教學(xué)情境四 高壓電氣試驗(yàn)

教學(xué)情境四

高壓電氣試驗(yàn)1、高電壓下絕緣評(píng)估及試驗(yàn)方法2、試驗(yàn)1絕緣電阻和吸收比的測(cè)量3、試驗(yàn)2泄漏電流試驗(yàn)4、試驗(yàn)3介質(zhì)損失角正切值tgδ的測(cè)量5、試驗(yàn)4局部放電測(cè)量6、試驗(yàn)5耐壓試驗(yàn)第2章

高電壓下絕緣評(píng)估

及試驗(yàn)方法一、掌握高壓設(shè)備的絕緣水平二、掌握絕緣缺陷的分類，熟悉絕緣試驗(yàn)的分類及基本試驗(yàn)項(xiàng)目三、掌握絕緣電阻和吸收比的測(cè)量方法、原理及試驗(yàn)結(jié)果分析四、掌握泄漏電流試驗(yàn)的原理及試驗(yàn)結(jié)果分析五、掌握tgδ的測(cè)量及影響因素六、掌握交直流耐壓試驗(yàn)的接線、作用、注意事項(xiàng)、試驗(yàn)結(jié)果分析七、熟悉電力設(shè)備在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的概念，了解在線監(jiān)測(cè)儀器的組成及各部分的作用2、1絕緣評(píng)估

電氣設(shè)備運(yùn)行的可靠性和造價(jià)主要取決于電氣設(shè)備的絕緣，高壓電氣設(shè)備能否安全運(yùn)行由兩個(gè)方面決定：一是作用在設(shè)備絕緣上的電壓；二是絕緣本身耐受電壓的能力。絕緣水平要求高造價(jià)高，要求低則設(shè)備運(yùn)行不可靠一、高壓設(shè)備的絕緣水平

1、絕緣水平的概念：電氣設(shè)備耐受電壓能力的大小2、檢驗(yàn)絕緣的試驗(yàn)類型檢驗(yàn)雷電過(guò)電壓——沖擊耐壓試驗(yàn)校驗(yàn)檢驗(yàn)內(nèi)部過(guò)電壓——工頻耐壓試驗(yàn)校驗(yàn)檢驗(yàn)操作過(guò)電壓——操作沖擊試驗(yàn)校驗(yàn)二、高壓設(shè)備的工作條件

1、電氣要求（絕緣水平）2、機(jī)械性能的要求機(jī)械力使絕緣局部損壞，絕緣電氣強(qiáng)度大大降低，最終導(dǎo)致絕緣擊穿。3、溫度和熱穩(wěn)定要求高溫引起熱擊穿導(dǎo)致絕緣能力喪失。有機(jī)絕緣材料高溫下易氧化分解，絕緣性能劣化。溫度變化過(guò)大，瓷件開(kāi)裂引起絕緣子擊穿。4、化學(xué)穩(wěn)定性要求絕緣應(yīng)有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性。2、2絕緣劣化

一、絕緣缺陷的產(chǎn)生及分類產(chǎn)生：

一是制造時(shí)所潛伏；二是運(yùn)行中在外界作用的影響下發(fā)展起來(lái)的。外界作用有工作電壓、過(guò)電壓、大氣影響、機(jī)械應(yīng)力、化學(xué)腐蝕、熱場(chǎng)等。當(dāng)然這些外界作用的影響程度還和制造質(zhì)量有關(guān)。

分類1、集中性缺陷——體現(xiàn)為局部，指缺陷集中于絕緣的某一個(gè)或幾個(gè)部分。如：懸式絕緣子的瓷質(zhì)開(kāi)裂，發(fā)電機(jī)絕緣局部磨損、絕緣內(nèi)部氣泡、局部受潮等。可分為：貫穿性集中缺陷和非貫穿性集中缺陷。2、分布性缺陷——對(duì)整體而言，指電氣設(shè)備整體絕緣性能下降。如：絕緣子整體受潮、充油設(shè)備的油變質(zhì)等。二、絕緣老化

1、定義：絕緣系統(tǒng)在各種因素的長(zhǎng)期作用下發(fā)生一系列的化學(xué)、物理變化，導(dǎo)致絕緣性能不斷下降，最終導(dǎo)致設(shè)備絕緣擊穿，這個(gè)過(guò)程稱為老化。2、老化的分類電老化、熱老化、機(jī)械老化、環(huán)境老化。3、表征絕緣老化程度的特征量（1）直接量：耐電強(qiáng)度、機(jī)械強(qiáng)度等。（2）間接量：絕緣電阻、泄漏電流、介質(zhì)損耗、局部放電量等。思考題1、什么叫絕緣水平？2、高壓設(shè)備對(duì)絕緣的基本要求有哪些？3、絕緣的缺陷可以分為幾類？4、什么是絕緣老化？絕緣老化與哪些外在因素有關(guān)？2、3絕緣評(píng)估的試驗(yàn)方法

一、電氣設(shè)備試驗(yàn)的種類按時(shí)間階段分：

1、出廠試驗(yàn)2、安裝后的交接試驗(yàn)

3、生產(chǎn)運(yùn)行中的絕緣預(yù)防性試驗(yàn)

按技術(shù)性質(zhì)分：

1、絕緣試驗(yàn)：本課程內(nèi)容

2、特性試驗(yàn)：變比、接線組別、空載試驗(yàn)、短路試驗(yàn)等二、絕緣預(yù)防性試驗(yàn)方法的分類

1、非破壞性試驗(yàn)：特點(diǎn)：在低壓下或用其它不損傷絕緣的辦法來(lái)測(cè)量絕緣的各種特性，以判斷絕緣缺陷，考驗(yàn)較弱，不能可靠判斷絕緣的耐壓水平。試驗(yàn)項(xiàng)目有：絕緣電阻和吸收比的測(cè)量、直流泄漏電流的測(cè)量、介質(zhì)損耗tgδ的測(cè)量、局部放電測(cè)量、油的氣相色譜（化學(xué)）分析等。

2、破壞性試驗(yàn)：

特點(diǎn)：為重要的試驗(yàn)手段，在較高的試驗(yàn)電壓下進(jìn)行，能暴露危險(xiǎn)性較大的集中性缺陷，考驗(yàn)嚴(yán)格。試驗(yàn)項(xiàng)目有：直流耐壓試驗(yàn)、交流工頻耐壓試驗(yàn)、沖擊耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)順序：先進(jìn)行非破壞性試驗(yàn)，并且試驗(yàn)合格后，再進(jìn)行破壞性試驗(yàn)。例如：套管大修時(shí)，當(dāng)用非破壞性試驗(yàn)判斷出絕緣受潮后，應(yīng)將套管先進(jìn)行干燥，待受潮現(xiàn)象消失后重做非破壞性試驗(yàn)，合格后再做耐壓試驗(yàn)，以避免不應(yīng)有的擊穿。

電氣試驗(yàn)工應(yīng)具備的條件：具有熟練的技術(shù)；具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)；嚴(yán)格遵守試驗(yàn)中的安全措施。

3.絕緣診斷規(guī)則：

規(guī)則分類：邏輯診斷，模糊診斷，統(tǒng)計(jì)診斷

（1）邏輯診斷邏輯診斷中將特征只歸結(jié)為“有”和“無(wú)”兩種(或特征參數(shù)大于某給定的閾值則為“有”該特征，否則為“無(wú)”)，診斷對(duì)象的狀態(tài)同樣只歸結(jié)為“有”和“無(wú)”，或“好”和“壞”兩種，即特征和狀態(tài)均采用二值邏輯量來(lái)描述。

邏輯診斷簡(jiǎn)單明了，應(yīng)用較廣，但把問(wèn)題過(guò)于簡(jiǎn)化，診斷準(zhǔn)確度較低。（2）模糊診斷

考慮到被試對(duì)象的特征及狀態(tài)評(píng)價(jià)的主觀不確定性，即模糊性，許多情況不能簡(jiǎn)單地用“有”、“無(wú)”和“好”、“壞”來(lái)評(píng)定。模糊診斷中被試對(duì)象的特征和狀態(tài)不用二值邏輯量描述，而用多值邏輯的特征函數(shù)來(lái)描述，如某特征“很強(qiáng)”、“強(qiáng)”、“一般”、“弱”、“很弱”，某故障“嚴(yán)重”、“較嚴(yán)重”、“一般”、“輕微”、“無(wú)”等，然后按特征或狀態(tài)參數(shù)的取值量確定歸入某一類別。如采用連續(xù)變化的特征函數(shù)，判斷可更加準(zhǔn)確。（3）統(tǒng)計(jì)診斷

考慮到被試對(duì)象特征參數(shù)分布的不確定性，即統(tǒng)計(jì)性。對(duì)于處于同樣狀態(tài)的同類設(shè)備，其特征參數(shù)并不相同，而按一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布。利用這些規(guī)律進(jìn)行絕緣診斷(a)絕緣完好和損壞時(shí)(b)兩者重疊圖概率密度曲線不重疊某特征參數(shù)的概率密度三、試驗(yàn)項(xiàng)目介紹

試驗(yàn)1絕緣電阻和吸收比的測(cè)量（一）試驗(yàn)?zāi)康模簷z查絕緣是否存在貫穿性的集中缺陷或整體受潮。（二）試驗(yàn)原理

1、絕緣電阻（直流電壓與穩(wěn)定電流的比值）當(dāng)試驗(yàn)電壓U一定時(shí)，

絕緣電阻R=U/i——i為流過(guò)試品的電流i的大小隨加壓時(shí)間而變，由此，絕緣電阻R也隨t

變化由小變大直至穩(wěn)定。

2、測(cè)吸收比K用兆歐表測(cè)量15s和60s時(shí)的絕緣電阻值。

吸收比K=R60”/R15”

K為兩者的比值，與設(shè)備的幾何尺寸無(wú)關(guān)對(duì)于不均勻介質(zhì)：若絕緣良好，吸收現(xiàn)象明顯，K≥1.3；若絕緣有缺陷時(shí)，i迅速下降，K≈1。兆歐表的原理(P31)式(2-2)說(shuō)明兆歐表的偏轉(zhuǎn)角為非線性。（三）試驗(yàn)設(shè)備：兆歐表

類型：有手動(dòng)和電動(dòng)兩種構(gòu)造：手搖直流發(fā)電機(jī)+磁電系比率表兆歐表有三個(gè)接線端子：

L——線路端子

E——接地端子G——保護(hù)端子（屏蔽）

（四）兆歐表原理：畫(huà)圖2

電壓線圈1、電流線圈2，繞向相反電流I1、I2分別產(chǎn)生力矩M1、M2，兩者相等時(shí)，指針停止擺動(dòng)，偏轉(zhuǎn)角度（2-2）R1、R2----防止線圈回路電流過(guò)大而損壞線圈RX----被測(cè)絕緣電阻I1流向:正極----E----R1----線圈1----負(fù)極I2流向;正極----E----被試品----L----線圈2---負(fù)極公式（2-2）分子有兩項(xiàng)目，非為一元一次方程，故指針偏轉(zhuǎn)角的刻度不均勻（五）測(cè)量接線圖（圖3的接線）

i1----從E經(jīng)被試品RX回到L的電流（對(duì)照?qǐng)D2即電流線圈2的電流）i2----E至試品表面的泄漏電流經(jīng)屏蔽端G回到負(fù)極，不流過(guò)電流線圈2i3----E與L之間的泄漏電流經(jīng)屏蔽端G回到負(fù)極，不流過(guò)電流線圈2（六）兆歐表的選擇規(guī)程規(guī)定的電壓等級(jí)有：500V、1000V、2500V、5000V幾種。<100V的設(shè)備——250V、≥50MΩ

100V-500V的設(shè)備——500V、≥100MΩ

500V-3000V的設(shè)備——1000V、≥2000MΩ

3000V-10KV的設(shè)備——2500V、≥10000MΩ≥10KV的設(shè)備—2500V或5000V、≥10000MΩ（七）測(cè)量步驟（重點(diǎn)）1、斷開(kāi)試品電源，將其充分對(duì)地放電。原因：介質(zhì)內(nèi)部的吸收電荷要釋放出來(lái)，以防危及人身安全。方法：將接地線的接地端接地，然后將另一端掛在試品上。2、拆除試品外接連線、用清潔干凈的軟布擦去被試品表面污垢。3、兆歐表未接試品前應(yīng)預(yù)試。方法：將表水平放置，搖動(dòng)手柄到額定轉(zhuǎn)速，指針應(yīng)指“∞”；將L與E端短接，指針應(yīng)指向“O”。測(cè)量步驟（續(xù)）4、正確接線。L——試品的測(cè)量部分、E——試品的非測(cè)量部分、G——試品表面部分（使兆歐表的讀數(shù)不受絕緣表面泄漏電流的影響）5、測(cè)量。以120轉(zhuǎn)/分的均勻速度轉(zhuǎn)動(dòng)搖表，待指針?lè)€(wěn)定后讀取絕緣電阻值。6、最后將試品放電，時(shí)間不小于1min-2min。7、測(cè)量時(shí)應(yīng)記錄當(dāng)時(shí)溫度、濕度、氣象情況及日期。（八）測(cè)量結(jié)果分析

采用縱向、橫向比較的方法（1）與規(guī)程規(guī)定的值比較（2）同一設(shè)備內(nèi)三相的比較（3）與歷年的試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較試驗(yàn)2泄漏電流試驗(yàn)一、泄漏電流試驗(yàn)與絕緣電阻試驗(yàn)的異同：1、原理相同（圖1）；2、試驗(yàn)電壓不同：泄漏電流試驗(yàn)電壓較高——10KV~40KV絕緣電阻試驗(yàn)電壓較低——2.5KV，最高5KV3、泄漏電流試驗(yàn)?zāi)鼙┞兑恍┥形赐耆炌ǖ募行匀毕?，但絕緣電阻與吸收比試驗(yàn)則不能。（只能揭示貫通的集中性缺陷）一、極化指數(shù)（PI）和絕緣吸收比（DAR）絕緣體對(duì)溫度和濕度的變化很敏感。測(cè)量開(kāi)始可能會(huì)由于干擾電流的存在而不準(zhǔn)確。為了消除這些影響，有必要進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量并計(jì)算PI和DAR系數(shù)。這些計(jì)算用于鑒定絕緣體的質(zhì)量和老化問(wèn)題。用1分鐘和10分鐘時(shí)的絕緣電阻值計(jì)算PI、用30秒和60秒的絕緣電阻值計(jì)算DAR的是儀器編程的默認(rèn)值。這些值可以在中被修改，以便適用不同的標(biāo)準(zhǔn)或一些特殊應(yīng)用。PI=R10mn/R1mn*DAR=R60s/R30s絕緣體質(zhì)量

<1<1.25危險(xiǎn)

1-2<1.25不足

41.25-1.6良好

>4>1.6很好二、泄漏電流與外施電壓的關(guān)系

泄漏電流的大小與外施電壓的不斷上升而發(fā)生變化，由此判斷絕緣情況。以發(fā)電機(jī)的典型泄漏電流曲線為例：1——絕緣良好，電流值較小2——絕緣受潮，電流值加大3——絕緣中有集中性缺陷4——有危險(xiǎn)的集中性缺陷三、試驗(yàn)接線1、接線圖（圖5、圖6）2、測(cè)量的準(zhǔn)確性圖5（a）的雜散電流（泄漏電流和電暈電流）流入微安表造成不準(zhǔn)確，將試品接入與不接入比較，得到兩者的差值，但這種方法的誤差仍較大圖5（b）中因被試設(shè)備不接地，將微安表串入其中，可消除誤差）圖6屏避線屏避泄漏電流和電暈電流，將微安表置于屏蔽罩內(nèi)，且用屏避線將微安表接在被試驗(yàn)品的高壓端。

3、注意事項(xiàng)：⑴微安表的保護(hù)：為防止試驗(yàn)中可能的擊穿而燒毀電流表，微安表的兩端并聯(lián)開(kāi)關(guān)。只在測(cè)量時(shí)才將并聯(lián)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。⑵試驗(yàn)完畢，將被試品放電⑶試驗(yàn)小容量試品，接入濾波電容（0.1uf)以減少電壓脈動(dòng)⑶四、結(jié)果分析及判斷

試驗(yàn)電壓一定時(shí)，若泄漏電流隨時(shí)間t增加而下降——說(shuō)明絕緣良好；若泄漏電流隨時(shí)間t增加不變，甚至上升——說(shuō)明絕緣異常。試驗(yàn)結(jié)果分析（續(xù)）（一）異常情況分析1.從微安表反應(yīng)出來(lái)的現(xiàn)象指針來(lái)回?cái)[動(dòng)?？赡苡薪涣鞣至客ㄟ^(guò)微安表，宜讀取平均值；若無(wú)法讀數(shù)，則應(yīng)檢查微安表保護(hù)回路，或加大濾波電容C，必要時(shí)可改變?yōu)V波方式。指針周期性的擺動(dòng)?？赡苁潜辉嚻方^緣不良，從而產(chǎn)生周期性放電，這時(shí)應(yīng)查明原因，并加以消除。指針突然擺動(dòng)。如向減小方向，可能是電源回路引起；如向增大方向，可能是試驗(yàn)回路或試品出現(xiàn)閃絡(luò)，或內(nèi)部斷續(xù)性放電引起。（一）異常情況分析2.從泄漏電流數(shù)值上反應(yīng)出來(lái)的情況

泄漏電流過(guò)大。應(yīng)先檢查試驗(yàn)回路各設(shè)備狀況和屏蔽是否良好，在排除外因之后，才能對(duì)被試品作出正確的結(jié)論。泄漏電流過(guò)小。應(yīng)檢查接線是否正確，微安表保護(hù)部分有無(wú)分流與斷線。（二）測(cè)量結(jié)果的判斷

三比較：將測(cè)量的泄漏電流值換算到同一溫度下與歷次試驗(yàn)進(jìn)行比較，以及同一設(shè)備的三相試驗(yàn)結(jié)果互相比較、同類設(shè)備的互相比較。對(duì)于重要設(shè)備（如主變壓器、發(fā)電機(jī)等），可作出電流隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線I=f(t)和電流隨電壓變化的關(guān)系曲線I=f(U)進(jìn)行分析?，F(xiàn)行“標(biāo)準(zhǔn)”中對(duì)泄漏電流有規(guī)定的設(shè)備，應(yīng)按是否符合規(guī)定值來(lái)判斷。對(duì)“標(biāo)準(zhǔn)”中無(wú)明確規(guī)定的設(shè)備，可以進(jìn)行同一設(shè)備各相互相比較、與歷年試驗(yàn)結(jié)果比較、同型號(hào)的設(shè)備互相比較，視其變化來(lái)分析判斷。試驗(yàn)3介質(zhì)損失角正切值tgδ的測(cè)量

一、試驗(yàn)?zāi)康姆磻?yīng)絕緣的分布性缺陷，對(duì)檢查變壓器、互感器、套管、電容的絕緣狀況的試驗(yàn)有效。二、基本原理

電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生能量損耗。P=U2ωCtgσ當(dāng)外加電壓及頻率一定時(shí)，電介質(zhì)的損耗P與tgσ及C成正比；而對(duì)于一定結(jié)構(gòu)的試品來(lái)說(shuō)，C為定值，故可直接由tgσ的大小來(lái)判斷試品絕緣的優(yōu)劣。測(cè)量tgδ值是判斷電氣設(shè)備絕緣狀態(tài)的一項(xiàng)靈敏有效的方法。

三、試驗(yàn)特點(diǎn)

1、tgσ值能反映絕緣的缺陷。

當(dāng)試品絕緣受潮、油或浸漬物臟污或劣化變質(zhì)、絕緣中有氣隙發(fā)生放電時(shí)，tgσ會(huì)大大增加。如絕緣良好時(shí)的油紙絕緣，tgσ=0.1%，但嚴(yán)重受潮時(shí)可達(dá)10%以上。。2、tgσ是一種高靈敏度的測(cè)量項(xiàng)目對(duì)于絕緣老化、受潮等普遍性的缺陷，效果尤為明顯。如純凈的變壓器油，耐壓強(qiáng)度為250KV/cm，受潮后降為25KV/cm，相差10倍。而tgσ測(cè)量時(shí)，分別為0.0001和0.1,相差1000倍。也就是說(shuō)，tgσ比耐壓靈敏度高100倍。試驗(yàn)特點(diǎn)3、tgσ值不能有效地反映集中性缺陷。原因：被試絕緣的體積越大，或集中性缺陷所占的體積越小，那么集中性缺陷處的介質(zhì)損耗占被試絕緣全部介質(zhì)損耗中的比重就越小。對(duì)于電機(jī)、電纜這類電氣設(shè)備，由于運(yùn)行中故障多為集中性缺陷發(fā)展所致，而且被試絕緣的體積較大，便不做這個(gè)項(xiàng)目。而對(duì)于套管絕緣，tgσ試驗(yàn)就是一項(xiàng)必不可少而且比較有效的試驗(yàn)。對(duì)于可以解體成各個(gè)絕緣部分的被試品，常用分解進(jìn)行tgσ測(cè)量的方法來(lái)更有效地發(fā)現(xiàn)缺陷。4、tgσ試驗(yàn)應(yīng)與絕緣電阻吸收比及泄漏電流試驗(yàn)一起綜合判斷。四、試驗(yàn)方法

一般采用專門的儀器，如西林電橋QS1或介質(zhì)損耗測(cè)量?jī)x等。

西林電橋的結(jié)構(gòu)和工作原理電橋的四個(gè)臂：CN—標(biāo)準(zhǔn)電容器ZX—被試品

C4—可調(diào)電容R3—可調(diào)電阻

P—檢流計(jì)

電橋平衡時(shí)：各橋臂復(fù)數(shù)阻抗值應(yīng)滿足

Zx?Z4=ZN?Z3可推導(dǎo)出：tgσ=ωR4C4，Cx≈CNR4/R3為了便于計(jì)算,在儀表制造時(shí),將R4=104/п、f=50HZ，則：tgδ=100п*104/п*C4=106C4(法)=C4(微法)即當(dāng)電橋調(diào)到平衡時(shí)，tgδ=C4。測(cè)量電容量Cx有時(shí)對(duì)于判斷其絕緣狀況也是有價(jià)值的。對(duì)于電容型套管，如果Cx明顯增加，常表示內(nèi)部電容層間有短路現(xiàn)象或有水分浸入。五、試驗(yàn)接線

正接法：被試品兩端對(duì)地絕緣，實(shí)驗(yàn)室采用，安全。

反接法：被試品一端固定接地，一般現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采用，為了保證安全，使用絕緣桿操作；或電橋和操作人員一起置于絕緣板上；或置于法拉第籠內(nèi)，使操作人員與R3C4處于等電位。屏避線（專用線）的作用：電橋和CXCN的雜散電流從AB兩點(diǎn)入地，避免測(cè)量誤差。AB兩點(diǎn)接放電管F，防止電橋本體出現(xiàn)較高的電位差六、影響tgδ測(cè)量精度的因素

1、溫度的影響一般絕緣的tgδ值均隨溫度的上升而增加。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)各種被試品，不同溫度下tgδ的值是不可能通過(guò)通常的換算式獲得準(zhǔn)確的換算的，應(yīng)盡量爭(zhēng)取在差不多的溫度條件下測(cè)出tgδ值，并以此來(lái)作相互比較。通常都以20℃時(shí)的作為參考標(biāo)準(zhǔn)，為此，一般要在10~30℃范圍內(nèi)測(cè)量。

影響tgδ的因素2、頻率的影響在一定的頻率范圍內(nèi)，tgδ隨f的增加而增加。增加到一定程度（f0），頻率轉(zhuǎn)換太快，極化不完全，介質(zhì)損耗將隨f的增加而減小。一般試驗(yàn)采用的電源都是50HZ，所以f的影響在現(xiàn)場(chǎng)中不予考慮。

影響tgδ的因素3、電壓的影響一般說(shuō)來(lái)，良好的絕緣在其額定電壓范圍內(nèi)，絕緣的tgδ是幾乎不變的，但如絕緣中存在氣泡，分層、脫殼等，情況就不同了。當(dāng)所加試驗(yàn)電壓尚不足以使絕緣中的氣泡或氣隙游離時(shí)，其tgδ與良好的絕緣無(wú)顯著差別：當(dāng)所加試驗(yàn)電壓足以使絕緣中的氣泡或氣隙游離或足以使絕緣產(chǎn)生電暈或局部放電等情況時(shí)，tgδ值將隨U迅速增大。 一、局部放電

1.局部放電的概念：

PartialDischarge,簡(jiǎn)稱為PD:由于電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣存在弱點(diǎn)，在一定外施電壓下發(fā)生的局部的重復(fù)擊穿和熄滅現(xiàn)象。

2.局部放電的危害：

局部放電發(fā)生在一個(gè)或幾個(gè)絕緣內(nèi)部的氣隙或氣泡之中。由于放電能量很小，不影響電氣設(shè)備的短時(shí)絕緣強(qiáng)度。局部放電產(chǎn)生的一些不良效應(yīng)，如不良化合物的產(chǎn)生，就可以慢慢地?fù)p壞絕緣，最后可導(dǎo)致整個(gè)絕緣被擊穿，發(fā)生突發(fā)性故障。試驗(yàn)四

局部放電測(cè)量

3.局部放電的特點(diǎn)：

當(dāng)介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，伴隨著發(fā)生許多現(xiàn)象。有些屬于電的：如電脈沖的產(chǎn)生，介質(zhì)損耗的增大和電磁波放射；有些屬于非電的：如光、熱、噪音、氣體壓力的變化和化學(xué)變化

4.局部放電的檢測(cè)：

這些現(xiàn)象都可以用來(lái)判斷局部放電是否存在，因此檢測(cè)的方法也可以分為電的和非電的兩類。測(cè)量局部放電的幾種方法

絕緣油的氣相色譜分析法：這項(xiàng)試驗(yàn)是通過(guò)檢查電氣設(shè)備油樣內(nèi)所含的氣體組成的含量來(lái)判斷設(shè)備內(nèi)部的隱藏缺陷。

超聲波探測(cè)法：在電氣設(shè)備外壁放上由壓電元件和前置放大器組成的超聲波探測(cè)器，用以探測(cè)局部放電所造成的超聲波，從而了解有無(wú)局部放電的發(fā)生，粗測(cè)其強(qiáng)度和發(fā)生的部位。

脈沖電流法：測(cè)PD所形成的脈沖電流大小以判斷絕緣PD的強(qiáng)弱程度，這種方法可以給出定量的結(jié)果，目前規(guī)程中已規(guī)定了定量的指標(biāo)。二、局部放電的基本物理過(guò)程局部放電的三電容模型Cg：氣泡的電容Cb：和Cg相串聯(lián)部分的介質(zhì)電容Ca：其余大部分絕緣的電容局部放電機(jī)理

首次放電

氣泡兩端ug隨外加電壓u的升高而升高；當(dāng)u上升到Us時(shí)，ug到達(dá)氣泡的放電電壓Ug時(shí)，Cg氣隙放電。于是Cg上的電壓一下子從Ug

下降到Ur，然后放電熄滅。Ur叫做殘余電壓，數(shù)值上它小于Ug（絕對(duì)值），可以接近為零值。局部放電時(shí)氣隙中的電壓和電流的變化單次放電過(guò)程持續(xù)時(shí)間約10-8s數(shù)量級(jí)，含有較多高頻成分局部放電時(shí)氣隙中的電壓和電流的變化局部放電時(shí)氣隙中的電壓和電流的變化

放電火花一熄滅，Cg兩端的電壓將再次上升，由于此時(shí)Cg已經(jīng)有了一個(gè)初始的直流電壓Ur。外加電壓仍在上升，Cg上的電壓也順勢(shì)而上升，當(dāng)它再次升到Ug時(shí)，Cg再次放電，電壓再次降到Ur，放電再次熄滅。放電機(jī)理當(dāng)氣泡兩端Cg放電時(shí)，放電總電容Cg：

Cg上的電壓變化為(UgUr)，故一次脈沖放出的電荷qr真實(shí)放電量當(dāng)Ca>>Cb，Cg>＞Cb，Ur=0時(shí)，qr

≈UgCg在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，上式中所表達(dá)的各個(gè)量，都是無(wú)法實(shí)測(cè)的。所以要尋求其它能反映局部放電的量來(lái)測(cè)量。外施電壓是作用在Ca上的，當(dāng)Cg上的電壓變動(dòng)(Ug-Ur)時(shí)，會(huì)造成外施電壓的變化量U（可以測(cè)量）應(yīng)為這個(gè)圖可以解釋這個(gè)公式的由來(lái)．

由此兩式得總電容上的電壓變化量U：

相應(yīng)的電荷變化量q（視在放電量）：

把U式代入上式q，可得

這個(gè)式子建立了真實(shí)放電量和視在放電量之間的關(guān)系 真實(shí)放電量：

qr，是無(wú)法測(cè)量的 （1）視在放電量：

q， 其表達(dá)式中的量都是可以測(cè)得的。它是局部放電試驗(yàn)中的重要參量，國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于各類高壓設(shè)備的視在放電量△q的允許值均有所規(guī)定

q比真實(shí)放電量qr小得多，它以pC作為計(jì)量單位。2.表征局部放電的重要參數(shù)放電重復(fù)率N （2）放電重復(fù)率N：所以定義一秒鐘內(nèi)產(chǎn)生的脈沖數(shù)叫做放電重復(fù)率N，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)求得

如果每半周內(nèi)的放電次數(shù)為n，則N=2fn=100n

（3）放電能量

一次脈沖放電能量W

當(dāng)外施電壓由零上升到Us時(shí)，Cg上的電壓為Ug，即

可得

如Ur≈0，則

放電能量的大小對(duì)電介質(zhì)的老化速度有很大影響

局部放電的其它表示方法

為了表征局部放電在一定期間內(nèi)的平均綜合效應(yīng)，還提出了各種累積參數(shù)，如平均放電電流，放電功率等。

有時(shí)還測(cè)量局部放電的起始放電電壓和熄滅電壓

影響局部放電特性的多種因素：主要有電壓的幅值、電壓的波形和頻率、電壓的作用時(shí)間、環(huán)境的溫度及濕度和氣壓等3局部放電測(cè)量的基本回路—電檢測(cè)法

發(fā)生局放時(shí)，試品兩端會(huì)出現(xiàn)一個(gè)瞬時(shí)的電壓變化，在檢測(cè)回路中引起一高頻脈沖電流，將它轉(zhuǎn)化成電脈沖后就可以進(jìn)行測(cè)量。（a）串聯(lián)測(cè)量回路Ck—耦合電容，為Cx與檢測(cè)阻抗Zm之間提供一個(gè)低阻抗的通道（電源本身由于高頻感抗而無(wú)法提供），Ck內(nèi)部必須無(wú)局放，值較大以增大Zm上的信號(hào)；Z—低通濾波器，以防局放時(shí)放電脈沖被電源的雜散電容旁路，同時(shí)也可阻止電源本身的干擾脈沖進(jìn)入試品和測(cè)量支路局放并聯(lián)、橋式測(cè)量回路（b）并聯(lián)測(cè)量回路（c）橋式測(cè)量回路適合于試品一端接地的情況外部干擾在Zm和Z`m上的干擾信號(hào)基本抵消測(cè)量?jī)x器：示波器，峰值表，脈沖計(jì)數(shù)器對(duì)放電量大小的規(guī)定我國(guó)試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定（1）固體絕緣互感器：電壓為時(shí)，放電量不大于100pC，Um為系統(tǒng)最高額定線電壓充油互感器：放電量不大于20pC（2）110kV及以上新套管 油紙電容式：不大于20pC

膠紙電容式：不大于400pC

國(guó)標(biāo)規(guī)定：220kV及以上的電力變壓器必須做PD試驗(yàn)電力變壓器PD測(cè)試的加壓過(guò)程圖中U1為最高額定線電壓UmU2：

或要求在

的U2值下，q≤300pC或要求在

的U2值下，q≤500pC4局放測(cè)量中的抗干擾措施

電磁干擾來(lái)源

（1）與局放信號(hào)一起通過(guò)電流傳感器進(jìn)入監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的干擾 （2）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本身的干擾

干擾類別

（1）周期型干擾：系統(tǒng)高次諧波、載波通訊以及無(wú)線電通訊等 （2）脈沖型干擾：電力電子器件產(chǎn)生的高頻涌流、脈沖型干擾和高壓線路上的電暈放電、電弧放電等 （3）白噪聲：線圈熱噪聲、地網(wǎng)的噪聲和動(dòng)力電源線以及變壓器繼電保護(hù)信號(hào)線路中耦合進(jìn)入的各種噪聲等。干擾的抑制從干擾源、干擾途徑、信號(hào)后處理入手可從以下幾方面區(qū)分局放信號(hào)和干擾信號(hào)；工頻相位、頻譜、脈沖幅度和幅度分布、信號(hào)極性、重復(fù)率和物理位置等。試驗(yàn)中所使用的設(shè)備應(yīng)盡量采用無(wú)暈設(shè)備，特別是試驗(yàn)變壓器和耦合電容Ck。濾波器的性能要好，要做到電源與測(cè)量回路的高頻隔離。試驗(yàn)時(shí)間應(yīng)盡量選擇在干擾較小的時(shí)段，如夜間等。測(cè)量回路的參數(shù)配合要適當(dāng)，耦合電容要盡量不小于試品電容Cx，使得在局部放電時(shí)Cx與Ck間能很快地轉(zhuǎn)換電荷。必須對(duì)測(cè)量設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)。4.4電壓分布的測(cè)量

高壓輸電線路絕緣子串電壓分布模型一、絕緣子串的等值電路及電壓分布曲線二、電壓分布的測(cè)量

檢測(cè)零值絕緣子火花間隙法——短路叉小球放電法紅外熱像儀法測(cè)量電壓分布阻容分壓法因?yàn)閼沂浇^緣子的機(jī)械強(qiáng)度較高，并且按需要可以組合成適合各種電壓等級(jí)、各種機(jī)械荷載的絕緣子串，因而被廣泛使用。試驗(yàn)5

耐壓試驗(yàn)

耐壓試驗(yàn)（又稱：破壞性試驗(yàn)）因試驗(yàn)電壓較高，有可能使被試絕緣擊穿或放電。擊穿——當(dāng)作用在電介質(zhì)的電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)某一臨界值時(shí)，電介質(zhì)的固有絕緣性能即完全喪失，而轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體，這種現(xiàn)象稱為電介質(zhì)的擊穿。明顯特征：發(fā)光、發(fā)聲、電流突增、電壓突降。為什么要進(jìn)行耐壓試驗(yàn)？

前面我們討論的絕緣電阻試驗(yàn)、泄漏電流試驗(yàn)、tgδ試驗(yàn)等試驗(yàn)的電壓較低，得到的結(jié)果只能判斷被試絕緣的特性變化，以及在一定程度上判斷被試絕緣是否受潮或老化，但不能確切地判斷其耐壓性能的好壞。在肯定被試絕緣的特征沒(méi)有異常變化，或者是由于受潮引起的可逆性變化，經(jīng)過(guò)干燥過(guò)濾以后，再進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。工頻交流耐壓試驗(yàn)

一、對(duì)交流電壓試驗(yàn)的基本要求1、試驗(yàn)電壓值的選?。≒37）2、試驗(yàn)電壓的頻率一般應(yīng)在45HZ—55HZ范圍內(nèi)。3、試驗(yàn)電壓的波形應(yīng)接近于正弦波形。∵試驗(yàn)電壓波形偏離正弦形越大，則含高次諧波分量越多。諧波分量越多，在被試品上由于諧振現(xiàn)象產(chǎn)生過(guò)電壓會(huì)使合格的試品擊穿；試品中介質(zhì)損耗增大，引起熱擊穿，還會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。4、試驗(yàn)電壓應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性，試驗(yàn)電源容量不能太小。5、施加電壓時(shí)，應(yīng)從相當(dāng)?shù)碗妷洪_(kāi)始，緩慢升高電壓到試驗(yàn)電壓值。在被試絕緣上保持一定的時(shí)間（1min）,然后迅速降壓，但不能突然切斷，以免出現(xiàn)過(guò)電壓?！咭?guī)定一分鐘時(shí)間是為了便于觀察被試品的情況，同時(shí)也為了使已經(jīng)開(kāi)始擊穿的缺陷暴露出來(lái)。但耐壓時(shí)間不應(yīng)太長(zhǎng)，以免引起不應(yīng)有的絕緣損傷，甚至本來(lái)合格的絕緣發(fā)生熱擊穿。∵因試品均為電容性負(fù)荷，電容性的負(fù)荷電流流經(jīng)變壓器和調(diào)壓器的漏抗，將造成被試品上的電壓升高（見(jiàn)圖10、圖11）。對(duì)一次繞組突然加壓，而不是由零電壓逐漸升變；或尚有較高電壓時(shí)突然將電源切斷，而不是均勻退到零，都會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓。試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)接線

1、試驗(yàn)變壓器Ue

按試品的需要并與調(diào)壓器匹配進(jìn)行選擇。當(dāng)單個(gè)試驗(yàn)變壓器的額定電壓超過(guò)500~750KV后，由于制造上及運(yùn)輸均不方便，常采用幾個(gè)變壓器串接的方式。Se

應(yīng)大于在試品上所加必須的試驗(yàn)電壓與流過(guò)試品的電容電流的乘積，并且在試品擊穿或閃絡(luò)時(shí)能短時(shí)維持電弧。2、調(diào)壓器

因絕緣介質(zhì)在不同加壓方式及不同波形電壓的作用下，擊穿特性是不同的。為了便于比較，對(duì)加壓方式及電壓波形作了統(tǒng)一規(guī)定，即“輸出的交流高壓應(yīng)能連續(xù)而平滑調(diào)節(jié)，且力求使波形為正弦波，頻率在45~50HZ的范圍內(nèi)”，欲達(dá)到以上目的，就必須使用調(diào)壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)。3、保護(hù)電阻

R1——保護(hù)變壓器，以防試品突然擊穿時(shí)，沖擊電壓危害變壓器繞組縱絕緣。短時(shí)內(nèi)，大部分電壓作用在R1上，一般取0.1Ω/V。通常用線繞電阻或水阻。R2——保護(hù)球隙，以防球隙放電時(shí)高壓燒壞球面和試品無(wú)辜擊穿，R2取1Ω/V。保護(hù)電阻應(yīng)有足夠的功率，保證在試驗(yàn)過(guò)程中是熱穩(wěn)定的，保護(hù)電阻應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度保證被試品擊穿時(shí)，不會(huì)發(fā)生沿面閃絡(luò)。4、保護(hù)球隙

其擊穿電壓調(diào)到115%~120%Us在誤操作或產(chǎn)生諧振過(guò)電壓時(shí)，球隙先行擊穿，使過(guò)流保護(hù)動(dòng)作而切斷電源，保護(hù)試品免遭不應(yīng)有的擊穿。5、試驗(yàn)電壓的測(cè)量⑴用電容分壓首先校準(zhǔn)分壓比⑵直接用球隙測(cè)量根據(jù)球隙距離，查出標(biāo)準(zhǔn)條件下的放電電壓值U0，并由試驗(yàn)時(shí)的大氣條件算出δ值，則球隙放電電壓U=δU0

該測(cè)量法的缺點(diǎn)是球隙需要放電才能測(cè)量注意：當(dāng)試品的電容量較大時(shí)，Ic在試驗(yàn)變壓器的漏抗上就會(huì)產(chǎn)生較大的壓降，由于被試品上電壓與變壓器漏抗上的電壓相位相反，有可能使被試品上的電壓比試驗(yàn)變壓器的輸出電壓還高，因此要求在被試品上直接測(cè)量電壓。操作步驟

1、按照原理接線圖，合理布置現(xiàn)場(chǎng)，準(zhǔn)確接線。2、調(diào)壓器置零位，調(diào)整球隙的放電電壓至115%~120%Us。3、接上試品，合上電源，加壓至試驗(yàn)電壓值后，保持1min，迅速均勻地降壓至零。4、試品接地放電。

試驗(yàn)結(jié)果的分析判斷

1、一般試品根據(jù)以下情況可判斷試品擊穿。1）如果電流表的指示突然上升。但當(dāng)試品的電容量較大或試驗(yàn)變壓器容量不夠時(shí)，電流表指針會(huì)下降。2）進(jìn)行高壓側(cè)直測(cè)時(shí)，電壓表指示突然下降。3）過(guò)電流繼電器動(dòng)作使接觸器跳閘。4）試品絕緣出現(xiàn)冒煙、閃絡(luò)等現(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)果的分析判斷2、當(dāng)試品為有機(jī)絕緣材料時(shí)，耐壓后，若發(fā)生普遍或局部發(fā)熱現(xiàn)象，則表明絕緣不良。3、當(dāng)試品為純瓷絕緣材料時(shí)，在排除由于外界因素引起局部放電之后仍出現(xiàn)，則表明絕緣不良。六、直流耐壓試驗(yàn)

與交流耐壓試驗(yàn)的區(qū)別

同屬破壞性試驗(yàn)，都是對(duì)試品施加超過(guò)工作電壓一定倍數(shù)的高電壓，且經(jīng)歷一定的時(shí)間，用來(lái)反映設(shè)備運(yùn)行中的過(guò)電壓作用，對(duì)設(shè)備的絕緣性能進(jìn)行嚴(yán)格的考驗(yàn)。與交流耐壓試驗(yàn)的區(qū)別交流耐壓試驗(yàn)比直流耐壓試驗(yàn)更接近于實(shí)際而且試驗(yàn)簡(jiǎn)單，但對(duì)于電壓過(guò)高而且容量過(guò)大的設(shè)備，由于條件限制而不能進(jìn)行。與交流耐壓試驗(yàn)的區(qū)別直流耐壓試驗(yàn)：由于直