第90讲电气设备绝缘试验

高电压技术高电压技术第第4 4章章 电气电气设备设备绝缘绝缘预防性预防性试验试验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绝缘电阻绝缘电阻和和泄漏泄漏电流的测量电流的测量n介介质损质损耗耗角正切的测量角正切的测量n局局部部放放电的测量电的测量n耐压耐压试验试验n预防性预防性试验方法的特点总结试验方法的特点总结n绝缘绝缘的的在线监测在线监测l绝缘监测绝缘监测和和诊断诊断的的基本概念基本概念n绝缘绝缘的的监测监测和和诊断诊断技术技术概念概念n绝缘绝缘的的监测监测和和诊断诊断技术技术分类分类n绝缘监测绝缘监测和和诊断诊断技术的技术的三个三个基本基本环节环节n绝缘诊断规则绝缘诊断规则n绝缘绝缘的的监测监测和和诊断诊断技术技术概念概念电力设备电力设备绝缘绝缘在在运行运行中受到中受到电电、热热、机机械、械、不良环境不良环境等各种等各种因素因素的作用，的作用，其其性能性能将逐渐将逐渐劣化劣化，以致出现，以致出现缺陷缺陷，造成造成故障故障，引起供电中断。通过对，引起供电中断。通过对绝缘绝缘的的试验试验和和各种特性各种特性的测量，了的测量，了解并解并评估评估绝缘在运行过程中的绝缘在运行过程中的状态状态，从而能从而能早期发现故障早期发现故障的技术称为的技术称为绝绝缘缘的的监测监测和和诊断诊断技术技术n绝缘绝缘的的监测和诊断监测和诊断技术技术分类分类按照对设备按照对设备造成造成的的影响程度影响程度分类（分类（两两类）类）破坏性破坏性试验试验，即即耐压试验耐压试验检查性检查性试验试验(非破坏性非破坏性试验试验)，亦称亦称绝缘特性试验。绝缘特性试验。以以高于高于设备的设备的正常运行电压正常运行电压来考核设来考核设备的备的电压耐受能力电压耐受能力和绝和绝缘水平缘水平。耐压。耐压试验对绝缘的试验对绝缘的考验严格考验严格，能保证绝缘，能保证绝缘具有一定的绝缘水平或裕度；缺点可具有一定的绝缘水平或裕度；缺点可能在试验时能在试验时给绝缘给绝缘造成造成一定的损伤一定的损伤交交流耐压试验、流耐压试验、直直流耐压试验、流耐压试验、雷电雷电冲击冲击耐压试验及耐压试验及操作冲击操作冲击耐压试验耐压试验破坏性破坏性试验试验，即即耐压试验耐压试验包含包含的的种类种类在在较低电压较低电压下或用其它不会损伤绝下或用其它不会损伤绝缘的方法测量绝缘的各种情况，从缘的方法测量绝缘的各种情况，从而而判断绝缘判断绝缘内部的缺陷内部的缺陷检查性检查性试验试验(非破坏性非破坏性试验试验)，亦亦称称绝缘特性试验：绝缘特性试验：绝缘电阻绝缘电阻试验、试验、介介质质损损耗角正切试耗角正切试验、验、局局部部放放电试验、绝缘电试验、绝缘油油的的气相气相色谱分析色谱分析(DGA)等等包含的种类：包含的种类：绝缘绝缘的的监测监测和和诊断诊断技术技术分类分类分分 类类优优 势势不不 足足耐压试验耐压试验有效有效、可信可信可能可能导致导致绝缘破坏绝缘破坏(绝缘绝缘缺陷缺陷已较严重已较严重)不能揭示不能揭示缺陷缺陷的的性质性质和和根源根源检查性试验检查性试验可采用多种试验揭可采用多种试验揭示揭示示揭示绝缘缺陷绝缘缺陷的的不同不同性质性质和和根源根源不能不能直接直接得出设备绝缘得出设备绝缘的的耐电强度耐电强度互为补充、不能互为补充、不能相互相互代替代替应先做应先做检查性检查性试验，且据此试验，且据此确定耐压试验确定耐压试验的的时时间和间和条条件件按照设备按照设备是否带电是否带电的方式分类（的方式分类（两类两类）离线：离线：要求要求被试设备退出运行被试设备退出运行状态，通常状态，通常是周期性间断地施行，试验周期由是周期性间断地施行，试验周期由电力设电力设备预防性试验备预防性试验规程（规程（DL/T 596DL/T 596）规定）规定特点：特点：可采用可采用破坏性破坏性试验和试验和非破坏性非破坏性试验两试验两种方式，两种方式是种方式，两种方式是相辅相成相辅相成的。的。耐压试验耐压试验往往是在往往是在非破坏性试验之后非破坏性试验之后才进行。缺点是才进行。缺点是对对绝缘耐压水平的判断绝缘耐压水平的判断比较比较间接间接，尤其对于，尤其对于周期性周期性的的离线试验更不易判断准确离线试验更不易判断准确状态检修状态检修Condition Based Maintenance(CBM)，是指根据是指根据先进的状先进的状态监测态监测和和诊断技术诊断技术提供的提供的设备状态信息设备状态信息，判断设备的异常，预知设备的故障，在判断设备的异常，预知设备的故障，在故故障发生前进行检修障发生前进行检修的方式，即根据设备的的方式，即根据设备的健康状态来安排检修计划，实施设备检修健康状态来安排检修计划，实施设备检修。状态检修是企业以状态检修是企业以安全、可靠性、环安全、可靠性、环境、成本为基础境、成本为基础，通过设备，通过设备状态评价状态评价、风风险评估险评估，检修决策检修决策，达到运行，达到运行安安全全可靠可靠，检修检修成本合理成本合理的一种的一种检修策略检修策略。在线：在线：在被试设备处于在被试设备处于带电运行带电运行的条的条件下，对设备的件下，对设备的绝缘状况绝缘状况进行进行连续连续或定时的或定时的监测监测，通常是自，通常是自动进行的动进行的特点：特点：只能采用只能采用非破坏性非破坏性试验方式。由试验方式。由于可于可连续监测连续监测，除测定绝缘特性，除测定绝缘特性的数值外，还可分析特性的数值外，还可分析特性随时间随时间的变化趋势的变化趋势，从而，从而显著提高显著提高了其了其判断判断的的准确性准确性在线在线方法方法绝缘绝缘预防性试验预防性试验概念：概念：为了为了对绝缘状态对绝缘状态作出判断，需对作出判断，需对绝缘进行绝缘进行各种试验各种试验和和监测监测，通称为通称为绝缘预防性绝缘预防性试验试验绝缘监测绝缘监测和和诊断技术诊断技术的的三个三个基本基本环节环节正确选用各种正确选用各种传感器传感器及及测量手段测量手段，检检测或监测测或监测被试对象的被试对象的种种特性种种特性，采集，采集各种各种特性参数特性参数对原始的对原始的杂乱信息杂乱信息加以分析处理加以分析处理(数据数据处理处理)，去除干扰，去除干扰，提取提取反映被试对象反映被试对象运行状态运行状态最敏感、有效最敏感、有效的的特征参数特征参数根据根据提取提取的的特征参数特征参数和对绝缘老和对绝缘老化过程的知识以及运行经验，化过程的知识以及运行经验，参参照有关规程照有关规程对绝缘运行状态进行对绝缘运行状态进行识别、判断识别、判断，即完成诊断过程。，即完成诊断过程。并并对对绝缘的发展绝缘的发展趋势趋势进行进行预测预测，从而对故障从而对故障提供预警提供预警，并能为下，并能为下一步的维修一步的维修决策决策提供技术提供技术根据根据逻辑诊断中将逻辑诊断中将特征特征只归结为只归结为“有有”和和“无无”两种两种(或特征参数大于某给定的或特征参数大于某给定的阈 值阈 值 则 为则 为“有有”该 特 征，否 则 为该 特 征，否 则 为“无无”)，诊断对象的状态同样只归结，诊断对象的状态同样只归结为为“有有”和和“无无”，或，或“好好”和和“坏坏”两种，即特征和状态均两种，即特征和状态均采采用二值逻辑用二值逻辑量量来来描述描述逻辑诊断逻辑诊断简单简单明了，应用较广，但把明了，应用较广，但把问题问题过于简化过于简化，诊断，诊断准确度较低准确度较低考虑到被试对象的特征及考虑到被试对象的特征及状态评价状态评价的的主观不主观不确定性确定性，即模糊性，许多情况不能简单地用，即模糊性，许多情况不能简单地用“有有”、“无无”和和“好好”、“坏坏”来评定。来评定。模糊诊断模糊诊断中被试对象的特征和状态不用二值中被试对象的特征和状态不用二值逻辑量描述，而逻辑量描述，而用多值逻辑用多值逻辑的的特征函数来描特征函数来描述述，如某特征，如某特征“很强很强”、“强强”、“一般一般”、“弱弱”、“很弱很弱”，某故障，某故障“严重严重”、“较较严重严重”、“一般一般”、“轻微轻微”、“无无”等，等，然后按特征或状态参数的取值量确定归入某然后按特征或状态参数的取值量确定归入某一类别。如一类别。如采用连续变化采用连续变化的的特征函数特征函数，判断，判断可可更加准确更加准确考虑到被试对象考虑到被试对象特征参数分布特征参数分布的的不确定性不确定性，即统计，即统计性。对于处于性。对于处于同样状态同样状态的的同类设备同类设备，其特征参数并，其特征参数并不相同，而不相同，而按一定按一定的的统计规律分布统计规律分布。利用这些规律。利用这些规律进行绝缘诊断进行绝缘诊断第第1 1节节 绝缘电阻、吸收比绝缘电阻、吸收比和和泄漏电泄漏电流流的的测量测量n测测量量绝缘电阻绝缘电阻与与吸收比吸收比的的工作原理工作原理n测测量量绝缘电阻绝缘电阻与与吸收比吸收比的的方法方法n泄漏电流泄漏电流的的测量测量n测量绝缘电阻测量绝缘电阻与与吸收比吸收比的的工作原理工作原理双层双层介质介质模型模型的电流时间特性的电流时间特性双层双层介质介质等值等值电路图电路图 22211/212121212tR CRCUUi teRRCCRRR R212121/RRRRCC在工程应用上的表达方便，把介质处在在工程应用上的表达方便，把介质处在吸吸收过程收过程时的时的也称呼为也称呼为绝缘电阻绝缘电阻 吸收吸收和和泄漏电流及泄漏电流及绝缘电阻绝缘电阻的的变化曲线变化曲线 /212122121122 /ttaKeeRRRRCCCRCRUi /21212212112221/teRRRRCCCRCRURRUti定义极化指数定义极化指数P：为加压为加压1010分钟分钟时时的绝缘电阻与的绝缘电阻与1 1分钟分钟时电阻之比值时电阻之比值1560/RRK 110/RRP 定义吸收比定义吸收比K：加压加压6060秒秒时的时的绝绝缘电阻缘电阻与与1515秒秒时电阻之比值时电阻之比值电阻电阻1、2显著降低显著降低、泄漏电流大大增加泄漏电流大大增加，时间常数时间常数大为减小大为减小吸收电流吸收电流迅速衰减迅速衰减若绝缘若绝缘内部内部部分受潮部分受潮1与与2中的中的一个数值降低一个数值降低时间常数时间常数也会大为减小也会大为减小吸收电流吸收电流仍会仍会迅速衰减、迅速衰减、若绝缘内部若绝缘内部有集中性有集中性导电通道导电通道，或，或绝缘严绝缘严重受潮重受潮电力变压器及大型发电机凡采用沥青浸胶电力变压器及大型发电机凡采用沥青浸胶及烘卷云母绝缘者：及烘卷云母绝缘者：值应不小于值应不小于1.3，值值应不小于应不小于1.5；大型发电机采用环氧粉云母；大型发电机采用环氧粉云母者：者：值应不小于值应不小于1.6，应不小于应不小于2.0；发；发电机容量在电机容量在200MW及以上，推荐测量及以上，推荐测量。n测量绝缘电阻测量绝缘电阻与与吸收比吸收比的的方法方法测量仪表：测量仪表：为了为了测准吸收比测准吸收比，需用灵敏度足够高的，需用灵敏度足够高的兆欧表兆欧表。现场仍较多采用带有。现场仍较多采用带有手摇直流发电机手摇直流发电机的兆的兆欧表，俗称欧表，俗称摇表摇表晶体管兆欧表：晶体管兆欧表：采用采用电池供电电池供电，晶体管振荡器产生交，晶体管振荡器产生交变电压，经变压器变电压，经变压器升压升压及及倍压整流后倍压整流后输出输出直流电压。直流电压。兆欧表选择：兆欧表选择：根据设备电压等级的不同，选用不同根据设备电压等级的不同，选用不同电压的兆欧表。电压的兆欧表。例：例：额定电压额定电压1kV及以下者使用及以下者使用1000V兆欧表；兆欧表；1kV以上以上者使用者使用2500V兆欧表兆欧表 兆欧表的电压：兆欧表的电压：500、1000、2500、5000V等等试品试品接于接于L、E两端之间，设试品绝缘电阻两端之间，设试品绝缘电阻为为Rx，一般有，一般有电压线圈电压线圈LV、电流线圈电流线圈LA相互相互垂直垂直在在同一转轴同一转轴上，处于一上，处于一永久磁场永久磁场中中RV分压电阻分压电阻、RV0电压线电压线圈圈固有电阻固有电阻RA限流电阻限流电阻、RA0电流线电流线圈圈固有电阻固有电阻 0AAXRRR电压线圈电压线圈LV产生的转动力矩产生的转动力矩电流线圈电流线圈LA产生的转动力矩产生的转动力矩仪表指针仪表指针固定固定在转轴上在转轴上)(VVVfIM)(AAAfIM ，仪表指针偏转，仪表指针偏转角角AVMMVAAVVAIIfffII )()(kkmmIWWfgg 常量常量cosmAAWSBIcos()2mVVWSBIsinmVVWSBI 把偏转角把偏转角 的读数直接标定为被测绝的读数直接标定为被测绝缘电阻缘电阻RX的值的值VAAVVAIIfffII )()(0AAXARRRUI0VVVRRUI00AAXVVVARRRRRII00AAXVVRRRRRf)(XRf屏蔽端子的作用屏蔽端子的作用屏蔽试品的屏蔽试品的表面漏导电流表面漏导电流，测量值为，测量值为体体积积绝缘电阻绝缘电阻，反映反映绝缘体的绝缘体的内在品质内在品质)(XRf测量绝缘电阻测量绝缘电阻能有效能有效发现下列缺陷发现下列缺陷n总总体绝缘体绝缘质量质量欠佳欠佳n绝缘绝缘受潮受潮n两极间有两极间有贯穿性贯穿性的的导电导电通道通道n绝缘绝缘表面表面情况不良（情况不良（比较比较有或有或无屏蔽无屏蔽极极时所测得的值即可知）时所测得的值即可知）测量绝缘电阻测量绝缘电阻不能发现不能发现下列缺陷下列缺陷n绝缘中的绝缘中的局部缺陷局部缺陷（如（如非贯穿性非贯穿性的局的局部损伤、含有部损伤、含有气泡气泡、分层脱开分层脱开等）等）n绝缘的绝缘的老化老化测量绝缘电阻测量绝缘电阻注意事项注意事项n试验试验前前将被试品将被试品放电放电5-10minn高压连线架空，高压连线架空，注意绝缘注意绝缘n吸收比吸收比和和极化指数极化指数电源电压稳定电源电压稳定再接再接试品试品并并开始计时开始计时n绕组类首尾短接绕组类首尾短接再接再接 L L等等n测量绝缘电阻测量绝缘电阻与温度有十分显著的关系，与温度有十分显著的关系，绝缘温度升高时，绝缘温度升高时，绝缘电阻大致按指数绝缘电阻大致按指数规律下降规律下降，吸收比和极化指数也会有所，吸收比和极化指数也会有所改变，需要准确记录改变，需要准确记录绝缘温度绝缘温度。n泄漏电流的测量泄漏电流的测量T.O.被试品被试品H 高电位电极高电位电极L 低电位电极低电位电极PA 直流微安表直流微安表R 保护电阻保护电阻P 放电管放电管C 缓冲电容缓冲电容K 旁路开关旁路开关S 屏蔽系统屏蔽系统微安表直读法（微安表直读法（两种接法两种接法）n泄漏电流泄漏电流的的测量测量测量测量电力变压器电力变压器主绝缘泄漏电流主绝缘泄漏电流的的接线接线 T1：调压器；：调压器；T2：高压试验变压器；：高压试验变压器；D：高压硅堆：高压硅堆 R：保护电阻；：保护电阻；C：滤波电容；：滤波电容；T：被试变压器：被试变压器泄漏电流泄漏电流测量试验测量试验特点特点n所加直流所加直流电压较高电压较高，能，能揭示揭示兆兆欧表不能发现的欧表不能发现的某些缺陷某些缺陷n在升压过程中，从所测得在升压过程中，从所测得电流电流与电压与电压关系的关系的线性线性度，可以指度，可以指示示绝缘情况绝缘情况n泄漏电流泄漏电流的的测量测量第第4 4章章 电气设备绝缘试验电气设备绝缘试验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绝缘电阻绝缘电阻和和泄漏泄漏电流的测量电流的测量n介介质损质损耗耗角正切的测量角正切的测量n局局部部放放电的测量电的测量n耐压耐压试验试验n预防性预防性试验方法的特点总结试验方法的特点总结n绝缘绝缘的的在线监测在线监测 第第2 2节节 介介质质损损耗角耗角正切正切的的测量测量电桥电桥的基本原理的基本原理存在存在外界外界电磁场电磁场干扰干扰时时的测量的测量电流比较式电流比较式电桥电桥测试无线电材料：测试无线电材料：常采用常采用高高频施压法频施压法，所加的电压不高，所加的电压不高在电工界：在电工界：测量测量的仪器和的仪器和方法有多种，方法有多种，西林电桥西林电桥测法测法和和电流比较式电流比较式电桥测法电桥测法在线监测：在线监测：采用采用微微计算机对计算机对的测量的测量电桥电桥的的平衡条件平衡条件4231/ZZZZ2413241ZZZZ令令232pff+=-Z2Z1西林电桥西林电桥的的基本原理基本原理高压臂：高压臂：串联等值回路串联等值回路并联等值回路并联等值回路44CRtg34/RCRCNx44CRtg)1(234tgRCRCNx取取100 /1044，R46441010100CCtg如如4以以 F计，则在数值上计，则在数值上4Ctg高压电源对桥体杂散电高压电源对桥体杂散电容的影响容的影响高压引线与低压臂高压引线与低压臂之间之间有电场的影响，可以看有电场的影响，可以看作其间有杂散电容作其间有杂散电容CsCx和和CN值很小，如值很小，如CN一般只有一般只有50 100pF，杂，杂散电容散电容Cs的引入，会产的引入，会产生测量误差生测量误差影响电桥准确度影响电桥准确度的因素的因素外界电场的干扰外界电场的干扰 其间的杂散电容其间的杂散电容C Ci i会引入干扰电流，会引入干扰电流，造成测量误差造成测量误差外界磁场干扰外界磁场干扰 电桥处在交变磁场电桥处在交变磁场中，将在中，将在桥体感应桥体感应出一干扰电势出一干扰电势屏蔽：将电桥屏蔽：将电桥的的低压低压部分，包括部分，包括被试品和被试品和标准电容器标准电容器的的低压电极在内，低压电极在内，用用接接地地的的金属网屏蔽起来金属网屏蔽起来存在外界存在外界电磁场电磁场干扰时干扰时的的测测量量 2/21xxxxxxxCCCCCtgCtgCtg /2/2xxxxxxGGGCCCxxtgC G检流计正反接检流计正反接抗抗磁磁场场干扰：干扰：设设无磁干扰无磁干扰时，两个时，两个测量臂测量臂的数值分别为的数值分别为R3和和C4；设；设存在磁干扰时，两个存在磁干扰时，两个测量臂测量臂的数值分别为的数值分别为(R3+R3)和和(C4+C4)；把检流计和；把检流计和电桥两臂相接电桥两臂相接的两端的两端倒换一下倒换一下，两个测量臂两个测量臂的数值将分别为的数值将分别为(R3-R3)和和(C4-C4)当当检流计正接时检流计正接时测得：测得：334014441/RRRCCRCCtgx334024442/RRRCCRCCtgx34044/RRCCRCtgx121212/22/xxxxxtgtgtgCC CCC当当检流计反接时检流计反接时测得：测得：故可得：故可得：因因无磁场干扰无磁场干扰时：时：跳过！跳过！第第 9 9 讲讲 电气设备绝缘试验电气设备绝缘试验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绝缘电阻绝缘电阻和和泄漏泄漏电流的测量电流的测量n介介质损质损耗耗角正切的测量角正切的测量n局局部部放放电的测量电的测量n耐压耐压试验试验n预防性预防性试验方法的特点总结试验方法的特点总结n绝缘绝缘的的在线监测在线监测 第第3 3节节 局部放电局部放电的的测量测量测测量量局局部部放放电的几种方法电的几种方法局局部部放放电的电的脉冲脉冲电流测量法电流测量法脉冲脉冲电流法测电流法测PDPD的的基基本本回路回路和和检检测测阻抗阻抗脉冲脉冲电流法的电流法的测测量量仪仪器器及及其其校正校正局局部部放放电发生在电发生在一个一个或或几个几个绝缘绝缘内部内部的的气隙气隙或或气泡气泡之中，在这个之中，在这个很小的空间内很小的空间内电电场强场强度度很很大大。它的。它的放电能量很小放电能量很小，所以它的存在，所以它的存在并并不影响不影响电气设备的电气设备的短时绝缘强度短时绝缘强度。但如一个。但如一个电气设备在运行电压下电气设备在运行电压下长期长期存在存在局局部部放放电现电现象，这些象，这些微弱微弱的放电能量和由此产生的一些的放电能量和由此产生的一些不良效应，如不良效应，如不良化合物不良化合物的产生，就可以的产生，就可以慢慢慢慢地地损坏损坏绝缘，绝缘，日积月累日积月累，最后可导致整个，最后可导致整个绝缘被击穿绝缘被击穿，发生电气设备的，发生电气设备的突发性突发性故障故障当介质当介质内内部发生部发生局局部部放放电时，伴随着发生电时，伴随着发生许许多多现象。有些属于现象。有些属于电电的：如的：如电脉冲电脉冲的产生，的产生，介介质质损损耗的耗的增大增大和和电磁波放射电磁波放射；有些属于；有些属于非非电电的：如的：如光光、热热、噪噪音、音、气气体体压压力的力的变化变化和和化学变化化学变化这些这些现象现象都都可以可以用来判断局用来判断局部部放放电是否存电是否存在，因此在，因此检检测的测的方方法也可以分为法也可以分为电电的和的和非非电电的两类的两类测量局部放电测量局部放电的的几种方法几种方法局部放电局部放电的的脉冲电流测量法脉冲电流测量法bgbgCCuCu/bgbgCCuCu/放电火花熄灭，放电火花熄灭，Cg上的电上的电压将再次上升，此时压将再次上升，此时Cg及及Cb已经有了一个已经有了一个初始的直初始的直流电压流电压，此后的，此后的ug值与上值与上式表达的值在绝对值上要式表达的值在绝对值上要小一个（小一个（Ug-Ur）值）值外加电压仍在上升，外加电压仍在上升，Cg上上的电压也顺势而上升，当的电压也顺势而上升，当它再次升到它再次升到Ug时，时，Cg再次再次放电，电压再次降到放电，电压再次降到Ur，放电再次熄灭放电再次熄灭 bgbgCCuCu/Cg上的电压从上的电压从Ug突变为突变为Ur（均绝对值）的一瞬间，就是局（均绝对值）的一瞬间，就是局部放电脉冲的形成的时刻，此时通过部放电脉冲的形成的时刻，此时通过Cg有一脉冲电流，局部有一脉冲电流，局部放电时气泡中的电压和电流的变化如图所示放电时气泡中的电压和电流的变化如图所示当当Cg放电时，放电时，放电总电容放电总电容Cg：Cg 上的电压变化为上的电压变化为(Ug Ur)，故，故一次脉冲放出的电荷一次脉冲放出的电荷 qr：当当Cm Cb，Cg Cb，Ur=0时，时，qr UgCg/bmbmggCCCCCC)/()(bmbmgrgrCCCCCUUq在实际试验时，式中所表达的各个量，都是无法实测得到在实际试验时，式中所表达的各个量，都是无法实测得到的。所以要寻求其它能反映局部放电的量来测量。外施电的。所以要寻求其它能反映局部放电的量来测量。外施电压是作用在压是作用在Cm上的，当上的，当Cg上的电压变动上的电压变动(Ug-Ur)时，会造时，会造成外施电压的变化量成外施电压的变化量 U应为应为)/()(bmrgbCCUUCU由此两式得总电容上的电压变化量由此两式得总电容上的电压变化量 U：相应的电荷变化量相应的电荷变化量 q：把把 U 式代入上式式代入上式 q，可得，可得 )/()(bmbmgrgrCCCCCUUq)/()(bmrgbCCUUCU)/(bmbgmgrbCCCCCCqCU)/(gbgbmCCCCCUq)/(bgbrCCCqq)/(gbgbmCCCCCUq)/(bgbrCCCqq真实放电量真实放电量 qr：是无法测量的：是无法测量的视在放电量视在放电量 q：其表达式中的量都是可以测得的。它是局：其表达式中的量都是可以测得的。它是局部放电试验中的重要参量，国际和国家标准中，对于各类部放电试验中的重要参量，国际和国家标准中，对于各类高压设备的视在放电量高压设备的视在放电量q的允许值均有所规定的允许值均有所规定 q比真实放电量比真实放电量 qr小得多，它以小得多，它以pC作为计量单位作为计量单位脉冲电流法测脉冲电流法测PD的基本回路和检测阻抗的基本回路和检测阻抗三种基本测量回路三种基本测量回路在测量仪器上所测得的局部放电脉冲值是与试验的局部放电在测量仪器上所测得的局部放电脉冲值是与试验的局部放电视在电荷量视在电荷量 q成比例的，他们之间的具体比例关系与测量回成比例的，他们之间的具体比例关系与测量回路和放大器等都有关，要从指示值来计算视在放电电荷路和放大器等都有关，要从指示值来计算视在放电电荷 q是是有困难的，只能通过试验来确定，亦即有困难的，只能通过试验来确定，亦即PD的测量仪器必须的测量仪器必须进行实验校正进行实验校正脉冲电流法脉冲电流法的的测量仪器及其校正测量仪器及其校正 3/3.1mU3/5.1mU3/5.1mU3/3.1mU第第4 4章章 电气设备绝缘试验电气设备绝缘试验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绝缘电阻绝缘电阻和和泄漏泄漏电流的测量电流的测量n介介质损质损耗耗角正切的测量角正切的测量n局局部部放放电的测量电的测量n耐压耐压试验试验n预防性预防性试验方法的特点总结试验方法的特点总结n绝缘绝缘的的在线监测在线监测 第第5节节 绝缘耐压试验绝缘耐压试验交流耐压交流耐压交流耐压：交流耐压：是是交交流设备的基本流设备的基本耐耐压压方式。以变压器为例如图所示方式。以变压器为例如图所示电力变压器交流试验电压值电力变压器交流试验电压值括号内数值括号内数值适用于不固定接地或适用于不固定接地或经小电抗接地经小电抗接地系统系统额定额定电压电压kV最高工最高工作电压作电压kV线端交流试验电压值线端交流试验电压值 kV中性点交流试验电压值中性点交流试验电压值 kV全部更换全部更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组部分更换绕组3540.5857285726672.5140120140120110126.0200170（195）9580220252.036039530633685（200）72（170）330363.046051039143485（230）72（195）直流耐压直流耐压是是直流直流电力设备的基本耐压方式。对于电力设备的基本耐压方式。对于交流电网中交流电网中的的长电力电缆长电力电缆等，在现场进等，在现场进行行交流耐压试验常出现困难交流耐压试验常出现困难，因为长电，因为长电缆的缆的电容量较大电容量较大。为了减小试验电源的。为了减小试验电源的试验容量，规程规定采用试验容量，规程规定采用直流耐压来检直流耐压来检查电缆绝缘查电缆绝缘的质量的质量。直流耐压基本上。直流耐压基本上不不会对绝缘造成会对绝缘造成残留性残留性损伤损伤直流耐压特点直流耐压特点无局部放电损伤：无局部放电损伤：对于电缆等油纸绝缘，对于电缆等油纸绝缘，在交、直流电压作用下，在在交、直流电压作用下，在油油和和纸纸上的上的电压分布不一样电压分布不一样交流时电压按交流时电压按介电常数介电常数分布：电压分布：电压较较多多作用在作用在油层上油层上；直流时电压按直流时电压按电阻系数电阻系数分布：分布：电压较电压较多多作用作用在纸上在纸上。纸纸的的耐压强度较高耐压强度较高，所以电缆能耐受较所以电缆能耐受较高高的的直直流电流电压压为了加强绝缘的考验，电缆的为了加强绝缘的考验，电缆的直直流耐压流耐压值规定得值规定得较高较高。尽管如此，。尽管如此，对于使用在交流电网中的电缆，对于使用在交流电网中的电缆，进行直流耐压对绝缘的考验进行直流耐压对绝缘的考验不如不如交流耐压接近实际交流耐压接近实际直流耐压直流耐压对电力对电力电缆电缆的的直流耐压直流耐压持续持续时间为时间为5 5分钟分钟，可同时进行，可同时进行泄漏电流泄漏电流的的测测量，量，加压加压极性为负极性为负对对电力变压器绝缘电力变压器绝缘的泄漏电流测试的泄漏电流测试时所施加的直流电压不很高，可以时所施加的直流电压不很高，可以认为是非认为是非破坏性试验破坏性试验对对电机绝缘进行直流耐压电机绝缘进行直流耐压，也是发，也是发现现绝缘缺陷的重要方法绝缘缺陷的重要方法雷电冲击耐压雷电冲击耐压雷电冲击雷电冲击耐压用作为考验电力设备耐压用作为考验电力设备承受雷电过电压的能力。对承受雷电过电压的能力。对电力变电力变压器压器类试品不仅考验了类试品不仅考验了主绝缘主绝缘，而，而且是考验且是考验纵绝缘的主要方法纵绝缘的主要方法只在只在制造厂制造厂进行本项试验，因为本项进行本项试验，因为本项试验会造成绝缘的试验会造成绝缘的积累效应积累效应，所以在，所以在规定的试验电压下只施加规定的试验电压下只施加3 3次冲击次冲击。对小变压器是作为型式试验进行的对小变压器是作为型式试验进行的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的的变压器变压器出厂时应出厂时应进行本项试验。进行本项试验。电力系统中的电力系统中的绝绝缘预防性试验，不进行本项试验缘预防性试验，不进行本项试验。对主绝缘的耐受雷电过电压的能对主绝缘的耐受雷电过电压的能力，由力，由交流耐压试验交流耐压试验等值地承担等值地承担 操作冲击耐压操作冲击耐压高于高于330kV电力设备的出厂试电力设备的出厂试验应进行本项试验。对变压器验应进行本项试验。对变压器进行进行出厂试验时出厂试验时，大多采用在，大多采用在高压绕组上高压绕组上直接加压直接加压法法IEC 1980年年763刊物对电力变压器内绝缘操作波刊物对电力变压器内绝缘操作波试验的波形，作出了下述规定，第一个半波极性为试验的波形，作出了下述规定，第一个半波极性为负，视在波前时间负，视在波前时间不小于不小于20s，通常小于，通常小于250s；视在波长时间视在波长时间不小于不小于500s，90峰值持续时间峰值持续时间不小于不小于200s 国家标准国家标准GB744987文件对波形的规定，明确文件对波形的规定，明确应应为为20s250s，反极性的峰值，反极性的峰值0.5电力工业部的行业标准电力工业部的行业标准DL/T5961996规定的波形，规定的波形，基本上符合基本上符合IEC标准，唯标准，唯规定为不小于规定为不小于20s，未作，未作上限值的规定。因为感应法产生的操作波，其上限值的规定。因为感应法产生的操作波，其常常会超过会超过250s。若强行规定。若强行规定不大于不大于250s，波形上，波形上所迭加的高频振荡的幅值有可能会较高所迭加的高频振荡的幅值有可能会较高不同电压等级三相变压器（不同电压等级三相变压器（Y/接法），采用接法），采用感应法感应法产生操产生操作波时的变压器接线图，两个图中，被试相全励磁，其余作波时的变压器接线图，两个图中，被试相全励磁，其余两相各半励磁两相各半励磁 左图：左图：高压绕组中性点接地，在被试相产生额高压绕组中性点接地，在被试相产生额定试验电压；在其余两相产生与它极性相反、定试验电压；在其余两相产生与它极性相反、幅值为幅值为1/2额定试验电压值的操作波。这样使被额定试验电压值的操作波。这样使被试相的对地绝缘受到了考核；相间绝缘在出线试相的对地绝缘受到了考核；相间绝缘在出线处受到了处受到了1.5倍额定试验电压的考核倍额定试验电压的考核 右图：右图：对于对于220kV的变压器，其相间试验电压不能高的变压器，其相间试验电压不能高于相对地试验电压，采用右图接线，非试相出线端接地，于相对地试验电压，采用右图接线，非试相出线端接地，中性点受到中性点受到1/3的试验电压，非试相绕组起着在电位上支的试验电压，非试相绕组起着在电位上支撑被试相绕组的作用撑被试相绕组的作用35500 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（DL474.692）电压等级电压等级kV3563110220330500操作冲击操作冲击耐受电压耐受电压kV16027037568575085095010501175注：注：1.220500kV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 2.500kV原表列出一个耐受值为原表列出一个耐受值为1300，根据国家标，根据国家标准改列为准改列为1050及及1175，与，与IEC763值相符值相符 上表的耐受电压值适用于大修全部更换绕组后试验用，上表的耐受电压值适用于大修全部更换绕组后试验用，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0.85第第绝缘绝缘诊断诊断与绝缘与绝缘试验试验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耐压试验耐压试验n预防性试验方法的特点总结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、五、各种各种预防性试验预防性试验方法的特点方法的特点总结总结序号序号试验方法试验方法能发现的缺陷能发现的缺陷1 1测量绝缘电阻及泄漏电流测量绝缘电阻及泄漏电流贯穿性的受潮、脏污和导电通道贯穿性的受潮、脏污和导电通道2 2测量吸收比测量吸收比大面积受潮、贯穿性的集中缺陷大面积受潮、贯穿性的集中缺陷3 3测量测量tgtg 绝缘普遍受潮和劣化绝缘普遍受潮和劣化4 4测量局部放电测量局部放电有气体放电的局部缺陷有气体放电的局部缺陷5 5油的气相色谱分析油的气相色谱分析持续性的局部过热和局部放电持续性的局部过热和局部放电6 6交流或直流耐压试验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使抗电强度下降到一定程度的主绝缘局部缺陷缺陷7 7操作波或倍频感应耐压试操作波或倍频感应耐压试验验(限于变压器限于变压器)使抗电强度下降到一定程度的主绝缘或纵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绝缘的局部缺陷表中序号表中序号6 6和和7 7两项为破坏性试验，其它各项均属于非破坏性试验两项为破坏性试验，其它各项均属于非破坏性试验第第 4 4 章章 绝缘诊断与绝缘试验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耐压试验耐压试验n预防性试验方法的特点总结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 tgtg 的在线监测的在线监测局部放电（局部放电（PDPD）的在线监测）的在线监测 六、绝缘的在线监测六、绝缘的在线监测离线监测的缺点：离线监测的缺点：tg 的在线监测的在线监测电桥法电桥法计数脉冲测相位差法：计数脉冲测相位差法：tg2/局部放电（局部放电（PDPD）的在线监测）的在线监测现场带电测量的灵敏度现场带电测量的灵敏度跳过！跳过！本章结束本章结束冲击冲击高压高压试验试验n冲冲击电压击电压波形波形n冲冲击电压击电压发生器发生器原理原理n冲冲击电压发生器击电压发生器结构结构n冲冲击电压击电压测量测量5020%tTs1.230%fTs1.67()f21T=t-t国标规定：国标规定：25020%250060%ftTsTsu2=U1exp（-t/1）-exp（-t/2）波前波前时间时间T T 由较小的时间常数由较小的时间常数2 2决定；决定；半峰值时间半峰值时间Tt由相对大得多的时间常数由相对大得多的时间常数1决定决定1.2/50s1.2/50s的雷电波：的雷电波：1 12 2122求求T 时，近似认为时，近似认为exp（t/1）随时间随时间t t几乎不几乎不变，设其值恒定为变，设其值恒定为1 1。即。即u2U11exp（t/2），其中，其中充电时间常数充电时间常数2=R C2在在t1时：时：u2=0.3U2m在在t2时：时：u2=0.9U2m 0.3U2mT=(t2t1)/(0.90.3)求求T Tt t时，仍然考虑时，仍然考虑1 12 2，到达，到达T Tt t时，双指数分量时，双指数分量中的中的expexp（t/t/2 2）已衰减到接近零值。考虑到）已衰减到接近零值。考虑到T Tt tT Tf f，不计及，不计及T Tf f的影响的影响u2U1exp（t/1）其中放电时间常数其中放电时间常数1=RtC1U2m/2标准波定义 波头的形成：波头的形成：C2上电压u2的波形波前波前波尾波尾单级冲击单级冲击电压电压发生器发生器回路回路由于受到硅堆和由于受到硅堆和电容电容器额定电压的限制，器额定电压的限制，单级单级冲冲击电压击电压发生器发生器的最高电压的最高电压不超过不超过200300kV。多级冲击多级冲击电压发生器回路电压发生器回路T T：供电高压变压器；：供电高压变压器；D D：整流用高压硅堆；：整流用高压硅堆；r r：保护电阻；：保护电阻；R R：充电电阻充电电阻；rd:rd:每级的阻尼电阻；每级的阻尼电阻；C C：每级的主电容；：每级的主电容；CsCs：每级相应点的对地杂散电容；：每级相应点的对地杂散电容；g g1 1：点火球隙；：点火球隙；g g2 2g g4 4：中间球隙；：中间球隙；g g0 0：隔离球隙隔离球隙；“电容器并电容器并联联充电，充电，而而后串后串联联放电放电”电阻电阻R R的的连接与隔离作用：连接与隔离作用：在在充电充电时起电路的时起电路的连连接作用接作用；放电时则起隔离作用；放电时则起隔离作用电容并联串联转换方法：电容并联串联转换方法：诸电容由并联变成串诸电容由并联变成串联是靠一组球隙分别处于绝缘和放电来达到联是靠一组球隙分别处于绝缘和放电来达到杂散电容与同步：杂散电容与同步：实际上因实际上因杂散电容杂散电容CsCs是很小是很小的，所以各的，所以各中间球隙中间球隙在放电前所作用到的在放电前所作用到的过电过电压压时间时间非常短促非常短促。为使。为使诸球隙易于同步放电诸球隙易于同步放电，在采用简单球隙的条件下，它们应在采用简单球隙的条件下，它们应排列成排列成相互相互能够放电（能够放电（紫外线紫外线）照射照射的状态。的状态。工作特点：工作特点：阻尼电阻：阻尼电阻：为了防止杂散电感和对地分布为了防止杂散电感和对地分布的杂散电容引起的杂散电容引起高频振荡高频振荡，电路中分布放，电路中分布放置了置了阻尼电阻阻尼电阻r rd d，一般每级为，一般每级为525。若级数为若级数为n，阻尼电阻的，阻尼电阻的串联总值串联总值nrd称作称作为为Rd。Rd也起着也起着调节波前调节波前时间的作用，但时间的作用，但在放电时它与在放电时它与Rt会造成分压，使输出的电会造成分压，使输出的电压有所降低。压有所降低。放电时基本回路的等值回路这意味着输出电压这意味着输出电压u2的的峰值峰值U2m低于电容低于电容C1上的上的初始充电压初始充电压U1。它是由于它是由于C1与与C2之间之间的分压和的分压和Rt与与Rd之间之间的分压造成的的分压造成的高效冲高效冲击电击电压压发生器回路发生器回路冲击电压发生器冲击电压发生器高效回路接线高效回路接线 rf：每级的：每级的波前波前电阻，一般约几十欧；电阻，一般约几十欧；rt：每级的：每级的放电放电电阻，通常约几百欧；电阻，通常约几百欧；C2：负荷电容，其值不仅取决于试品，而且与调：负荷电容，其值不仅取决于试品，而且与调 波相关。一般处于几百皮法至几个纳法间波相关。一般处于几百皮法至几个纳法间冲击电压发生冲击电压发生器回路接线器回路接线 等值电路等值电路冲击冲击电压发生器电压发生器结构结构户内户内800kV冲击电压发生器冲击电压发生器户内户内400kV 冲击电压发生器冲击电压发生器户外冲击电户外冲击电压发生器及压发生器及分压器分压器户内冲击户内冲击电压发生电压发生器及截波器及截波装置装置返回！返回！