3.4 介质损失角正切值tgδ的测量解析

平衡电路
3.5.2 局部放电的测量阻抗和测量仪器
❖ Zm和测量的灵敏度、输出波形及脉冲的分辨率都 有关系
➢ 要消除或减弱输出电压的工频成分 ➢ 要使脉冲分量的持续时间足够小，以保证快速连续脉冲的分辨
率 ➢ 阻抗值应足够高，由它决定输出电压和电流的波形
❖ Zm》》滤波》》放大》》指示记录仪器 ❖ 测量仪器
R
TY
B
G
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
被
试
品
~220V K
V
TY为低压调压装置，B为试验变压器，R为限流保护电阻，G为保护球隙
1
tg 2 1
R4 C N R3
问题：
?电容量大了意味着 什么故障
?电容量小了意味着 什么故障
tg R4C4 C4 10 6 C4 (f )
❖当电桥平衡时，C4的微法数就等于被试品的tgδ值 ❖在 电 桥 的 分 度 盘 上 ， C4 的 数 值 直 接 以 tgδ 的 百 分 数 （％）来表示 ❖测量被试品的电容Cx对于判断某些绝缘状况也是有价 值的
❖电力部门现已将局部放电列入试验项目 ❖局放测量对发现绝缘早期缺陷，具有很
重要的意义！
3.6 绝缘油中溶解气体分析 （DGA）
❖绝缘油是电气设备绝缘的重要组成部分
➢绝缘 ➢冷却 ➢灭弧
❖绝缘油试验
➢绝缘油的电气试验 ➢绝缘油中溶解气体分析（DGA）
❖试验时电气设备可以不必停电！
3.6.1 绝缘油的电气试验
➢ 电气设备内部有局部过热或局部放电等缺陷时，就会 分解而产生气体，并不断溶解于绝缘油中
➢ 不同性质的典型故障，产生的溶解气体的成分及不同 成分之间的比例都有所不同
❖ 分析方法
➢ 特征气体法 ➢ 三比值法 ➢等
分析过程
❖ 取出运行中电气设备的油样 ❖ 油样真空脱气 ❖ 将脱出的气体压缩至常压 ❖ 用注射器抽取试样后进行分析 ❖ 分析仪器
3.4 介质损失角正切值tgδ的测量
Ix
Ir
Ic
Rx
CX
tg Ir
Ic
❖当电气设备绝缘整体性能下降，如普遍受潮、
脏污或老化，以及绝缘中有间隙发生局部放
电时，流过 tgδ也增大
绝缘
的有
功电
流分量
IRx
将增
大，
❖通过测量tgδ值可以发现绝缘的分布性缺陷
❖若缺陷部分在整个绝缘中的体积较大，则测 量tg 容易发现绝缘的缺陷。
3.4.2 外界电磁场对电桥的干扰
❖ 1）外界电场的干扰 ❖ 2）外界磁场的干扰 ❖ 消除干扰的办法
➢ 将电桥的低压部分全部 屏蔽起来，引线也采用 屏蔽电缆线
➢ 采用抗干扰源 ➢ 移相法 ➢ 倒相法 ➢ 改变接线（正、反接法）
3.4.3影响tgδ测量结果的因素
❖被试电气设备的温度 ❖试验电压的大小 ❖被试电气设备绝缘的电容（试品电容） ❖被试电气设备外绝缘表面的泄漏影响
➢ 在设备外壁，放一压电元件，在交变压力波的作用 下，压电晶体便产生交变的弹性变形，晶体沿受力 方向的两端面上便会出现交变的束缚电荷
➢ 将交变压力波产生的束缚电荷转换为电气量，由此 可测量局部放电
局部放电测量小结
❖绝缘中内在的局部缺陷，特别是在程度 尚不严重时，用别的方法往往很难发现
❖用测量局部放电的方法，却能比较灵敏 地检测出来
3.5 局部放电的测量
测定局部放电，能预示绝缘状况，也是估计绝缘 电老化速度的重要根据
局部放电伴随发生许多现象
➢ 电现象：电脉冲，介质损耗的增大和电磁波
➢ 非电现象：光、热、噪音、气体压力变化和化学变化
❖ 局部放电检测方法
➢ 电：电脉冲、介质损耗，可定量 ➢ 非电：灵敏度不够，只能定性
电脉冲法检测的参数
如果绝缘缺陷是集中性的（非贯穿性的），
或缺陷部分在整个绝缘中占很小的体积，则 该方法不很有效
✓套管、电力变压器、互感器和某些电容器
电机、电缆
3.4.1 西林电桥的测量原理
当电桥平衡时，检流计中无电流流过，
各臂阻抗满足关系式：
C
ZX Z4 Zn Z3
Zx
1
1 Rx

jCx
Z4
1
➢交流耐压 ➢直流耐压 ➢冲击耐压试验
3.7.1 交流耐压试验
❖工频交流耐压试验最为常用 ❖程序
➢对被试设备施加超过其额定工作电压若干倍数 的交流高压，并持续一定时间（一般为1分钟）， 期间观察设备绝缘是否出现异常现象或发生闪络、 击穿
❖试验电压和试验周期要选择适当！
➢固体有机绝缘会产生累积效应
工频交流耐压试验的原理接线图
❖ 电气试验的主要内容
➢ 油的闪点 ➢ 酸值 ➢ 水分 ➢ 游离碳 ➢ 电气强度 ➢ 介质损失角正切值tgδ ➢ 等……
❖ 带电取油样》》化验》》分析》》结论
3.6.2 绝缘油中溶解气体分析（DGA）
❖ 得到了普遍应用和高度重视，已列入了预防性试 验标准，并有相应的试验导则
❖ 通过分析油中所含气体的组成和含量来判断设备 内部的潜伏性缺陷
【气相色谱仪】
分析结果表示
每升绝缘油中所含各气体组分的微升数 【 以 ppm（ 10-6 ） 表 示 ， 并 换 算 到 标 准 大 气 条 件 下
（0.101325MPa ，20℃）】
102G-D气相色谱仪工作流程
载气
载气
3.7 高压耐压试验
❖对设备绝缘的考核最为严格，有破坏性 ❖在非破坏性试验合格后进行 ❖耐压试验类型
➢ 视在放电量Δq ➢ 放电能量W ➢ 放电的重复率(放电频度)等
q

U

C
m

CbCg Cb Cg

W

1 2
qUi
3.5.1 局部放电的检测回路
CX一端接地 Cx—被试品的电容 Ck—耦合电容 Zm、Z’m—测量阻抗 Z—低通滤波器
CX两端绝缘
U—电压源 M—测量仪器 A—放大器
1 R4

jC4
Zn

1
jC N
Z 3＝R 3
Rx CX
CN
A
G
R3
R4
D
1 Rx
1
jCx

1
1 R4

jC4

1
jC N
R3
B C4
1 R4 RxC4Cx 0
R4 RxCN R3 (R4C4 RxCx )
tg

Ir Ic

1
Cx Rx
C4R4
Cx

R4 C N R3
➢ 阴极射线示波器 ➢ 指示型电压表 ➢ 脉冲计数器
局部放电测试仪（一）
局部放电测试仪（二）
大型发电机定子绕组绝缘 局部放电测量波形
3.5.3 用超声波探测器测量局部放电
❖ 特点
➢ 与电脉冲法相比，抗干扰能力相对较强
❖ 工作原理
➢ 发生局部放电时，会产生超声波，并向四面传递， 直到电气设备容器的表面