电气试验理论基础及实操

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1、电气试验理论基础及实操主 讲 人：杨海亭 实操协助：何厚廷一、概述1、目的和意义电力系统包括众多的电气设备，有些电气设备的故障会 威胁到整个系统的安全供电。电力生产的实践证明，对电 气设备按规定开展检测试验工作，是防患于未然，保证电 力系统安全，经济运行的重要措施之一.由于电力设备在设计和制造过程中，不免存在一些质量 问题，而且在安装过程中也可能出现损坏，由此将造成一 些潜伏性缺陷。电力设备在运行中经常处于热，化学，机 械振动以及其他因素的影响，其绝缘易出现劣化，甚至失 去绝缘性能，造成事故。综上，开展电气试验目的就在于及时发现设备缺陷，有 效防止事故发生。2、分类 1) 按性质分a) 出厂试

2、验：是电力设备生产厂家根据有关标准和产 品技术条件规定的试验项目。b)交接验收试验、大修试验：是指安装部门、检修部门 对新投入设备、大修设备按照有关标准及产品条件或规 程规定进行的试验。（注：我厂执行的交接试验规程是 ：GB 50150-2006）c) 预防性试验：是指设备投入运行后，按一定的周期 由电气试验部门进行的试验。（注：我厂执行的预防性试 验规程是：Q/CSG114002-2011）2)按试验的作用和要求分a)绝缘试验测量设备绝缘性能的试验。绝缘试验分两大类：（1）非破坏性试验。是指在较低的电压下，或在不破坏 绝缘的基础上测量各种特性，从而判断绝缘内部的缺陷。 实践证明，这类方法是有

3、效的，但由于试验电压较低，缺 陷不能充分暴露，目前还不能只靠它判断绝缘水平。 （2）破坏性试验，或称耐压试验。这类试验对绝缘的考验 是严格的，特别是能揭露那些危险性较高的集中性缺陷。 通过这类试验，能保证绝缘有一定的水平和裕度，其缺点 是有可能在试验中给被试设备的绝缘造成损伤。但目前仍 是绝缘试验中的一项主要方法。 为了避免破坏性试验对绝缘的损伤，破坏性试验要在非破 坏性试验之后进行。b)特性试验通常把绝缘以外的试验统称为特性试验。这类试验主要是 对电气设备的电气机械方面的某些特性进行测试，如变压 器的变比试验，极性试验；线圈的直流电阻；断路器的导 电回路电阻，分合闸时间和速度试验等总之，种类

4、试验方法各有所长，各有局限。试验人员应对试 验结果进行全面综合分析 一、与该产品出厂及历次试验的数据进行比较，分析 设备绝缘变化的规律和趋势; 二、与同类或不同相别的设备的数据进行比较，寻找 异常; 三、将试验结果与规程给出的标准进行比较，综 合分析是否超标，判断是否有缺陷或薄弱环节。二、名词及术语1、吸收比 K=R60/R15（秒） 2、极化指数 P=R600/R60（秒） 3、集中性缺陷：如绝缘子的瓷质开裂；发电机的绝缘局部 磨损；电缆绝缘的气隙在电压作用下发生局部放电。 4、分布性缺陷：电气设备的整体绝缘性能下降。如发电机 ，套管等绝缘中的有机材料受潮，老化，变质等 5、变压器绕组的分级

5、绝缘：绕组的中性点端子直接或间接 接地时，其中性点端子的绝缘水平比线路端子所规定的要 低 6、变压器绕组的全绝缘：所有变压器绕组与端子相连接的 出线端都具有相同的额定绝缘水平。三、理论基础1、电解质的物理知识电介质即绝缘介质，主要物理现象有极化、电导、损耗和击 穿。1 电介质的极化把电介质放在电场中，电介质就要极化，极化形式有两种， 一种是瞬态过程，完全弹性方式，无能量损耗；另一种是非瞬 态过程，极化的建立和消失都要伴随能量损耗，又称为松弛极 化。 电子极化、原子或离子位移极化、偶极子转向极化（松弛极化 ）、空间电荷极化、夹层介质界面极化。电介质的极化都需要一定的时间，有的长有的短。极化的基本

6、形式2、吸收现象（直流作用下）第一阶段ic(电容电流 ，弹性极化)第二阶段ia（泄露电流，夹层极化和松弛极化）第三阶段ig（电导电流）注.多层绝缘的吸收现象较明显，如发电机的手包绝缘， 而单一绝缘结构的吸收现象不明显，如绝缘子。3、电容电流施加电压U后，极化由0开始增大，此时ic最大。到/2时 ，为0.问题：为什么叫电容电流，因在周波中，ic的最大值恒超 前u最大值/2，即90，故称电容电流，4、电介质的电导电介质的电导分电子电导和离子电导，理想的电介质是不 含带电质点的，所以我们常说的电导是离子性电导，而当 绝缘被击穿时，电介质中会出现电子电导，此时也就失去 了绝缘的作用。温度越高，绝缘越小

7、（说明）5、电介质的击穿分为气体击穿、液体击穿和固体击穿 1）气体击穿：由于施加电压超过饱和电流后，进入碰撞游 离阶段，进而形成电子崩，形成高电导的通道，达到击 穿。 2）液体击穿：常见的如变压器油，油中多多少少含杂质， 在电场的作用下，杂质被吸向集中区域，顺电场线排列， 形成小桥，达到击穿。 3）固体击穿：电击穿、热击穿和化学击穿。a)电击穿:也是形成电子崩.b)热击穿：介质损耗产生热量来不及散去，形成介质分 解、碳化，形成击穿。c)电化学击穿，因介质中含气泡、水分等化学物质，逐步 发展为击穿。四、电气试验实例讲解我们以6kV干式变的交接试验为例来讲解电气试验的 程序和步骤。 1、电气试验中

8、的技术措施和安全措施1）技术措施a）周密的准备工作。包括拟定试验程序，准备试验设 备仪器等b)合理整齐的布置试验场地。试验器具靠近试品设备，带 电部分互相隔开，面向试验人员并处于视线之内c）试验数据及相关资料的准备，如出厂报告、相关图纸 规程等。2）安全措施a）现场工作必须执行工作票制度，工作许可制度，工 作监护制度，工作间断和转移及终结制度。b）在试验现场应装设遮拦或围栏，悬挂警示牌，并派 专人看守。 c）高压试验不得少于两人，试验负责人应由经验人员 担任。开始前，负责人应对全体试验人员详细交待试验中 的安全事项。d）因试验需要断开电气设备接头时，应做好标记，恢 复后应进行检查。e)实验器具

9、的外壳应可靠接地，高压引线应尽可能短 ，必要时用绝缘物支持，为了在试验时确保高压回路的任 何部分不对接地体放电，高压回路与接地体必须留有足够 的距离。f)加压前须认真检查接线，表计量程，确认调压器处 于零位，仪表开始状态正确无误，并通知有关人员离 开被试设备，得到负责人许可后，方可加压。g)变更接线或试验结束，应首先降下电压，断开电 源，并将升压装置的高压部分短路接地。h)未装接地线的大容量试品，应先放电再进行试 验。3、6kV干式变试验项目a)测量绕组连同套管的直流电阻b)检查所有分接头的电压比c）检查变压器三相接线组别和单相变压器引出线的极性d)测量与铁芯绝缘的各紧固件及铁芯的绝缘电阻e)

10、测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数f)绕组连同套管的交流耐压试验g)额定电压下的冲击合闸试验h)检查相位i)试验报告的整理1）测量绕组连同套管的直流电阻a) 试验目的：检查绕组接头的焊接质量和绕组有 无匝间短路；电压分接开关的各个位置接触是否良好 及分接开关实际位置与标示位置是否相符；引出线有 无断裂等。b)测量的物理过程：c)测量方法：现在主流设备采用的是电压电流表法，即压降法，简单理 解就是加电流，测电压，用欧姆定律Rx=U/I，计算电阻。 其他方法不在此讲述。d)缩短直阻测试时间的方法:延伸问题：因为6kV干式变测量时间很短，但大型变压器 的时间常数大，充电时间很长，需要其他方

11、法弥补这一问 题，提高试验效率。常用的两种方法一是恒流充电法，二 是助磁法。但我厂的主变为离相式，加上我们的试验设备 可以达到40A的恒流，故不需要额外缩短测试时间。e)测量中注意事项及结果判断温度的影响：不同温度下测量的直阻应换算至同一 温度下的直阻值，换算公式，R2=R1*(T+t2)/(T+t1)R1、R2f分别为温度在t1、t2（C）时的电阻值，T 为计 算系数，铜取235，铝取225。连接截面应接触良好。在测量过程中，严禁拉开电源，测试结束后应充分放 电，防止反充电将试验设备冲坏。（变压器的自感效应未 放电的情况下可达上千伏）结果判断，依据规程，此处不详述。2）检查所有分接头的电压比

12、及接线组别和极性a)试验目的：电压比的测量：检查变压器匝数比的正确性，检查 分接开关的情况，变压器发生故障后，通过测电压比作为 判断匝间短路的手段之一。接线组别和极性：极性检查即检查绕组的头尾情 况。组别检查即检查一二次绕组的相位差。我们的干式变 大部分为Dyn11（这里的11表示二次电压滞后一次电压 330，30为一个点，那么330/30即为11点）。变压器的接线组别是并列运行的重要条件之一，不一致 则会导致产生很大的环流。b)测量方法我们的设备是BZC全自动变比测试仪以锅炉变为例，下面是铭牌C）测量时的注意事项及结果判断试验设备的高低压侧不允许倒换。设备可靠接地。倒换分接头时应注意不要拧断

13、丝或滑丝。测试结果应符合规程规定。3）测量铁芯绝缘我们知道，铁芯必须为一点接地，否则会产生涡 流。测量时应解开接地连片，用2500V摇表测试，持续 时间1分钟，无闪络，此处判断有无闪络的方法是看绝 缘表读数是否摆动，或听声音是否有放电声，我们认 为一般6kV变压器绝缘大于6M即可。4）测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数a)目的和意义测量吸收比和绝缘电阻是检查变压器绝缘的简便方 法，也是进行破坏性试验的前提条件，一般对绝缘受潮和 局部缺陷均能有效发现。b)测试步骤方法试验前先检查安全措施，被试品电源及一切对外连线 应拆除。被试品接地放电，大容量设备至少放电5分钟。勿 用手直接接触放电导

14、线。根据表面脏污及潮湿情况决定是否采取表面屏蔽或需 要烘干及清擦，以消除其对绝缘电阻的影响。放稳绝缘电阻表，低速摇绝缘电阻表，瞬时短接“L” “E”检查绝缘电阻表是否完好。将被试品测量部分接于“L”与 “E”端子之间， “L”端子接高压测量部分， “E”端子接低压或外壳接地 部分。驱动（摇）绝缘电阻表达额定转速，读取1分钟时的 绝缘电阻值。测量吸收比时，先驱动（摇）绝缘电阻表达额定转速， 待指示为“”时，将“L”端子接于被试品，同时计算时 间，读取15秒和60秒时绝缘电阻值。读数后先断开“L”端 子与被试品连线（用绝缘柄），再停止摇动，防止反充电 损坏绝缘电阻表。试验完毕或重复试验时，必须将被

15、试品对地或两极间 充分放电，以保证人身、仪器安全和提高测量准确度。记录被试品设备铭牌、运行编号、本体温度、环境温 度及使用的绝缘电阻表型号。变压器绝缘测试部位c)绝缘阻值的影响因为及结果判断温度的影响：一般情况下，绝缘电阻随温度升高而降 低。因此实际测量绝缘电阻时，必须记录试验温度（环境 及设备温度），而且尽可能相近温度下进行测量，以避免 温度换算引起的误差。湿度和设备表面脏污的影响：空气相对湿度增大时， 绝缘物表面吸附许多水分，使表面电导率增加，绝缘电阻 降低。当绝缘物表面形成连通水膜时，绝缘电阻更低。电 力设备表面脏污也会使绝缘电阻降低。根据以上两种情况 ，现场测量绝缘电阻时必须用屏蔽环消

16、除表面泄漏电流的 影响或烘干、清擦干净，得以测量真实数值。残余电荷的影响：大容量设备运行中遗留的残余电荷或 试验中形成的残余电荷未完全放尽，会造成绝缘电阻偏大 或偏小，引起测量的绝缘电阻不真实。残余电荷的极性与 绝缘电阻表的极性相同时，测得的绝缘电阻将比真实值增 大;否则，将相反。为消除残余电荷的影响，测量绝缘电阻 前必须充分接地放电，重复测量中也应充分放电，大容量 设备就至少放电5分钟。感应电压的影响：现场预防性试验中，由于带电设备之 间的电容耦合使停电设备带有一定的电压，感应电压强烈 时可能损坏绝缘电阻表或造成指针乱摆，得不到真实的测 量值。（该项为延伸项）延伸项（泄露电流测量结果分析）5）绕组连同套管的交流耐压试验a)目的和意义交流耐压试验的电压、波形、频率和在被试品中 的电压分布均符合设备在交流工况下的实际情况，因 此能有效的发现绝缘缺陷。b)试验方法C）设备选型电容电流的计算I=2f