高壓電氣設(shè)備絕緣性能的判斷-

1、高壓電氣設(shè)備絕緣性能的判斷高壓電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗是保證設(shè)備安全運行的重要措施。本文從四種試驗方法分析討論測量電氣設(shè)備絕緣的各種特性,從而判斷其絕緣內(nèi)部的缺陷。1 絕緣電阻的測量最基本而常用的非破壞性試驗方法:就是用兆歐表測量被試驗的絕緣電阻。通常,電氣設(shè)備的絕緣都是多層的,這些多層絕緣體,在外施直流電壓下,就有吸收現(xiàn)象,即電流逐漸減小,而趨于某一恒定值(泄漏電流。圖1中的曲線1即為這一電流隨時間變化的曲線,因為通過介質(zhì)的電流與介質(zhì)電阻的測量值成反比,故可用曲線2表示介質(zhì)加壓后其電阻的測量值與時間的關(guān)系,如被試品絕緣狀況愈好,吸收過程進(jìn)行得愈慢,吸收現(xiàn)象便愈明顯,如被試品嚴(yán)重受潮或其中有集中

2、性導(dǎo)電通道,由于絕緣電阻顯著降低,泄漏電流增大,吸收過程快,如曲線3所示。這樣流過絕緣的電流便迅速變?yōu)橐惠^大的泄漏電流。因此可根據(jù)被試品的電流變化情況來判斷被試品的絕緣狀況。當(dāng)被試品絕緣中存在貫穿的集中性缺陷時,反映泄漏電流的絕緣電阻明顯下降,用兆歐表檢查時便發(fā)現(xiàn)。例如:變電站中的針式絕緣子最常見的缺陷是瓷質(zhì)開裂,開裂后絕緣電阻明顯下降,一般就可用兆歐表檢測出來;而發(fā)電機(jī)的絕緣往往變動甚大,它和被試品的體積、尺寸、空氣狀況等有關(guān),往往難以給出一定的絕緣電阻值的判斷標(biāo)準(zhǔn)。通常把處于同一運行條件下不同相的絕緣電阻進(jìn)行比較,或是把這一測量的絕緣電阻和過去對它曾測得的絕緣電阻值進(jìn)行比較來發(fā)現(xiàn)問題;對于

3、容量較大的設(shè)備如電機(jī)、變壓器、電容器等可利用吸收現(xiàn)象來測量它們的絕緣電阻(即絕緣電阻測量值隨時間的變化以判斷絕緣狀況。吸收試驗反映B級絕緣和B級浸膠絕緣的局部缺陷和受潮程度比較靈敏。發(fā)電機(jī)定子絕緣的吸收現(xiàn)象是十分明顯的,通常用吸收比來表示:K=R60/R15 (即60s時兆歐表讀數(shù)與15s時的讀數(shù)之比。由于K值是兩個絕緣電阻之比故與設(shè)備尺寸無關(guān),可有利于反映絕緣狀態(tài),完好干燥的絕緣,吸收現(xiàn)象明顯,吸收比K常較大(大于1.3;絕緣受潮時,吸收現(xiàn)象不明顯,吸收比較小(接近于1。需要注意的是,有時當(dāng)某些集中性缺陷雖已發(fā)展得很嚴(yán)重,以致在耐壓實驗中被擊穿,但耐壓試驗前測出的絕緣電阻值和吸收比均很高,這

4、是因為這些缺陷雖然嚴(yán)重,但還沒有貫穿的緣故。因此只憑絕緣電阻的測量來判斷絕緣狀況是不可能的,還需要選擇其它方法進(jìn)行試驗。2 泄漏電流試驗泄漏電流試驗與絕緣電阻測量原理相同,只是前者在較高電壓下進(jìn)行(高于10kV,通常是測量出試品在不同試驗電壓下的泄漏電流,做出泄漏電流I與試驗電壓U的關(guān)系曲線,因而能更靈敏地測出一法中所發(fā)現(xiàn)的缺陷。如圖2為發(fā)電機(jī)絕緣泄漏曲線,對于良好的絕緣,泄漏電流隨試驗電壓成直線上升,且值較小(曲線1,當(dāng)絕緣受潮時電流數(shù)值如曲線2所示,如絕緣中有集中性缺陷,泄漏電流值在超過一定試驗電壓時,將劇烈增加(曲線3,缺陷愈嚴(yán)重,泄漏值發(fā)生劇增的試驗電壓越低(曲線4,此時設(shè)備在運行中有

5、擊穿的危險。對設(shè)備測出的泄漏電流值,可按規(guī)程進(jìn)行比較,并參照過去的記錄進(jìn)行分析判斷。3 介質(zhì)損失角正切值(tg的測量這是一種使用較多而且對判斷絕緣較為有效的方法,通過測量tg可反映出整個絕緣的分布性缺陷,例如運行中絕緣的普遍受潮和老化(如油的劣化、有機(jī)固體材料的老化等,這時流過絕緣的有功電流分量增大,tg也增大,實際上反映了絕緣中單位體積內(nèi)功率損耗的增大。用測量tg的方法檢查變壓器、互感器、套管、電容器等都有一定的效果。如果絕緣內(nèi)的缺陷不是分布性而是集中性的,則用測tg法有時反映就不靈敏,被試絕緣體積越大,就越不靈敏。對電機(jī)、電纜這類電氣設(shè)備,由于運行中的故障多為集中性缺陷發(fā)展所致,整個體積越

6、大,用測tg 的效果越差。因此,通常對運行中的電機(jī)、電纜等設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性試驗時便不做這項試驗,對套管絕緣, tg試驗是一項必不可少而且是較有效的試驗。因套管體積小,用tg試驗不僅可反映套管絕緣分布情況,而且有時可檢查出其集中性缺陷。在用tg法判斷絕緣狀況時,必須著重廠史的比較并且與處于同樣運行條件下的同類型其它設(shè)備比較,即使tg未超過標(biāo)準(zhǔn),但與過去比較有明顯增大時,就必須進(jìn)行處理,以免在運行中發(fā)生事故。以上提到的試驗方法都是在較低電壓下進(jìn)行,屬于非破壞性試驗。通過試驗進(jìn)行全面對比分析,可以判斷出被試設(shè)備的絕緣狀況與缺陷性質(zhì)。絕緣預(yù)防性試驗一般每年一次,如在試驗中發(fā)現(xiàn)有與規(guī)程規(guī)定不符時,應(yīng)查明原

7、因,消除缺陷。4 耐壓試驗?zāi)蛪涸囼炇墙^緣預(yù)防性試驗的一個重要項目,即對絕緣施加一個比工作電壓高得多的電壓進(jìn)行耐壓試驗。在試驗中可能引起設(shè)備絕緣的損壞,故又稱破壞性試驗。為避免設(shè)備的損壞,耐壓試驗要在非破壞性試驗之后進(jìn)行,即在非破壞性試驗之后方允許進(jìn)行。目前,絕緣預(yù)防性試驗中應(yīng)用耐壓試驗方法主要有:交流耐壓和直流耐壓兩種。在應(yīng)用中,發(fā)現(xiàn)過大量的缺陷,有效地提高了電氣設(shè)備的安全。4.1 交流耐壓試驗交流耐壓試驗?zāi)苡行У匕l(fā)現(xiàn)較危險的集中性缺陷,可準(zhǔn)確地考驗絕緣的裕度,但有一重要缺點:即對固體有機(jī)絕緣,在較高的交流電壓作用時,會使絕緣中的一些弱點更加發(fā)展,因此,應(yīng)當(dāng)選擇合適的試驗電壓值。一般考慮到運行

8、中絕緣的變化耐壓試驗電壓值應(yīng)取得比出廠電壓低些。而且不同情況的設(shè)備應(yīng)不同對待。例如在大修前發(fā)電機(jī)定子繞組的試驗電壓常取1.31.5倍額定電壓;對于運行20年以上的發(fā)電機(jī),由于絕緣較老,可取1.3倍額定電壓來做耐壓試驗。但對與架空線路有直接連接的運行20年以上的發(fā)電機(jī)考慮到運行中大氣過電壓侵襲的可能較大,為了安全仍要求用1.5倍額定電壓來做耐壓試驗。做耐壓試驗時,常是升壓至試驗電壓后,加壓1min以便觀察被試品的情況,同時也是為使已開始擊穿的缺陷來得及暴露出來,耐壓時間不宜太長,以免使絕緣發(fā)生擊穿。4.2 直流耐壓試驗直流耐壓試驗也能確定絕緣的電氣強(qiáng)度,與交流耐壓試驗相比,它的特點是:試驗設(shè)備輕小,其次在絕緣進(jìn)行直流耐壓試驗的同時,可通過測量泄漏電流來觀察內(nèi)部的絕緣缺陷。直流耐壓試驗電壓的選取,也應(yīng)參照絕緣的工頻交流耐壓試驗電壓和交直流擊穿強(qiáng)度之比。對發(fā)電機(jī)定子繞組取22.5倍額定電壓,對于3、6、10kV的電力電纜取56倍額定電壓;對2035kV的電纜取45倍額定電壓;35kV以上電纜取3倍額定電壓。電力電纜在進(jìn)行直流耐壓試驗時,持續(xù)5min,用泄漏電流的讀數(shù)來尋找缺陷。直流耐壓的時間比交