电气设备的绝缘试验课件

电气设备的绝缘试验电气设备的绝缘试验 制作人：李华东制作人：李华东 邮邮 箱：箱：本次培训主要内容：一、电力变压器试验 二、断路器试验 三、电力电缆的试验第一节电力变压器试验电力变压器是电力系统电网安全性评价的重要设备，它的安全运行具有极其重要意义，预防性试验是保证其安全运行的重要措施。预防性试验的有效性对变压器故障诊断具有确定性影响，通过各种试验项目，获取准确可靠的试验结果是正确诊断变压器故障的基本前提。对电力变压器进行绝缘性试验是保证进行安全运行的重要措施。电力变压器绝缘性试验项目主要有以下，如表6-1所示：表6-1电力变压器试验项目序号试验项目序号试验项目1绕组绝缘电阻、吸收比或（和）极化指数的测量2绕组泄漏电流的测量3绕组连同套管介质损耗角正切tg的测量4交流耐压试验的测量5直流耐压试验的测量6绕组直流电阻的测量7绕组所有分接头的电压比的测量8铁心对地绝缘电阻的测量9冲击电压试验10校核三相变压器的组别或单相变压器极性11空载电流和空载损耗的测量12绝缘油试验及油中溶解气体色谱分析13检查有接开关的动作情况一、绕组绝缘电阻、吸收比或和极化指数试验1测量方法及接线测量绕组绝缘电阻、吸收比或极化指数，它能有效检查出变压器绝缘整体受潮、部件表面受潮或脏污以及贯穿性的集中缺陷，如各种贯穿性短路、瓷件破裂、引线接壳、器身内有铜线搭桥等现象引起的半贯通性或金属性短路等。测量绕组绝缘电阻时，应依次测量各绕组对地及对其他绕组间的绝缘电阻值。测量时，被测绕组各引出端均应短接在一起，其余非被测绕组均应短路接地。测量时的接线图如图6-1，绝缘电阻和吸收比测量的顺序和部位如表6-2所示。表6-2变压器绝缘电阻和吸收比测量的顺序和部位顺序双绕组变压器三绕组变压器被测绕组接地部位被测绕组接地部位1低压绕组外壳及高压绕组低压绕组外壳、高压绕组及中压绕组2高压绕组外壳及低压绕组中压绕组外壳、高压绕组及低压绕组3高压绕组外壳、中压绕组及低压绕组4高压绕组及低压绕组外壳高压绕组中压绕组外壳及低压绕组5高压绕组、中压绕组及低压绕组外壳如为自耦变压器时，应按如下测量：低压绕组高、中压绕组及地；高、中、低压绕组地；高、中压绕组低压绕组及地。测量绕组绝缘电阻时，对额定电压为10000V以上的绕组用2500V兆欧表，其量程一般不低于10000M，1000V以下者用1000V兆欧表。为避免绕组上残余电荷导致较大的测量误差，测量前或测量后均应将被测绕组与外壳短路充分放电，放电时间不小于2min。对于新投入或大修后的变压器，应充满合格油并静止一段时间，待气泡消除后方可试验。一般110kV及以上变压器应静止20h以上，310kV的变压器需静止5h以上。测量时，以变压器顶层油温作为测量时的温度。（a）（b）图1用兆欧表测量变压器绝缘电阻示意图（a）高压绕组对外壳及低压绕组（b）低压绕组对高压绕组及外壳2试验结果的分析与判断将测得的数值与出厂测量结果比较进行判断，当无出厂数据时，按表6-3做参考。表6-3油浸式电力变压器绝缘电阻的最低允许值（单位：）绕组电压等级/kV温度/510203040506070803106754503002001309060402520359006004002701801208050356333018001200800540360240160100705004500300020001350900600400270180当测量温度与出厂测量温度不相符合时，按表6-4换算。表6-4油浸式电力变压器绝缘电阻的温度换算系数温差K51015202530354045505560换算系数A1.21.51.82.32.83.44.15.16.27.59.211.2当变压器电压等级为35kV以上，且容量在4000kVA以上时，应测量吸收比，吸收比与出厂试验值应无明显差别，在常温下不应小于1.3。二、泄漏电流试验直流泄漏电流试验原理与绝缘电阻试验完全相同，但是，泄漏电流试验所加的试验电压远远高于绝缘电阻试验，并且是逐渐施加的、可以调节的，能发现某些绝缘电阻试验所不能发现的绝缘缺陷。例如，能更灵敏地反应变压器绝缘的部分穿透性缺陷、套管的缺陷、绝缘油劣化等。测量方法及接线现场常采用下图6-2所示的接线方式：图6-2 直流泄漏电流试验接线图6-2 直流泄漏电流试验接线图6-2 直流泄漏电流试验接线2标准及判断当变压器电压等级为35kV及以上，且容量在10000kVA及以上时，应测量直流泄露电流。试验电压标准见表6-5。当施加电压达到1min时，在高压端读取泄露电流。泄露电流也不宜超过表6-5所示。表6-5油浸式电力变压器绝缘直流泄露电流参考值额定电压/kV试验电压峰值/kV在下列温度时绕组泄露电流值（A）1020304050607080235111725395583125178615102233507711216625035620352033507411116725040057063330403350741111672504005705506020304567100150235330如测得数值突升，则变压器有严重的缺陷，应查明原因。三、绕组介质损耗角正切tg测量变压器绕组连同套管的介质损耗角正切tg时，主要用于更进一步检查变压器是否受潮、绝缘老化、绝缘油劣化等严重的局部缺陷。1测量方法及接线用QS1西林电桥测量tg，考虑到实际情况，常采用反接法，接线如下图6-3所示。图6-3用QS1西林电桥测量tg原理图标准及判断当变压器电压等级为35kV及以上时，且容量在8000kVA及以上时，应测量介质损耗角正切tg。介质损耗角正切tg执行标准按如下表6-6所示。测量的tg值不应大于出厂试验值的1.3倍。若大于，且不符合表6-5的规定，应取绝缘油样测量tg值，如不合格，则更换标准油，换油后tg值还不能达标的，则将变压器加温至出厂试验温度并稳定5小时以上，重新测量，还不达标则为不合格变压器。当测量温度与出厂试验温度不同，则按如下表6-6所示换算。表6-6油浸式电力变压器绕组介质损耗角正切tg（%）最高允许值电压等级/kV温度/51020304050607035及以下1.31.52.02.63.54.56.08.0352201.01.21.52.02.63.54.56.03305000.70.81.01.31.72.22.93.8表6-7介质损耗角正切tg（%）温度换算系数温差K51/1520253035404550换算系数A1.151.31.51.71.92.22.52.93.33.7当测量时的温度差不是以上时，可以按A=1.3K/10计算。四、交流耐压试验测量方法及接线交流耐压试验是检验变压器绝缘状况最直接有效的方法，通常做法是对变压器施加超过其一定倍数的工作电压，并持续1min左右，以检查其绝缘情况。常用的接线图如下6-4所示。图6-4变压器交流耐压试验接线标准及判断容量在8000kVA以上，且额定电压在110kV以上的变压器，按下表6-8所示标准施加试验电压进行交流耐压试验。（注：交接即变压器经过修理或定期试验时）表6-8油浸式电力变压器试验电压标准额定电压（kV）最高工作电压（kV）1min工频交流耐压值（kV）出厂交接33.5181566.925211011.535301517.545382023.055473540.585726369.0140120110126.0200170根据仪表指示及试验过程可以迅速作出判断：如试验中是否发出声响，是否出现冒烟、冒气、火花、燃烧和闪络等各种现象，指示仪表是否出现大幅度的摆动等。当额定电压为220kV、330kV和500kV时，应进行局部放电试验，试验接线如下图6-5所示，加压时间为30min，执行标准如下表6-9所示。图6-5变压器局部放电试验接线图表6-9油浸式电力变压器局部放电试验电压标准额定电压（kV）最高工作电压（kV）30min工频交流试验电压值（kV）出厂交接220252.0395335330363.0510433500550.0680578注意事项：其放电量应不大于500pC，交流耐压试验及局部放电试验均需将变压器充满标准绝缘油，并静止一段时间后才能进行，局部放电是在所加电压达到一定值出现的现象，所以，当放电量急剧增加时，说明被试品将很快被击穿。五、直流耐压试验直流耐压试验能发现交流耐压试验所不能发现的缺陷，其原理接线及方法与直流泄露电流试验相同，但是直流耐压试验所加电压较高。外加电压应参考绝缘交流耐压试验电压和交直流下击穿电压，并参考运行经验。被试品是否合格从其是否被击穿可以迅速判断，若接入电压表读数急剧减小或微安表读数急剧增大，说明试品被击穿。六、绕组直流电阻测量绕组直流电阻测量测量方法及接线使用变压器直流电阻测试仪测量，接线时按说明书即可。标准及判断不同温度下的R转换按公式R2=R1（T+t2）/（T+t1）进行转换。其中：T电阻温度常数，铜为235，铝为225，R1、R2分别为t1、t2时的电阻值。对于容量在1600kVA以上的变压器，应有：R2%,其中R为各相绕组电阻的差别,为三相绕组电阻平均值。若变压器无中性点引出，应为：R%。对绕组的历次测量其结果不应有明显的差别。若是做交接试验时则与出厂时的比较不应有太大变化。七、测量绕组所有分接头的电压比测量方法及接线使用变压比测试仪，接线时按说明书即可，对绕组分接头进行电压比的测量，可以检查分接开关的位置及出线端标志的正确性。特别提示：一定要按说明书将变压比测试仪与被测变压器正确接线，并仔细检查。标准及判断各相测得的电压比顺序与铭牌应一致变压器额定电压在35kV以下，变压比小于时其允许误差为1，其他所有的额定电压等级的变压器其允许误差为0.5。八、冲击电压试验冲击电压试验可以模拟雷电波的侵袭，一般情况下，变压器出厂时的冲击电压试验要求试验电压大于300kV，变压器改型定型时的型式试验时试验电压可以小于300kV。测量方法及接线：使用冲击电压发生器，其接线参考冲击电压发生器使用说明书，对于变压器则有多种方式，参考变压器绕组连接方式即可。九、铁心对地绝缘电阻的测量方法打开铁心接地连接片，将地线端子用接地线和变压器的外壳连接好，用绝缘把手将相线接触被测变压器的铁心。测量60s并作好记录。最后注意：试验完毕后，应先将把手从铁心处断开，并保持兆欧表匀速摇动，以防铁心反击兆欧表，而后关闭兆欧表并将铁心放电。试验判断绝缘电阻10M（使用2500V）加压1min应无闪络现象。铁心绝缘电阻与变压器本身有一定的对应关系，若其绝缘电阻过低，应查明原因。第二节断路器试验本节以少油断路器为例，介绍其试验项目、试验过程及检验方法，其他型号的断路器试验方法类似。油断路器试验项目如表6-10所示：表6-10油断路器试验项目序号试验项目序号试验项目1测量绝缘电阻4交流耐压试验2测量35kV及以上非纯瓷套管断路器的tg值5测量分合闸电磁铁的最低动作电压3测量35kV及以上少油断路器的泄露电流6辅助回路和控制回路的交流耐压试验一、测量绝缘电阻绝缘电阻可以发现各种沿面贯穿性试验，如引线套管和拉杆受潮及裂纹等。是断路器试验最基本的试验。其接线方式参考图6-1用兆欧表测量变压器绝缘电阻示意图，测量时使用2500V兆欧表，并记录合闸时导电部分对地和分闸时断口之间的绝缘电阻，若其拉杆为有机物，则绝缘电阻应符合表6-11要求：表6-11断路器合闸时导电部分对地和分闸时断口之间的绝缘电试验类型额定电压 kV2424405126252交接时或大修后（M）120030006000运行中（M）60015003000整体绝缘电阻则参考厂规或按经验规定。二、tg值的测量一般只对35kV及以上非纯瓷套管断路器和多油断路器测量介质损耗角正切值。接线采用QS1西林电桥的正接线法。测量时，将被测断路器从外电路断开，在分闸状态下分支测量，对tg值的分析主要参考规程中的规定进行。必须注意：历年及同型号断路器的测量值不应有较大差异。三、测量泄露电流测量泄露电流是35kV及以上少油断路器的试验重要项目之一，它能发现断路器的外壳污秽、拉杆及灭弧室受潮等缺陷。试验接线如图6-6所示。图6-6测量少油断路器泄露电流接线图根据规程及断路器的额定电压确定试验电压，一般情况下，额定电压为35kV以下取试验电压为20kV，当额定电压为35kV以上取试验电压为40kV。电压表采用1.5级，微安表为0.5级。根据试验电压和估计的泄露电流选取合适电容和电阻，高压引线要用屏蔽线，必要时还要将绝缘子表面进行屏蔽。试验时应对3相分别进行测量，并将其引线短路接地，从零开始逐渐加压，试验电压按0.5Un分级升高，并停留1min，记录此时的微安表读数，并记下环境温度。对于35kV及以上的断路器，其泄露电流不大于10uA，而当额定电压为220kV以上时，泄露电流不大于5uA。如果在升压过程中微安表读数急剧变化，应查明其原因。四、交流耐压试验交流耐压试验是鉴定断路器最有效最直接的方法，本试验属破坏性试验，所以应在其他试验完成后进行。35kV油断路器在新安装或大修后应进行交流耐压试验，有时在预防性试验中也要进行。交流耐压试验应在其合闸状态导电部分对地之间和分闸状态下断口之间进行。对于新加油的断路器应将绝缘油静止至少3个小时后，待油中气泡全部溢出，方可加压试验。以免气泡引起击穿放电。接线采用图6-7所示。6-7工频串联谐振耐压试验接线图耐压时间为1min，耐压参考值见表6-12所示。表6-12断路器交流耐压限定值（单位：kV）断路器额定电压103566110220耐压值出厂试验48（28）95140200395交接试验38（25）85155180356注：括号内为低电阻接地系统试验时应无击穿无闪络现象，试验时应在周围设围栏并有专人看护，如果发现电压表指针摆动很大或电流表读数急剧增加，或者绝缘烧焦气味、冒烟等情况时，应立即停止加压并断开电源对被试品进行接地放电后再对其检查。五、测量分合闸电磁铁的最低动作电压方法用直流电压源可以测量断路器的动作电压，要求直流电压输出电压为0250V，电流大于或等于5A，纹波系数小于3%。将直流电压源输出经刀闸开关分别接入断路器二次侧合闸或分闸回路，先加较小电压，此时断路器不动作，然后渐渐提高此电压值，待断路器正确动作时，停止加压并记录此时所加电压。则为其最低动作电压。判断依据合闸电磁铁的最低动作电压应小于其额定电压的80%，在其额定电压的80%-110%范围内应可靠动作。分闸电磁铁的最低动作电压应在其额定电压的30%-65%范围内，在其额定电压的65%-120%范围内应可靠动作。当降到其额定电压的30%时或更低时不应引起脱扣。第三节电力电缆的试验电力电缆的试验包括绝缘电阻的测量、交流耐压试验、直流耐压和泄露电流试验。一、绝缘电阻的测量对电力电缆绝缘电阻的测量可以判断电缆是否老化、受潮，通过耐压试验前后绝缘电阻的比较，还可以发现电缆在耐压时所暴露出来的缺陷。1000V以下的电缆用1000V的兆欧表，1000V以上的电缆用2500V的兆欧表。运行中的电缆要充分放电，拆除一切对外连线，并用清洁干燥的布擦净电缆头，逐相测量。由于电缆电容很大，操作时兆欧表的摇动速度要均匀。测量完毕后，应先断开兆欧表与电缆的连接再停止摇动，以免电容电流对兆欧表反冲充电；每次测量后都要充分放电，操作应采用绝缘工具，以防止电击。为了测得准确，应在缆芯端部绝缘上或套管端都装屏蔽环并接往兆欧表的屏蔽端子。此外，当电缆较长充电电流较大时，兆欧表开始时指示数值很小，如使用手动兆欧表，则应继续摇动。短电缆的读数很快就趋于一稳定值，而长电缆一般均取15s和60s的读数R15和R60。测量时要注意以下事项：（1）必须在试验现场设围栏，被试电缆两端均应该有专人看护，且通讯畅通，负责升压的人员一定要注意周围情况，一有异常应立即切断电源，待查明原因后方可继续进行试验。（2）检查摇表：先不接L摇动手柄，指针应指向“”，将L与E短接，缓慢旋转手柄，指针应指向零。（3）手摇转速应大于额定转速的80%。（4）进行绝缘电阻和交流耐压试验后，应对电缆充分放电。（5）兆欧表停止摇动前，必须先断开测试回路以防反充电。（6）若被测电缆较长，由于充电电流较大，因此兆欧表开始指示数值较小，必须经过较长时间摇才会得到正确的结果。试验接线按图6-11所示：图6-11电力电缆绝缘电阻测量接线图将被测相接兆欧表L端，其余两相与电缆外皮相连并接E端，被测相外层加屏蔽短路圈接G端。试验结果判断（以下测量温度均为20）：（1）110kV及以上电缆进行外护套绝缘电阻试验时，必须在有外电极下进行，可使用500V兆欧表，每500M电缆绝缘电阻值应大于0.25M。（2）1kV及以下电缆进行绝缘电阻试验时，每500M电缆绝缘电阻值应不低与10M。（3）3kV及以下电缆进行绝缘电阻试验时，每500M电缆绝缘电阻值应不低与200M。（4）610kV之间电缆进行绝缘电阻试验时，每500M电缆绝缘电阻值应不低与400M。（5）2035kV之间电缆进行绝缘电阻试验时，每500M电缆绝缘电阻值应不低与600M。另外，多芯电缆各芯线绝缘电阻中最大值与最小值之比不大于2.5。运行中的电缆，其绝缘电阻应从各次试验数值的变化规律及相问的相互比较来综合判断其相间不平衡系数一般不大于22.5。电缆绝缘电阻的数值随电缆的温度和长度而变化。为便于比较，应换算为20时每千米长的数值，即R20=RtKL式中R20电缆在20时的单位绝缘电阻(Mnkm)；Rt电缆长度为f，在f时的绝缘电阻(Mn)；L一电缆长度(km)；K温度系数。见表6-16表6-16电缆绝缘的温度换算系数温度（）0510152025303540K0.480.570.700.851.01.131.411.661.92二、直流耐压试验和泄露电流试验1原理及接线直流耐压试验可以检查绝缘干枯、气泡机械损伤及出厂时的包扎缺陷，而泄露电流试验可以灵敏地反应绝缘老化和受潮等情况。直流耐压试验和泄露电流试验可以采用如图6-12所示的接线同时进行，注意：对于35kV以下的电缆，高压侧微安表处侧应加接屏蔽线，35kV以上的电缆采用两端屏蔽的方法，可利用电缆的非测试相作为屏蔽线。图6-12电缆直流泄露电流及直流耐压试验接线图2试验判断根据电力行业DLT596-1996试验规程中各种电缆的直流耐压试验电压，分别选用不同的试验电压进行试验，表6-17为油浸纸绝缘电力电缆长度为250M及以下时的试验电压及泄露电流参考值。表6-17油浸纸绝缘电力电缆长度为250M及以下时的试验电压及泄露电流参考值电缆类型工作电压/kV试验电压/kV泄露电流/(A)三芯电缆35140852080801050506303031515单芯电缆1050706304531530因一般电缆的缺陷须持续5min才能暴露出来，所以，试验时应分别均匀升压至0.25、0.5、0.75和1.0倍试验电压并停留1min，读取泄露电流值，在1.0倍试验电压并停留5min，仍然读取泄露电流值并作好记录，并要求不超过上表的参考值。每次试验结束后，应降压并切断电源，并经100k-200k的限流电阻对地放电书次无火花后，再直接对地放电。注意：电力电缆必须在直流耐压试验合格后才能投入运行，泄露电流试验只能作为绝缘情况的参考,绝不能作为是否投入运行的判断标准。若试验过程中泄露电流急剧增大或随时间的延长不断增加，都说明绝缘有缺陷。若试验电压固定，但微安表指针呈周期性的摆动，则说明电缆绝缘中存在孔隙型缺陷。若相间泄露电流之比超过2则说明某相缆芯存在局部缺陷。三、交流耐压试验采用如图6-13所示的工频串联谐振耐压试验接线，其中试验变压器额定电流IN应大于试品所需电流IX（IX=UC），高压侧额定电压UN应大于试验电压的1.2倍。串联电抗器额定电流IN应等于UC，耐压高于试验电压UX，电感量LI/2Cx。要注意调压器B的容量和变压器应匹配。图6-13工频串联谐振耐压试验接线试验步骤：（1）按上图所示接线完成并仔细检查，保证设备和仪器仪表工作正常，在空载下调整好保护间隙，（2）调整电压到高于试验电压5%并维持2min,后将电压归零，而后切断电源。（3）待高压引线接到试品上后，既可从零开始升压，当升压在试验电压的40%以内可以不受限制，其后按每秒3%的试验电压升压。如果试验过程中未发生击穿放电现象，则认为是试品合格。近年来，橡塑绝缘特别是交联聚乙烯电缆，因其具有优异的性能，得到了迅速的发展。目前在中低压电压等级中已基本取代了油浸纸绝缘电缆，超高压交联聚乙烯绝缘电缆已发展至500kV等级，110kV及220kV交联聚乙烯电缆正逐渐取代充油电缆。由于交联聚乙烯电缆材质、结构的特点，所以尽管在正式颁布的标准中要求在交接试验中做直流耐压，但实际上有不少人认为对交联聚乙烯电缆不宜采用直流电压试验，其基本观点是：(1)直流电压试验过程中在交联聚乙烯绝缘电缆及附件中会形成空间电荷，对绝缘有积累效应，加速绝缘老化，缩短使用寿命。(2)直流电压下绝缘电场分布与实际运行电压下不同，前者按电阻率分布而后者按介电常数分布，因此，直流试验合格的交联聚乙烯电缆，投入运行后，在正常工作电压作用下也会发生绝缘事故。国内外一些运行经验也表明，采用直流电压试验不能有效地检出交联聚乙烯电缆及附件的缺陷。因此，有人建议除了对交联聚乙烯电缆金属外护套采用10kV、1min。直流试验外，对电缆主绝缘可采用交流电压试验，如用串联谐振法或0.1Hz超低频来进行试验。