1、第三章第三章 電氣設備絕緣預防性試驗電氣設備絕緣預防性試驗高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術2/41概述概述一一電氣設備絕緣缺陷形成的原因電氣設備絕緣缺陷形成的原因 制造時潛伏的；制造時潛伏的；p 機械碰撞機械碰撞 運行中在外界作用下發展起來的；運行中在外界作用下發展起來的；p 工作電壓、電壓、大氣、機械力、熱、化學等工作電壓、電壓、大氣、機械力、熱、化學等二二電氣設備絕緣缺陷的分類電氣設備絕緣缺陷的分類 集中性缺陷集中性缺陷p 裂縫、局部破損、氣泡等裂縫、局部破損、氣泡等 分散性缺陷分散性缺陷p 內絕緣受潮、老化、變質等內絕緣受潮、老化、變質等高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術3

2、/41三三電氣設備絕緣試驗分類電氣設備絕緣試驗分類1. 按照對設備造成的影響程度分類（兩類）按照對設備造成的影響程度分類（兩類） 絕緣預防性試驗絕緣預防性試驗( (非破壞性試驗非破壞性試驗) )u 在較低電壓下或用其它不會損傷絕緣的方法測量絕緣的在較低電壓下或用其它不會損傷絕緣的方法測量絕緣的各種情況，從而判斷絕緣內部的缺陷各種情況，從而判斷絕緣內部的缺陷u 包含的種類包含的種類 絕緣電阻、泄漏電流測量絕緣電阻、泄漏電流測量 介質損耗角正切測量介質損耗角正切測量 局部放電測量局部放電測量 電壓分布測量等電壓分布測量等 概述概述高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術4/41 絕緣高電壓試驗（破

3、壞性試驗）絕緣高電壓試驗（破壞性試驗）u 以高于設備的正常運行電壓來考核設備的電壓耐受能以高于設備的正常運行電壓來考核設備的電壓耐受能力和絕緣水平。力和絕緣水平。 優點：耐壓試驗對絕緣的考驗嚴格，能保證絕緣優點：耐壓試驗對絕緣的考驗嚴格，能保證絕緣具有一定的絕緣水平或裕度；具有一定的絕緣水平或裕度； 缺點：可能在試驗時給絕緣造成一定的損傷。缺點：可能在試驗時給絕緣造成一定的損傷。u 包含的種類：包含的種類： 交流高電壓試驗交流高電壓試驗 直流高電壓試驗直流高電壓試驗 沖擊高電壓試驗沖擊高電壓試驗概述概述高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術5/412. 按照設備是否帶電的方式分類（兩類）按照

4、設備是否帶電的方式分類（兩類） 離線離線u 在離線的監測和診斷時，要求被試設備退出運行在離線的監測和診斷時，要求被試設備退出運行狀態，通常是周期性間斷地施行狀態，通常是周期性間斷地施行 特點：可采用破壞性試驗和非破壞性試驗兩種特點：可采用破壞性試驗和非破壞性試驗兩種方式，兩種方式是相輔相成的。方式，兩種方式是相輔相成的。 缺點：對絕緣耐壓水平的判斷比較間接，尤其缺點：對絕緣耐壓水平的判斷比較間接，尤其對于周期性的離線試驗更不易判斷準確對于周期性的離線試驗更不易判斷準確。概述概述高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術6/41 在線在線u 在線監測則是在被試設備處于帶電運行的條件下在線監測則是在

5、被試設備處于帶電運行的條件下，對設備的絕緣狀況進行連續或定時的監測，通，對設備的絕緣狀況進行連續或定時的監測，通常是自動進行的常是自動進行的 特點：只能采用非破壞性試驗方式。由于可連特點：只能采用非破壞性試驗方式。由于可連續監測，除測定絕緣特性的數值外，還可分析續監測，除測定絕緣特性的數值外，還可分析特性隨時間的變化趨勢，從而顯著提高了其判特性隨時間的變化趨勢，從而顯著提高了其判斷的準確性。斷的準確性。 概述概述高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術7/41本章主要內容本章主要內容高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術8/41第一節第一節 絕緣的老化絕緣的老化一一絕緣介質老化的概念及原因絕

6、緣介質老化的概念及原因u 絕緣的老化絕緣的老化電氣設備的絕緣在長期運行過程中電氣設備的絕緣在長期運行過程中會發生一系列物理變化和化學變化，致使其電氣、會發生一系列物理變化和化學變化，致使其電氣、機械及其他性能逐漸劣化的現象。機械及其他性能逐漸劣化的現象。1. 絕緣介質老化的概念絕緣介質老化的概念u 熱、電、機械力、水分、氧化、各種射線、微生物熱、電、機械力、水分、氧化、各種射線、微生物等因素的作用。等因素的作用。2. 絕緣介質老化的因素絕緣介質老化的因素高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術9/41第一節第一節 絕緣的老化絕緣的老化二二絕緣介質老化的主要形式絕緣介質老化的主要形式1. 電介質

7、的熱老化電介質的熱老化u 電介質的熱老化電介質的熱老化在高溫下，電介質在短時間內就在高溫下，電介質在短時間內就會發生明顯的劣化；即使溫度不太高，但如作用時間會發生明顯的劣化；即使溫度不太高，但如作用時間很長，絕緣性可能也會發生不可逆的劣化現象。很長，絕緣性可能也會發生不可逆的劣化現象。u 溫度越高，絕緣老化得越快，壽命越短。溫度越高，絕緣老化得越快，壽命越短。 2. 電介質的電老化電介質的電老化u 電介質的電老化電介質的電老化在外加高電壓或強電場作用下的在外加高電壓或強電場作用下的老化。老化。u 介質電老化的主要原因介質電老化的主要原因介質中出現局部放電介質中出現局部放電高電壓技術高電壓技術高

8、電壓技術高電壓技術10/41第一節第一節 絕緣的老化絕緣的老化 機械應力機械應力u 有脆性、塑性和彈性三種。對絕緣老化的速度有很大的有脆性、塑性和彈性三種。對絕緣老化的速度有很大的影響，產生裂縫，導致局部放電；影響，產生裂縫，導致局部放電； 吸潮性能吸潮性能u 在潮濕地區要選用吸濕性小、憎水性強的材料。一般而在潮濕地區要選用吸濕性小、憎水性強的材料。一般而言，非極性電介質吸濕性低，極性電介質吸濕性較強言，非極性電介質吸濕性低，極性電介質吸濕性較強 化學性能及抗生物性化學性能及抗生物性u 化學性能指材料的化學穩定性如耐腐蝕性氣體、液體溶化學性能指材料的化學穩定性如耐腐蝕性氣體、液體溶劑等抗生物性

9、指材料抗霉菌、昆蟲的性能，在濕熱地區劑等抗生物性指材料抗霉菌、昆蟲的性能，在濕熱地區尤為重要尤為重要三三影響絕緣介質老化的其他因素影響絕緣介質老化的其他因素返回返回高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術11/41雙層介質等值電路圖雙層介質等值電路圖U1U2第二節第二節 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量一一測量絕緣電阻與吸收比的工作原理測量絕緣電阻與吸收比的工作原理u 大多電氣設備的絕緣是多層的，一般用雙層介質的模型來分大多電氣設備的絕緣是多層的，一般用雙層介質的模型來分析多層介質的特應析多層介質的特應 t=0+ （S合閘瞬間），電壓按電容分布合閘瞬間），電壓按

10、電容分布21012CUUCC 12012CUUCC 高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術12/41第二節第二節 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量 t= （穩態穩態），電壓按電組分布），電壓按電組分布雙層介質等值電路圖雙層介質等值電路圖U1U21112RUURR 2212RUURR 穩態電流（電導電流）穩態電流（電導電流）12gUIRR 高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術13/41第二節第二節 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量雙層介質等值電路圖雙層介質等值電路圖U1U2 由于吸收現象由于吸收現象U10U1 ，U20U2則電

11、則電壓的變化規律為壓的變化規律為 代入代入U10、U1 、U20 、 U2的值可得的值可得0()tuUUUe 2122121212tRCRuUeRRCCRR 1211121212tRCRuUeRRCCRR 121212R RCCRR 過渡時間常數過渡時間常數高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術14/41第二節第二節 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量雙層介質等值電路圖雙層介質等值電路圖U1U2 流過雙層介質的電流為流過雙層介質的電流為 選用第一個方程式，則選用第一個方程式，則1122RCRCiiiiii 或或 22211212121212()tU RCRCUi

12、eRRCCRR R R 電導電流電導電流Ig吸收電流吸收電流Iau 當絕緣嚴重受潮或出現導電性缺陷當絕緣嚴重受潮或出現導電性缺陷時，阻值時，阻值R1、R2 或兩者之和顯著減或兩者之和顯著減小，小， Ig大大增加，而大大增加，而Ia迅速衰減。迅速衰減。高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術15/41第二節第二節 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量二二絕緣電阻和吸收比的測量絕緣電阻和吸收比的測量1. 測量絕緣電阻的意義及不足測量絕緣電阻的意義及不足u 絕緣電阻絕緣電阻電導電流對應的穩態阻值電導電流對應的穩態阻值。R=R1+R2u 受潮時，絕緣電阻顯著降低，受潮時，絕

13、緣電阻顯著降低，Ig顯著增大，顯著增大，Ia迅速衰減。因迅速衰減。因此，能揭示此，能揭示絕緣整體受潮、局部嚴重受潮、存在貫穿性缺陷絕緣整體受潮、局部嚴重受潮、存在貫穿性缺陷等情況。等情況。p 不足不足 大型設備大型設備( (如大型發電機、變壓器如大型發電機、變壓器) )的吸收電流很大，的吸收電流很大，要測穩態電阻要花很長時間要測穩態電阻要花很長時間 有些設備有些設備( (如電機如電機) )由由Ig 反映的絕緣電阻往往有很大的反映的絕緣電阻往往有很大的變化范圍，很難給出一定的絕緣電阻判斷標準變化范圍，很難給出一定的絕緣電阻判斷標準高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術16/41第二節第二節 絕

14、緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量2. 吸收比和極化指數吸收比和極化指數u 對某些大型試驗品，用測對某些大型試驗品，用測“吸收比吸收比”的方法替代測絕緣電阻的方法替代測絕緣電阻u 吸收比吸收比K1 加壓加壓6060秒時的絕秒時的絕緣電阻與緣電阻與1515秒時絕緣電阻之比秒時絕緣電阻之比p K1恒大于恒大于1 1，越大表示吸收現，越大表示吸收現象越顯著，絕緣性能越好象越顯著，絕緣性能越好p 吸收比是同一試品在兩個不同吸收比是同一試品在兩個不同時刻的絕緣電阻的比值，排除時刻的絕緣電阻的比值，排除了絕緣結構和體積尺寸的影響了絕緣結構和體積尺寸的影響6 01 511 56

15、0RIKRI 吸收比吸收比i1i3i2i= i1 +i2 + i3I606015I15i t(s)流過電介質電流流過電介質電流高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術17/41第二節第二節 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量u 大容量電氣設備中，吸收現象延續大容量電氣設備中，吸收現象延續更更長時間，吸收比不能很好長時間，吸收比不能很好地反映絕緣的真實狀態，用極化指數再判斷。地反映絕緣的真實狀態，用極化指數再判斷。u 極化指數極化指數K2 為加壓為加壓1010分鐘時的絕緣電阻與分鐘時的絕緣電阻與1 1分鐘時絕緣電分鐘時絕緣電阻之比值阻之比值p K2恒大于恒大于1 1

16、，越大表示吸收現象越顯著，絕緣性能越好，越大表示吸收現象越顯著，絕緣性能越好 極化指數極化指數10min21minRKR 高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術18/41第二節第二節 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量3. 絕緣狀態的判定絕緣狀態的判定u 若絕緣內部有集中性導電通道若絕緣內部有集中性導電通道，或絕緣嚴重受潮，則電阻，或絕緣嚴重受潮，則電阻R1 、R2會顯著降低，泄漏電流大會顯著降低，泄漏電流大大增加，時間常數大為減小，大增加，時間常數大為減小，吸收電流迅速衰減。吸收電流迅速衰減。u 當當K1或或K2等于等于1 1或接近于或接近于1 1，則，則設備

17、基本喪失絕緣能力。設備基本喪失絕緣能力。不同絕緣狀態下的絕緣電阻的變不同絕緣狀態下的絕緣電阻的變化曲線化曲線u 注意：某些集中性缺陷已相當嚴重，以致在耐壓試驗時被擊穿注意：某些集中性缺陷已相當嚴重，以致在耐壓試驗時被擊穿，但在此前測得的絕緣電阻、吸收比、極化指數卻并不低，但在此前測得的絕緣電阻、吸收比、極化指數卻并不低，因因為缺陷未貫穿絕緣。為缺陷未貫穿絕緣。所以僅憑絕緣電阻判斷絕緣狀態是不夠的所以僅憑絕緣電阻判斷絕緣狀態是不夠的高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術19/41第二節第二節 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量u 測量絕緣電阻最常用的儀表為測量絕緣

18、電阻最常用的儀表為手搖式兆歐表手搖式兆歐表u 兆歐表的電壓：兆歐表的電壓：500、1000、2500、5000V等等u 兆歐表選擇：根據設備電壓等級的不同，選用不同兆歐表選擇：根據設備電壓等級的不同，選用不同電壓的兆歐表。例：額定電壓電壓的兆歐表。例：額定電壓1kV及以下者使用及以下者使用1000V兆歐表；兆歐表；1kV以上者使用以上者使用2500V兆歐表。兆歐表。4. 絕緣電阻的測量儀器絕緣電阻的測量儀器高電壓技術高電壓技術高電壓技術高電壓技術20/41第二節第二節 絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量絕緣電阻、吸收比、泄漏電流的測量三三泄漏電流的測量泄漏電流的測量 加在試品上的直流電壓比兆歐表的工作電壓高得多加在試品上的直流電壓比兆歐表的工