绝缘试验与过电压.ppt

用电检查高级工助学课程用电检查高级工助学课程 电力设备绝缘试验与过电压电力设备绝缘试验与过电压 国网浙江省公司培训中心业扩与用检教研室陈顺军国网浙江省公司培训中心业扩与用检教研室陈顺军 本课程内容本课程内容 第一部分第一部分 过电压过电压 第二部分第二部分 绝缘介质绝缘介质 第三部分第三部分 电力设备绝缘试验电力设备绝缘试验 第四部分第四部分 接地接地 第五部分第五部分 过电压防护过电压防护 第一部分第一部分 过电压过电压 超过额定电压，危及电气设备的绝缘使之损坏的电压超过额定电压，危及电气设备的绝缘使之损坏的电压 过电压过电压 直接雷过电压：雷电直接对设备放电产生的过直接雷过电压：雷电直接对设备放电产生的过 电压电压 雷电过电压雷电过电压 感应雷过电压：雷电击中设备附近的地面，设感应雷过电压：雷电击中设备附近的地面，设 备中感应产生过电压备中感应产生过电压 反击过电压：避雷针上大电流产生的磁场在附反击过电压：避雷针上大电流产生的磁场在附 近对设备的产生的过电压近对设备的产生的过电压 内部过电压内部过电压：由电网内部能量转化引起的，与额定电压有关：由电网内部能量转化引起的，与额定电压有关 切断空载线路过电压切断空载线路过电压:电弧重燃电弧重燃 空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压 操作过电压操作过电压 切断空载变压器过电压切断空载变压器过电压:能量转换能量转换 电弧接地过电压电弧接地过电压 内部过电压内部过电压 工频电压升高工频电压升高 暂时过电压暂时过电压 谐振过电压谐振过电压 第二部分第二部分 绝缘介质绝缘介质 一、气体绝缘介质一、气体绝缘介质（一）为什么会变成导体？（一）为什么会变成导体？气体放电气体放电 1、均匀电场和稍不均匀电场均匀电场和稍不均匀电场 主要由汤逊理论、流注理论来描述主要由汤逊理论、流注理论来描述（1）汤逊理论汤逊理论 应用在低电压、短气隙中应用在低电压、短气隙中 与阴极材料有关：阴极表面游离过程所产生的与阴极材料有关：阴极表面游离过程所产生的光子照射气隙，再引起碰撞游离产生新的电子崩。光子照射气隙，再引起碰撞游离产生新的电子崩。（2 2）流注理论流注理论 应用在高电压、长气隙中应用在高电压、长气隙中 与阴极材料性质无关与阴极材料性质无关(考虑了空间电荷对外电场考虑了空间电荷对外电场的畸变作用及光游离的影响）的畸变作用及光游离的影响）2、极不均匀电场：、极不均匀电场：（1）电晕放电：电晕放电：局部区域内形成自持放电。局部区域内形成自持放电。危害：危害：消耗能量、腐蚀设备、干扰消耗能量、腐蚀设备、干扰 解决办法：解决办法：高压电器采用曲率半径较大的电极；高压电器采用曲率半径较大的电极；超高压和特高压采用分裂导线超高压和特高压采用分裂导线降低、限制导线的表降低、限制导线的表面电场强度；面电场强度；利用均压装臵。利用均压装臵。（2）极性效应：极性效应：在极不均匀电场中，其放电发展过程中的性质与气隙的极在极不均匀电场中，其放电发展过程中的性质与气隙的极 性有关性有关 特点：负棒特点：负棒正板的击穿电压比正棒正板的击穿电压比正棒负板高负板高 畸变后的电场削弱了朝向正极板间电场，流注向正畸变后的电场削弱了朝向正极板间电场，流注向正板发展困难，发展缓慢，故击穿电压较高。板发展困难，发展缓慢，故击穿电压较高。应用：分析直流高压试验、直流输电要考虑应用：分析直流高压试验、直流输电要考虑 （3 3）50%50%冲击击穿电压：冲击击穿电压：击穿百分比为击穿百分比为50%50%的电压的电压 应用：应用：确定各个电压等级的绝缘子片数确定各个电压等级的绝缘子片数 太多：经济性差太多：经济性差 太少：工作电压不能承受、操作过电压可能躲不过太少：工作电压不能承受、操作过电压可能躲不过 （4）伏秒特性伏秒特性：在“电压在“电压时间”坐标平面上表明气隙的击穿电压与放时间”坐标平面上表明气隙的击穿电压与放电电 时间的关系。时间的关系。应用：分析绝缘配合应用：分析绝缘配合（二）怎样才能不变成导体？（二）怎样才能不变成导体？容易变成导体的原因：气隙的电场分布不均匀容易变成导体的原因：气隙的电场分布不均匀 电离过程强电离过程强 不变成导体措施：改善气隙的电场分布使之均匀不变成导体措施：改善气隙的电场分布使之均匀 削弱或抑制电离过程削弱或抑制电离过程 即：即：提高击穿电压提高击穿电压 主要措施有：主要措施有：1 1、改善电极形状及表面状态改善电极形状及表面状态 使电场均匀使电场均匀 （1 1）增大曲率半径）增大曲率半径 改为喇叭口改为喇叭口 利用屏蔽（利用屏蔽（均压环、扩径导线、金属球、屏蔽罩均压环、扩径导线、金属球、屏蔽罩等）等）（2 2）消除表面的毛刺、尖角、油污等）消除表面的毛刺、尖角、油污等 2 2、利用空间电荷改善电场分布、利用空间电荷改善电场分布 原理：利用放电本身所产生的电荷调整电场，使击穿电压原理：利用放电本身所产生的电荷调整电场，使击穿电压 升高升高 如：如：细线效应细线效应当导线细到一定程度时，击穿电压会随当导线细到一定程度时，击穿电压会随 着细线的直径减少而增高着细线的直径减少而增高 3、采用屏障采用屏障 原理：阻止空间电荷运动，改变电场的均匀度原理：阻止空间电荷运动，改变电场的均匀度 在不均匀电场中提高击穿电压有效，均匀电场击穿前没有在不均匀电场中提高击穿电压有效，均匀电场击穿前没有电晕放电阶段，屏障不能积聚空间电荷而无法改善电场，也不电晕放电阶段，屏障不能积聚空间电荷而无法改善电场，也不能阻碍流注的发展。能阻碍流注的发展。4、采用高气压、采用高气压 5、采用高度真空、采用高度真空 6、采用高耐电强度气体、采用高耐电强度气体 二、液体、固体绝缘介质特性二、液体、固体绝缘介质特性 1、极化：电介质在电场作用下，中性介质正负电荷作用中心发、极化：电介质在电场作用下，中性介质正负电荷作用中心发生的弹性位移和极性介质偶极子顺着电场而转作有规则的排列，生的弹性位移和极性介质偶极子顺着电场而转作有规则的排列，使原来中性的介质对外呈现电性，这种现象称为电介质极化。使原来中性的介质对外呈现电性，这种现象称为电介质极化。2、电导、电导 是离子电导（固体无机化合物），与导体的电子电导是不一是离子电导（固体无机化合物），与导体的电子电导是不一样的；电导电流主要包括分子离子化而成电子和正离子以及介质样的；电导电流主要包括分子离子化而成电子和正离子以及介质中的杂质离子。中的杂质离子。特点特点：随温度升高而增大随温度升高而增大 与所加电压有关与所加电压有关 3、介质损耗：、介质损耗：包括包括 极化损耗、电导损耗极化损耗、电导损耗 交流电路中主要考虑极化引起的损耗交流电路中主要考虑极化引起的损耗 用介质损耗角正切值用介质损耗角正切值 tg表示表示 P=Q tg=U2wC tg 其中：其中：=900 4、液体介质的击穿、液体介质的击穿 纯净油的击穿纯净油的击穿 电击穿理论电击穿理论 气泡击穿气泡击穿理论理论:气泡气泡E大，而击穿场强小大，而击穿场强小 变压器油的击穿变压器油的击穿：“小桥”击穿（油分解出气体，游离的“小桥”击穿（油分解出气体，游离的气泡在电场作用下容易排列成贯穿两极的“小桥”，击穿就可气泡在电场作用下容易排列成贯穿两极的“小桥”，击穿就可能在此通道中发生）能在此通道中发生）影响变压器油击穿电压的因素影响变压器油击穿电压的因素：水分、温度、：水分、温度、电场均匀度、电场均匀度、电压作用时间、电压作用时间、油压、杂质油压、杂质 5、固体介质的击穿固体介质的击穿 电击穿电击穿 热击穿热击穿 电化学击穿：绝缘劣化电化学击穿：绝缘劣化 影响固体介质击穿的因素：电压作用时间、电场均匀度、影响固体介质击穿的因素：电压作用时间、电场均匀度、温度、受潮、累积效应温度、受潮、累积效应 第三部分第三部分 电力设备绝缘试验电力设备绝缘试验 一、为什么做电力设备绝缘试验（预防性试验）一、为什么做电力设备绝缘试验（预防性试验）二、电力设备绝缘试验（预防性试验）二、电力设备绝缘试验（预防性试验）1 1、停电试验、停电试验 不足：不足：试验时要停电影响生产（漏试或超周期）试验时要停电影响生产（漏试或超周期）停电后设备温度降低，测试结果与实际有差别停电后设备温度降低，测试结果与实际有差别 试验集中，工作量大试验集中，工作量大 试验电压低，有的缺陷不易发现试验电压低，有的缺陷不易发现 2 2、在线监测在线监测：在电力设备运行电压的条件下，由专门设备：在电力设备运行电压的条件下，由专门设备 对电力设备的运行工况和健康状况连续或定对电力设备的运行工况和健康状况连续或定 时进行的监测，通常是时进行的监测，通常是自动进行自动进行的。的。注意注意与与“带电测量带电测量”的区别的区别对在运行电压下的设备，采对在运行电压下的设备，采 用专用仪器，由人员参与进用专用仪器，由人员参与进 行的测量。行的测量。三、做三、做绝缘试验（预防性试验）时要注意的问题绝缘试验（预防性试验）时要注意的问题 1 1、在阴雨、潮湿的天气，不宜测量（湿度小于在阴雨、潮湿的天气，不宜测量（湿度小于80%80%可测）可测）2 2、绝缘试验（预防性试验）的试验温度绝缘试验（预防性试验）的试验温度t t 变压器绕组：变压器绕组：t t上层油温上层油温 变压器套管变压器套管：t t0.660.66上层油温上层油温0.340.34周围环境温度周围环境温度 互感器、少油断路器等少油设备：互感器、少油断路器等少油设备：t t环境温度环境温度 电力电缆电力电缆：t t 土壤温度土壤温度 发电机：发电机：t t 定子绕组的定子绕组的“平均温度平均温度”（测（测3 3、4 4个位臵）个位臵）四、试验方法和主要注意事项四、试验方法和主要注意事项 （一）绝缘电阻的测量（一）绝缘电阻的测量 1 1、为什么要测绝缘电阻为什么要测绝缘电阻？可以及时发现设备整体受潮、劣化、贯通性缺陷可以及时发现设备整体受潮、劣化、贯通性缺陷 2 2、怎样测量绝缘电阻、怎样测量绝缘电阻摇表（摇表（兆欧表兆欧表）3 3、相关概念、相关概念 吸收现象吸收现象：在测量绝缘电阻的过程中，总电流随时间的增：在测量绝缘电阻的过程中，总电流随时间的增 加而减少的现象加而减少的现象 过一分钟吸收现象基本结束，可以读数过一分钟吸收现象基本结束，可以读数 吸收曲线吸收曲线：绝缘电阻随时间变化的曲线：绝缘电阻随时间变化的曲线 不同的绝缘介质有不同的吸收曲线不同的绝缘介质有不同的吸收曲线 相同的介质绝缘情况不同也有不同的吸收曲线相同的介质绝缘情况不同也有不同的吸收曲线 吸收比吸收比：1 1分钟的绝缘电阻与分钟的绝缘电阻与1515秒的绝缘电阻的比值秒的绝缘电阻的比值 1.31.3时合格时合格 极化指数极化指数：1010分钟的绝缘电阻与分钟的绝缘电阻与1 1分钟的绝缘电阻的比值分钟的绝缘电阻的比值 1.51.5时合格时合格 4 4、主要注意事项、主要注意事项 （1 1）测量大容量电机和长电缆时，时间要长测量大容量电机和长电缆时，时间要长 时间常数比较大，完成吸收过程需要时间长，一时间常数比较大，完成吸收过程需要时间长，一 般需要般需要1010分钟；分钟；一般设备一般设备1 1分钟吸收现象就基本结束，所以一般以分钟吸收现象就基本结束，所以一般以 一分钟的电阻作为绝缘电阻一分钟的电阻作为绝缘电阻 （2 2）注意时间的准确记录注意时间的准确记录 影响测量结果的准确影响测量结果的准确 （3 3）温度升高，绝缘电阻减小温度升高，绝缘电阻减小 规程规程规定：变压器绝缘电阻换算至同一温度规定：变压器绝缘电阻换算至同一温度 下，与前一次测试结果相比应无明显变化）下，与前一次测试结果相比应无明显变化）（二）泄漏电流的测量和直流耐压试验（二）泄漏电流的测量和直流耐压试验 1 1、什么是泄漏电流？、什么是泄漏电流？直流电压加在被试设备上，其电流随着时间的增大而减直流电压加在被试设备上，其电流随着时间的增大而减 小，微安表中的电流在一定时间后基本趣于稳定，该稳定值小，微安表中的电流在一定时间后基本趣