电力设备预防性试验基本方法.doc

第一章 测量绝缘电阻 优点：简单、方便而又最常用的试验方法，用兆欧表（摇表） 根据测得试品在1min时的绝缘电阻大小，可以检测出绝缘是否有贯通的集中性缺陷，整体受潮或贯通性受潮。如变压器的绝缘整体受潮，其绝缘电阻明显下降，用兆欧表可检测发现。 应当指出：只有当绝缘缺陷贯通于两极之间时，测量其绝缘电阻时才会有明显的变化，即灵敏地检出缺陷；若缺陷只有局部缺陷，而两级间仍保持有部分良好绝缘时，绝缘电阻降低很少，甚至不发生变化，因此不能检出局部缺陷。 缺点：（施加的电压较低），不能检出局部缺陷，摇表的电压等级有：100V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V。 一、测量绝缘电阻的原理： 当直流电压作用于任何介质时，通过的电流可分为三部分。 I t jjh+ jxs+ jcd 几何电流：与介质的几何尺寸有关，瞬间完成。 传导电流：与介质表面的清洁情况及受潮有关，是瞬变现象完结后仅存在的电流。 吸收电流：与几何电流和受潮也有关系，是一个暂态现象，施加直流电压以后，电流升到一定值，随时间逐渐减小，在相当长时间后趋于零。 所谓绝缘电阻试验，就是用绝缘电阻来表示与时间无关的传导电流，当介质受潮，脏污或开裂以后，介质内的离子增加，因而传导电流剧增，绝缘电阻就小，所以根据绝缘电阻的大小，可以初步了解绝缘情况。 在绝缘试验中，一方面可测得绝缘电阻值，还可求得绝缘电阻与加压时间的关系，表示这一关系的曲线称为吸收曲线。 二、影响绝缘电阻的因素： 1、温度的影响 电气设备绝缘电阻是随温度变化而变化的，其变化的程度随绝缘的种类而异，富于吸湿性的材料，受温度影响最大。 2、湿度的影响： 随着环境的变化，电气设备的绝缘吸湿程度也随着变化，绝缘电阻随湿度增大而降低。 3、表面脏污和受潮的影响： 被试物表面脏污或受潮，会使其表面电阻率大大降低，绝缘电阻显著下降，因此必须消除表面泄漏的影响，以获得正确的测量结果。 4、被试物剩余电荷的影响： 对有剩余电荷的试验设备进行试验时，会出现虚假现象：增大或减小。 当剩余电荷的极性与兆欧表的极性相同时，使测量结果虚假增大； 当剩余电荷的极性与兆欧表的极性相反时，使测量结果虚假减小，因为兆欧表要输出较多地异性电荷去中和剩余电荷。 5、兆欧表容量的影响：兆欧表容量愈大愈好，选用最大输出电流>1mA以上。 三、测量结果的分析判断： 1、由吸收曲线的衰减情况可以判断绝缘受潮情况及其内部有无局部缺陷存在，吸收比值K=R60″/R15″≥1.3 ，要看其绝对值：高于规定值可放宽或者测极化指数： P=R10′/R1′≥1.5。 2、将测得的结果与有关数据比较：同一设备各相间的数据；同类设备间的数据；出厂试验数据；耐压前后数据，与以往所测数据。即所谓纵、横比较。 3、各种电气设备的绝缘电阻允许值（规程规定）。 第二章 测量泄漏电流 一、测量泄漏电流的特点及其原理： 测量泄漏电流原理和绝缘电阻的原理本质上是完全相同，即能检出的缺陷也基本相同。由于泄漏电流测量中的电源一般均由高压整流设备供给，用微安表直读泄漏电流，与绝缘电阻相比，有以下特点： 1、试验电压高，可随意调节：对一定电压等级的被试设备施以相应的试验电压，电压高，容易使绝缘本身的弱点暴露出来，缺陷只有在高电场强度下才能暴露； 2、泄漏电流可由微安表随时监视，灵敏度高，测量重复性好。 3、根据泄漏电流测量值可以换算出绝缘电阻值，而用兆欧表测出的绝缘电阻值不可能换算出泄漏电流值。 原理：可以用i=f(u)或i=f(t)的关系曲线，并测量吸收比来判断绝缘缺陷。 对于良好地绝缘，其泄漏电流与外加电压的关系应为一直线，但是实际上关系曲线只在一定的电压范围内才是近似直线，超过此范围后，离子活动加剧，电流比电压增加快的多，以后，电压上升，电流增加的更快，产生更多地损耗，以至绝缘被破坏，发生击穿。 在预试中，电压一般在60KV以下，故对良好的绝缘，其i=f(u)应近似于直线，当绝缘有缺陷，（局部）或受潮时，泄漏电流不是成比例增加，伏安特性曲线就不是直线，用泄漏电流来分析绝缘是否的缺陷，在揭示局部缺陷上，有其特殊意义。 二、影响测量结果的因素： 1、高压连接导线对地泄漏电流的影响： 由于接往被试品的高压导线是暴露在空气中，当其表面场强高于20KV/cm时，沿导线表面的空气发生电离，对地有一定的泄漏电流，这部分电流经过回路而流过微安表，而影响测量结果的准确性。 Cx Ic μA Iy Iy 要使电晕电流不流过微安表，唯一的办法是把微安表移至被试设备的高压端，必须用屏蔽线作为引线，也用金属外壳把微安表屏蔽起来。 因为屏蔽线和芯之间的电压差极低，只是仪表的压降，金属的外层屏蔽一定要接到升压变压器的引线上，这样，电晕虽然还有，只在屏蔽线的外层上产生电晕电流，而这一电流不会流过微安表，防止高压线电晕放电对测量结果的影响，应采用粗而短的 线，增加导线对地距离，避免导线有毛刺，减少电晕对测量结果的影响。 2、表面泄漏电流的影响： 泄漏电流可分为体积泄漏电流和表面泄漏电流两种。 表面泄漏电流的大小主要取决于设备表面情况：如表面受潮、脏污等，若内部没有缺陷，就必须消除表面泄漏电流以得到真实测量的结果。 2、温度的影响： 与绝缘电阻测量相似，温度对泄漏电流测量结果有显著影响，温度升高，泄漏电流增大。 三、测量中的异常现象及初步分析： 测量泄漏电流时，常遇到的主要异常情况： 1、从微安表反映出来的情况 a、指针来回摆动：可能是电源波动，摆动不大，不影响读数，取其平均值；整流后直流电压的脉动系数比较大，摆动大，增大滤波电容量；试验回路和被试品有充放电过程。 b、指针周期性摆动：可能是回路存在反充电，或被试品绝缘不良，产生周期性放电。 c、指针突然冲击：小冲击，可能是电源回路引起；大冲击，可能是试验回路或被试设备出现闪路或产生放电。 d、指针指示数值随时间而发生变化：若逐渐下降，充电电流小或设备表面绝缘电阻上升，或逐渐上升，被试品绝缘老化引起的。 2、从泄漏电流数值上反映出来的情况 a、泄漏电流过大：由于测量回路中各设备的绝缘状况不佳或屏蔽不好所致，应对设备和屏蔽进行了认真检查，否则绝缘不良。 b、泄漏电流过小：接线错误，微安表保护部分分流或有断、脱现象。 c、当采用微安表低压侧读数，用差值法消除误差时，可能出现负值，这是由于高压引线过长，空载时电晕电流过大所致。 3、硅堆的异常情况：a、有时发生硅堆击穿现象，硅堆选择不当；b、均压不良，或质量不佳。为防止，正确选用硅堆，不致在反向电压下击穿，其次搞均压装置；c、高压装置内部杂质、受潮、金属粉尘导致加压过程中击穿跳闸；打开高压箱，干燥、清洁之。 四、测量结果的分析判断： 1、与规定值比较：就是允许标准。 2、比较法：与测量绝缘电阻相似，通常采用不对称系数（主要是指电力电缆三相之中最大和最小之比，≯2），分析、判断。 3、I=f(u)曲线法，利用微安表和外加电压的关系曲线即i=f(u)，如果在试验电压下，泄漏电流和施加电压成正比是近似直线，绝缘没有缺陷。如果形状陡峭，则绝缘有缺陷。 第三章 测量介质损失角正切 一、介质损失的一般概念： 任何绝缘材料在电压作用下，总会流过一定的电流，即都有损耗。把在电压作用下电介质中产生的一切损耗称为介质损耗或介质损失。 如果介质损耗增大，介质温度就会上升，使材料发生老化（发脆、分解），如果介质温度发热加快，把介质熔化、烧焦，丧失绝缘能力，导致热击穿，因此损耗是衡量绝缘介质电性能的一项重要指标。 1、传导引起的损耗 2、电介质极化引起的损耗 3、局部放电引起的损耗 介质在交流电路中通过的电流有两部分：传导电流和电容电流。而电容电流又可分为无功部分和有功部分，其有功部分由于电流不能瞬间反映施加电压变化，（有一定的时滞）即产生一定的能量损耗。 由于介质构造及复合介质形成的绝缘体，介电常数与电导系数及它们之间之比各不相同，吸收现象在此不均匀介质构造的边界面上发生电荷积累，致使电荷重新分布迟缓一个时间。交流电场使这些边界上的电荷，时而积累，时而消失，电荷的消失和积累都要通过介质内部，即产生损耗。 介质在交流电压作用下的并联等值电路相量图： 在外加压U作用下，流经绝缘电阻R1的传导电流Icd，通过电容c的几何电流ijh，ixsc为吸收电流的无功分量，ixsr为吸收电流的有功分量。 Ijh ixsc φ δ ixs I i u ixsr icd i ic=Uwc φ δ i u iR=U/R 详细的 矢量图 简化的 矢量图 介质并联等值电路图：即由一个电阻R与一个理想的无损电容C。 U/R 1 tgδ= = P=U·U/R=U2wctgδ Uwc WCR 1 I=Uwc· =Uwc cosδ 二、测量介质损失角正切能发现的缺陷： 测量tgδ是一项灵敏度很高的试验项目，它可以发现电气设备绝缘整体受潮，劣化变质油或浸渍物脏污，绝缘中有气隙发生放电，以及小体积被试设备贯通和未贯通的局部缺陷。 以绝缘油为例：好油耐压：250KV/cm tgδ：0.0001 坏油耐压：25KV/cm tgδ：0.1 由于介质损失测量具有较高的灵敏度，预试中得到广泛的应用，但是当被试设备体积较大，而缺陷所占的体积较小时，用这种方法就难易发现，因为缺陷的损耗占整个被试设备的损耗太小。 三、影响介质损失的某些因素： 1、频率的影响： 当频率为零时，介损为零（暂不考虑传导电流），在一定的f范围内，tgδ随f↑而增加，当介损极化时间t，与交流角速度的倒数（1/W=1/2πf）相等时，介损最大；若频率再高，极化不完全，使介质损失随频率增加而减小，一般认为50周波电源试验正好。 2、温度的影响： 由于介质构造极为复杂，tgδ与温度的关系随介质结构有所不同.极性液体tgδ与温度的关系： 由于极性分子液体的tgδ与粘度有关，低温时，液体粘度大，分子排列跟不上电场变化，摩损损失小，故tgδ小，随t°↑，液体粘度小，分子排列随电场变化加快，tgδ↑；当t°↑，粘度减小到分子间排列几乎没有磨擦，tgδ↓，当t°↑↑，电导增加引起tgδ↑↑。 交流耐压试验 一、目的和意义： 电气设备的绝缘结构在运行中可能受到四种电压作用： （1）工频工作电压：必须承受工频最高工作电压，其相电压Uxg （2）暂时过电压：工频电压的升高和谐振过电压。 （3）操作过电压： （4）雷电过电压：外部过电压、大气过电压、雷云放电产生的。 电压等级在220KV及以下的电气设备，其冲击电压、操作波电压以及工频电压之间有一定的等级关系，一般直接用等效工频电压试验其绝缘耐受操作波电压能力。 在预试中，虽然进行了一系列非破坏试验，能发现很多缺陷，但电压低，特别对局部缺陷还不能检出，对保证运行是不够的。为了进一步暴露缺陷，检测绝缘水平，确定能否投运，有必要进行破坏性试验：交流和直流耐压。 二、交流耐压试验时在升压过程中出现的异常现象初步分析： （1）出现限流电阻内部放电，限流电阻水不够；表面闪络，水阻过大，管子表面脏污； （2）电压缓慢上升，而电流急剧上升：被试品存在短路或类似短路，被试品容量过大或有接近于谐振现象； （3）调压器往上调节，电流下降，电压基本不变或有下降趋势：试验负荷过大，电源容量不够，改用大容量，否则波形畸变。 （