高电压技术第三章电气设备绝缘试验技术.ppt

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1、 高电压与绝缘技术高电压与绝缘技术是一门理论与实验紧密结合是一门理论与实验紧密结合的学科，由于其依赖的电介质理论尚不够完善，高的学科，由于其依赖的电介质理论尚不够完善，高电压与电气绝缘的很多问题必须通过试验来解释；电压与电气绝缘的很多问题必须通过试验来解释；电气设备绝缘设计、故障检测与诊断等也都必须借电气设备绝缘设计、故障检测与诊断等也都必须借助试验来完成。助试验来完成。电气设备绝缘试验的分类电气设备绝缘试验的分类：绝绝缘缘试试验验 检查性试验检查性试验（非破坏性试验（非破坏性试验）耐压试验耐压试验（破坏性试验）（破坏性试验）1.1.工频高压试验工频高压试验 2.2.直流高压试验直流高压试验3

2、.3.冲击高压试验冲击高压试验 1.1.绝缘电阻与吸收比的测量绝缘电阻与吸收比的测量2.2.泄漏电流的测量泄漏电流的测量 3.3.介质损耗角正切的测量介质损耗角正切的测量4.4.局部放电的测量局部放电的测量3.1 3.1 绝缘电阻和吸收比的测量绝缘电阻和吸收比的测量绝缘电阻指吸收电流按指数规律衰减完毕后测得的稳态电阻值，测量绝缘电阻可有效反应绝缘整体受潮、局部严重受潮或贯穿性缺陷等。吸收比：不同时间绝缘电阻的比值。试品容量小，吸收比：试品容量大，吸收比：如绝缘良好，吸收现象显著，K1；如绝缘严重受潮或有大的缺陷，K接近1。15 60RRK 110RRK 吸收比的测量吸收比的测量工程上常用兆欧表

3、(摇表)进行测量，以加压60s后的读数为试品的绝缘电阻。原理：兆欧表是利用流比计的原理构成。电压线圈与电流线圈中电流在磁场中产生两个相反的转动力矩，在力矩差作用下，线圈带动指针旋转，直到旋转到平衡为止。关系：)()()(xVxAAVRfRRRfIIf开路时摇动手柄，摇动手柄，I IA A=0,=0,只有只有I IV V，产生单方向转动的力矩，使指针逆时，产生单方向转动的力矩，使指针逆时针偏转最大位置，指向无穷，即被测绝缘电阻为无穷大针偏转最大位置，指向无穷，即被测绝缘电阻为无穷大 早期的兆欧表其直流电源多用内装手摇发电机，后来的兆欧表多早期的兆欧表其直流电源多用内装手摇发电机，后来的兆欧表多由

4、电池使振荡器产生高频电压，使变压器升压后再整流而得。由电池使振荡器产生高频电压，使变压器升压后再整流而得。常用兆欧表的额定电压：常用兆欧表的额定电压：500500、10001000、25002500、5000V5000V等级。等级。短路时 摇动手柄，有摇动手柄，有 I IA A 和IV，I IA A最大，其转动力矩远大于最大，其转动力矩远大于IvIv产生的力矩，使指针顺时针偏转最大位置，指针产生的力矩，使指针顺时针偏转最大位置，指针指向指向0 0，即被测绝缘电阻为，即被测绝缘电阻为0 0测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：（1）总体绝缘质量欠佳；（2）绝缘受潮（

5、3）两极间有贯穿性的导电通道；（4）绝缘表面情况不良。测量绝缘电阻不能发现下列缺陷：测量绝缘电阻不能发现下列缺陷：（1）绝缘中的局部缺陷（如非贯穿性的局部损伤、含有气泡、分层脱开等）；（2）绝缘的老化（因为老化了的绝缘，其绝缘电阻还可能是相当高的）。注意事项注意事项(1)(1)先拆除被试品的电源和对外一切连线先拆除被试品的电源和对外一切连线,将其接地并放电将其接地并放电(2)(2)待手摇发电机稳定以后待手摇发电机稳定以后,再将两端子接在试品上再将两端子接在试品上(3)60(3)60秒后再读数秒后再读数(4)(4)对大容量试品对大容量试品,测好以后先断两端子接线测好以后先断两端子接线,后停手后停

6、手摇发电机摇发电机(5)(5)注意温度和湿度的较正注意温度和湿度的较正3.2 3.2 泄漏电流的测量泄漏电流的测量作用：作用：试验原理和作用与绝缘电阻试验相似，只是试验电压较高，用微安表监视，因而测量灵敏度较高。它能较灵敏有效地发现像变压器套管密封不严进水，高压套管有裂纹，绝缘纸杯沿面炭化，变压器油劣化以及内部受潮等其他试验项目不易发现的缺陷。发电机的泄漏电流变化曲线发电机的泄漏电流变化曲线 绝缘良好绝缘良好的发电机，泄漏的发电机，泄漏电流值较小，且随电压呈电流值较小，且随电压呈线性上升，如曲线线性上升，如曲线1 1所示；所示；如果如果绝缘受潮绝缘受潮，电流值变，电流值变大，但基本上仍随电压线

7、大，但基本上仍随电压线性上升，如曲线性上升，如曲线2 2所示；曲所示；曲线线3 3表示绝缘中已有表示绝缘中已有集中性集中性缺陷缺陷；如果在电压尚未到；如果在电压尚未到直流耐压试验电压的直流耐压试验电压的1 12 2时，泄漏电流就已急剧上时，泄漏电流就已急剧上升，如曲线升，如曲线4 4所示，那么这所示，那么这台发电机在运行电压下就台发电机在运行电压下就可能会发生可能会发生击穿击穿。测量泄漏电流电路原理接线图测量泄漏电流电路原理接线图 1.微安表接于高压侧微安表接于高压侧适合于被试绝缘一极接地的情况适合于被试绝缘一极接地的情况2.微安表接于低压侧微安表接于低压侧适合于那些接地端可与地分开的电气设备

8、适合于那些接地端可与地分开的电气设备3.微安表接在试验变压器微安表接在试验变压器T2一次（高压）绕组尾部一次（高压）绕组尾部成套直流高压装置中的微安表采用这种接线成套直流高压装置中的微安表采用这种接线3.3 介质损失角正切值介质损失角正切值tgtg是绝缘品质的重要指标，测量tg是判断电气设备绝缘状态的灵敏有效的方法tg能反映绝缘的整体性缺陷(全面老化)和小容量试品中的严重局部性缺陷tg随电压变化的曲线可以判断绝缘是否受潮，含有气泡及老化的程度大容量的设备绝缘存在局部缺陷时，应尽可能将设备解体后分解测量进行分析 tg的测量方法西林电桥的测量方法西林电桥(QS1型型)当电桥平衡时，检流计的电流为0

9、此时有：代入参数可得：44231,CRRIIIIINxZZZZ34441RCRCtgxx3423411RRCtgRRCCNNx西林电桥测量法的基本原理西林电桥测量法的基本原理为了计算方便，通常取当电源为工频时 可得：)/10(44R 46441010100CCtg1002.QS1型西林电桥接线原理图正接法正接法（被试品处于高压侧，两端都不接地）（被试品处于高压侧，两端都不接地）反接法（低压端已经接地）反接法（低压端已经接地）3.4 局部放电的测量局部放电的测量局部放电测量的目的：局部放电测量的目的：电气设备绝缘内部常存在一些缺陷，如气泡和气隙。在强电场下，这些缺陷会发生局部放电，局部放电产生的

10、同时，有热、声、臭氧、氧化氮等产生，腐蚀绝缘材料，引起绝缘老化，最后导致整个绝缘在正常电压下发生击穿。因此局部放电的测量可以有效地检测出绝缘内部的局部缺陷的存在、发展情况。3.4.1 局部放电的测量原理局部放电的测量原理含气泡的介质含气泡的介质(a)示意图示意图 (b)等值电路等值电路1电极；电极；2绝缘介质；绝缘介质；3气泡气泡1.局部放电的基本知识局部放电的基本知识气隙上电压为：放电过程：Ug气隙放电至Ur熄灭完成局放，电压下降真实放电量为：UCCCUgbbgrggUUU)()(rsbgrsbabagrUUCCUUCCCCCqCa上的电压变化为：视在放电量：(可以测量)由于Ua及q是可以测

11、量的，常将q作为度量局放强度参数在直流电压下，单位时间内放电次数要比交流下低多，直流下局部放电产生的破坏作用远比交流下小。)(rsbabaUUCCCU)()(rsbabaUUCUCCq)(,bgrbgbCCqCCCq2.局部放电的检测方法局部放电的检测方法电测法超声波法（非电测法）3.6 工频交流耐压试验工频交流耐压试验一、工频试验变压器二、工频高电压的测量一、工频耐压试验的目的一、工频耐压试验的目的 电力系统的电气设备，其绝缘不仅经常受到工作电压的作用，而且还受到大气过电压和内部过电压的侵袭，工频耐压试验是考核设备绝缘在长时的工作电压及瞬时的内过电压下是否能可靠运行，是考核绝缘裕度的主要方法

12、，能有效发现危险的集中性缺陷。通过工频耐压试验确定设备的绝缘水平。3.6 工频交流耐压试验工频交流耐压试验二、工频耐压试验电压值的确定二、工频耐压试验电压值的确定 工频耐压试验值需要满足内过电压的要求，按照电气设备在运行中可能遇到的各种过电压和长期运行工作电压来决定，这个值 也称为电气设备的绝缘水平。不同的国家试验电压值的确定是不同的。我国的国家标准规定了各种电压等级的电气设备的绝缘水平 国标规定：在设备绝缘上加上工频试验电压1min，不发生闪络或击穿现象，认为设备合格，否则不格。调压设备试验变压器过电流保护装置测量球隙被试品过电流保护装置2.1工频试验变压器（续工频试验变压器（续1）2.串级

13、试验变压器串级试验变压器各绕组电压电流关系：T3T2 T1即第1、2、3级变压器总容量为6P3装置的利用率为n级装置容量利用率22443IUIUP322442233222PIUIUIUIUP322332211133PIUIUIUIUP)(321WTTTW出12n 工频试验中的过电压工频试验中的过电压工频试验中的过电压(1)稳态性的电压升高(容升效应)(2)瞬态性的电压升高串联谐振初级绕组侧接入保护设备闪络短路在试变高压侧出线端串接保护电阻以限制 过电压、过电流交流高电压的测量交流高电压的测量1.测量球隙 稍不均匀电场下空气间隙的放电电压与间隙距离有一 定的关系。测量球隙就是根据这一原理而制。使

14、用球隙时应注意：（1）使用时，必须接上保护电阻以限制放电时的电流 和振荡；（2）先做校订曲线，然后球隙做保护装置；（3）球隙在峰值放电，测量电压是峰值，可测量直流、交流、和冲击电压交流高电压的测量交流高电压的测量2.静电电压表绝对仪静电电压表、工程用静电电压表（非绝对仪）dl很小时可测量直流电压、交流电压有效值22221UlSCUW)11(22ldllUSdW22221)1(12ldlUSlldllUSdW222ldlUSdWFdl2222dUlUSFFKSFlU/2耐压试验接线图2.2 交流高电压的测量（续交流高电压的测量（续1）3.电容分压器基本要求：(1)无波形畸变(2)分压比恒定(3)

15、分压器接入对被测电压影响微小高压臂电容器电容量要小且承受大部分高压及较小损耗，一般采用标准电容器；低压臂电容器电容要大，承受电压低，可采用油浸纸电容器、云母电容器等KUUCCCU2112121CCCK2.2 交流高电压的测量（续交流高电压的测量（续2）电容分压器的优点：（1）电容分压器只造成幅值误差，不会引起相 角误差。幅值误差可以减小和克服。（2）基本上不消耗有功功率，不会造成温升而引起参数的变化造成误差。产生直流高电压的方法：直流高压通常是由交流高压整流得到产生直流高电压的方法：直流高压通常是由交流高压整流得到1、半波整流电路平均直流电压：脉动幅值：脉动系数：对半波整流电路根据IEC和国标

16、要求加在试品上的脉动电压的脉动系数不超过3%2minmaxUUUd2minmaxUUUdUUSCfRSx212、倍压整流电路、倍压整流电路3.串级直流发生器电压脉动：最大电压平均值：平均电压电压降落：脉动系数：fCInnUac4)(2)234(6223nnnfCInUUavmav)234(623nnnfCIUavavavavavfCUInnUUS4)(24 冲击高电压试验冲击高电压试验4.1 冲击高电压的产生冲击高电压的产生1.单级冲击电压发生器波前形成过程：波尾形成过程：fftfCReUU10),1(1)(,022fttmfCCReUU4.1 冲击高电压的产生（续冲击高电压的产生（续1）波头时间：波尾时间：冲击电压发生器特性参数：(1)额定电压(2)冲击电压发生器的级数(3)冲击电压发生器的最大冲击能量(4)效率ffCRT24.37ln67.111)(69.069.02ln0222ftCCRT2021mUCWmmUUfCCC004.1 冲击高电压的产生（续冲击高电压的产生（续2）2.多级冲击电压发生器并联充电；串联放电4.1 冲击高电压的产生（续冲击高电压的产生（续3）3.操作冲击高