變壓器檢修實訓教案三

教案XADX-QR-61No.Wangsf-10-08-04授課日期編寫教師王淑芬班別081軍變一083軍變一09軍變二編寫時間2.27課題變壓器試驗教學目標絕緣電阻，直流電阻試驗重點試驗方法難點試驗原理及接線教具變壓器試驗設備及測量裝置作業(yè)試驗報告提問問題課后回憶審批年月日教案（續(xù)頁）XADX-QR-61續(xù)P__絕緣電阻和吸收比試驗一、試驗目的和原理絕緣介質(zhì)在直流電壓的作用下要產(chǎn)生極化、電導等物理過程。絕緣介質(zhì)的極化和電導都要形成電流。由電子式極化、離子式極化所形成的電流，通常叫充電電流，也叫電容電流。由于這兩種極化過程極為短暫，可以看成是瞬間完成的。因此電容電流在加直流電壓后很快就衰減為零，如圖ZY1800202001—1（b）中曲線i1所示。其電流回路在等值電路中用一個純電容C1表示，如圖ZY1800202001—1（a）所示。絕緣介質(zhì)中的偶極子，在直流電壓作用下要發(fā)生轉(zhuǎn)動，即發(fā)生偶極式極化，形成電流；另外，如果絕緣是由不同材料復合而成，或者絕緣材料是不均勻的，那么在不同絕緣材料或不均勻材料的交界面上還會產(chǎn)生夾層式極化，形成電流。由偶極式極化和夾層式極化形成的電流叫吸收電流。吸收電流隨時間的增加而衰減。由于偶極式極化的過程較長，夾層式極化的過程更長，所以吸收電流比電容電流衰減的慢得多，如圖ZY1800202001—1（b）中曲線i2所示。其電流回路在等值電路中用一個電容C和電阻r串聯(lián)表示，如圖ZY1800202001—1（a）所示。此外，絕緣介質(zhì)中還有極少數(shù)帶電質(zhì)點（主要是離子），在電場的作用下發(fā)生定向移動，形成電流，這部分電流叫電導電流，又叫泄漏電流，它在加電壓以后很快就趨于恒定，如圖ZY1800202001—1（b）中曲線i3所示。其電流回路在等值電路中用一個純電阻R表示，如圖ZY1800202001—1（a）所示。圖ZY1800202001—1直流電壓下絕緣介質(zhì)中電流的構成（a）絕緣介質(zhì)的等值電路；（b）直流電壓下通過絕緣介質(zhì)的電流絕緣介質(zhì)在直流電壓作用下的上述三種電流的總和如圖ZY1800202001—1（b）中曲線i所示，即i=i1+i2+i3。在直流電壓作用下流過絕緣介質(zhì)的總電流i隨時間變化的曲線，通常稱為吸收曲線。從吸收曲線可以看出，電容電流i1和吸收電流i2經(jīng)過一段時間后趨近于零，因此i趨近于i3。所謂絕緣電阻就是指加于試品上的直流電壓與流過試品的泄漏電流之比，即R=U／i3（ZY1800202001—1)式中R——試品的絕緣電阻，MΩ；U——加于試品兩端的直流電壓，V；i3——對應于電壓U流過試品中的泄漏電流，μA。由式（ZY1800202001—1)可知，在一定的直流電壓下，流過絕緣的電流與其絕緣電阻成反比。絕緣電阻越大，則流過絕緣的電流越小。良好潔凈的絕緣，無論絕緣體內(nèi)或是表面的離子數(shù)都很少，電導電流很小，絕緣電阻值很大。如果絕緣存在貫通的集中性缺陷，例如開裂、臟污，特別是絕緣受潮以后，絕緣的導電離子數(shù)急劇增加，電導電流明顯上升，絕緣電阻明顯下降。所以根據(jù)絕緣電阻的大小，可以了解絕緣的狀況，能有效地發(fā)現(xiàn)設備局部或整體受潮和臟污，以及絕緣擊穿和嚴重過熱老化等缺陷。絕緣電阻有體積絕緣電阻和表面絕緣電阻之分。我們真正關心的是體積絕緣電阻。當絕緣受潮或有其他貫通性缺陷時，體積絕緣電阻降低。因此體積絕緣電阻的大小標志著絕緣介質(zhì)內(nèi)部絕緣的優(yōu)劣。在現(xiàn)場測量中，當測量得到的試品絕緣電阻低時，應采取屏蔽措施，排除表面絕緣電阻的影響，以便測得真實準確的體積絕緣電阻值。對大容量試品（如變壓器、發(fā)電機、電纜等），吸收曲線i隨時間衰減較慢，其中尤其是吸收電流i2隨時間衰減較慢。所以通常要求在加壓1min（或10min）后，讀取兆歐表指示的值，作為被試品的絕緣電阻值。另外對大容量試品，還要求測量吸收比和極化指數(shù)。吸收比是指60s和15s時絕緣電阻的比值，用K表示。即K=R60s/R15s（ZY1800202001—2）式中R60s、R15s——分別為加壓60s和15s時的絕緣電阻，MΩ。測量吸收比的試驗叫做吸收比試驗。它僅適用于電容量較大的設備（如變壓器、發(fā)電機、電纜等），對其它電容量小的設備，因吸收現(xiàn)象不明顯，故無實用價值。絕緣良好時吸收比應大于1.3。絕緣受潮后吸收比值降低，因此它是判斷絕緣是否受潮的一個重要指標。有時絕緣具有較明顯的缺陷（例如絕緣在高壓下?lián)舸?，吸收比值仍然很好。故吸收比不能用來發(fā)現(xiàn)受潮、臟污以外的其他局部絕緣缺陷。對于吸收過程較長的大容量設備（如變壓器、發(fā)電機、電纜等），有時用R60s/R15s的吸收比值尚不足以反映絕緣介質(zhì)的電流吸收全過程。為了更好地判斷絕緣是否受潮，可采用10min和1min（即60s）時絕緣電阻的比值進行衡量，稱為絕緣的極化指數(shù)，用P表示。即P=R10min/R1min(ZY1800202001—3)式中R10min、R1min——分別為加壓10min和1min時的絕緣電阻，MΩ。極化指數(shù)測量加壓時間較長，其值與溫度無關。根據(jù)規(guī)程規(guī)定，極化指數(shù)一般不小于1.5。二、絕緣電阻表的工作原理（一）絕緣電阻表的工作原理1．手搖式絕緣電阻表圖ZY1800202001–2手搖式絕緣電阻表原理接線手搖式絕緣電阻表的原理接線如圖ZY1800202001—2所示。圖中RA、Rv分別為與流比計電流線圈LA和電壓線圈圖ZY1800202001–2手搖式絕緣電阻表原理接線生不同方向的轉(zhuǎn)動力矩。由于力矩差的作用，使可動部分旋轉(zhuǎn)，兩個線圈所受的力也隨著改變，一直旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)動力矩與反力矩平衡時為止。指針的偏轉(zhuǎn)角α與并聯(lián)電路中電流的比值有關，而并聯(lián)電路電流的分配與其電阻值成反比，所以偏轉(zhuǎn)角的大小就反應了被測絕緣電阻值的大小。手搖式絕緣電阻表有三個接線端子：即線路端子“L”、接地端子“E”和屏蔽端子“G”。屏蔽端子“G”直接與電源的負極相連，使漏電流直接從屏蔽端子“G”流回電源，而不經(jīng)過測量機構，防止給測量結果造成誤差，起著屏蔽表面泄漏電流的作用。2．數(shù)字式絕緣電阻表數(shù)字式絕緣電阻表是將直流電源變頻直流高壓，通過程序控制使各種絕緣測試可由菜單選擇自動進行。測量范圍比手搖式絕緣電阻表廣，顯示直觀準確，操作簡單，因此目前得到廣泛應用。（二）絕緣電阻表的負載特性絕緣電阻表的負載特性是指絕緣電阻表所測的絕緣電阻值和端電壓的關系曲線，如圖ZY1800202001—3所示。當被試品絕緣電阻過低時，絕緣電阻表的端電壓將顯著下降。端電壓劇烈下降時，測得的絕緣電阻值就不能反映絕緣的真實情況。因此當絕緣電阻圖ZY1800202001–3絕緣電阻表的負載特性表的圖ZY1800202001–3絕緣電阻表的負載特性就較低。不同類型的絕緣電阻表，其負載特性不同。因此對同一被試品用不同型號的絕緣電阻表，測量結果就有一定差異。所以在測量絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)時，應選擇最大輸出電流2mA以上、在測量絕緣電阻范圍內(nèi)負載特性平穩(wěn)的絕緣電阻表，并且同類設備盡量采用同一型號的絕緣電阻表，這樣才能得到正確的結果。三、試驗接線和步驟（一）試驗接線測量時，絕緣電阻表的線路端子“L”接于被試設備的高壓導體上，接地端子“E”接于被試設備的外殼或地上，屏蔽端子“G”接于被試設備的屏蔽環(huán)上，以消除表面泄漏電流的影響。被試品上的屏蔽環(huán)應接近加壓的高壓端而遠離接地部分，減少屏蔽對地的表面泄漏，以免造成兆歐表過載。屏蔽環(huán)可用保險絲或軟銅線緊纏幾圈而成。（二）試驗步驟1．選擇絕緣電阻表絕緣電阻表按其額定電壓分為500V、1000V、2500V、5000V等幾種。應根據(jù)被試品的額定電壓來選擇兆歐表，兆歐表的額定電壓過高，可能在測試中損壞被試品絕緣。2．檢查絕緣電阻表使用前應檢查絕緣電阻表是否完好。手搖式絕緣電阻表的檢查方法是：將絕緣電阻表水平放置，當絕緣電阻表轉(zhuǎn)速尚在低速旋轉(zhuǎn)時，用導線瞬時短接“L”和“E”端子，指針應指“0”。再將“L”和“E”端子開路，驅(qū)動絕緣電阻表達額定轉(zhuǎn)速（約120r/min），指針應指“∞”。指針式電動絕緣電阻表的檢查方法是：將絕緣電阻表水平放置，當絕緣電阻表“L”和“E”端子開路時，合上電源開關，調(diào)整“∞”旋鈕，其指針應指“∞”。再將絕緣電阻表“L”和“E”端子短路，合上電源開關，調(diào)整“0”旋鈕，其指針應指“0”，斷開電源開關。數(shù)字式電動絕緣電阻表的檢查方法是：將絕緣電阻表水平放置，當絕緣電阻表“L”和“E”端子開路時，合上電源開關，其數(shù)字應顯示最大值。再將絕緣電阻表“L”和“E”端子短路，合上電源開關，其數(shù)字應顯示“0”，斷開電源開關。如果絕緣電阻表的指示不對，則需調(diào)換或修理后再使用。3．對被試品斷電和放電對運行中的設備進行試驗前，應確認該設備已斷電，再對地進行充分放電。對電容量較大的被試品（如發(fā)電機、電纜、大中型變壓器、電容器等），放電時間不少于5min。放電時應用絕緣棒等工具進行，不得用手碰觸放電導線。4．清潔被試品用干燥清潔柔軟的布擦去被試品外絕緣表面的臟污，必要時用適當?shù)那鍧崉┫磧簟?．接線按上述的接線方法進行接線。接線中，由絕緣電阻表到被試品的連線應盡量短。6．測量絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)接好線后，驅(qū)動絕緣電阻表達額定轉(zhuǎn)速或接通絕緣電阻表電源，待指針穩(wěn)定后（或60s），讀取絕緣電阻值。測量吸收比和極化指數(shù)時，先驅(qū)動絕緣電阻表至額定轉(zhuǎn)速，待指針指“∞”時，用絕緣工具將端子“L”立即接至被試品上，同時記錄時間，分別讀出15s和60s（或1min和10min）時的絕緣電阻值。讀數(shù)完畢以后，先斷開接至被試品高壓端的連接線，然后再停止搖轉(zhuǎn)，否則有可能由于被試品電容電流反充電而損壞絕緣電阻表。在試驗大容量設備時更要注意這一點。若測得的絕緣電阻值過低或三相不平衡時，應進行分解試驗，查明絕緣不良部分。7．對被試品放電測量結束后，被試品對地還應進行充分放電，對電容量較大的被試品，其放電時間同樣不應少于5min。8．記錄記錄的內(nèi)容包括被試品的名稱、編號、銘牌規(guī)范、運行位置，被試絕緣的溫度，試驗現(xiàn)場的濕度，天氣情況，試驗日期，試驗人員，使用儀表以及測量被試品所得的絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)值等。四、影響因素影響絕緣電阻的因素主要有：1．溫度的影響溫度對絕緣電阻的影響很大，一般絕緣電阻是隨溫度上升而減小的。因為當溫度升高時，絕緣介質(zhì)中的極化加劇，電導增加，使絕緣電阻值降低。2．濕度和臟污的影響濕度對表面泄漏電流的影響較大。絕緣表面吸附潮氣，瓷套表面形成水膜，常使絕緣電阻顯著降低。此外，由于某些絕緣材料有毛細管作用，當空氣中的相對濕度較大時，會吸收較多的水分，電導增加，使絕緣電阻值降低。絕緣表面的臟污也使其表面電阻大大降低，絕緣電阻顯著下降。3．放電時間的影響每測完一次絕緣電阻后，應將被試品充分放電，放電時間應大于充電時間，以便將剩余電荷放盡。否則，在重復測量時，由于剩余電荷的影響，其充電電流和吸收電流將比第一次測量時小，因而造成吸收比減小，絕緣電阻值增大的虛假現(xiàn)象。4．感應電壓的影響由于帶電設備與停電設備之間的電容耦合，使停電設備帶有一定電壓等級的感應電壓，感應電壓對絕緣電阻測量的影響很大。當感應電壓強烈時，可能損壞兆歐表或造成指針亂擺，得不到真實的測量值。必要時應采取電場屏蔽等措施克服感應電壓的影響。五、對試驗結果的分析判斷1．絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)的數(shù)值所測得的絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)的數(shù)值不應小于一般允許值（參照相關規(guī)程)。若低于一般允許值，應進一步分析，查明原因。對電容量較大的高壓電氣設備的絕緣狀況，主要以吸收比和極化指數(shù)的大小作為判斷的依據(jù)。如果吸收比和極化指數(shù)有明顯下降者，說明絕緣受潮或油質(zhì)嚴重劣化。2．試驗數(shù)值的相互比較將所測的絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)，與該設備出廠、交接、歷年、大修前后和耐壓前后的數(shù)值進行比較，與其他同類設備比較，同一設備各相間比較，比較結果均不應有明顯的降低或較大的差異。否則應引起注意，對重要的設備必須查明原因。3．應排除溫度、濕度、臟污的影響由于溫度、濕度、臟污等條件對絕緣電阻的影響很明顯，所以在對試驗結果進行分析判斷時，應排除這些因素的影響，特別應考慮溫度的影響。應設法將不同溫度下所測得的絕緣