电气设备绝缘预防性试验

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t R2 C1 R2 u2 U e (4-7) R1 R2 C1 C 2 R1 R2
R1 R2 C1 C2 R1 R2
(4-8)
流过双层介质的电流为 i
i iR1 iC1
如选用第一个方程式,则
所以应将 R 值和 K 值结合起来考虑,方能作出比较准确 1 的判断。
大容量电气设备中,吸收现象延续很长时间,吸收比不能很 好地反映绝缘的真实状态,用极化指数再进行判断。
极化指数
R10 min (4-13) K2 R1 min
某些集中性缺陷已相当严重,以致在耐压试验时被击穿,但 在此前测得的绝缘电阻、吸收比、极化指数却并不低,因为缺 陷未贯穿绝缘。可见仅凭上述试验结果判断绝缘状态是不够的。 测量绝缘电阻最常用的仪表为手摇式兆欧表


绝缘电阻是一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的 综合特性参数。 电气设备中大多采用组合绝缘和层式结构,故在直流电 压下均有明显的吸收现象,测量吸收比可检验绝缘是否严 重受潮或存在局部缺陷。 测量泄漏电流从原理上来说,与测量绝缘电阻是相似的, 但它所加的直流电压要高得多,能发现用兆欧表所不能显 示的某些缺陷,具有自己的某些特点。
本篇主要阐述电气设备绝缘试验的试验设备、试验方法 和测量技术。
绝缘试验分为非破坏性试验和破坏性试验两大类。
破坏性试验检验绝缘的电气强度,非破坏性试验检验其 他电气性能。
第四章 电气设备绝缘预防性试验
绝缘预防性试验的目的是什么? 绝缘故障大多因内部存在缺陷而引起,我们通过测量电气
特性的变化来发现隐藏着的缺陷。
U 2
R2 U R1 R2
(4-4)
稳态电流将为电导电流
Ig
U R1 R2
(4-5)
U 20 U 2 ,在这个过程中 U10 U1 , 由于存在吸收现象, 的层间电压按下式变化
t R1 C2 R1 u1 U e (4-6) R1 R2 C1 C 2 R1 R2
热老化规则: 8℃规则:对A级绝缘介质,如果它们的工作温度超过规定值 8℃时,寿命约缩短一半。 相应的对B级绝缘和H级绝缘则分别适用10℃和12℃规则。
介质的老化过程 固体介质的热老化过程 受热→带电粒子热运动加剧→载流子增多→载流子迁 移→电导和极化损耗增大→介质损耗增大→介质温升 →加速老化 液体介质的热老化过程
可得
U U AD BD
U CA U AD

U CB U BD
(4-15)
由式(4-15)可写出
Z1 Z2 Z3 Z4
式中
(4-16)
Z1
1 1 jC x Rx
Z 3 R3
(4-17)
Z4 1 1 jC 4 R4
1 Z2 jC N
可求得试品电容 C x 和等值电阻 Rx
各种绝缘材料耐局部放电的性能有很大差别:
云母、玻璃纤维等无机材料有很好的耐局部放电能力
旋转电机采用云母、树脂作为绝缘材料。 有机高分子聚合物等绝缘材料的耐局部放电的性能比较差。
绝缘油的老化原因:
油温升高而导致油的裂解,产生出一系列微量气体;
油中的局部放电还可能产生聚合蜡状物,影响散热,加 速固体介质的热老化。
R4 C N Cx 2 2 R3 (1 2 C 4 R4 )
2 2 R3 (1 2 C4 R4 ) Rx 2 2 C4 R4 CN
(4-18)
(4-19)
介质并联等值电路的介质损耗角正切
1 tg C 4 R4 C x Rx
(4-20)
10000 , 因为 2f 100 ,如取 R4
油温升高→氧化加速→油裂解→分解出多种能溶于油 的微量气体→绝缘破坏
二、电介质的电老化
什么是电老化? 电老化系指在外加高电压或强电场作用下的老化。 介质电老化的主要原因是什么?
介质中出现局部放电。
局部放电引起固体介质腐蚀、老化、损坏的原因有: 破坏高分子的结构,造成裂解; 转化为热能,不易散出,引起热裂解,气隙膨胀; 在局部放电区,产生高能辐射线,引起材料分解; 气隙中如含有氧和氮,放电可产生臭氧和硝酸,是强烈的氧 化剂和腐蚀剂,能使材料发生化学破坏。
第二节 绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量
绝缘电阻 最基本的综合性特性参数。
组合绝缘和层式结构,在直流电压下均有明显得吸收现象, 使外电路中有一个随时间而衰减的吸收电流。 吸收比 检验绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷。
泄漏电流 所加直流电压高得多。
一、双层介质的吸收现象
为了分析方便,改用电阻R1和R2代替上图中的电导 G1和G2。(R1=1/G1, R2=1/G2)
三、其他影响因素 机械应力:对绝缘老化的速度有很大的影响,产生裂缝, 导致局部放电; 环境条件:紫外线,日晒雨淋,湿热等也对绝缘的老化
有明显的影响。


电气设备的使用寿命一般取决其绝缘的寿命,后者与 老化过程密切相关。
通过绝缘试验判别其老化程度是十分重要的。 绝缘老化的原因主要有热、电和机械力的作用 ,此外还有 水分、氧化、各种射线、微生物等因素的作用。 各种原因同时存在、彼此影响、相互加强,加速老化过程。
R60 I 15 K1 R15 I 60
(4-12)
R60 已经接近于稳态绝缘电阻值 R , K1恒大于1,越大表示吸 收现象越显著,绝缘性能越好。
吸收比是同一试品在两个不同时刻的绝缘电阻的比值,所以 排除了绝缘结构和体积尺寸的影响。 一般以 K1 1.3 作为设备绝缘状态良好的标准亦不尽合适, 有些变压器的 K 1虽大于1.3,但 R 值却很低;有些 K1 1.3 , 但 R 值却很高。
三、泄漏电流的测量
反映绝缘电阻值,但有一些特点: 加在试品上的直流电压比兆欧表的工作电压高得多。 故能发 现兆欧表所不能发现的缺陷。 施加在试品上的直流电压是逐渐增大的,这样就可以在升压 过程中监视泄漏电流的增长动向。 在电压升到规定的试验电压值后,要保持1min再读出最后的 泄漏电流值。当绝缘良好时,泄漏电流应保持稳定,且其值很 小。
感器 5 电流互感器
√ √ √
√ √
√ √ √ √
√ √ √ √
√ √ √ √
√ √ √ √ √
√ √ √ √ √
√ √ √
6 油断路器
绝缘子 8 电力电缆

7 悬式和支柱式 √ √ √ √ √
第一节 绝缘的老化
什么叫绝缘的老化 绝缘老化的原因有哪些 电介质的热老化 电介质的电老化 其他影响因素
一、西林电桥基本原理
其中被试品的等值 电容和电阻分别为 Cx和Rx;R3为可调的 无感电阻;CN为高 压标准电容器的电 容;C4 为可调电容; R4为定值无感电阻; P为交流检流计。
在交流电压 U 的作用下,调节 R3和 C 4 ,使电桥达到平 衡,即通过检流计P的电流为零,因而
U U CA CB
第三节
介质损耗角正切的测量
介质的功率损耗 P 与介质损耗角正切 tg 成正比,所以后者 是绝缘品质的重要指标,测量tg 值是判断电气设备绝缘状态地 一项灵敏有效的方法。 tg 能反映绝缘的整体性缺陷(如全面老化)和小电容试品 中的严重局部性缺陷。 测量 tg 能不能灵敏地反映大容量发电机、变压器和电力电 缆绝缘中的局部性缺陷,应尽可能将这些设备分解成几个部分, 然后分别测量它们的 tg 。
并取 C 4的单位为 F ,则简化为
讨论因吸收现象而出现的过渡过程 开关S合闸作为时间 t 0 的起点,在 的极短时间内,层间电压按下式分布 t
U 10
C2 U C1 C 2 C1 U C1 C 2
(4-1)
U 20
(4-2)
达到稳态时(
t
U 1
),层间电压按电阻分配 (4-3)
R1 U R1 R2
绝缘缺陷类型 集中性缺陷:裂缝、局部破损、气泡等 分散性缺陷:内绝缘受潮、老化、变质等
常见试验项目:测量绝缘电阻,吸收比,泄漏电流,介质损耗角 正切,局部放电,电压分布等。
TE571(测量局部放电)
绝缘电阻测试仪
主要电气设备的绝缘预防性试验项目
序 电气设备 试 验 项 目 号 测 量 测量绝 测 量 直 流 耐 测 量 测 量 油的介 油 中 油 中 油 的 测 量 交 流
绝 缘 缘电阻 泄 漏 压 试 验 介 质 局 部 质损耗 含 水 溶 解 电 气 电 压 耐 压 电阻 和吸 电流 并 测 泄 损 耗 放电 角正切 量 分 气 体 强度 分布 试验 漏电流 角 正 析 分析 切 收比
1 同步发电机和
调相机 2 交流电动机
√ √ √ √
√ √


√ √
3 油浸变压器 4 电磁式电压互 √
受潮时,绝缘电阻显著降低,I g 显著增大,i a 迅速衰减。因 此,能揭示绝缘整体受潮、局部严重受潮、存在贯穿性缺陷等 情况。但有局限性。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
对于某些大型被试品,用测“吸收比”的方法来替代测 量绝缘电阻。 原理:令 t 15 s 和 t 60 s 瞬间的两个电流值的 I15 和 I 60 比值。
二、绝缘电阻和吸收比的测量
绝缘电阻的表达式
R(t )
C1 C2 C1 C2
2
2
( R1 R2 ) R1 R2
2 t
R1 R2 R2 C2 R1C1 e
(4-11)
测量绝缘电阻时,其值是不断变化的;t无穷时刻,等于两 层介质绝缘电阻的串联值。
通常所说的绝缘电阻均指吸收电流衰减完毕后的稳态电阻值。
i iR2 iC2
(4-9)
U R2 C 2 R1C1 U i e 2 R1 R2 C1 C 2 ( R1 R2 ) R1 R2
2
t
(4-10)
上式中第一个分量为电导电流 I g ,第二个分量为吸收电流 i a 。
当绝缘严重受潮或出现导电性缺陷时,阻值R1、R2 或两者之和 显著减小,I g 大大增加,而 i a 迅速衰减。
图4-1是利用手摇式兆欧表测量三芯电力电缆绝缘电阻的接 线图,也表示了它的测量原理。
兆欧表有三个接线端子:线路端子(L)、接地端子(E) 和保护(屏蔽)端子(G)。
被试绝缘接在端子L和E之间,而保护端子G的作用是使绝缘
表面泄漏电流不要流过线圈 L A 测得的绝缘体积电阻不受绝缘
表面状态的影响。
图4-2是发电机的几种不同的泄漏电流变化曲线。
泄漏电流试验接线图如图4-3所示
其中V为高压整流元件,C为稳压电容,PV2为高压静电电压 表,TO为被试品。
当流过微安表的电流超过某一定值时,电阻 R1 上的压降将 引起V的放电而达到保护微安表的目的。
注意 :测量泄 漏电流用的微安表 需用并联放电管V 进行保护。
温度越高,绝缘老化得越快,寿命越短。
绝缘材料的耐热等级划分
耐热等级 极限温度(℃) 绝缘材料
木材、纸;聚乙烯、聚氯乙稀;天然橡胶
O
A
90
105
油性树脂漆及其漆包线;矿物油
E
B F H C
120
130 155 180 >180
酚醛树脂塑料;胶纸板;聚酯薄膜
聚酯漆;环氧树脂 聚酯亚胺漆及其漆包线 聚酰胺亚胺漆及其漆包线;硅橡胶 聚酰亚胺漆及薄膜;云母;陶瓷;聚四氟乙烯
第二篇 电气设备绝缘试验
电气设备进行绝缘试验的必要性:
电力系统的规模、容量不断地扩大,停电造成的损失越来
越严重。 我国电力短缺,这就需要提高发电设备可靠性,使其满负 荷运转,增加发电量。 绝缘往往是电力系统中的薄弱环节,绝缘故障通常是引发
电力系统事故的首要原因。
电介质理论仍远未完善,须借助于各种绝缘试验来检验和 掌握绝缘的状态和性能。
什么叫绝缘的老化?
电气设备的绝缘在长期运行过程中会发生一系列物理变 化和化学变化,致使其电气、机械及其他性能逐渐劣化,这 种现象统称为绝缘的老化。
老化的原因有哪些?
热、电、机械力、水分、氧化、各种射线、微生物 等因素的作用。
一、电介质的热老化
什么是电介质的热老化? 在高温的作用下,电介质在短时间内就会发生明显的 劣化;即使温度不太高,但如作用时间很长,绝缘性能也 会发生不可逆的劣化,这就是电介质的热老化。
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