电气绝缘测试技术 第３版 教学课件 ppt 作者 刘耀南 邱昌容 西安交通大学 主编 第五章　在线测量与绝缘诊断

407E,第五章 在线测量与绝缘诊断 第六章 可靠性试验,407E,第五章 在线测量与绝缘诊断,407E,第五章 在线测量与绝缘诊断,第一节 漏电流的测量 第二节 电容和损耗因数的测量 第三节 局部放电的测量 第四节 绝缘油的试验与分析 第五节 绝缘诊断,407E,第一节 漏电流的测量,一、夹钳法 二、计算机辅助测量法,407E,第一节 漏电流的测量,图5-1 穿心电流互感器,407E,一、夹钳法,图5-2 夹钳法测量时夹钳位置图 a)正确夹法 b)电线靠近钳口 c)夹钳 附近有大电流电线 d)钳口有间隙,407E,二、计算机辅助测量法,图5-4 变压器漏电流测试装置图,407E,第二节 电容和损耗因数的测量,一、瓦特表法 二、电桥法 三、相位比较法,407E,一、瓦特表法,图5-5 工作电压下测量电容和tan的瓦特表法,407E,二、电桥法,图5-6 电桥法在线检测、tan,407E,三、相位比较法,(1)尽量将电流、电压两路信号的幅值调整相同。 (2)经过比较器输出的两个信号波形，先将其中一个信号“反相”，然后再和另一个信号相与。,407E,三、相位比较法,图5-7 相位比较法测量的线路框图,407E,图5-8 相位差时序图,407E,图5-9 现场测量tan及PD的原理图,407E,第三节 局部放电的测量,一、罗哥夫斯基线圈采样 二、耦合电容器采样 三、压电传感器采样,407E,一、罗哥夫斯基线圈采样,图5-10 现场测量局部放电的接线图,407E,二、耦合电容器采样,图5-11 发电机在线检测PD线路图 a)干扰信号的差动放大器输出 b)局部放电信号的差动放大器输出,407E,三、压电传感器采样,图5-12 电晕枪工作原理图,407E,三、压电传感器采样,图5-13 热棒工作原理图,407E,第四节 绝缘油的试验与分析,一、油中气体的分析 二、油中其他物质的分析,407E,一、油中气体的分析,1.气相色谱分析 2.渗透性薄膜,407E,1.气相色谱分析,图5-14 手揿式取样阀,407E,2.渗透性薄膜,(1)当C00时 (2)在一定温度下，气室中氢气浓度达到饱和状态时，则,407E,图5-15 燃料电池结构图 a)单一型 b)复合型,407E,图5-16 油中气体浓度与渗过PFA 薄膜气体浓度间的关系,407E,图5-17 气体探测器输入和 输出电压的关系,407E,图5-18 便携式异常诊断装置,407E,二、油中其他物质的分析,油纸绝缘的老化表现在纸的聚合度的降低，运行30年的变压器绕组中，纸的聚合度平均下降到新变压器的50%。通过实验室中模拟变压器油纸绝缘的老化试验，获得油中糠醛含量与纸的聚合度的关系曲线。,407E,第五节 绝缘诊断,一、高压电力变压器的绝缘诊断 二、高压塑料电缆的绝缘诊断 三、电机的绝缘诊断,407E,一、高压电力变压器的绝缘诊断,(一)基本介电性能 (二)测量局部放电 (三)绝缘油的分析,407E,(一)基本介电性能,1.绝缘电阻、泄漏电流是否超过标准值 2.介质损耗因数tan是否合格 3.耐压或击穿,407E,1.绝缘电阻、泄漏电流是否超过标准值,在施加直流电压后10min和1min时，分别测得电阻R10、R1，其比值R10/R1要大于1.5(20°C时)。,407E,2.介质损耗因数tan是否合格,图5-20 运行中电力变压器绕组绝缘的tan与 含水量及tan的关系图(60°C) a)220kV b)330500kV(用70°C时的tan),407E,2.介质损耗因数tan是否合格,图5-21 安装时电力变压器绕组绝缘的tan与 含水量及tan的关系图(60°C) a)220kV b)330500kV(用70°C时的tan),407E,3.耐压或击穿,对整台设备做耐压试验，考验在电压可能浮动的范围内的承受能力。由于绝缘油是绝缘系统中击穿场强较低的薄弱环节，同时取样也比较方便，因此要经常取油样进行击穿试验。耐压试验的电压值和油的击穿电压标准值都在有关标准中规定。,407E,(二)测量局部放电,这是近年来引起广泛关注的做为绝缘诊断依据的新技术。至今尚无国家标准规定超过多少放电量设备应停止运行、进行维修。各部门各有试用指标，有的规定3000pc，有的规定更高的pc值；有的规定只要放电量不发展，几千pc都可继续运行。由于目前的测量方法测得的是视在放电电荷，不是放电点的实际放电电荷，对于同一实际放电量的放电，若发生在测量端(绕组的高压端)附近，要比发生在远离测量端(绕组的末端)测得的视在放电电荷可能大10倍以上。同时相同放电量的放电，在不同场强下，对不同的材料造成的破坏都不一样，因此目前尚难做出比较科学的规定，但放电量大而且增长快肯定是危险的。,407E,(三)绝缘油的分析,1.气体含量法 2.气体比值法 3.密封式有充氮式、隔膜式、金属波纹管式。 4.糠醛含量分析,407E,1.气体含量法,表5-1说明油中溶解的各种气体含量的极限值，并说明在什么情况下可视为正常，什么情况下应加以注意，什么情况下应做为异常处理。,407E,2.气体比值法,表5-1 各种气体的极限含量,407E,3.密封式有充氮式、隔膜式、金属波纹管式。,表5-2 改良IEC三比值法的编码规则,407E,3.密封式有充氮式、隔膜式、金属波纹管式。,表5-3 判断故障性质的改良IEC三比值法,407E,3.密封式有充氮式、隔膜式、金属波纹管式。,图5-22 TD图判断故障性质,407E,4.糠醛含量分析,表5-4 气体组分图形诊断表,407E,4.糠醛含量分析,表5-4 气体组分图形诊断表,407E,4.糠醛含量分析,图5-23 变压器糠醛含量与时间分布关系 a) 77台电厂升压变压器糠醛含量与时间分布关系 b) 212台 变压器糠醛含量与时间分布关系 A非正常老化区 B正常老化区 C缓慢老化区,407E,二、高压塑料电缆的绝缘诊断,(一)基本介电性能 (二) 局部放电 (三) 直流分量 (三)吸收电流,407E,(一)基本介电性能,1.绝缘电阻和泄漏电流 2.漏泄电流随时间而增加时要注意。 3.也有采用表中括号内的数值。 4.损耗因数tan 5.耐压试验,407E,1.绝缘电阻和泄漏电流,表5-5 直流漏电流判断基准,407E,2.漏泄电流随时间而增加时要注意。,漏泄电流随时间而增加时要注意。,407E,3.也有采用表中括号内的数值。,图5-24 绝缘电阻与击穿电压的关系,407E,3.也有采用表中括号内的数值。,图5-25 泄漏电流与击穿电压的关系,407E,4.损耗因数tan,表5-6 tan的判断基准,407E,4.损耗因数tan,图5-26 tan与击穿电压的关系,407E,4.损耗因数tan,图5-27 击穿电场强度与水 树枝长度的关系,407E,5.耐压试验,由于长电缆的电容量很大，用工频交流做耐压试验，需要大容量高压试验变压器，在现场做试验是不现实的。过去都是用直流高压来替代交流，近年来发现直流高场强对XLPE绝缘会带来严重损害，现已基本不用。人们正在试用某种超低频高压，如0.1Hz来做耐压试验，但它与工频高压的等效性，还有待进一步研究和积累经验。,407E,(二) 局部放电,XLPE电缆中的局部放电造成的危害，要比油纸电缆的严重得多。XLPE电缆允许的放电量很小(出厂时要求小于5pc或10pc)，同时长电缆的电容量大，测量局部放电的灵敏度又低，再加上现场干扰大，在现场测量电缆的局部放电是很困难的，目前只能测到比较严重的放电。对于允许的放电量尚无标准规定，一般认为放电量为上百pc，或虽只有几十pc的放电量但还在不断增长，都应做为异常处理。,407E,(三) 直流分量,图5-28 测量直流分量的线路图,407E,(三) 直流分量,图5-29 吸收电流和反吸收电流 随时间的变化曲线,407E,(三)吸收电流,1.老化因子A 2.反吸收电流,407E,1.老化因子A,表5-6 XLPE电缆老化和未老化的A值,407E,2.反吸收电流,在试品上施加直流电压，经一定时间后，吸收电流下降到稳定值，这时把试品短路，试品放电的电流为反吸收电流Id.,407E,三、电机的绝缘诊断,(一)基本介电性能 (二)局部放电 (三)发电机的温度和过热 (四)气体成份的在线监测,407E,(一)基本介电性能,1.直流试验 2.介质损耗因数tan及其增量tan 3.耐压试验,407E,1.直流试验,(1)绝缘电阻 电机受潮或污染，特别是绝缘层有开裂时，绝缘电阻会明显下降。 (2)极化指数,407E,2.介质损耗因数tan及其增量tan,图5-30 tan与电压的关系曲线,407E,2.介质损耗因数tan及其增量tan,图5-31 击穿电压与tan的关系,407E,3.耐压试验,耐压试验有两种，一种是工频交流耐压试验，施加工频电压略高于电机运行的额定电压(如1.5倍额定电压)，承受几分钟时间(具体的电压时间由各种电机的技术标准规定)。这种试验是考验电机线圈对地的主绝缘承受工频电压的能力。另一种是施加冲击电压，这不但考验电机的主绝缘，而且也考验电机匝间的绝缘承受电场的能力。,407E,(二)局部放电,现有电机的局部放电的放电量都比较大，这是由于电机采用的是复合固体绝缘(云母环氧)在线圈(棒)成型过程以及运行过程都会形成较大的气隙。虽然云母材料抗电老化性能较强，能经受得起较强的局部放电，但剧烈的局部放电还是会对电机绝缘带来严重的损坏。在损坏的电机中，可以看到严重放电的部位绝缘层都变成了粉末。因此，严重的局部放电还应作为绝缘故障来处理。一般认为放电量稳定在几千pc之内是可以允许的。进一步应仔细分析放电的部位、测试的方法，虽然测得的放电量是相同的，但发生在不同的部位，对绝缘的危害程度就可能不同。不同方法测得的放电量有时也是不可比的。,407E,(三)发电机的温度和过热,1)采用差动技术。 2)将离子室放在120°C的高温环境中，可以消除油雾的影响，防止监测器的误报警，但这时仪器的灵敏度下降了20%。 3)在微粒监测器后加装气样采集装置，当监测器发出报警后，自动采集气样。,407E,(三)发电机的温度和过热,图5-32 发电机中微粒检测装置原理图,407E,(四)气体成份的在线监测,1)对运行时间在10年以内的汽轮发电机，正常时在氢气中的CH4含量不应大于0.01%、CO2含量不大于0.05%；而运行10年以上者，CO2的含量有可能超过0.1%，但CH4的含量不应超过0.1%。 2)如氢气中CH4及CO2的含量增高，并且出现其他气体，如CO、C2H6、C2H4等时，说明可能有固体绝缘过热或气体放电；如出现C2H2，则反映在有些点上有较强烈的放电现象。 3)如氢气中有CO2，而CH4的浓度不大于0.01%，则可能是在固体绝缘中有微弱的局部放电。,407E,(四)气体成份的在线监测,表5-7 环氧云母绝缘和沥青云母绝缘材料热分解情况(单位：ml/g),407E,(四)气体成份的在线监测,图5-33 气体组成分析装置 1火焰电离检测器 2点火器 3信号适配 器 4放大器 5记录仪 6加热器,407E,第六章 可靠性试验,407E,第六章 可靠性试验,第一节 可靠性的基本概念与主要特征量 第二节 可靠性试验分类 第三节 可靠性筛选试验 第四节 加速老化试验及其数据的分析 第五节 热老化试验 第六节 电老化试验,407E,第一节 可靠性的基本概念与主要特征量,一、可靠度及可靠度函数 二、失效密度函数及累积失效分布函数 三、失效率及失效率函数 四、平均寿命和寿命标准离差 五、可靠寿命,407E,一、可靠度及可靠度函数,图6-1 R(t)函数曲线,407E,二、失效密度函数及累积失效分布函数,图6-2 累积失效频率直方图,407E,二、失效密度函数及累积失效分布函数,图6-3 f(t)、F(t)与R(t)之间的关系,407E,三、失效率及失效率函数,单地说，失效率就等