《电气绝缘测试技术 第３版 教学课件 ppt 作者 刘耀南 邱昌容 西安交通大学 主编 第五章 在线测量与绝缘诊断》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气绝缘测试技术 第３版 教学课件 ppt 作者 刘耀南 邱昌容 西安交通大学 主编 第五章 在线测量与绝缘诊断（154页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、407E,第五章 在线测量与绝缘诊断 第六章 可靠性试验,407E,第五章 在线测量与绝缘诊断,407E,第五章 在线测量与绝缘诊断,第一节 漏电流的测量 第二节 电容和损耗因数的测量 第三节 局部放电的测量 第四节 绝缘油的试验与分析 第五节 绝缘诊断,407E,第一节 漏电流的测量,一、夹钳法 二、计算机辅助测量法,407E,第一节 漏电流的测量,图5-1 穿心电流互感器,407E,一、夹钳法,图5-2 夹钳法测量时夹钳位置图 a)正确夹法 b)电线靠近钳口 c)夹钳 附近有大电流电线 d)钳口有间隙,407E,二、计算机辅助测量法,图5-4 变压器漏电流测试装置图,407E,第二节 电容
2、和损耗因数的测量,一、瓦特表法 二、电桥法 三、相位比较法,407E,一、瓦特表法,图5-5 工作电压下测量电容和tan的瓦特表法,407E,二、电桥法,图5-6 电桥法在线检测、tan,407E,三、相位比较法,(1)尽量将电流、电压两路信号的幅值调整相同。 (2)经过比较器输出的两个信号波形，先将其中一个信号“反相”，然后再和另一个信号相与。,407E,三、相位比较法,图5-7 相位比较法测量的线路框图,407E,图5-8 相位差时序图,407E,图5-9 现场测量tan及PD的原理图,407E,第三节 局部放电的测量,一、罗哥夫斯基线圈采样 二、耦合电容器采样 三、压电传感器采样,407
3、E,一、罗哥夫斯基线圈采样,图5-10 现场测量局部放电的接线图,407E,二、耦合电容器采样,图5-11 发电机在线检测PD线路图 a)干扰信号的差动放大器输出 b)局部放电信号的差动放大器输出,407E,三、压电传感器采样,图5-12 电晕枪工作原理图,407E,三、压电传感器采样,图5-13 热棒工作原理图,407E,第四节 绝缘油的试验与分析,一、油中气体的分析 二、油中其他物质的分析,407E,一、油中气体的分析,1.气相色谱分析 2.渗透性薄膜,407E,1.气相色谱分析,图5-14 手揿式取样阀,407E,2.渗透性薄膜,(1)当C00时 (2)在一定温度下，气室中氢气浓度达到饱
4、和状态时，则,407E,图5-15 燃料电池结构图 a)单一型 b)复合型,407E,图5-16 油中气体浓度与渗过PFA 薄膜气体浓度间的关系,407E,图5-17 气体探测器输入和 输出电压的关系,407E,图5-18 便携式异常诊断装置,407E,二、油中其他物质的分析,油纸绝缘的老化表现在纸的聚合度的降低，运行30年的变压器绕组中，纸的聚合度平均下降到新变压器的50%。通过实验室中模拟变压器油纸绝缘的老化试验，获得油中糠醛含量与纸的聚合度的关系曲线。,407E,第五节 绝缘诊断,一、高压电力变压器的绝缘诊断 二、高压塑料电缆的绝缘诊断 三、电机的绝缘诊断,407E,一、高压电力变压器的
5、绝缘诊断,(一)基本介电性能 (二)测量局部放电 (三)绝缘油的分析,407E,(一)基本介电性能,1.绝缘电阻、泄漏电流是否超过标准值 2.介质损耗因数tan是否合格 3.耐压或击穿,407E,1.绝缘电阻、泄漏电流是否超过标准值,在施加直流电压后10min和1min时，分别测得电阻R10、R1，其比值R10/R1要大于1.5(20C时)。,407E,2.介质损耗因数tan是否合格,图5-20 运行中电力变压器绕组绝缘的tan与 含水量及tan的关系图(60C) a)220kV b)330500kV(用70C时的tan),407E,2.介质损耗因数tan是否合格,图5-21 安装时电力变压器
6、绕组绝缘的tan与 含水量及tan的关系图(60C) a)220kV b)330500kV(用70C时的tan),407E,3.耐压或击穿,对整台设备做耐压试验，考验在电压可能浮动的范围内的承受能力。由于绝缘油是绝缘系统中击穿场强较低的薄弱环节，同时取样也比较方便，因此要经常取油样进行击穿试验。耐压试验的电压值和油的击穿电压标准值都在有关标准中规定。,407E,(二)测量局部放电,这是近年来引起广泛关注的做为绝缘诊断依据的新技术。至今尚无国家标准规定超过多少放电量设备应停止运行、进行维修。各部门各有试用指标，有的规定3000pc，有的规定更高的pc值；有的规定只要放电量不发展，几千pc都可继续
7、运行。由于目前的测量方法测得的是视在放电电荷，不是放电点的实际放电电荷，对于同一实际放电量的放电，若发生在测量端(绕组的高压端)附近，要比发生在远离测量端(绕组的末端)测得的视在放电电荷可能大10倍以上。同时相同放电量的放电，在不同场强下，对不同的材料造成的破坏都不一样，因此目前尚难做出比较科学的规定，但放电量大而且增长快肯定是危险的。,407E,(三)绝缘油的分析,1.气体含量法 2.气体比值法 3.密封式有充氮式、隔膜式、金属波纹管式。 4.糠醛含量分析,407E,1.气体含量法,表5-1说明油中溶解的各种气体含量的极限值，并说明在什么情况下可视为正常，什么情况下应加以注意，什么情况下应做
8、为异常处理。,407E,2.气体比值法,表5-1 各种气体的极限含量,407E,3.密封式有充氮式、隔膜式、金属波纹管式。,表5-2 改良IEC三比值法的编码规则,407E,3.密封式有充氮式、隔膜式、金属波纹管式。,表5-3 判断故障性质的改良IEC三比值法,407E,3.密封式有充氮式、隔膜式、金属波纹管式。,图5-22 TD图判断故障性质,407E,4.糠醛含量分析,表5-4 气体组分图形诊断表,407E,4.糠醛含量分析,表5-4 气体组分图形诊断表,407E,4.糠醛含量分析,图5-23 变压器糠醛含量与时间分布关系 a) 77台电厂升压变压器糠醛含量与时间分布关系 b) 212台
9、变压器糠醛含量与时间分布关系 A非正常老化区 B正常老化区 C缓慢老化区,407E,二、高压塑料电缆的绝缘诊断,(一)基本介电性能 (二) 局部放电 (三) 直流分量 (三)吸收电流,407E,(一)基本介电性能,1.绝缘电阻和泄漏电流 2.漏泄电流随时间而增加时要注意。 3.也有采用表中括号内的数值。 4.损耗因数tan 5.耐压试验,407E,1.绝缘电阻和泄漏电流,表5-5 直流漏电流判断基准,407E,2.漏泄电流随时间而增加时要注意。,漏泄电流随时间而增加时要注意。,407E,3.也有采用表中括号内的数值。,图5-24 绝缘电阻与击穿电压的关系,407E,3.也有采用表中括号内的数值
10、。,图5-25 泄漏电流与击穿电压的关系,407E,4.损耗因数tan,表5-6 tan的判断基准,407E,4.损耗因数tan,图5-26 tan与击穿电压的关系,407E,4.损耗因数tan,图5-27 击穿电场强度与水 树枝长度的关系,407E,5.耐压试验,由于长电缆的电容量很大，用工频交流做耐压试验，需要大容量高压试验变压器，在现场做试验是不现实的。过去都是用直流高压来替代交流，近年来发现直流高场强对XLPE绝缘会带来严重损害，现已基本不用。人们正在试用某种超低频高压，如0.1Hz来做耐压试验，但它与工频高压的等效性，还有待进一步研究和积累经验。,407E,(二) 局部放电,XLPE
11、电缆中的局部放电造成的危害，要比油纸电缆的严重得多。XLPE电缆允许的放电量很小(出厂时要求小于5pc或10pc)，同时长电缆的电容量大，测量局部放电的灵敏度又低，再加上现场干扰大，在现场测量电缆的局部放电是很困难的，目前只能测到比较严重的放电。对于允许的放电量尚无标准规定，一般认为放电量为上百pc，或虽只有几十pc的放电量但还在不断增长，都应做为异常处理。,407E,(三) 直流分量,图5-28 测量直流分量的线路图,407E,(三) 直流分量,图5-29 吸收电流和反吸收电流 随时间的变化曲线,407E,(三)吸收电流,1.老化因子A 2.反吸收电流,407E,1.老化因子A,表5-6 X
12、LPE电缆老化和未老化的A值,407E,2.反吸收电流,在试品上施加直流电压，经一定时间后，吸收电流下降到稳定值，这时把试品短路，试品放电的电流为反吸收电流Id.,407E,三、电机的绝缘诊断,(一)基本介电性能 (二)局部放电 (三)发电机的温度和过热 (四)气体成份的在线监测,407E,(一)基本介电性能,1.直流试验 2.介质损耗因数tan及其增量tan 3.耐压试验,407E,1.直流试验,(1)绝缘电阻 电机受潮或污染，特别是绝缘层有开裂时，绝缘电阻会明显下降。 (2)极化指数,407E,2.介质损耗因数tan及其增量tan,图5-30 tan与电压的关系曲线,407E,2.介质损耗
13、因数tan及其增量tan,图5-31 击穿电压与tan的关系,407E,3.耐压试验,耐压试验有两种，一种是工频交流耐压试验，施加工频电压略高于电机运行的额定电压(如1.5倍额定电压)，承受几分钟时间(具体的电压时间由各种电机的技术标准规定)。这种试验是考验电机线圈对地的主绝缘承受工频电压的能力。另一种是施加冲击电压，这不但考验电机的主绝缘，而且也考验电机匝间的绝缘承受电场的能力。,407E,(二)局部放电,现有电机的局部放电的放电量都比较大，这是由于电机采用的是复合固体绝缘(云母环氧)在线圈(棒)成型过程以及运行过程都会形成较大的气隙。虽然云母材料抗电老化性能较强，能经受得起较强的局部放电，
14、但剧烈的局部放电还是会对电机绝缘带来严重的损坏。在损坏的电机中，可以看到严重放电的部位绝缘层都变成了粉末。因此，严重的局部放电还应作为绝缘故障来处理。一般认为放电量稳定在几千pc之内是可以允许的。进一步应仔细分析放电的部位、测试的方法，虽然测得的放电量是相同的，但发生在不同的部位，对绝缘的危害程度就可能不同。不同方法测得的放电量有时也是不可比的。,407E,(三)发电机的温度和过热,1)采用差动技术。 2)将离子室放在120C的高温环境中，可以消除油雾的影响，防止监测器的误报警，但这时仪器的灵敏度下降了20%。 3)在微粒监测器后加装气样采集装置，当监测器发出报警后，自动采集气样。,407E,
15、(三)发电机的温度和过热,图5-32 发电机中微粒检测装置原理图,407E,(四)气体成份的在线监测,1)对运行时间在10年以内的汽轮发电机，正常时在氢气中的CH4含量不应大于0.01%、CO2含量不大于0.05%；而运行10年以上者，CO2的含量有可能超过0.1%，但CH4的含量不应超过0.1%。 2)如氢气中CH4及CO2的含量增高，并且出现其他气体，如CO、C2H6、C2H4等时，说明可能有固体绝缘过热或气体放电；如出现C2H2，则反映在有些点上有较强烈的放电现象。 3)如氢气中有CO2，而CH4的浓度不大于0.01%，则可能是在固体绝缘中有微弱的局部放电。,407E,(四)气体成份的在
16、线监测,表5-7 环氧云母绝缘和沥青云母绝缘材料热分解情况(单位：ml/g),407E,(四)气体成份的在线监测,图5-33 气体组成分析装置 1火焰电离检测器 2点火器 3信号适配 器 4放大器 5记录仪 6加热器,407E,第六章 可靠性试验,407E,第六章 可靠性试验,第一节 可靠性的基本概念与主要特征量 第二节 可靠性试验分类 第三节 可靠性筛选试验 第四节 加速老化试验及其数据的分析 第五节 热老化试验 第六节 电老化试验,407E,第一节 可靠性的基本概念与主要特征量,一、可靠度及可靠度函数 二、失效密度函数及累积失效分布函数 三、失效率及失效率函数 四、平均寿命和寿命标准离差 五、可靠寿命,407E,一、可靠度及可靠度函数,图6-1 R(t)函数曲线,407E,二、失效密度函数及累积失效分布函数,图6-2 累积失效频率直方图,407E,二、失效密度函数及累积失效分布函数,图6-3 f(t)、F(t)与R(t)之间的关系,407E,三、失效率及失效率函数,单地说，失效率就等
