《預(yù)防性試驗(yàn)》PPT課件.ppt

1、,第4章 電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn),電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn)已成為保證現(xiàn)代電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的重要措施之一。這種試驗(yàn)除了在新設(shè)備投入運(yùn)行前在交接、安裝、調(diào)試等環(huán)節(jié)中進(jìn)行外，更多的是對(duì)運(yùn)行中的各種電氣設(shè)備的絕緣定期進(jìn)行檢查，以便及早發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷，及時(shí)更換或修復(fù)，防患于未然。,絕緣故障大多因內(nèi)部存在缺陷而引起，有些絕緣缺陷是在設(shè)備制造過程中產(chǎn)生和潛存下來的，還有一些絕緣缺陷則是在設(shè)備運(yùn)行過程中由外界影響因素的作用下逐漸發(fā)展和形成的。就其存在的形態(tài)而言，絕緣缺陷可分為兩大類：集中性缺陷 ；分散性缺陷 由于缺陷種類很多、影響各異，所以絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的項(xiàng)目也就多種多樣。每個(gè)項(xiàng)目所反映的絕緣狀態(tài)和缺陷性質(zhì)亦

2、各不相同，故同一設(shè)備往往要接受多項(xiàng)試驗(yàn)，才能作出比較準(zhǔn)確的判斷和結(jié)論。,4.1 絕緣電阻、吸收比的測(cè)量 4.2 介質(zhì)損耗角正切的測(cè)量 4.3 局部放電的測(cè)量 4.4 絕緣油性能檢測(cè) 習(xí)題與思考題,本章內(nèi)容,返回,4.1 絕緣電阻、吸收比的測(cè)量,絕緣電阻是一切電介質(zhì)和絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣狀態(tài)最基本的綜合性特性參數(shù)。由于電氣設(shè)備中大多采用組合絕緣和層式結(jié)構(gòu)，故在直流電壓下均會(huì)有明顯的吸收現(xiàn)象，使外電路中出現(xiàn)一個(gè)隨時(shí)間而衰減的吸收電流。,4.1.1 絕緣電阻與吸收比的測(cè)量 4.1.2 目前常用的絕緣電阻測(cè)試,測(cè)量泄漏電流從原理上來說，與測(cè)量絕緣電阻是相似的，但它所加的直流電壓要高得多，能發(fā)現(xiàn)用兆歐表所不能

3、顯示的某些缺陷，具有自己的某些特點(diǎn)。,返回,絕緣電阻是反映絕緣性能的最基本的指標(biāo)之一，通常都用兆歐表來測(cè)量絕緣電阻。用兆歐表來測(cè)量電氣設(shè)備的絕緣電阻被廣泛的運(yùn)用在常規(guī)絕緣試驗(yàn)中。,4.1.1 絕緣電阻與吸收比的測(cè)量,圖4-1 兆歐表的原理接線圖,圖中G為手搖(或電動(dòng))直流發(fā)電機(jī)，也可能是交流發(fā)電機(jī)經(jīng)晶體二極管整流。M為流比計(jì)式的測(cè)量機(jī)構(gòu)，包括處在永磁磁場(chǎng)內(nèi)的可動(dòng)部分電壓線圈LV和電流線圈LA。在把被試物接到兩個(gè)測(cè)量端子L和E之間時(shí)，搖動(dòng)發(fā)電機(jī)手柄，直流電壓就加到兩個(gè)并聯(lián)的支路上。,圖4-1 兆歐表的原理接線圖,第一個(gè)支路電流 通過電阻RV 和電壓線圈LV。第二個(gè)支路電流 通過被試電阻 RA 和

4、電流線圈LA。兩個(gè)線圈中電流產(chǎn)生的力矩方向相反。在力矩差的作用下，使可動(dòng)部分旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)線圈所受的力也隨之改變。當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)的角度正比于 。,圖4-1 兆歐表的原理接線圖,絕緣電阻和吸收比測(cè)量,一、絕緣電阻的測(cè)量 1、作用：能發(fā)現(xiàn)絕緣受潮或有集中性的導(dǎo)電通道 2、測(cè)量工具：兆歐表 3、接線方式：,4.方法 規(guī)定以加電壓后60秒測(cè)得的數(shù)值為該試品的絕緣電阻值.,5.注意事項(xiàng) (1)先拆除被試品的電源和對(duì)外一切連線,將其接地 并放電 (2)待手搖發(fā)電機(jī)穩(wěn)定以后,再將兩端子接在試品上 (3)60秒后再讀數(shù) (4)對(duì)大容量試品,測(cè)好以后先斷兩端子接線, 后停手搖發(fā)電機(jī) (5)注意溫度和濕度的較

5、正,二.吸收比的測(cè)量,1.吸收比k,吸收比大小可反映絕緣干燥或受潮k值大(大于或等于1.3)絕緣良好,吸收現(xiàn)象明顯;反之,絕緣受潮,吸收現(xiàn)象不明顯,2.方法 按測(cè)絕緣電阻的方法測(cè)15秒和60秒時(shí)的電阻 再按公式 可求得k,測(cè)量絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)下列缺陷：總體絕緣質(zhì)量欠佳；絕緣受潮；兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通道；絕緣表面情況不良。測(cè)量絕緣電阻不能發(fā)現(xiàn)下列缺陷：絕緣中的局部缺陷：如非貫穿性的局部損傷、含有氣泡、分層脫開等；絕緣的老化。,不論是絕緣電阻的絕對(duì)值或是吸收比都只是參考性的。如不滿足最低合格值，則絕緣中肯定存在某種缺陷；但是，如已滿足最低合格值，也還不能肯定絕緣是良好的。有些絕緣，特別是油浸

6、的或電壓等級(jí)較高的絕緣，即使有嚴(yán)重缺陷，用兆歐表測(cè)得的絕緣電阻值、吸收比，仍可能滿足規(guī)定要求，這主要是因?yàn)檎讱W表的電壓較低的緣故。,(1)試驗(yàn)前應(yīng)將試品接地放電一定時(shí)間。對(duì)容量較大的試品，一般要求5-10min (2)高壓測(cè)試連接線應(yīng)盡量保持架空，確需使用支撐時(shí)，要確認(rèn)支撐物的絕緣對(duì)被試品絕緣測(cè)量結(jié)果的影響極小。(3)測(cè)量吸收比時(shí)，應(yīng)待電源電壓達(dá)穩(wěn)定后再接入試品，并開始計(jì)時(shí)。,測(cè)量絕緣電阻時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：,(4)對(duì)帶有繞組的被試品，應(yīng)先將被測(cè)繞組首尾短接，再接到L端子：其他非被測(cè)繞組也應(yīng)先首尾短接后再接到應(yīng)接端子。(5)絕緣電阻與試品溫度有十分顯著的關(guān)系。 (6)每次測(cè)試結(jié)束時(shí)，應(yīng)在保持兆歐

7、表電源電壓的條件下，先斷開L端子與被試品的連線，以免試品對(duì)兆歐表反向放電，損壞儀表。,返回,目前數(shù)字兆歐表已經(jīng)基本上取代了手搖式的兆歐表。數(shù)字兆歐表由高壓發(fā)生器、測(cè)量橋路和自動(dòng)量程切換顯示電路等三大部分組成。 工作原理為：經(jīng)電子線路構(gòu)成的高壓發(fā)生器將低壓轉(zhuǎn)換成高壓試驗(yàn)電源，供給測(cè)量橋路；測(cè)量橋路實(shí)現(xiàn)比例式測(cè)量，將測(cè)量結(jié)果送自動(dòng)量程切換顯示電路進(jìn)行量程轉(zhuǎn)換和數(shù)字顯示。 目前比較常用的是BY2671數(shù)字兆歐表。,4.1.2 目前常用的絕緣電阻測(cè)試,BY2671數(shù)字兆歐表,(本節(jié)完),小 結(jié),絕緣電阻是一切電介質(zhì)和絕緣結(jié)構(gòu)的絕緣狀態(tài)最基本的綜合特性參數(shù)。 電氣設(shè)備中大多采用組合絕緣和層式結(jié)構(gòu)，故在直

8、流電壓下均有明顯的吸收現(xiàn)象，測(cè)量吸收比可檢驗(yàn)絕緣是否嚴(yán)重受潮或存在局部缺陷。,返回,4.2 介質(zhì)損耗角正切的測(cè)量,tan能反映絕緣的整體性缺陷(例如全面老化)和小電容試品中的嚴(yán)重局部性缺陷。由于tan隨電壓而變化的曲線，可判斷絕緣是否受潮、含有氣泡及老化的程度。但是，測(cè)量tan不能靈敏地反映大容量發(fā)電機(jī)、變壓器和電力電纜(它們的電容量都很大)絕緣中的局部性缺陷，這時(shí)應(yīng)盡可能將這些設(shè)備分解成幾個(gè)部分，然后分別測(cè)量它們的tan。,4.2.1 西林電橋測(cè)量法的基本原理 4.2.2 西林電橋測(cè)量法的電磁干擾 4.2.3 西林電橋測(cè)量法的其他影響因素,本節(jié)內(nèi)容,返回,4-6 西林電橋原理接線圖,圖中Cx

9、，Rx為被測(cè)試樣的等效并聯(lián)電容與電阻，R3、R4表示電阻比例臂，Cn為平衡試樣電容Cx的標(biāo)準(zhǔn)，C4為平衡損耗角正切的可變電容。,4.2.1 西林電橋測(cè)量法的基本原理,根據(jù)電容平衡原理，當(dāng):,式中Zx、Zn、Z3、Z4分別是電橋的試樣阻抗，標(biāo)準(zhǔn)電容器阻抗以及橋臂Z3和Z4的阻抗,解所得方程式，得,(4-6),（4-7）,（4-8）,（4-9）,當(dāng) 時(shí)，試樣電容可近似地按下式計(jì)算：,（4-10）,因此，當(dāng)橋臂電阻R3，R4和電容CN，C4已知時(shí)就可以求得試樣電容和損耗角正切，計(jì)算出Cx后，根據(jù)試樣與電極的尺寸在計(jì)算其相對(duì)介電常數(shù)。,通常橋臂阻抗要比Z3和Z4大得多，所以工作電壓主要作用在橋臂阻抗上

10、，因此它們被稱為高壓臂，而Z3和Z4為低壓臂，其作用電壓往往只有數(shù)伏。為了確保人身和設(shè)備安全，在低壓臂上并聯(lián)有放電管（A、B兩點(diǎn)對(duì)地），以防止在R3、C4等需要調(diào)節(jié)的元件上出現(xiàn)高壓。,電橋達(dá)到平衡時(shí)的相量圖見圖4-7，其中電橋的平衡是通過R3和C4來改變橋臀電壓的大小和相位來實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際操作中，由于R3和Z4相互之間也有影響，故需反復(fù)調(diào)節(jié)R3和C4，才能達(dá)到電橋的平衡。,圖4-7 西林電橋 平衡時(shí)的相量圖,由于絕大多數(shù)電氣設(shè)備的金屬外殼是直接放在接地底座上的，換言之，被試品的一極往往是固定接地的。這時(shí)就不能用上述正接線來測(cè)量它們的tan，而應(yīng)改用圖4-8所示的反接線法進(jìn)行測(cè)量。,圖4-8 西

11、林電橋反接線原理圖,返回,在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，試品和橋體往往處在周圍帶電部分的電場(chǎng)作用范圍之內(nèi)，雖然電橋本體及連接線都如前所述采取了屏蔽，但對(duì)試品通常無(wú)法做到全部屏蔽。這時(shí)等值干擾電源電壓就會(huì)通過對(duì)試品高壓電極的雜散電容產(chǎn)生干擾電流，影響測(cè)量。,圖4-9 外接電源引起的電磁干擾,4.2.2 西林電橋測(cè)量法的電磁干擾,消除或減小由于電場(chǎng)干擾引起的誤差，可以采取下列措施 ： （1）加設(shè)屏蔽，用金屬屏蔽罩或網(wǎng)把試品與干擾源隔開。 （2）采用移相電源 （3）倒相法,圖4-10移相電源消除干擾的接線圖,返回,4.2.3 西林電橋測(cè)量法的其他影響因素,1.溫度的影響,溫度對(duì)tan值的影響很大，具體的影響程度

12、隨絕緣材料和結(jié)構(gòu)的不同而異。一般來說，tan隨溫度的增高而增大?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)的絕緣溫度是不一定的，所以為了便于比較，應(yīng)將在各種溫度下測(cè)得的tan值換算到20時(shí)的值。,圖4-11 與試驗(yàn)電壓的典型關(guān)系曲線 1良好的絕緣 2絕緣中存在氣隙 3受潮絕緣,2. 試驗(yàn)電壓的影響,3. 試品電容量的影響,對(duì)于電容量較小的試品(例如套管、互感器等)，測(cè)量tan能有效地發(fā)現(xiàn)局部集中性缺陷和整體分布性缺陷。但對(duì)電容量較大的試品(例如大中型發(fā)電機(jī)、變壓器、電力電纜、電力電容器等)測(cè)量tan只能發(fā)現(xiàn)整體分布性缺陷,4. 試品表面泄漏的影響,試品表面泄漏電阻總是與試品等值電阻Rx并聯(lián)，顯然會(huì)影響所測(cè)得的tan值，這在試

13、品的Cx較小時(shí)尤需注意。,返回,(本節(jié)完),小 結(jié),測(cè)量 值是判斷電氣設(shè)備絕緣狀態(tài)地一項(xiàng)靈敏有效的方法。 值的測(cè)量，最常用的是西林電橋。 的測(cè)量受一系列外界因素的影響。試驗(yàn)中應(yīng)盡可能采用屏蔽，除污等方法消除這些影響。,4.3 局部放電的測(cè)量,當(dāng)電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣發(fā)生局部放電時(shí)，將伴隨著出現(xiàn)許多現(xiàn)象。有些屬于電的，例如電脈沖、介質(zhì)損耗的增大和電磁波輻射，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。這些現(xiàn)象都可以用來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。,目前得到廣泛應(yīng)用而且比較成功的方法是電的方法，即測(cè)量絕緣中的氣隙發(fā)生放電時(shí)的電脈沖。它不僅可以判斷局部放電

14、的有無(wú)，還可以判定放電的強(qiáng)弱。,4.3.1 局部放電測(cè)量的基礎(chǔ) 4.3.2 局部放電測(cè)量的脈沖電流法 4.3.3 局部放電測(cè)量的非電檢測(cè)法,返回,(a)示意圖 (b)等值電路,4.3.1 局部放電測(cè)量的基礎(chǔ),圖4-12 絕緣內(nèi)部氣隙局部放電的等值電路,在固體或液體介質(zhì)內(nèi)部g處存在一個(gè)氣隙或氣泡，Cg代表該氣隙的電容，Cb代表與該氣隙串聯(lián)的那部分介質(zhì)的電容，Ca則代表其余完好部分的介質(zhì)電容 。,整個(gè)系統(tǒng)的總電容為:,在電源電壓 的作用下，,上分到的電壓,為：,（4-11）,（4-12）,圖4-13局部放電時(shí) 電壓電流變化曲線,圖4-14 一次局部放電 的電流脈沖,電容上分到的電壓 ，氣隙放電電壓

15、 ，熄滅電壓（剩余電壓） 。,表征局部放電的三個(gè)基本參數(shù) 視在放電量 （4-17） 其中 為試品電容， 為氣隙放電時(shí)，試品兩端的壓降。 既是發(fā)生局部放電時(shí)試品Ca所放掉的電荷，也是電容Cb上的電荷增量。（比真實(shí)放電量小得多）,放電重復(fù)率（ ） 在選定的時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)得的每秒發(fā)生放電脈沖的平均次數(shù) 放電能量（ ） 指一次局部放電所消耗的能量。 （432）其中 為視在放電量， 為局部放電起始電壓。,其他參數(shù) 平均放電電流 放電的均方率 放電功率 局部放電起始電壓 局部放電熄滅電壓,返回,4.3.2 局部放電測(cè)量的脈沖電流法,當(dāng)發(fā)生局部放電時(shí)，試品兩端會(huì)出現(xiàn)一個(gè)幾乎是瞬時(shí)的電壓變化，在檢測(cè)回路中引起一

16、高頻脈沖電流，將它變換成電壓脈沖后就可以用示波器等測(cè)量其波形或幅值，由于其大小與視在放電量成正比，通過校準(zhǔn)就能得出視在放電量(一般單位用pC)。此法靈敏度高、應(yīng)用廣泛。,返回,4.3.3 局部放電測(cè)量的非電檢測(cè)法,噪聲檢測(cè)法 （超聲波法） 光檢測(cè)法 化學(xué)分析法,噪聲檢測(cè)法（超聲波法）,介質(zhì)中發(fā)生局部放電時(shí)，其瞬時(shí)釋放的能量將放電源周圍的介質(zhì)加熱使其蒸發(fā)，效果就像一個(gè)小爆炸。此時(shí)放電源如同一個(gè)聲源，向外發(fā)出聲波。由于放電持續(xù)時(shí)間很短，所發(fā)射的聲波頻譜很寬，可達(dá)到數(shù)MHz。,介紹一種聲測(cè)法傳感器,固體中常用傳感器為測(cè)震儀（accelerometer）和聲發(fā)射（Acoustic Emission）傳

17、感器。測(cè)震儀有著平滑的頻率特性，測(cè)試頻率可達(dá)50kHz以上。聲發(fā)射傳感器有多個(gè)頻段（30k1MHz），該傳感器有很強(qiáng)的方向性，一般來說只能測(cè)試某個(gè)特定方向的聲信號(hào)。,Senaco AS100 聲傳感器 北京亞捷隆測(cè)控技術(shù)有限公司,抗電磁干擾能力強(qiáng) 靈敏度不受試品電容的影響 能進(jìn)行復(fù)雜設(shè)備放電源定位 在傳播途徑中衰減、畸變嚴(yán)重 基本不能反映放電量的大小 實(shí)際中一般不獨(dú)立使用聲測(cè)法，而將聲測(cè)法和電測(cè)法結(jié)合起來使用。,噪聲檢測(cè)法的特點(diǎn),光檢測(cè)法 采用光纖傳感器，局部放電產(chǎn)生的聲波壓迫使得光纖性質(zhì)改變，導(dǎo)致光纖輸出信號(hào)改變，從而可以測(cè)得放電。 光測(cè)法只能測(cè)試表面放電和電暈放電，在現(xiàn)場(chǎng)中光測(cè)法基本上沒有

18、直接應(yīng)用。 將光纖技術(shù)和聲測(cè)法相結(jié)合提出了聲-光測(cè)法。,化學(xué)分析法,膜紙絕緣介質(zhì)中，常用高性能液體色譜分析法（HPLC）判斷介質(zhì)老化情況。 在電力變壓器中，油色譜分析（DGA）方法是一 種簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、有效的變壓器在線監(jiān)測(cè)方法。,在高壓電氣設(shè)備中，絕緣油得到了廣泛的應(yīng)用。高壓電氣設(shè)備的主要部件均浸在絕緣油中，絕緣油還將填充到容器的各個(gè)部分，將設(shè)備中的空氣排除，起到絕緣和散熱的作用。,目前，我國(guó)使用較多的絕緣油就是變壓器油。除變壓器油外，還有多種絕緣油(液體絕緣材料)，如電容器油、硅油、十二烷基苯、電纜油、蓖麻油、二芳基乙烷(S油)等。,油中溶解氣體的氣相色譜分析,當(dāng)電器中存在局部過熱、電弧放電或某些內(nèi)部故障時(shí)絕緣油或固體絕緣材料會(huì)發(fā)生裂解，就會(huì)產(chǎn)生較大量的各種烴類氣體和 、 、 等氣體，因而把這類氣體稱為故障特征氣體。,不同的絕緣物質(zhì)，不同性質(zhì)的故障，分解產(chǎn)生的氣體成分是不同的。因此，分析油中溶解氣體的成分、含量及其隨時(shí)間而增長(zhǎng)的規(guī)律，就可以鑒別故障的性質(zhì)、程度及其發(fā)展情況。具體步驟為：先將油中溶解的氣體脫出，再送入氣