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1、电气设备预防性试验、涉网特殊试验 及故障诊断分析,华电电力科学研究院西安分院 讲课人：马党国 2015年7月21日,第一章 电气设备预防性试验 第一节 电气设备试验的基本知识 电气设备的试验按照试验目的不同分为交接试验、预防性试验和其他电气设备试验，按照试验内容分为特性参数试验和绝缘试验。交接试验的依据GB50150-2006电气装置安装工程电气设备交接试验标准，其意义主要有：检查鉴定电气设备的质量是否合格；检查电气设备运输、保管、安装过程中是否损坏、判断设备是否能投入运行及为以后运行监督和检修提供基础性参考技术数据。预防性试验的依据是原电力工业部颁发的DL/T596-2005电气设备预防性试
2、验规程，其意义是：可以尽早发现绝缘缺陷和薄弱环节、掌握电气特性的现状及其变化情况从而减少绝缘损坏事故、有利于运行过程的安全运行。对电气设备试验结果进行分析判断的一般方法：,与试验标准相对照 调查电气设备检修和运行情况 采用比较法 分为：与历次试验结果进行比较、同一设备比较及同类型设备比较电气设备试验经常在高电压下进行，因为在高电压下工作，由于疏忽人体与带高电压设备部分的距离小于安全距离时会发生人身伤亡事故；因错接试验电路或错加更高的试验电压很可能是试验设备或被试验设备发生损坏。所以安全问题特别重要，为了防止意外事故的发生，必须做好以下各项安全技术措施： 充分做好试验前的准备工作 高电压试验工作
3、人员不应小于2人 试验前，试验负责人应对每个参加试验的人员明确分工，详细说明有关安全注意事项 试验设备和被试验设备的金属外壳均应接地 试验装置的电源开关应适用明显断开的双极刀闸，以便于明显区分合闸或分闸两种工作状态 高压试验一般应由较低一级的试验人员负责接线，完成后由试验负责人负责检查 试验过程由试验负责人同一指挥，全体试验人员必须思想集中、随意走动，对直流试验设备及大电容量的被试品，需经多次放电，放电时间至少1min以上 试验结束后，应拆除自装的接地短路线,二、电气设备绝缘试验 1电气设备绝缘的缺陷介绍电气设备绝缘的缺陷往往存在两类缺陷：一类是范围较小但危害较大的集、性缺陷，如机械损伤、局部
4、积压、磁质开裂等引起的局部损坏，在运行过程中缺陷范围很容易扩大，使造成绝缘事故的主要隐患；另一类是范围较广的分布性缺陷，使绝缘电阻下降、发热严重、进一步加速设备绝缘老化。 2绝缘试验项目分类 绝缘试验项目可以分为两大类：一类是非破坏性试验，通过测量绝缘的有关参数，判断其绝缘状况，通常的非破坏性试验有绝缘电阻和吸收比、直流血流电流的测量、介质损耗角正切值的测量等；另一类是破坏性试验，能够有效地发现设备绝缘的一些严重缺陷，是鉴定性试验，通常的破坏性试验有直流耐压和交流耐压试验等。 3电气设备绝缘试验 （1）绝缘电阻和吸收比的测量：选择兆欧表额定电压在1kV以下的设备选 择1000V兆欧表；额定电压
5、在1kV以上的设备选择2500V兆欧表；试验前拆除设备的连接线对其进行充分放电，大容量放电时间不少于2min；试验前对兆欧表检查，做指针归“0”否则表明兆欧表有缺陷。影响电气设备绝缘电阻的因素有两个方面：一是湿度，当空气湿度增大时，绝缘物体由于毛细管作用吸收较多的水分、导电率增大、绝缘电阻值下降；二是温度，当温度升高时，加快了离子运动，绝缘物体内部的水分和绝缘物结合松弛，在外电场的作用下，水分子顺纤维物质呈细长绒状伸长，另外绝缘物内的其他盐类、酸性物质，都可使导电率增加从而降低绝缘电阻。 （2）直流泄露电流试验，其测量和绝缘电阻的测量在原理上是一致的，更能有效的发现设备的绝缘缺陷。其原因是，其
6、一所不同的是前者的电压较高，易于暴露绝缘本身的弱点；其二测量,泄露电流试验，其测量和绝缘电阻的测量在原理上是一致的，更能有效的发现设备的绝缘缺陷。其原因是，其一所不同的是前者的电压较高，易于暴露绝缘本身的弱点；其二测量的直流泄露电流是用灵敏度较高的微安表，精确度步兆欧表感骄傲，这样有利于发现绝缘的缺陷和提高试验的准确性；其三泄漏电流和电压成指数关系I=f（u）上升，较低电压范围内其泄露电流曲线呈直线上升状态，且斜率较低，电压升高尝过此范围因离子活动加剧，且因强电场作用，绝缘中游离出更多导电质点，此时泄露电流比电压增长的速度快，而后者一般成直线关系，符合欧姆定律。右图中AB段，到达B点后，若电压
7、增加，绝缘将被击穿，直流泄露试验所加电压都在A点以下，OA段所示。同样的电压下，泄露电流增大，如OC段所示说明绝缘受潮或老化。若绝缘有集中性缺陷，则电压升到一定程度时绝缘击穿，泄露电流急剧增大，如OD段所示。 为了防止被试品击穿后有较大的电流通过微安表造成损坏，一般采用的保护电路如右图，其中C为缓冲电容器，L为缓冲电感（0.11H）。电流会产生两种情况，当直流电压脉动较大时，泄露电流中有较大的交流分量，使微安表指针摆动较大难以读数；当被试品放电或击穿时产生高频脉冲电路，电容C给泄露电路中交流分,为了防止被试品击穿后有较大的电流通过微安表造成损坏，一般采用的保护电路如右图， 其中C为缓冲电容器，
8、L为缓冲电感（0.11H）。电流会产生两种情况，当直流电压脉动较大时，泄露电流中有较大的交流分量，使微安表指针摆动较大难以读数；当被试品放电或击穿时产生高频脉冲电路，电容C给泄露电路中交流分量及冲击电流提供旁路，电感L起到防止电流中的交流分量和冲击电流通过微安表的作用事微安表易于 读数，免受脉冲电流冲击。 下面介绍一下大型发电机定子绕组的直流泄漏和直流耐压试验，其过程中从电压和电流的关系观察绝缘状态，直流试验对发电机定子绕组绝缘是按电阻分压的，因而更能有效的发现端部缺陷和间隙性缺陷。例如，某第二发电厂五号发电机是东方电机股份有限公司生产的QFSN300220B型汽轮发电机，额定容量300MW，
9、额定电压20kV，额定电流1019kA，接线方式2Y，每相对地电容02242f，冷却方式水氢氢。 对发电机定子绕组的直流耐压和直流泄漏试验采用低压屏蔽法，试验时拆除汇水管法兰接地线，在通水情况下进行。根据规范及现场实际情况，直流泄漏试验电压为：Us3Un=320kV=60kV，试验电压按每线0.5倍额定电压分阶段升高，每阶段停留一分钟，并记录泄漏电流。接线图如下：,（3）绝缘介质损耗角正切值测量 绝缘材料在电场作用下把一部分电能转化为热能消耗的现象称为损耗。其原因一方面是电介质存在电导，在外电场的作用下，电导电流引起电介质发热；另外一方面是由于在交变电场作用下，电介质随外加交流电压方向变化，其
10、极化方向不断的发生周期性的改变，引起极化损耗。 绝缘介质tan测量采用西林电桥法，其工作原理接线如右图所示，在工作电压10kV、频率50Hz的工频交流电压下，测量电路有四个阻抗桥臂和一个检流计P构成。 用西林电桥测量tan有正、反两种方式的接线，测量tan正接线如图（a），其特点是电桥工作是D点接地，因为A、B两端处于低电位，杂散电流很小，所以测量误差小，但是要求被试品必须能够对地绝缘；测量tan正接线如图（b），其特点是电桥C点接地，因为A、B两端处于高电位，杂散电流很大，所以测量误差大，但是宜于一端接地的设备测量。,（4）工频交流耐压试验 工频交流耐压试验是用超过被试品额定电压一定倍数的工
11、频高电压，来替代设备在实际运行中所可能承受的内部过电压，并对被试品绝缘作一定时间的试验。它能有效发现绝缘中的集中性缺陷，考核设备的绝缘水平。交流耐压试验尽管有某些缺点，在设备绝缘的一些弱点会更加发展，试验对其造成新的损伤积累，但在施工现场此项试验是很有必要的。因为设备绝缘的各项非破坏性试验能从不同的方面反映绝缘的情况，发现一些缺陷，这些试验电压往往低于设备的工作电压，不能有效地发现绝缘弱点，而交流耐压试验更适合电气设备绝缘的实际工作情况，能有效地发现绝缘的弱点。基于上述原因，工频交流耐压试验在电气绝缘的各项试验中是一项具有决定意义的试验。 测量交流耐压试验高电压方法一般采用静电电压表直接测量试
12、验变压器高压侧，接线如右图所示，其形式较多结构也有所不同，但其基本工作原理相同。其优点是直接测量被试品上的交流试验高电压的有效值，且测量结果正确。 对交流耐压试验结果判断，即在试验过程忠，被试品不发生击穿认为合格，否则认为不合格，可以通过以下几种情况进行分析判断。一个方面通过表计指示的变化判断，电流表突然大幅增大或高压侧静电表指示突然明显下降，一般表明有击穿或局部放电现象；其次通过试验变压器低压测得控制回路开关的动作情况判断，如果试验回路上的过流继电器整定值适当，则可认为设备可能击穿；再则通过试验过程中发生的其他异常情况进行判断，如发生冒烟、焦臭、闪弧发电声等，都表明绝缘有缺陷。,第三节 电气
13、设备的试验方法 一、互感器试验 1.伏安特性试验 CT伏安特性是指电流互感器一次侧开路，二次侧励磁电流与所加电压的关系曲线，实际上就是铁芯的磁化曲线，因此也叫励磁特性。试验的主要目的是检查互感器的铁芯质量，通过鉴别磁化曲线的饱和程度，计算10%误差曲线，并用以判断互感器的二次绕组有无匝间短路。试验接线如图所示：二次接线比较复杂，因为一般的电流互感器电流加到额定值时，电压已达400V以上，单用调压器无法升到试验电压，所以还必须再接一个升压变(其高压侧输出电流需大于或等于电流互感器二次侧额定电流)升压和一个PT读取电压。(如果有FLUKE87型万用表，由于其可测最高交流电压为4000V，可用它直接
14、读取电压而无需另接PT。)试验前应将电流互感器二次绕组引线和接地线均拆除。试验时，一次侧开路，从电流互感器本体二次侧施加电压，可预先选取几个电流点，逐点读取相应电压值。通入的电流或电压以不超过制造厂技术条件的规定为准。当电压稍微增加一点而电流增大很多时，说明铁芯已接近饱和，应极其缓慢地升压或停止试验。试验后，根据试验数据绘出伏安特性曲线。 注意事项 a.电流互感器的伏安特性试验，只对继电保护有要求的二次绕组进行。 b.测得的伏安特性曲线与出厂的伏安特性曲线比较，电压不应有显著降低。若有显著降低，应检查二次绕组是否存在匝间短路(如下图2、3曲线)。当有匝间短,路时，其曲线开始部分电流较正常的略低
15、，因此，在进行测试时，在开始部分应多测几点。 c.电流表宜采用内接法。 d.为使测量准确，可先对电流互感器进行退磁，即先升至额定电流值，再降到0,然后逐点升压。 e. 施加电压值不宜加得太大,首次试验时设定电压值400V进行试探性的试验。 典型U-I特性曲线 2.直流法极性试验 避免其极性接反就是要找到互感器输入和输出的“同名端”，具体的方法就是“点极性”。这里以电流互感器为例说明如何点极性。具体方法是将用1.53V干电池将其正极接于互感器的一次线圈L1，L2接负极，互感器的二次侧K1接毫安表正极，负极接K2，接好线后，将用干电池的正极去“点”电流互感器L1毫安表指针正偏，断开后毫安表指针负偏
16、，说明互感器接在电池正极上的端头与接在毫安表正端的端头为同极性。 K1为同极性即互感器为减极性。如指针摆动与上述相反为加极性。 针对发电机出线的CT安装位置不好的地方，可以用610V干电池在发电机引出端和中性点端用上述方法检查极性。 另外，互感器综合特性测试仪是一款全自动化的PT、CT特性测试仪器，仪器可以完成的试验包括： CT伏安特性试验、PT伏安特性试验，CT极性试验、PT极性试验，CT变比极性试验和PT变比极性试验，自动计算CT的任意点误差,曲线，CT、PT变比比差等结果参数。 3.电压互感器二次回路 PT二次回路接线检查方面,其根部接线端子至端子箱在我们做电压回路通压时检查不到，如果这
17、段电缆绝缘有问题或接线错误会造成很严重的后果(因为PT的二次空开设计在端子箱内,只能保护以后的二次回路)，因此在受电前有必要对此问题引起重视。这里介绍一种检查的方法，将PT的外部回路断开并拆除N600接地线，用我们1.53V干电池在端子箱“点”电压互感器二次回路，负极接至N600，正极分别“点”各相同时在同相的PT一次用万用表电压档检查其值（针对发电机出口PT有50V150V左右），这样检查后确保回路的正确。 PT二次回路的N600是否可以和UPS电源系统的零线连接在一起呢？这种情况是绝对不允许的，在某厂的升压站屏顶小母线将上述情况连接到一起，发生过这样的事故，在接UPS电源时不小心造成了短路
18、，造成保护装置PT电压回路低电压保护动作。这样的事故教训一定要引起我们的重视。 4.电流互感器的二次负载阻抗 电流互感器二次负载阻抗的大小对互感器 的准确度有很大影响。这是因为，如果超出了所允许的二次负载阻抗时，励磁电流的数值就大大增加，而使铁心静如饱和状态，在这样的情况下，以此电流的很大一部分将用来提供励磁电流，从而使误差大为增加，其准确度就随之下降了。二次负载阻抗这方面问题在工作中我们应该引起重视。 对保护级CT有必要在现场进行测定10%误差曲线，电网安评要求有这部分试验内容，确保以后运行中不会发生因为CT 准确下降引起的保护拒动。 当电流互感器10%误差不满足要求时，可采取以下措施： 增大二次电缆截面； 串联备用电流互感器允许负载增大1倍； 改用伏安特性较高的二次绕组； 提高电流互感器变比。,
