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1、电气设备绝缘试验概述一、电气设备绝缘监测和诊断技术电力设备绝缘在运行中受到电、热、机械、不良环境等各 种因素的作用，其性能将逐渐劣化，以致出现缺陷，造成故 障，引起供电中断。通过对绝缘的试验和各种特性的测量， 了解并评估绝缘在运行过程中的状态，从而能早期发现故障 的技术称为绝缘的监测和诊断技术。二、电气设备绝缘试验的必要性电气设备绝缘试验概述三、电气设备绝缘试验分类按后果分可分为:非破坏性试验和破坏性试验. 按照设备是否带电的方式分为：离线和在线（定期检修存在“失修”“过修”状态检修 Condition Based Maintenance，CBM）1.工频高压试验 2.直流高压试验3.冲击高压
2、试验 绝 缘 试 验检查性试验 （非破坏性试验）耐压试验 （破坏性试验 ）1.绝缘电阻与吸收比的测量2.泄漏电流的测量 3.介质损耗角正切的测量4.局部放电的测量绝缘的监测和诊断技术分类对比分 类优 势不 足耐压试验有效、可信可能导致绝缘破坏 (绝缘缺陷已较严重) 不能揭示缺陷的性质和根源检查性试验可采用多种试验揭示揭示 绝缘缺陷的不同性质和根 源不能直接得出设备绝缘的耐电 强度互为补充、不能相互代替应先做检查性试验，且据此确定耐压试验的时间和条件一、局部放电概念简称为PD-Partial Discharge，指由于电气设备内部绝缘 里面存在的弱点，在一定外施电压下发生的局部的重复击 穿和熄灭
3、现象。二、局部放电的危害不影响电气设备的短时绝缘强度。但若在运行电压下长期 存在局部放电现象，这些微弱的放电能量和由此产生的一 些不良效应，如不良化合物的产生，就可以慢慢地损坏绝 缘，日积月累，最后可导致整个绝缘被击穿，发生电气设 备的突发性故障。局部放电的测量局部放电的测量三、局部放电特点当介质内部发生局部放电时，伴随着发生许多现象。有些 属于电的：如电脉冲的产生，介质损耗的增大和电磁波放 射；有些属于非电的：如光、热、噪音、气体压力的变化 和化学变化等。四、局部放电测量绝缘油的气相色谱分析法：通过检查电气设备油样内所 含的气体组成的含量来判断设备内部的隐藏缺陷；超声波探测法：在电气设备外壁
4、放上由压电元件和前置 放大器组成的超声波探测器，用以探测局部放电所造成 的超声波，从而了解有无局部放电的发生，测其强度和 发生的部位；脉冲电流法：测PD所形成的脉冲电流大小以判断绝缘 PD的强弱程度，这种方法可以给出定量的结果，目前规 程中已规定了定量的指标 局部放电的三电容模型：Cg：气泡的电容Cb：和Cg相串联部分的介质电容Cm：其余大部分绝缘的电容介质内部气隙放电的三电容模型介质内部气隙放电的三电容模型(a)(a)具有气泡的介质剖面具有气泡的介质剖面 (b)(b)等值电路等值电路 气泡很小，Cg比Cb大，Cm比 Cg大很多 电极间加上交流电压u，则Cg 上的电压为ug，总电容为 假设气泡
5、放电后，Cg被完全短接而无残压，则此时总电容为外施电压是作用在Cm上的，当Cg上放电完成时，会造成外施电 压发生变化U真实放电量qr ：无法测量； 视在放电量q ：其表达式中的量都是可以测得的。它是局 部放电试验中的重要参量，国际和国家标准中，对于各类 高压设备的视在放电量q的允许值均有所规定 q比真实放电量qr小得多，它以pC作为计量单位放电能量放电能量放电重复率放电重复率影响局部放电特性的多种因素：主要影响局部放电特性的多种因素：主要 有电压的幅值有电压的幅值 、电压的波形和频率、电压的波形和频率 、电压的作用时间、环境的温度及湿、电压的作用时间、环境的温度及湿 度和气压等。度和气压等。
6、三种基本测量回路电桥平衡回路电桥平衡回路 试品通过试品通过CkCk后与后与 检测阻抗并联的回路检测阻抗并联的回路 试品与检测阻试品与检测阻 抗相串联的回路抗相串联的回路 第六章 电气设备绝缘试验（二）工频高压试验 直流高压试验 雷电冲击高压试验 操作冲击高压试验6-1 工频高压试验交流耐压：交流耐压：是交流设备的基本耐压方式。适用于是交流设备的基本耐压方式。适用于 220kV220kV以下的电力设备。以下的电力设备。Key words:Key words: 累积效应，幅值（变压器累积效应，幅值（变压器85%85%）、时间）、时间 (1min)(1min)一、工频高压的产生l工频高压试验变压器
7、特点：单相、绝缘裕度小、间歇工作方式、容量 一般不大（1A）l串级变压器高压绕组中点接壳的串级变压器原理电路图二、工频高压的测量工频高压的测量测量球隙稍不均匀-Ub偏差小于3%静电电压表0-1MHz，量程小于200kV分压器配用低压仪表电容分压，注意杂散电容影响 ，措施-屏蔽电压互感器6-2 直流高压试验在被试品的电容量很大的场合，用工频交流高电压 进行绝缘试验时会出现很大的电容电流，这就要求 工频高压试验装置具有很大的容量，这时常用直流 高电压试验来代替工频高电压试验。损伤小(削弱了局部放电）加压时间可延长工频电压-整流器-直流电压，倍压整流-直流高压串 级装置-更高直流电压。TV1V2C1
8、C2(a)TV1V2C1C2(b)几种倍压整流回路串级直流高压发生器利用 (b)中的倍压整流电路 为基本单元，多级串联起 来即可组成一台串级直流 高压发生器，理想情况可获得空载输出 电压等于2nUm(n为级数)CCCCCC输 出串级直流高压发生器原理图6-3 冲击高压试验l雷电冲击高压试验雷电冲击耐压考验电力设备承受雷电过电压 的能力。只在制造厂进行本项试验，因为试验会 造成绝缘的积累效应，所以在规定的试验电压下 只施加3次冲击。 国家标准规定额定电压220kV，容量120MVA 的变压器出厂时应进行本项试验。l操作冲击高压试验330kV电力设备出厂时应进行本项试验。 在电力系统现场进行各个电
9、压等级变压器的耐在电力系统现场进行各个电压等级变压器的耐 压试验时，可压试验时，可采用操作冲击感应耐压方式来取采用操作冲击感应耐压方式来取 代工频耐压试验代工频耐压试验。由于利用被试变压器自身的。由于利用被试变压器自身的 电磁感应作用来升高电压，所以冲击电源装置电磁感应作用来升高电压，所以冲击电源装置 电压较低，装备比较简单。而且试验本身不会电压较低，装备比较简单。而且试验本身不会 在绝缘中产生残留性损伤。在绝缘中产生残留性损伤。 冲击高压试验n冲击电压波形n冲击电压发生器原理n冲击电压发生器结构n冲击电压测量 雷电冲击电压波雷电冲击电压波国标规定：国标规定：一、冲击电压波形一、冲击电压波形
10、操作冲击电压波操作冲击电压波国标规定：冲击电压的一般表达式：u2= U1exp（-t/1）- exp（-t/2）时间常数：1和21.2/50s的雷电波：12 u2由两个指数分量相加构成波前时间Tf由较小的时间常数2决定；半峰值时间Tt由相对大得多的时间常数1决定波头的形成： 放电电阻Rt，球隙g0放电后， 电压u2上升。 Tf=3.24RfC1C2/（C1C2） 因C1C2，Tf3.24RfC2 波尾的形成： 电压u2到达峰值U2m后，电容C1和 C2一起经过电阻Rt放电。因一般C1 C2，放电快慢主要决定于C1 Tt0.69Rt(C1C2)0.69RtC1C2上电压u2的波形波前波尾二、冲击
11、电压发生器的基本原理冲击电压发生器概念：冲击电压发生器由一组并联 的储能高压电容器，自直流高压源充电几十秒钟后 ，通过铜球突然经电阻串联放电，在试品上形成陡 峭上升前沿的冲击电压波形。冲击波持续时间以微 秒计，电压峰值一般为几十kV至几MV。发明人：产生较高电压的冲击发生器多级回路，首 先由德国人E.马克思（E.Marx）提出，为此他于 1923年获得专利，被称为马克思回路。单级冲击电压发生器回路由于受到硅堆和电容器额定电压的限制，单级冲击 电压发生器的最高电压不超过200300kV。多级冲击电压发生器回路多级冲击电压发生器回路T：供电高压变压器； D：整流用高压硅堆； r：保护电阻； R：充
12、电电阻； rd:每级的阻尼电阻； C：每级的主电容； Cs：每级相应点的对地杂散电容； g1：点火球隙； g2g4：中间球隙； g0：隔离球隙；“电容器并联充电，而后串联放电” 电阻R的连接与隔离作用：在充电时起电路的连接作用； 放电时则起隔离作用； 电容并联串联转换方法：诸电容由并联变成串联是靠一组 球隙分别处于绝缘和放电来达到；同步：为使诸球隙易于同步放电，在采用简单球隙的条 件下，它们应排列成相互能够放电（紫外线）照射的状态 。阻尼电阻：为了防止杂散电感和对地分布的杂散电容引 起高频振荡，电路中分布放置了阻尼电阻rd，一般每级为 525。若级数为n，阻尼电阻的串联总值nrd称作为Rd 。
13、Rd也起着调节波前时间的作用，但在放电时它与Rt会造 成分压，使输出的电压有所降低。1. 1.工作特点工作特点2.2.发生器电压效率发生器电压效率放电时基本回路的等值回路输出电压u2的峰值U2m 低于电容C1上的初始 充电压U1。它是由于 C1与C2之间的分压和Rt 与Rd之间的分压造成 的。高效冲击电压发生器回路高效冲击电压发生器回路冲击电压发生器 高效回路接线 rf：每级的波前电阻，一般约几十欧； rt：每级的放电电阻，通常约几百欧； C2：负荷电容，其值不仅取决于试品，而且与调波 相关。一般处于几百皮法至几个纳法间等值电路三、冲击电压发生器结三、冲击电压发生器结 构构户内800kV冲击
14、电压发生器户外冲击电压发生器 及分压器户内冲击电压发生器 及截波装置四、冲击电压的测量n球隙测电压峰值n分压器配用示波器、峰值电压表、数字记录仪等n分压器类型：电阻型、电容型、阻容并联型、阻 容串联型各种预防性试验方法的特点总结各种预防性试验方法的特点总结序号序号试验方法试验方法能发现的缺陷能发现的缺陷1 1测量绝缘电阻及泄漏电流测量绝缘电阻及泄漏电流贯穿性的受潮、脏污和导电通道贯穿性的受潮、脏污和导电通道2 2测量吸收比测量吸收比大面积受潮、贯穿性的集中缺陷大面积受潮、贯穿性的集中缺陷3 3测量测量tgtg绝缘普遍受潮和劣化绝缘普遍受潮和劣化4 4测量局部放电测量局部放电有气体放电的局部缺陷
15、有气体放电的局部缺陷5 5油的气相色谱分析油的气相色谱分析持续性的局部过热和局部放电持续性的局部过热和局部放电6 6交流或直流耐压试验交流或直流耐压试验使抗电强度下降到一定程度的主绝缘局使抗电强度下降到一定程度的主绝缘局 部缺陷部缺陷7 7操作波或倍频感应耐压试操作波或倍频感应耐压试 验验( (限于变压器限于变压器) )使抗电强度下降到一定程度的主绝缘或使抗电强度下降到一定程度的主绝缘或 纵绝缘的局部缺陷纵绝缘的局部缺陷表中序号表中序号6 6和和7 7两项为破坏性试验，两项为破坏性试验，其它各项均属于非破坏性试验其它各项均属于非破坏性试验绝缘预防性试验是在电力设备处于离线情况下进行的。离绝缘预
16、防性试验是在电力设备处于离线情况下进行的。离 线监测的缺点是：线监测的缺点是： 需停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止运需停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止运 行；行； 只能周期性进行而不能连续地随时监视，绝缘有可能在只能周期性进行而不能连续地随时监视，绝缘有可能在 诊断期间发生故障；诊断期间发生故障； 停电后的设备状态，如作用电场及温升等和运行中不相停电后的设备状态，如作用电场及温升等和运行中不相 符合，影响诊断的正确性。譬如前述的绝缘符合，影响诊断的正确性。譬如前述的绝缘tgtg检测，采用检测，采用 电桥法时，由于标准电容器的额定电压的限制，一般只加电桥法时，由于标准电容器的额定电压的限制，一般只加 到到10kV10kV，这对于，这对于220kV220kV500kV500kV的电力设备而言，电压是很的电力设备而言，电压是很
