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1、高电压技术高电压技术 屠幼萍 +80798656 13691145432 第8讲 绝缘诊断与绝缘试验n绝缘监测和诊断的基本概念绝缘监测和诊断的基本概念n绝缘电阻和泄漏电流的测量绝缘电阻和泄漏电流的测量n介质损耗角正切的测量介质损耗角正切的测量n局部放电的测量局部放电的测量n耐压试验与预防性试验方法的特点总结耐压试验与预防性试验方法的特点总结n绝缘的在线监测绝缘的在线监测 五、耐压试验与预防性试验方法的特点总结n交流耐压n直流耐压n雷电冲击耐压n操作冲击耐压n各种预防性试验方法的特点总结1.交流耐压交流耐压：是交流设备的基本耐压方式。适用是交流设备的基本耐压方式。适用于于220kV220kV以下
2、的电力设备。以下的电力设备。 以变压器为例如图以变压器为例如图所示所示交交流流耐耐压压试试验验实实施施办办法法：电电力力设设备备预预防防性性试试验验规规程程（DL/T DL/T 596596）已已对对各各类类设设备备的的耐耐压压值值作作出出了了规规定定。以以电电力力变变压压器器为为例例，当当大大修修而而全全部部更更换换绕绕组组后后，按按出出厂厂试试验验电电压压值值进进行行试试验验。在在其其它它情情况况下下，它它们们的的耐耐压压值值取取出出厂厂试试验验电电压压的的8585。规规程程给给出出了了电电力力变变压压器器的的交交流流工工频频耐耐压压值值如如表所示表所示 电力变压器交流试验电压值电力变压器
3、交流试验电压值括号内数值适用于不固定接地或经小电抗接地系统括号内数值适用于不固定接地或经小电抗接地系统 额额定定电电压压kVkV最高最高工作工作电压电压kVkV线端交流试验电压值线端交流试验电压值kVkV中性点交流试验电压值中性点交流试验电压值kVkV全部更全部更换换部分更换绕组部分更换绕组全部更换全部更换部分更换绕部分更换绕组组353540.540.58585727285857272666672.572.5140140120120140140120120110110 126.0126.0200200170170（195195）95958080220220 252.0252.036036039
4、53953063063363368585（200200）7272（170170）330330 363.0363.04604605105103913914344348585（230230）7272（195195）500500 550.0550.0630630680680536536578578858514014072721201202.直流耐压直直流流耐耐压压：是是直直流流电电力力设设备备的的基基本本耐耐压压方方式式。对对于于交交流流电电网网中中的的长长电电力力电电缆缆等等，在在现现场场进进行行交交流流耐耐压压试试验验常常出出现现困困难难，因因为为长长电电缆缆的的电电容容量量较较大大。为为了了减
5、减小小试试验验电电源源的的试试验验容容量量，规规程程规规定定采采用用直直流流耐耐压压来来检检查查电电缆缆绝绝缘缘的的质质量量。直直流流耐耐压压基基本上不会对绝缘造成残留性损伤本上不会对绝缘造成残留性损伤直流耐压特点：无无局局部部放放电电损损伤伤：对对于于电电缆缆等等油油纸纸绝绝缘缘，在在交交、直流电压作用下，在油和纸上的电压分布不一样直流电压作用下，在油和纸上的电压分布不一样交流时电压按介电常数交流时电压按介电常数分布：电压较多作用在油层上分布：电压较多作用在油层上直流时电压按电阻系数直流时电压按电阻系数分布：电压较多作用在纸上分布：电压较多作用在纸上纸纸的的耐耐压压强强度度较较高高，所所以以
6、电电缆缆能能耐耐受受较较高高的的直直流流电压电压 n为为了了加加强强绝绝缘缘的的考考验验，电电缆缆的的直直流流耐耐压压值值规规定定得得较较高高。尽尽管管如如此此，对对于于使使用用在在交交流流电电网网中中的的电电缆缆，进进行行直直流流耐耐压压对对绝绝缘缘的的考考验验不不如如交交流流耐耐压接近实际。压接近实际。n对对电电力力电电缆缆的的直直流流耐耐压压持持续续时时间间为为5 5分分钟钟，可可同时进行泄漏电流的测量，加压极性为负同时进行泄漏电流的测量，加压极性为负n对对电电力力变变压压器器绝绝缘缘的的泄泄漏漏电电流流测测试试时时所所施施加加的的直流电压不很高，可以认为是非破坏性试验直流电压不很高，可
7、以认为是非破坏性试验n对对电电机机绝绝缘缘进进行行直直流流耐耐压压，也也是是发发现现绝绝缘缘缺缺陷陷的重要方法的重要方法3.雷电冲击耐压n雷电冲击耐压用作为考验电力设备承受雷电过电压的能雷电冲击耐压用作为考验电力设备承受雷电过电压的能力。对电力变压器类试品不仅考验了主绝缘，而且是考力。对电力变压器类试品不仅考验了主绝缘，而且是考验纵绝缘的主要方法验纵绝缘的主要方法n只在制造厂进行本项试验，因为本项试验会造成绝缘的只在制造厂进行本项试验，因为本项试验会造成绝缘的积累效应积累效应，所以在规定的试验电压下只施加，所以在规定的试验电压下只施加3 3次冲击。对次冲击。对小变压器是作为型式试验进行的小变压
8、器是作为型式试验进行的n国家标准规定额定电压国家标准规定额定电压220kV 220kV ，容量，容量120MVA120MVA的变压的变压器出厂时应进行本项试验器出厂时应进行本项试验。电力系统中的绝缘预防性试。电力系统中的绝缘预防性试验，不进行本项试验。对主绝缘的耐受雷电过电压的能验，不进行本项试验。对主绝缘的耐受雷电过电压的能力，由交流耐压试验等值地承担力，由交流耐压试验等值地承担 4.操作冲击耐压n330kV330kV电电力力设设备备的的出出厂厂试试验验应应进进行行本本项项试试验验。对对变变压压器器进行出厂试验时，大多采用在高压绕组上直接加压法进行出厂试验时，大多采用在高压绕组上直接加压法n
9、在在电电力力系系统统现现场场进进行行各各个个电电压压等等级级变变压压器器的的耐耐压压试试验验时时，可可采采用用操操作作冲冲击击感感应应耐耐压压方方式式来来取取代代工工频频耐耐压压试试验验。由由于于利利用用被被试试变变压压器器自自身身的的电电磁磁感感应应作作用用来来升升高高电电压压，所所以冲击电源装置电压较低，整个装备比较简单以冲击电源装置电压较低，整个装备比较简单n工工频频耐耐压压试试验验本本来来是是等等值值地地代代表表雷雷电电和和操操作作过过电电压压的的，所所以以从从这这个个意意义义上上来来说说，进进行行操操作作冲冲击击耐耐压压试试验验是是合合理理的的 IEC 1980年年763刊刊物物对对
10、电电力力变变压压器器内内绝绝缘缘操操作作波波试试验验的的波波形形，作作出出了了下下述述规规定定，第第一一个个半半波波极极性性为为负负，视视在在波波前前时时间间Tf 不不小小于于20s，通通常常小小于于250s；视视在在波波长长时时间间Tz不小于不小于500s，90峰值持续时间峰值持续时间Td 不小于不小于200s IEC76-3和国家标准规定的操作冲击波形 n国国家家标标准准GB744987文文件件对对波波形形的的规规定定，明明确确Tf 应应为为20s250s，反极性的峰值，反极性的峰值U2m0.5Umn电电力力工工业业部部的的行行业业标标准准DL/T 5961996规规定定的的波波形形，基基
11、本本上上符符合合IEC标标准准，唯唯Tf 规规定定为为不不小小于于20s，未未作作上上限限值值的的规规定定。因因为为感感应应法法产产生生的的操操作作波波，其其Tf常常会会超超过过250s。若若强强行行规规定定Tf不不大大于于250s，波波形形上上所所迭迭加加的的高高频频振振荡荡的的幅值有可能会较高幅值有可能会较高 IEC76-3和国家标准规定的操作冲击波形 不不同同电电压压等等级级三三相相变变压压器器（Y/ Y/ 接接法法），采采用用感感应应法法产产生生操操作作波波时时的的变变压压器器接接线线图图，两两个个图图中中，被被试试相相全全励励磁磁，其余两相各半励磁其余两相各半励磁 IEC规定的对33
12、0kV 对220kV及以下及以上变压器的试验接线 变压器的试验接线 左左图图：高高压压绕绕组组中中性性点点接接地地，在在被被试试相相产产生生额额定定试试验验电电压压；在在其其余余两两相相产产生生与与它它极极性性相相反反、幅幅值值为为1/21/2额额定定试试验验电电压压值值的的操操作作波波。这这样样使使被被试试相相的的对对地地绝绝缘缘受受到到了了考考核核；相相间间绝缘在出线处受到了绝缘在出线处受到了1.51.5倍额定试验电压的考核倍额定试验电压的考核 IEC规定的对330kV 对220kV及以下及以上变压器的试验接线 变压器的试验接线 右右图图：对对于于220kV220kV的的变变压压器器，其其
13、相相间间试试验验电电压压不不能能高高于于相相对对地地试试验验电电压压，采采用用右右图图接接线线，非非试试相相出出线线端端接接地地，中中性性点点受受到到1/31/3的的试试验验电电压压，非非试试相相绕绕组组起起着着在在电电位位上上支支撑被试相绕组的作用撑被试相绕组的作用 IEC规定的对330kV 对220kV及以下及以上变压器的试验接线 变压器的试验接线 3535500 kV500 kV变压器的操作冲击耐受电压变压器的操作冲击耐受电压（DL474.6DL474.69292） 注：注：1. 2201. 220500kV500kV有两个数值是因为有两种绝缘水平有两个数值是因为有两种绝缘水平2. 50
14、0kV2. 500kV原表列出一个耐受值为原表列出一个耐受值为13001300，根据国家标，根据国家标 准改列为准改列为10501050及及11751175，与，与IEC76IEC763 3值相符值相符 上上表表的的耐耐受受电电压压值值适适用用于于大大修修全全部部更更换换绕绕组组后后试试验验用用，部分更换绕组及交接试验时应取表中值再乘以部分更换绕组及交接试验时应取表中值再乘以0.850.85电压等级电压等级kVkV35356363110110220220330330500500操作冲击操作冲击耐受电压耐受电压kVkV160160270270375375685685750750850850950
15、95010501050117511755.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 序号试验方法能发现的缺陷1测量绝缘电阻及泄漏电流贯穿性的受潮、脏污和导电通道2测量吸收比大面积受潮、贯穿性的集中缺陷3测量tg绝缘普遍受潮和劣化4测量局部放电有气体放电的局部缺陷5油的气相色谱分析持续性的局部过热和局部放电6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部缺陷7操作波或倍频感应耐压试验(限于变压器)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表中序号6和7两项为破坏性试验，其它各项均属于非破坏性试验ntgtg 的在线监测的在线监测n局部放电（局部放电（PDPD）的在线监测
16、）的在线监测 六、绝缘的在线监测离离线线监监测测的的缺缺点点：绝绝缘缘预预防防性性试试验验方方法法，都都是是电电力力设设备处于离线情况下进行的。离线监测的缺点是：备处于离线情况下进行的。离线监测的缺点是：n需停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止运行需停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地停止运行n只只能能周周期期性性进进行行而而不不能能连连续续地地随随时时监监视视，绝绝缘缘有有可可能能在在诊诊断期间发生故障断期间发生故障n停停电电后后的的设设备备状状态态，如如作作用用电电场场及及温温升升等等和和运运行行中中不不相相符符合合，影影响响诊诊断断的的正正确确性性。如如前前述述的的绝绝缘缘t
17、g 检检测测，采采用用电电桥桥法法时时，由由于于标标准准电电容容器器的的额额定定电电压压的的限限制制，一一般般只只加加到到10kV，这对于，这对于220kV 500kV的电力设备而言，电压很低的电力设备而言，电压很低在在线线监监测测和和诊诊断断的的优优缺缺点点：在在线线监监测测和和诊诊断断是是电电力力设设备备在在运运行行状状态态下下进进行行的的，故故可可避避免免离离线线监监测测及及诊诊断断的的上上述述缺缺点点，可可使使判判断断更更加加准准确确。自自7070年年代代以以来来，随随着着传传感感、信信息息处处理理及及电电子子计计算算机机技技术术的的快快速速发发展展，在在线线监监测测和和诊诊断断技技术
18、术也也得得到到迅迅速速的的发发展展。根根据据在在线线监监测测和和诊诊断断的的结结论论，还还可可以以做做到到有有的的放放矢矢地地进进行行维维修修，这这种种维维修修称称为为预预知知性性维维修修。在在线线监监测测和和诊诊断断技技术术的的不不足足是是投投资资费费用较大，只适用于大型和重要设备及变电所用较大，只适用于大型和重要设备及变电所 1.tg的在线监测电桥法在在线线监监测测 tg 时时，仍仍可可用用前前述述的的西西林林电电桥桥测测量量方方法法。但但由由于于原原来来应应用用在在电电桥桥中中的的标标准准电电容容器器的的工工作作电电压压大大多多仅仅为为10kV，因因此此对对于于较较高高电电压压的的现现场
19、场电电力力设设备备的的测测量量，需需引引入入一电压互感器一电压互感器PT降压，以适应标准电容器的额定电压降压，以适应标准电容器的额定电压 电桥法在线监测tg 原理图CX试品 Co标准电容器 PT电压互感器 G指零仪 角角差差：互互感感器器所所带带来来的的角角差差，可可通通过过RC移移相相电电路路予予以以校校正正。然然而而角角差差会会随随负负载载大大小小等等因因素素的的影影响响有有所所变变动动，所所以以校校正正也也不不可可能能是是很很理理想想的的。电电桥桥中中R3、C4的的调调节节可可以以手手动动，也也可可以以自自动动。由由于于是是有有触触头头的的调调节节，为为了了长长年年的的使使用用，必须选择
20、十分可靠的必须选择十分可靠的R3、C4可调节元件可调节元件 电桥法在线监测tg原理图CX X试品 Co标准电容器 PT电压互感器 G指零仪 计数脉冲测相位差法 直直接接测测量量介介质质损损失失角角的的方方法法。一一般般情情况况下下，角角很很小小，所所以以可可以以用用测测出出的的来来代表代表tg，即：，即： 脉冲测相位差法原理波形图全数字测量法全数字测量法又又称称数数字字积积分分法法。这这是是一一种种用用A/DA/D转转换换器器分分别别对对电电压压和和电电流流波波形形进进行行数数字字采采集集，然然后后根根据据付付里里叶叶分分析析法法的的原原理理，进进行行数数字字运运算，最终可求得算，最终可求得t
21、gtg 值值 2.局部放电（PD）的在线监测电力变压器PD的在线声电联合监测CD电流脉冲检测器 MC超声压力传感器 RC罗戈夫斯基线圈声电信号图形识别电力变压器PD在线监测时所获得的电流脉冲及超声信号 现场带电测量的灵敏度实验室：IEC要求新生产的要求新生产的300 kV变压器在制变压器在制造厂的实验室里试验时，造厂的实验室里试验时，PD的视在放电量应小于的视在放电量应小于300500 pC现场带电：现场大变压器的现场大变压器的PD量在量在10000 pC时，时，即应引起严重关切。所以即应引起严重关切。所以PD的监测灵敏度至少应的监测灵敏度至少应达到达到5000 pC。然而即使是这样一个要求。在在线。然而即使是这样一个要求。在在线测量时，也并非一定能够实现的测量时，也并非一定能够实现的 谢谢谢谢!屠屠屠屠 幼幼幼幼 萍萍萍萍 高电压与电磁兼容研究所高电压与电磁兼容研究所 +80798656，13691145432 Q & AQ & A
