验交流或直流耐压试验使抗电强度下降到一定程度的主绝缘局使抗电强度下降到一定程度的主绝缘局部缺陷部缺陷7 7操作波或倍频感应耐压试操作波或倍频感应耐压试验验(限于变压器限于变压器)使抗电强度下降到一定程度的主绝缘或使抗电强度下降到一定程度的主绝缘或纵绝缘的局部缺陷纵绝缘的局部缺陷表中序号表中序号表中序号表中序号6 6 6 6和和和和7 7 7 7两项为破坏性试验，两项为破坏性试验，两项为破坏性试验，两项为破坏性试验，其它各项均属于非破坏性试验其它各项均属于非破坏性试验其它各项均属于非破坏性试验其它各项均属于非破坏性试验48整理ppt绝缘预防性试验是在电力设备处于离线情况下进行的。离绝缘预防性试验是在电力设备处于离线情况下进行的。离线监测的缺点是：线监测的缺点是：需停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止运需停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止运行；行；只能周期性进行而不能连续地随时监视，绝缘有可能在只能周期性进行而不能连续地随时监视，绝缘有可能在诊断期间发生故障；诊断期间发生故障；停电后的设备状态，如作用电场及温升等和运行中不相停电后的设备状态，如作用电场及温升等和运行中不相符合，影响诊断的正确性。譬如前述的绝缘符合，影响诊断的正确性。譬如前述的绝缘tgtg检测，采用检测，采用电桥法时，由于标准电容器的额定电压的限制，一般只加电桥法时，由于标准电容器的额定电压的限制，一般只加到到10kV10kV，这对于，这对于220kV220kV500kV500kV的电力设备而言，电压是很的电力设备而言，电压是很低的。低的。离线监测的缺点离线监测的缺点49整理ppt