電力設(shè)備絕緣試驗(yàn)與診斷

1、.電力設(shè)備絕緣試驗(yàn)與診斷張立軍 肖建軍 定西供電公司 摘 要 關(guān)鍵詞 0 概述電力設(shè)備絕緣試驗(yàn)與診斷是電力設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)工作中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是保證電力設(shè)備安全運(yùn)行的有效手段之一同時(shí)也是電力系統(tǒng)絕緣監(jiān)督的主要工作。多年來(lái)，電力部門(mén)基本上都是按照電力部頒發(fā)的電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（DL/T 596-1996）的要求進(jìn)行試驗(yàn)的，對(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)、診斷設(shè)備缺陷、隱患起到了重要作用。電力設(shè)備的使用壽命主要取決于設(shè)備內(nèi)部絕緣材料的性能，對(duì)于高壓電力設(shè)備，絕緣性能的衡量指標(biāo)有電氣性能、機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性等。絕緣材料的電氣性能主要是指在電場(chǎng)作用下的導(dǎo)電性能、介電性能和絕緣強(qiáng)度，經(jīng)常用電導(dǎo)率、相對(duì)介電常數(shù)

2、、介質(zhì)損耗角正切以及擊穿強(qiáng)度4個(gè)參數(shù)來(lái)描述。在電力設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，需要用各種技術(shù)手段進(jìn)行電氣性能的定期監(jiān)測(cè)，并結(jié)合局部放電測(cè)量、老化試驗(yàn)等其他項(xiàng)目，對(duì)電力設(shè)備的絕緣性能作客觀的綜合評(píng)價(jià)。由于設(shè)備的絕緣強(qiáng)度的下降取決于各種因素的綜合作用，其過(guò)程是隨機(jī)的，所以有計(jì)劃地進(jìn)行預(yù)防性絕緣監(jiān)測(cè)，是保證電氣設(shè)備可靠運(yùn)行的重要手段。而絕緣試驗(yàn)的目的則是采用多種試驗(yàn)方法，檢測(cè)出被試設(shè)備的各種缺陷引起電氣性能參數(shù)的改變量，從而判斷被試設(shè)備的絕緣情況，安排消除缺陷性維修，以保證電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。1 絕緣試驗(yàn)分類(lèi)1.1試驗(yàn)范圍分類(lèi)1.1.1 定期試驗(yàn)：這是為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備潛在的缺陷或隱患，每隔一定時(shí)間對(duì)設(shè)備定

3、期進(jìn)行的試驗(yàn)。例如油中溶解氣體色譜分析、絕緣電阻、介質(zhì)損耗因數(shù)、直流泄漏、直流耐壓、交流耐壓、絕緣油試驗(yàn)等。1.1.2 大修試驗(yàn)：指大修時(shí)或大修后做的檢查試驗(yàn)項(xiàng)目。除定期試驗(yàn)項(xiàng)目外，還需做：穿心螺栓絕緣電阻、局部放電、油箱密封試驗(yàn)、斷路器分合閘時(shí)間和速度、電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子間隙測(cè)量等試驗(yàn)，其中有些是機(jī)械方面的檢查項(xiàng)目。1.1.3 異常試驗(yàn)：指定期試驗(yàn)或大修試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果有疑問(wèn)或異常，需要進(jìn)一步查明故障性質(zhì)或確定故障位置時(shí)進(jìn)行的一些試驗(yàn)，或稱診斷試驗(yàn)。例如：空載電流、短路阻抗、繞組頻率響應(yīng)、振動(dòng)、絕緣油含水量和油介損、氧化鋅避雷器工頻參考電壓試驗(yàn)等。1.1.4 鑒定性試驗(yàn)：這是為了鑒定設(shè)備絕緣的

4、壽命，搞清被試設(shè)備的絕緣是否還能繼續(xù)使用一段時(shí)間，或者是否需要在近期安排更換而進(jìn)行的試驗(yàn)，例如發(fā)電機(jī)或調(diào)相機(jī)定子繞組絕緣老化鑒定、變壓器絕緣紙(板)聚合度、油中糠醛含量試驗(yàn)等。1.2 按試驗(yàn)性質(zhì)分類(lèi)1.2.1 非破壞性試驗(yàn)：使用較低的試驗(yàn)電壓或用不會(huì)對(duì)被試設(shè)備絕緣產(chǎn)生累積損傷效應(yīng)的方法，根據(jù)絕緣介質(zhì)中發(fā)生的各種物理過(guò)程(極化、吸收、電導(dǎo)等)，測(cè)量絕緣的各種參數(shù)(如絕緣電阻和吸收比或極化指數(shù)、泄漏電流、介質(zhì)損耗角正切等)，從而判斷設(shè)備的絕緣能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能的劣化現(xiàn)象，還可以通過(guò)歷次試驗(yàn)積累的數(shù)據(jù)，綜合分析絕緣特性隨時(shí)間的變化趨勢(shì)，從而能顯著提高對(duì)被試設(shè)備內(nèi)部絕緣缺陷的判斷，但此類(lèi)方法比較間接，

5、不容易作出準(zhǔn)確的判斷。1.2.2 破壞性試驗(yàn)：是在被試設(shè)備上施加高于設(shè)備工作電壓的試驗(yàn)電壓，從而反映危險(xiǎn)性較大的集中性缺陷的存在，并直接檢驗(yàn)被試設(shè)備的絕緣耐壓水平或裕度。耐壓試驗(yàn)時(shí)，對(duì)被試設(shè)備絕緣可靠性的考驗(yàn)比較直接和嚴(yán)格，缺點(diǎn)是試驗(yàn)可能給被試設(shè)備的絕緣造成一定的損傷，并會(huì)導(dǎo)致被試設(shè)備的絕緣能力下降和自恢復(fù)式的絕緣缺陷在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)展為擊穿。2 絕緣診斷傳統(tǒng)的基本絕緣試驗(yàn)項(xiàng)目包括絕緣電阻、直流泄漏電流、介損、直流耐壓和交流耐壓試驗(yàn)。通過(guò)絕緣性能試驗(yàn)，可定期檢測(cè)電氣設(shè)備絕緣性能，預(yù)測(cè)絕緣狀況，推斷絕緣老化進(jìn)程、絕緣油劣化等內(nèi)部薄弱環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)在運(yùn)設(shè)備的隱患，安排消除缺陷的維修計(jì)劃等，以保證設(shè)備的安

6、全運(yùn)行。2.1 絕緣電阻試驗(yàn)項(xiàng)目中，發(fā)現(xiàn)變壓器吸收比試驗(yàn)不符合標(biāo)準(zhǔn)，不少新出廠或檢修烘干后容量較大的變壓器，絕緣電阻絕對(duì)值較高，但吸收比(R60/R15)偏小，疑為不合格。若采用極化指數(shù)試驗(yàn)(R600/R60)后，就易于作出明確判斷。從介質(zhì)理論來(lái)分析，吸收比試驗(yàn)時(shí)間短(僅60s)，復(fù)合介質(zhì)中的極化過(guò)程剛處于開(kāi)始階段，尚不能全面反映絕緣的真實(shí)現(xiàn)象，極化指數(shù)試驗(yàn)時(shí)間為600s，介質(zhì)極化過(guò)程雖未完成，但已初步接近穩(wěn)定，故能較準(zhǔn)確地反映絕緣受潮情況。從技術(shù)發(fā)展歷史來(lái)看，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家從20世紀(jì)40年代至今都一直采用極化指數(shù)試驗(yàn)，不采用吸收比試驗(yàn)。2.2 改進(jìn)在電場(chǎng)干擾下測(cè)量設(shè)備介損時(shí)的抗干擾方法。如采用

7、異頻法和電子移相抵消法等新方法，且操作方便，提高了工作效率，但另一種采用電源倒向和自動(dòng)計(jì)算的方法在干擾較大時(shí)，誤差仍較大。2.3 635kV中壓橡塑絕緣電力電纜(指交聯(lián)聚乙烯絕緣、聚氯乙烯絕緣和乙丙橡膠絕緣電纜)，只在投運(yùn)前和新做電纜頭時(shí)進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)，取消了投運(yùn)后的直流耐壓試驗(yàn)項(xiàng)目，代之以測(cè)量外護(hù)套和內(nèi)襯層的絕緣電阻。這是因?yàn)楦叻抵绷麟妷涸诤暧^上會(huì)降低橡塑電纜絕緣壽命，不少直流耐壓試驗(yàn)合格的橡塑電纜在運(yùn)行中發(fā)生擊穿事故，這已在理論和電力系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)踐中證實(shí)。但對(duì)于35kV及以下紙絕緣電纜，多年經(jīng)驗(yàn)表明，直流耐壓試驗(yàn)仍是行之有效的預(yù)防性試驗(yàn)項(xiàng)目，能發(fā)現(xiàn)許多潛在缺陷，故還應(yīng)繼續(xù)執(zhí)行。2.4

8、交流耐壓試驗(yàn)中，對(duì)大容量試品(GIS組合電器、大型發(fā)電機(jī)等)采用工頻串聯(lián)諧振方法的日漸增多。2.5 電力變壓器的定期試驗(yàn)項(xiàng)目首先應(yīng)是油中溶解氣體的色譜分析。絕大部分的變壓器缺陷都是從色譜分析發(fā)現(xiàn)的。2.6 35kV固體環(huán)氧樹(shù)脂絕緣的電流互感器在有條件時(shí)增做局部放電試驗(yàn)用于判斷固體絕緣缺陷更為有效。2.7 在需要時(shí)做變壓器油中含水量、油中含糠醛量和絕緣紙板聚合度試驗(yàn)，決定是否需要更換絕緣。2.8 氧化鋅避雷器如果直流電壓試驗(yàn)或交流阻性電流測(cè)試不合格，應(yīng)做交流工頻參考電壓試驗(yàn)，以作出進(jìn)一步判斷。3 試驗(yàn)設(shè)備與測(cè)量?jī)x器近年來(lái)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的測(cè)量?jī)x器和試驗(yàn)設(shè)備有了較多的改進(jìn)，逐步走向數(shù)字化和微機(jī)化，提高了測(cè)

9、量精度和工作效率。3.1 高壓試驗(yàn)設(shè)備更趨完善。生產(chǎn)了多種供大容量試品交流耐壓試驗(yàn)用的串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置，功率和電壓等級(jí)均有提高；出現(xiàn)了數(shù)字兆歐表，能自動(dòng)計(jì)時(shí)，并能顯示吸收比值和極化指數(shù)值，兼有自動(dòng)放電功能。3.2 測(cè)量?jī)x表采用微機(jī)控制，顯示儀表數(shù)字化，使儀表讀數(shù)方便、準(zhǔn)確、易于判別。數(shù)字存儲(chǔ)電子示波器的應(yīng)用，使顯示波形和測(cè)量值實(shí)現(xiàn)離線分析，并能適時(shí)打印，增強(qiáng)了測(cè)試和分析被試設(shè)備的手段。3.3 在線監(jiān)測(cè)儀器儀表逐步開(kāi)始推廣。例如變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置，設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)裝置，氧化鋅避雷器在線自動(dòng)測(cè)試儀，絕緣油介質(zhì)強(qiáng)度自動(dòng)測(cè)試器等。電氣設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)，由于是在運(yùn)行電壓下連續(xù)進(jìn)行的，能夠比停電測(cè)試更

10、有效和及時(shí)地發(fā)現(xiàn)設(shè)備早期缺陷。目前，世界上發(fā)達(dá)國(guó)家在這方面已取得了一定的成效。我國(guó)起步較晚，能達(dá)到實(shí)用化的在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目并不多，已商業(yè)化的監(jiān)測(cè)裝置就更少。在運(yùn)行的電力設(shè)備上推廣應(yīng)用在線監(jiān)測(cè)裝置，能及時(shí)檢測(cè)出設(shè)備初始階段的缺陷，及時(shí)安排設(shè)備檢修，可避免事故的發(fā)生，從而顯著地提高供電的可靠性。4 電氣設(shè)備絕緣壽命預(yù)測(cè)高壓電力設(shè)備壽命預(yù)測(cè)主要是絕緣壽命預(yù)測(cè)，它是長(zhǎng)期以來(lái)人們一直在研究的內(nèi)容。超過(guò)設(shè)計(jì)年限而繼續(xù)運(yùn)行的重要設(shè)備如發(fā)電機(jī)、變壓器等的絕緣壽命預(yù)測(cè)技術(shù)有著顯著的經(jīng)濟(jì)意義?！俺瑝勖痹O(shè)備繼續(xù)運(yùn)行的前提是必須可靠地估計(jì)其殘余壽命。如變壓器壽命不決定于已運(yùn)行的年數(shù)而應(yīng)由其絕緣實(shí)際狀況決定是否能繼續(xù)使用，并提出了“絕緣年齡”的概念，以油中CO、CO2、糠醛并結(jié)合紙絕緣的抗拉強(qiáng)度和聚合度測(cè)量來(lái)估算。隨著“絕緣年齡”增加，設(shè)備運(yùn)行的可靠性將降低；當(dāng)可靠性低于某一預(yù)定值時(shí)，認(rèn)為絕緣壽命已盡，設(shè)備即退出運(yùn)行或進(jìn)行相應(yīng)的處理。一般認(rèn)為紙的