套管和绝缘子的状态分析与诊断

表11-2 悬式绝缘子的交流耐压试验标准
X—3 X—3C 45 X—1— 4 ．5 X—4．5 C—5 56
型号
X—7
X—11
X—16
XF—4．5
试验电压（kV）
60
64
70
80
3、表面污秽物等值盐密测定 此试验为新增项目。目的确良是累积每个电站污染状况定量数 据，为准确调正污绝缘水平提供数据。盐密值超过规定时，应根据 情况采取调爬、清扫、涂料等措施。含盐量可用测盐溶液电导率或 密度的方法来确定。等值盐密法的最大优点是直观易懂，对人员和 设备要求较高，便于推广。其缺点是不反映污秽成分，不反映非电 物质的含量，不反映污秽在绝缘子上的分布。而污秽又分为4个阶段 ：污秽的沉积、受潮、干区的形成和局部电弧的发展，所以等值盐 密法的测量结果只反映积累污秽的结果，不反映过程。因此不能反 映局部电弧的发展状况
第一节
一、套管绝缘试验
套管和绝缘子的绝缘试验
套管的定期预防性试验项目主要进行主绝缘及电容型套管末屏 对地绝缘电阻、主绝缘及电容型套管末屏对地tan与电容量。在大修 后或必要时进行油中溶解气体色谱分析交流耐压试验和局部放电试 验。 1、绝缘电阻的测试 套管的绝缘电阻测量是为了初步检查套管的绝缘情况，在交流 耐压试验前后均须进行。测量前要先用干燥清洁的布擦去其表面污 垢，并检查套管有无裂纹及烧伤情况。应用2500V兆欧表进行测量， 兆欧表的两个端钮分别接在套管的导杆和法兰上。
杆塔
在图（a）中，C为绝缘子本 C C 身的电容，Cz为其金属部分 4 对杆塔的电容。由于存在这 C C C C 种电容，当有电位差时，就 3 C C C 有一个电流经Cz流入接地支 C 2 C C 路。流经Cz的电流都分别要 C C 流经电容C，因此，愈靠近 1 C C C 导线的电容C所流经的电流 导线 就愈大。由于各绝缘子电容 导线 大致相等，则它们的容抗也 (a) (b) 图1 绝缘子串的等值电路图 大致相等，又由于靠近导线 （a）仅考虑金属部分对杆塔的电容（b）仅考虑金属部分对导线的电容 的绝缘子的电容电流较大， 所以此处每片绝缘子上的电 在图（b）中，C为绝缘子本身的电容，Cd为 压降也就较大。绝缘子串的 其金属部分对导线的电容。由于每个电容Cd 电压分布如下图中的曲线1 两端均有电位差，因此就有电容电流流过， 而且都必须经电容C到地构成回路，这样就 使离导线愈远的绝缘子所流过的电流愈多， 电压降也愈大。绝缘子串的电压分布如图 11-2的曲线2
2.火花间隙检测杆 图所示为一种可调火花间隙的检测杆，其测量部分是一个可调 的放电间隙和一个小容量的高压电容器相串联，预先在室内校好放 电间隙的放电电压值，并标在刻度板上，测杆在机械上可以旋转。 这样，在现场当接到被测的绝缘子上后，转动操作杆，改变放电间 隙，直至开始放电，即可读出相应于间隙距离在刻度板上所标出的 放电电压值。如果某一元件上的分布电压低于规定标准值，而相邻 其他元件的分布电压又高于标准值时，则该元件可能有缺陷。为了 防止因火花间隙放电短接了良好的绝缘元件而引起相对地闪络，可 以用电容与火花间隙串联后再接到探针上去。电容值约为30pF,与一 片良好的悬式绝缘子的电容值接近。因为和电容串联的火花间隙的 电容量只有几皮法（pF），所以电容的存在基本上不会降低作用于 间隙上的被测电压。
5 C
d z d z d z d z
3 1 2 杆塔
导线 1 2 3 4
5 绝缘子编号
来自百度文库
绝缘子串的电压分布曲线图 1—仅考虑Cz作用；2—仅考虑Cd作用；3—考虑Cz、Cd两者同时作用
由于绝缘子金属部分对导 线的电容Cd比其对地电容Cz小 ，因而流过的电流也小，所以 产生的压降就相对地较小。实 际的绝缘子串各个绝缘子上的 电压分布应考虑两种电容的同 时作用，即沿绝缘子串的电压 分布应该由分别考虑Cz与Cd所 得到的电压分布相叠加，如图 中的曲线3所示。由图可见，沿 绝缘子串的电压分布是极不均 匀的，靠近导线的绝缘子电压 降最大，离导线愈远的绝缘子 两端压降愈小，当绝缘子靠近 杆塔横担时，绝缘子电压降又 升高。绝缘子串愈长，电压分 布愈不均匀，愈容易导致某些 部位的绝缘损坏。
甚小，往往反映不出来，这给电气设备安全运行留下隐患。
3、交流耐压实验 套管在交接时或大修后需要进行交流耐压试验，试验时应先将 被试套管表面擦干净。对于变压器或油断路器等充油设备上的套管 ，应将下部浸于绝缘油内，法兰与油箱外壳连接并接地，接地屏同 时接地，在导杆上施加试验电压。 4、局部放电测量 对66kV及以上的电容型套管在大修后可测量局部放电作为辅助 试验，关于局部放电试验请参阅本书相关章节，这里不再介绍。
5×22M (1W)
5× 22M (1W)
(10-15) ×22M (1W)
V
A
C
V
绝 缘 杆
A C
(a)
(b)
(c)
(d)
电阻分压杆测量法图 (a)测量两点电位差的外部连接; (b)测量两点电位差的内部连接; (c)测量某点电位的外部连接; (d)测量某点电位的内部连接
当采用图(a)方法测量时，若某片绝缘子片的电位差为0，则该 片绝缘子即为零值绝缘子。当采用图 (b)方法测量时，应先从母线 端开始读取微安表的读数，依次往下进行，所测得的微安数应该是 递减的，如出现某片绝缘子与上一片绝缘子电流值相同，则该片绝 缘子就是零值绝缘子。 电容分压杆与电阻分压杆类似，只是将电阻串和带有桥式整流 的微安表，换成一个或几个串联且能承受被测电压的高压电容器与 一个小量限指针式的静电电压表相串联。当电容器的电容量取的足 够小的时候，被测量的电压都分布在电容器上，因此小量限的电压 表就可测量几千到几万伏的电压。
每片绝缘子分担的电压(kV)
二、绝缘子串电压分布测量方法
测量电压分布的工具有短路叉、电阻分压杆、电容分压杆、火 花间隙检验杆等。短路叉这是检测损坏绝缘子（又称零值绝缘子） 最简便的工具，其检测方法如图所示。 检测杆端部装上一个金属丝做成的叉子 ，把短路叉的一端2和下面绝缘子的钢帽接触 ，当另一端1靠近被测绝缘子的钢帽时，1和 钢帽间的空气隙会产生火花。被测绝缘子承 受的分布电压愈高，出现火花愈早，而且火 花的声音也愈大，因此根据放电情况可以判 断被测绝缘子承受电压的情况。如果被测绝 缘子是零值的，就不承受电压，因而就没有 火花。这种测杆不能测出电压分布的具体数 值，但可以检查出零值绝缘子。在使用时应 注意，当电压等级较低时（35kV及以下）不 能因火花间隙放电而引起相对地闪络。
。
第二节
绝缘子的电位分布实验
一、绝缘子串电压分布规律 每一个绝缘子就相当于一个电容器，因此一个绝缘子串就相当于由 许多电容器组成的链形回路。因为绝缘子的体积电阻和表面电阻较正常 情况下（50Hz）的容抗大得多，所以一般将它看成串联的电容回路。如 果不考虑其他因素影响，由于每个绝缘子的电容量相等，因而在绝缘子 串中，每一片绝缘子分担的电压是相同的。但由于每个绝缘子的金属部 分与杆塔（地）间、导线间均存在杂散电容（寄生电容），绝缘子串中 每个绝缘子实际所分担的电压并不相同。
二、绝缘子绝缘试验 支柱绝缘子和悬式绝缘子的预防性试验项目主要包括：零值绝 缘子检测、绝缘电阻测量、交流耐压试验、绝缘子表面污秽物的等 值盐密测定等。 1、绝缘电阻的测试 清洁干燥的良好绝缘子，其绝缘电阻是很高的。电瓷有裂纹时 ，绝缘电阻一般也没有明显的降低。当电瓷龟裂处有湿气及灰尘、 脏污入侵后，绝缘电阻将显著下降，仅为数百甚至数十兆欧，用兆 欧表可以明显地检出。测量多元件支柱绝缘子每一元件的绝缘电阻 时，应在分层胶合处绕铜线，然后接到兆欧表上，以免在不同位置 测得的绝缘电阻数值相差太大，造成误判断。《规程》规定，用 2500V兆欧表测量绝缘电阻时，多元件支柱绝缘子和每片悬式绝缘子 的绝缘电阻不应低于300MΩ 。500kV悬式绝缘子的绝缘电阻不低于 500MΩ 。
第十一章 套管和绝缘子的状态分析 与诊断
高压绝缘子按用途分为线路绝缘子和电站电器绝缘子两类。高压线 路绝缘子包括针式绝缘子、盘形悬式绝缘子、棒形悬式绝缘子、横担绝 缘子、电气化铁道用绝缘子、蝴蝶形绝缘子和拉紧绝缘子等。高压线路 中广泛应用盘形悬式绝缘子，针式绝缘子常用于35kV及以下电压等级的 线路上，瓷横担绝缘子用于110kV及以下电压等级的线路。高压电站电器 绝缘子，包括支柱绝缘子和套管绝缘子等。支柱绝缘子包括户外用的棒 形绝缘子、针式支柱绝缘子和户内支柱绝缘子。户外支柱绝缘子用于电 站支持母线或隔离开关等电器上，户内支柱绝缘子通常用于35kV及以下 户内隔离开关及母线支撑。高压套管绝缘子包括用于电站的穿墙套管以 及用于电气设备的变压器套管和油开关套管等。 套管和绝缘子在搬运和施工过程中，可能会因碰撞而留下伤痕；在 运行过程中，可能由于雷击，而使其破碎或损伤；由于机械负荷和高电 压的长期联合作用，而导致劣化，这都将使其击穿电压不断下降。当绝 缘子击穿电压下降至小于沿面干闪电压时，就称为低值绝缘子。当低值 绝缘子的内部击穿电压为零时，就称为零值绝缘子。当绝缘子串存在低 值或零值绝缘子时，在污秽环境中，在过电压甚至在工作电压作用下就 易发生闪络事故。因此，及时检出运行中存在的不良绝缘子，排除隐患 ，对减少电力系统事故、提高供电可靠性是很重要的。
表11-1 支柱绝缘子的交流耐压试验标准（kV）
额定电压 最高工作电压 出厂 纯瓷和充油绝 缘 交接和大修 出厂 固体有机绝缘 交接和大修 3 3 ．5 25 25 25 22 6 6 ．9 32 32 32 28 10 11．5 42 42 42 38 15 17．5 57 57 57 50 20 23 68 68 68 59 35 40．5 100 100 100 90
2、介质损耗角正切和电容量的测量 测量20kV及以上非纯瓷套管的介质损耗角正切和电容值是判断高压 套管绝缘的一项重要指标。因为套管劣化、受潮等都会导致其介质损耗 角正切的增加，所以根据介质损耗角正切的变化可以较灵敏地反映出绝 缘的劣化和其他局部缺陷。 测量套管的介质损耗角正切可采用QS1型西林电桥，用西林电桥测量 单独套管的tan值，可采用正接线方式。已安装于电力设备上的高压套管 ，其法兰盘与设备金属外壳直接连接并接地。测量这些套管的tan值时， 首先应将与套管连接的引线或绕组断开。除接地屏经小套管引出时可用 上述正接线法测量外，一般用反接线法测量。 在采用西林电桥测量套管的介质损耗角正切时，有时往往只测电容 芯子的介质损耗角正切，或只测量油纸套管导电芯对抽压或测量端子间 的tan，而不测量端子或抽压端子的介质损耗角正切。由于套管内部初期 进水受潮时，潮气和水分只进入末屏附近的绝缘层，故占总体积的比例
1 绝缘杆 2
短路叉检测法图
2.电阻分压杆、电容分压杆 电阻分压杆的内部结构和接线如图11-4所示，其中图 (a) 、 (b)是表示测量两点之间电位差的外部结构和内部连接图，适用于 110kV及以上的变电所和线路绝缘子串测量；图11-4 (c) 、(d)是表 示测量某点对地电位的外部结构和内部连接图，适用于35kV变电所 内支柱绝缘子的测量。这种检验杆应预先在室内求出端部电压和微 安表读数的关系，并应经常校准。通常盘形悬式绝缘子C≈50pF， =64M。当采用电阻为220M的绝缘杆与之并联时，阻抗值降为50M，将 会导致约20%的误差，这需要在测量中注意。在强电场附近测量时， 要注意外界电场对表读数的影响，必要时需采用适当的抗干扰措施 。
2、交流耐压试验 对于单元件的支柱绝缘子，交流耐压目前是最有效、最简易的 试验方法。预防性试验时，可用交流耐压试验代替测量电压分布和 绝缘电阻，或用它来最后判断用上述方法检出的绝缘子。对于绝缘 子的交流耐压实验，各级电压的支柱绝缘子和悬式绝缘子的交流耐 压试验电压标准见表11-1和表11-2。按试验电压标准耐压1min，在 升压和耐压过程中不发生跳弧为合格。对运行中的35kV变电所内的 支柱绝缘子，可以连同母线进行整体耐压，试验电压为100kV，时间 为1min，耐压完毕后，必须测量各胶合元件的绝缘电阻，以检出不 合格的元件。对于穿墙套管绝缘子，应根据实际状态进行加压。对 变压器出线套管，如系35kV电压等级，试验时套管内应充满油，下 半部应浸入绝缘油中再加压。