1、第二篇第二篇 电气设备绝缘试验电气设备绝缘试验 一一 绝缘试验的必要性绝缘试验的必要性l电力系统的规模、容量不断地扩大，停电造电力系统的规模、容量不断地扩大，停电造成的损失越来越严重。成的损失越来越严重。l绝缘往往是电力系统中的薄弱环节，绝缘故绝缘往往是电力系统中的薄弱环节，绝缘故障通常是引发电力系统事故的首要原因。障通常是引发电力系统事故的首要原因。l新设备使用前都要进行实验，以防止在设计新设备使用前都要进行实验，以防止在设计中存在的缺陷中存在的缺陷l电气设备在长时间高电压下，会造成其绝缘电气设备在长时间高电压下，会造成其绝缘性能逐渐丧失性能逐渐丧失l 电介质理论仍远未完善，须借助于各种绝缘
2、试验来电介质理论仍远未完善，须借助于各种绝缘试验来检验和掌握绝缘的状态和性能。检验和掌握绝缘的状态和性能。各种介质击穿特性的因素很多各种介质击穿特性的因素很多 气体：气压、温度、气隙间距、电场均匀、湿度等气体：气压、温度、气隙间距、电场均匀、湿度等 液体：杂质（以水和纤维为主）、温度、油压等液体：杂质（以水和纤维为主）、温度、油压等 固体：散热能力、外界温度、受潮、作用时间等固体：散热能力、外界温度、受潮、作用时间等二二 绝缘监测和诊断的基本概念绝缘监测和诊断的基本概念 绝缘的监测和诊断技术概念：绝缘的监测和诊断技术概念：电力设备电力设备绝缘在运行中受到电、热、机械、不良环境等各绝缘在运行中受
3、到电、热、机械、不良环境等各种因素的作用，其性能将逐渐劣化，以致出现缺种因素的作用，其性能将逐渐劣化，以致出现缺陷，造成故障，引起供电中断。通过对绝缘的试陷，造成故障，引起供电中断。通过对绝缘的试验和各种特性的测量，了解并评估绝缘在运行过验和各种特性的测量，了解并评估绝缘在运行过程中的状态，从而能早期发现故障的技术称为绝程中的状态，从而能早期发现故障的技术称为绝缘的监测和诊断技术缘的监测和诊断技术 三三 绝缘试验的分类：绝缘试验的分类：1.按照对设备造成的影响程度分类（两类）按照对设备造成的影响程度分类（两类）非破坏性试验，亦称绝缘特性试验：非破坏性试验，亦称绝缘特性试验：在较低电压下在较低电
4、压下或用其它不会损伤绝缘的方法测量绝缘的各种情况，从而或用其它不会损伤绝缘的方法测量绝缘的各种情况，从而判断绝缘内部的缺陷判断绝缘内部的缺陷包含的种类：包含的种类：绝缘电阻试验、介质损耗角正切试验、绝缘电阻试验、介质损耗角正切试验、局部放电试验、绝缘油的气相色谱分析等局部放电试验、绝缘油的气相色谱分析等 破坏性试验，即耐压试验：破坏性试验，即耐压试验：以高于设备的正常运行电以高于设备的正常运行电压来考核设备的电压耐受能力和绝缘水平。耐压试验对绝压来考核设备的电压耐受能力和绝缘水平。耐压试验对绝缘的考验严格，能保证绝缘具有一定的绝缘水平或裕度；缘的考验严格，能保证绝缘具有一定的绝缘水平或裕度；缺
5、点可能在试验时给绝缘造成一定的损伤缺点可能在试验时给绝缘造成一定的损伤 包含的种类：包含的种类：交流耐压试验、直流耐压试验、雷电冲交流耐压试验、直流耐压试验、雷电冲击耐压试验及操作冲击耐压试验击耐压试验及操作冲击耐压试验 2.按照设备是否带电的方式分类（两类）按照设备是否带电的方式分类（两类）离线：离线：在离线的监测和诊断时，要求被试设备退出运行在离线的监测和诊断时，要求被试设备退出运行状态，通常是周期性间断地施行，试验周期由状态，通常是周期性间断地施行，试验周期由电力设备预电力设备预防性试验防性试验规程规定规程规定特点：特点：可采用破坏性试验和非破坏性试验两种方式可采用破坏性试验和非破坏性试
6、验两种方式，两种方式是相辅相成的。耐压试验往往是在非破坏性试，两种方式是相辅相成的。耐压试验往往是在非破坏性试验之后才进行。缺点是对绝缘耐压水平的判断比较间接，验之后才进行。缺点是对绝缘耐压水平的判断比较间接，尤其对于周期性的离线试验更不易判断准确尤其对于周期性的离线试验更不易判断准确 在线：在线：在线监测则是在被试设备处于带电运行的条件下在线监测则是在被试设备处于带电运行的条件下，对设备的绝缘状况进行连续或定时的监测，通常是自动，对设备的绝缘状况进行连续或定时的监测，通常是自动进行的进行的特点：特点：只能采用非破坏性试验方式。由于可连续监只能采用非破坏性试验方式。由于可连续监测，除测定绝缘特
7、性的数值外，还可分析特性随时间的变测，除测定绝缘特性的数值外，还可分析特性随时间的变化趋势，从而显著提高了其判断的准确性化趋势，从而显著提高了其判断的准确性 绝缘预防性试验概念：绝缘预防性试验概念：为了对绝缘状态作出判为了对绝缘状态作出判断，需对绝缘进行各种试验和监测，通称为绝缘断，需对绝缘进行各种试验和监测，通称为绝缘预防性试验。预防性试验。绝缘试验的三个基本环节：绝缘试验的三个基本环节：传感器与测量方法：传感器与测量方法：正确选用各种传感器及测正确选用各种传感器及测量手段，检测或监测被试对象的种种特性，采集量手段，检测或监测被试对象的种种特性，采集各种特性参数；各种特性参数；数据处理：数据
8、处理：对原始的杂乱信息加以分析处理对原始的杂乱信息加以分析处理(数数据处理据处理)，去除干扰，提取反映被试对象运行状态，去除干扰，提取反映被试对象运行状态最敏感、有效的特征参数；最敏感、有效的特征参数；绝缘诊断：绝缘诊断：根据提取的特征参数和对绝缘老化根据提取的特征参数和对绝缘老化过程的知识以及运行经验，参照有关规程对绝缘过程的知识以及运行经验，参照有关规程对绝缘运行状态进行识别、判断，即完成诊断过程。并运行状态进行识别、判断，即完成诊断过程。并对绝缘的发展趋势进行预测，从而对故障提供预对绝缘的发展趋势进行预测，从而对故障提供预警，并能为下一步的维修决策提供技术根据。警，并能为下一步的维修决策
9、提供技术根据。第四章第四章 电气设备绝缘预防性试验电气设备绝缘预防性试验 福州大学电力系福州大学电力系 绝缘预防性试验的目的是什么？绝缘预防性试验的目的是什么？绝缘故障大多因内部存在缺陷而引起，我绝缘故障大多因内部存在缺陷而引起，我们通过测量电气特性的变化来发现隐藏着的缺们通过测量电气特性的变化来发现隐藏着的缺陷。陷。绝缘缺陷类型绝缘缺陷类型 集中性缺陷：裂缝、局部破损、气泡等集中性缺陷：裂缝、局部破损、气泡等 分散性缺陷：内绝缘受潮、老化、变质等分散性缺陷：内绝缘受潮、老化、变质等4.1 4.1 绝缘的老化绝缘的老化主要内容主要内容 什么叫绝缘的老化什么叫绝缘的老化 绝缘老化的原因有哪些绝缘
10、老化的原因有哪些 电介质的热老化电介质的热老化 电介质的电老化电介质的电老化 其他影响因素其他影响因素 什么叫绝缘的老化？什么叫绝缘的老化？电气设备的绝缘在长期运行过程中会发电气设备的绝缘在长期运行过程中会发生一系列物理变化和化学变化，致使其电生一系列物理变化和化学变化，致使其电气、机械及其他性能逐渐劣化，这种现象气、机械及其他性能逐渐劣化，这种现象统称为绝缘的老化。统称为绝缘的老化。老化的原因有哪些？老化的原因有哪些？热、电、机械力、水分、氧化、各种射热、电、机械力、水分、氧化、各种射线、微生物等因素的作用。线、微生物等因素的作用。一、电介质的热老化一、电介质的热老化 什么是电介质的热老化？
11、什么是电介质的热老化？在高温的作用下，电介质在短时间内就会发在高温的作用下，电介质在短时间内就会发生明显的劣化；即使温度不太高，但如作用时间生明显的劣化；即使温度不太高，但如作用时间很长，绝缘性能也会发生不可逆的劣化，这就是很长，绝缘性能也会发生不可逆的劣化，这就是电介质的热老化。电介质的热老化。温度越高，绝缘老化得越快，寿命越短。温度越高，绝缘老化得越快，寿命越短。介质的老化过程介质的老化过程 固体介质的热老化过程固体介质的热老化过程 受热受热带电粒子热运动加剧带电粒子热运动加剧载流子增多载流子增多载流子迁移载流子迁移电导和极化损耗增大电导和极化损耗增大介介质损耗增大质损耗增大介质温升介质温
12、升加速老化加速老化 液体介质的热老化过程液体介质的热老化过程 油温升高油温升高氧化加速氧化加速油裂解油裂解分解出多分解出多种能溶于油的微量气体种能溶于油的微量气体绝缘破坏绝缘破坏二、电介质的电老化二、电介质的电老化 什么是电老化？什么是电老化？电老化是指在外加高电压或强电场作用下电老化是指在外加高电压或强电场作用下的老化。的老化。介质电老化的主要原因是什么？介质电老化的主要原因是什么？介质中出现局部放电。介质中出现局部放电。局部放电引起固体介质腐蚀、老化、损坏的原因有：局部放电引起固体介质腐蚀、老化、损坏的原因有：破坏高分子的结构，造成裂解；破坏高分子的结构，造成裂解；转化为热能，不易散出，引
13、起热裂解，气隙膨胀；转化为热能，不易散出，引起热裂解，气隙膨胀；在局部放电区，产生高能辐射线，引起材料分解；在局部放电区，产生高能辐射线，引起材料分解；气隙中如含有氧和氮，放电可产生臭氧和硝酸，是气隙中如含有氧和氮，放电可产生臭氧和硝酸，是强烈的氧化剂和腐蚀剂，能使材料发生化学破坏。强烈的氧化剂和腐蚀剂，能使材料发生化学破坏。绝缘油的老化原因：绝缘油的老化原因：油温升高而导致油的裂解，产生出一系列微量气油温升高而导致油的裂解，产生出一系列微量气体；体；油中的局部放电还可能产生聚合蜡状物，影响散油中的局部放电还可能产生聚合蜡状物，影响散热，加速固体介质的热老化。热，加速固体介质的热老化。电气设备
14、的使用寿命一般取决其绝缘的寿命，电气设备的使用寿命一般取决其绝缘的寿命，后者与老化过程密切相关。后者与老化过程密切相关。通过绝缘试验判别其老化程度是十分重要的。通过绝缘试验判别其老化程度是十分重要的。绝缘老化的原因主要有热、电和机械力的作用绝缘老化的原因主要有热、电和机械力的作用 ，此外还有水分、氧化、各种射线、微生物等，此外还有水分、氧化、各种射线、微生物等因素的作用。因素的作用。各种原因同时存在、彼此影响、相互加强，加各种原因同时存在、彼此影响、相互加强，加速老化过程。速老化过程。4.2 4.2 绝缘电阻、吸收比的测量绝缘电阻、吸收比的测量主要内容主要内容 绝缘电阻绝缘电阻 最基本的综合性
15、特性参数。最基本的综合性特性参数。组合绝缘和层式结构，在直流电压下均有明组合绝缘和层式结构，在直流电压下均有明显得吸收现象，使外电路中有一个随时间而衰显得吸收现象，使外电路中有一个随时间而衰减的吸收电流。减的吸收电流。吸收比吸收比 检验绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷。检验绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷。泄漏电流泄漏电流 所加直流电压高得多。所加直流电压高得多。一一 双层介质的吸收现象双层介质的吸收现象 许多电气设备的绝缘都是多层的。许多电气设备的绝缘都是多层的。例如：例如：电缆和变压器的绝缘用的是油和纸电缆和变压器的绝缘用的是油和纸 有的电缆用胶和纸有的电缆用胶和纸 电机绝缘是用胶把纸或绸布和
16、云母片粘合起电机绝缘是用胶把纸或绸布和云母片粘合起来来一一 双层介质的吸收现象双层介质的吸收现象讨论因吸收现象而出现的过渡过程讨论因吸收现象而出现的过渡过程 0t2121CCCUU2112CCCUU 时时双层介质等值电路图 以以S S闭合作为吸收现象的起点闭合作为吸收现象的起点21RRUig2111RRRUU 2122RRRUU t时时双层介质等值电路图 达到稳定状态后达到稳定状态后电导电流即为达到稳定状态时的电流电导电流即为达到稳定状态时的电流 teUUUU)(0teRRRCCCURRRUU)(2112122111 双层介质等值电路图 由于由于 ，在这个过程中存在，在这个过程中存在电荷的重新
17、分配，即吸收现象电荷的重新分配，即吸收现象teRRRCCCURRRUU)(21221121221221CCRR212121RRRRCC）（tCReRRRRCCCRCRURRUdtduCRUiii212122121122211111)()()(11 通过吸收电流能发现绝缘材料通过吸收电流能发现绝缘材料中的局部性缺陷。中的局部性缺陷。当绝缘严重受潮或出现导电性当绝缘严重受潮或出现导电性缺陷时，阻值缺陷时，阻值R R1 1、R R2 2 或两者之和显或两者之和显著减小，著减小，I Ig g大大增加，而大大增加，而I Ia a迅速衰迅速衰减。减。吸收和泄漏电流及绝缘电阻的变化曲线taeRRRRCCCR
18、CRUi212122121122)()()(其中其中二 绝缘电阻与吸收比的测量绝缘电阻绝缘电阻吸收和泄漏电流及绝缘电阻的变化曲线吸收和泄漏电流及绝缘电阻的变化曲线teCRCRRRCCRRRRCCtR21122212212121221)()()()()(测量绝缘电阻时，其值是不断变化的；测量绝缘电阻时，其值是不断变化的；t t无穷时刻无穷时刻，等于两层介质绝缘电阻的串联值。，等于两层介质绝缘电阻的串联值。通常所说的绝缘电阻均指吸收电流衰减完毕后的稳通常所说的绝缘电阻均指吸收电流衰减完毕后的稳态电阻值态电阻值(工程应用上的表达方便，把介质处在吸工程应用上的表达方便，把介质处在吸收过程时的收过程时的
19、U U/i i也称呼为绝缘电阻也称呼为绝缘电阻R R)。受潮时，绝缘电阻显著降低，受潮时，绝缘电阻显著降低，i ig g显著增大，显著增大，i ia a迅速迅速衰减。因此，能揭示绝缘整体受潮、局部严重受潮衰减。因此，能揭示绝缘整体受潮、局部严重受潮、存在贯穿性缺陷等情况。、存在贯穿性缺陷等情况。对于某些大型被试品，用测对于某些大型被试品，用测“吸收比吸收比”的方法的方法来替代来替代 原理：令原理：令t t=15=15s s和和t t=60=60s s瞬间的两个电流值的瞬间的两个电流值的I I1515 和和I I6060比值比值 R R6060已经接近于稳态绝缘电阻值已经接近于稳态绝缘电阻值R
20、R，K K1 1恒大于恒大于1,1,越大表示吸收现象越显著，绝缘性能越好。越大表示吸收现象越显著，绝缘性能越好。吸收比是同一试品在两个不同时刻的绝缘吸收比是同一试品在两个不同时刻的绝缘电阻的比值，所以排除了绝缘结构和体积尺寸电阻的比值，所以排除了绝缘结构和体积尺寸的影响。的影响。601515601IIRRK绝缘状态的判定 若绝缘内部有集中性导电通道，或绝缘严重受潮，若绝缘内部有集中性导电通道，或绝缘严重受潮，则电阻则电阻R R1 1 、R R2 2会显著降低，泄漏电流大大增加，时间常数会显著降低，泄漏电流大大增加，时间常数大为减小，吸收电流迅速衰减。即使绝缘部分受潮，只大为减小，吸收电流迅速衰
21、减。即使绝缘部分受潮，只要要R R1 1与与R R2 2中的一个数值降低，中的一个数值降低，值也会大为减小，吸收电值也会大为减小，吸收电流仍会迅速衰减，仍可造成吸收比流仍会迅速衰减，仍可造成吸收比K K1 1 （及极化指数（及极化指数K K2 2 ，下同）的下降。当下同）的下降。当K K1 11 1或接近于或接近于1 1，则设备基本丧失绝缘，则设备基本丧失绝缘能力。能力。不同绝缘状态下的绝缘电阻的变化曲线不同绝缘状态下的绝缘电阻的变化曲线 大容量电气设备中，吸收现象延续很长时间，吸大容量电气设备中，吸收现象延续很长时间，吸收比不能很好地反映绝缘的真实状态，用极化指收比不能很好地反映绝缘的真实状
22、态，用极化指数再判断。数再判断。极化指数极化指数 某些集中性缺陷已相当严重，以致在耐压试验时某些集中性缺陷已相当严重，以致在耐压试验时被击穿，但在此前测得的绝缘电阻、吸收比、极被击穿，但在此前测得的绝缘电阻、吸收比、极化指数却并不低，因为缺陷未贯穿绝缘。可见仅化指数却并不低，因为缺陷未贯穿绝缘。可见仅凭上述试验结果判断绝缘状态是不够的。凭上述试验结果判断绝缘状态是不够的。min1min102RRK 测量绝缘电阻与吸收比的方法测量仪表：测量仪表：一般用兆欧表进行绝缘电阻与吸收比一般用兆欧表进行绝缘电阻与吸收比的测量的测量摇表：摇表：为了测准吸收比，需用灵敏度足够高的兆为了测准吸收比，需用灵敏度足
23、够高的兆欧表。现场仍较多采用带有手摇直流发电机的兆欧表。现场仍较多采用带有手摇直流发电机的兆欧表，俗称摇表欧表，俗称摇表三 泄漏电流的测量反映绝缘电阻值，但有一些特点：反映绝缘电阻值，但有一些特点：加在试品上的直流电压比兆欧表的工作电压高得加在试品上的直流电压比兆欧表的工作电压高得多多,故能发现兆欧表所不能发现的缺陷。故能发现兆欧表所不能发现的缺陷。施加在试品上的直流电压是逐渐增大的，这样就施加在试品上的直流电压是逐渐增大的，这样就可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。在电压升到规定的试验电压值后，要保持在电压升到规定的试验电压值后，要保持1min1m
24、in再再读出最后的泄漏电流值。当绝缘良好时，泄漏电读出最后的泄漏电流值。当绝缘良好时，泄漏电流应保持稳定，且其值很小。流应保持稳定，且其值很小。总总 结结 绝缘电阻是一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最绝缘电阻是一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的综合特性参数。基本的综合特性参数。电气设备中大多采用组合绝缘和层式结构，故在电气设备中大多采用组合绝缘和层式结构，故在直流电压下均有明显的吸收现象，测量吸收比可直流电压下均有明显的吸收现象，测量吸收比可检验绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷。检验绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷。测量泄漏电流从原理上来说，与测量绝缘电阻是测量泄漏电流从原理上来说，与测量绝缘电
25、阻是相似的，但它所加的直流电压要高得多，能发现相似的，但它所加的直流电压要高得多，能发现用兆欧表所不能显示的某些缺陷，具有自己的某用兆欧表所不能显示的某些缺陷，具有自己的某些特点。些特点。复习 吸收电流吸收电流 绝缘电阻绝缘电阻 吸收比和极化指数吸收比和极化指数 泄漏电流泄漏电流4.3 4.3 介质损耗角正切的测量介质损耗角正切的测量一 介质损耗测量的意义 介质的功率损耗介质的功率损耗P P与介质损耗角正切与介质损耗角正切 成正比成正比,所以后者是绝缘品质的重要指标，测量所以后者是绝缘品质的重要指标，测量 值值是判断电气设备绝缘状态地一项灵敏有效的方是判断电气设备绝缘状态地一项灵敏有效的方法。
26、法。能反映绝缘的整体性缺陷（如全面老化）和能反映绝缘的整体性缺陷（如全面老化）和小电容试品中的严重局部性缺陷。小电容试品中的严重局部性缺陷。测量测量 能不能灵敏地反映大容量发电机、变压能不能灵敏地反映大容量发电机、变压器和电力电缆绝缘中的局部性缺陷，应尽可能器和电力电缆绝缘中的局部性缺陷，应尽可能将这些设备分解成几个部分，然后分别测量它将这些设备分解成几个部分，然后分别测量它们的们的 。tgtgtgtgtgCtgUtgUIUIPCR2tg 是一项表示绝缘内功率损耗大小的参是一项表示绝缘内功率损耗大小的参数，主要用来检测设备中可能存在的集中性数，主要用来检测设备中可能存在的集中性缺陷缺陷测试无线
27、电材料：常采用高频施压法，所加的常采用高频施压法，所加的电压不高电压不高在电工界：测量测量tgtg的仪器和方法有多种，西的仪器和方法有多种，西 林电桥测法和电流比较式电桥测法林电桥测法和电流比较式电桥测法在线监测：采用微计算机对采用微计算机对tgtg的测量的测量二 西林电桥的基本原理西林电桥：高压臂：高压臂：被测试品的等值电容和电阻分别为CX和RX,用Z1表示；无损耗的标准电容C0，它以阻抗Z2作为代表。低压臂：低压臂：处在桥箱体内的可调无感电阻R3，以Z3来代表；无感电阻R4和可调电容C4的并联，以Z4来代表 电桥平衡：电桥平衡：检流计G检零西林电桥的基本回路 电桥的平衡条件：Z1/Z3=Z
28、2/Z4西林电桥的基本回路 在交流电压在交流电压U U的作用下，调节的作用下，调节R R3 3和和C C4 4，使电桥，使电桥达到平衡，即通过检流计达到平衡，即通过检流计P P的电流为零的电流为零 由实部和虚部个子相等 1-2RxCxR4C4=0 CNRXR4=R3(RXCX+R4C4)并联等值回路 tg=1/(CXRX)=R4 C4得：得：RX=1/(CXtg)R4C4=tg/代入上式：代入上式：CX=CNR4/R3(1+tg2)=CNR4/R3杂散电容：杂散电容：高压引线与低高压引线与低压臂之间有电场的影响，压臂之间有电场的影响，可以看作其间有杂散电容可以看作其间有杂散电容C Cs s。由
29、于低压臂的电位很。由于低压臂的电位很低，低，C Cx x和和C C0 0的电容量很小，的电容量很小，如如C C0 0一般只有一般只有5050 100pF100pF，杂散电容杂散电容C Cs s的引入，会产的引入，会产生测量误差。若附近另有生测量误差。若附近另有高压源，其间的杂散电容高压源，其间的杂散电容C Cs1s1会引入干扰电流会引入干扰电流i iS S，也，也会造成测量误差会造成测量误差 所以需要屏蔽，消除杂散所以需要屏蔽，消除杂散电容的影响电容的影响西林电桥的基本回路 三 测量的影响因素tgu 外界电磁场的干扰外界电磁场的干扰有磁场干扰和电场干扰两种有磁场干扰和电场干扰两种磁场干扰指外界
30、磁场对电桥的感应所造成的干扰磁场干扰指外界磁场对电桥的感应所造成的干扰电场干扰指外界带电部分通过与电桥臂的电容耦合电场干扰指外界带电部分通过与电桥臂的电容耦合 减少电场干扰的措施：减少电场干扰的措施：加设屏蔽、采用移相电源、采用倒相法加设屏蔽、采用移相电源、采用倒相法u 温度的影响温度的影响u 试验电压的影响试验电压的影响u 电气设备电容量的影响电气设备电容量的影响u 设备表面泄漏的影响设备表面泄漏的影响4.4 4.4 局部放电的测量局部放电的测量 绝缘中的局部放电是引起电介质老化的重要绝缘中的局部放电是引起电介质老化的重要原因之一。原因之一。测定电气设备在不同电压下的局部放电强度测定电气设备
31、在不同电压下的局部放电强度和发展趋势，就能判断绝缘内是否存在局部和发展趋势，就能判断绝缘内是否存在局部缺陷以及介质老化的速度和目前的状态。缺陷以及介质老化的速度和目前的状态。局部放电的基本概念，表征局部放电的重要局部放电的基本概念，表征局部放电的重要参数。参数。脉冲电流法的测量原理。脉冲电流法的测量原理。局部放电的概念：局部放电的概念：局部放电，指由于电气设备内部绝缘里面存在的弱点，在一定外施电压下发生的局部的重复击穿和熄灭现象局部放电的脉冲电流测量法局部放电的三电容模型以三个电容来表征介质内部存在缺陷时的局部放电的机理Cg：气泡的电容Cb：和Cg相串联部分的介质电容Cm：其余大部分绝缘的电容
32、 介质内部气隙放电的三电容模型(a)具有气泡的介质剖面 (b)等值电路 电极间加上交流电压u，则Cg上的电压为ug，介质内部气隙放电的三电容模型(a)具有气泡的介质剖面 (b)等值电路 bgbgCCuCu/局部放电机理u ug g随外加电压随外加电压u u升高，当升高，当u u上升到上升到UsUs瞬时值，瞬时值，u ug g到达到达C Cg g的放电的放电电压电压U Ug g时，时，CgCg气隙放电。于是气隙放电。于是C Cg g上的电压一下子从上的电压一下子从U Ug g 下降下降到到U Ur r，然后放电熄灭。，然后放电熄灭。U Ur r叫做残余电压，它可以接近为零值，叫做残余电压，它可以
33、接近为零值，也可以为小于也可以为小于U Ug g（均绝对值）的其它值（均绝对值）的其它值 局部放电时气隙中的电压和电流的变化 bgbgCCuCu/局部放电时气隙中的电压和电流的变化 放电火花一熄灭，放电火花一熄灭，C Cg g上的电压将再次上升，由于此时上的电压将再次上升，由于此时C Cg g及及C Cb b已经有了一个初始的直流电压，所以此后的已经有了一个初始的直流电压，所以此后的u ug g值不能直值不能直接用上式来表达，接用上式来表达，u ug g 值与上式表达的值在绝对值上要小值与上式表达的值在绝对值上要小一个（一个（U Ug gU Ur r）值。外加电压仍在上升，）值。外加电压仍在上
34、升，C Cg g上的电压也顺上的电压也顺势而上升，当它再次升到势而上升，当它再次升到U Ug g时，时，C Cg g再次放电，电压再次降再次放电，电压再次降到到U Ur r，放电再次熄灭，放电再次熄灭 bgbgCCuCu/C Cg g上的电压从上的电压从U Ug g突变为突变为U Ur r（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C Cg g有一脉冲电流，局有一脉冲电流，局部放电时气泡中的电压和电流的变化如图所示部放电时气泡中的电压和电流的变化如图所示局部放电时气隙中的电压和电流的变化 介质内部气隙放电的三电容模型(
35、a)具有气泡的介质剖面 (b)等值电路 当Cg放电时，放电总电容Cg：Cg上的电压变化为(UgUr)，故一次脉冲放出的电荷qr：当Cm Cb，Cg Cb，Ur=0时，qr Ug（Cg+Cb）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Cm上的，当Cg上的电压变动(Ug-Ur)时，会造成外施电压的变化量U应为介质内部气隙放电的三电容模型(a)具有气泡的介质剖面 (b)等值电路 bmbmgrgrCCCCCUUq/bmrgbCCUUCU/由此两式得总电容上的电压变化量U：相应
36、的电荷变化量q：把U 式代入上式q，可得 介质内部气隙放电的三电容模型(a)具有气泡的介质剖面 (b)等值电路 bmbmgrgrCCCCCUUq/bmrgbCCUUCU/bmbgmgrbCCCCCCqCU/gbgbmCCCCCUq/bgbrCCCqq/真实放电量：真实放电量：qr，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q的允许值均有所规定bgbrCCCqq/介质内部气隙放电的三电容模型(a)具有气泡的介质剖面 (b)等值电路 gbgbmCCCCCUq/放电能量表征局部放电的基本参数，除了
37、视在放电量q外，还有一次脉冲放电能量W当外施电压由零上升到Us时，Cg上的电压为Ug，即可得如Ur0，则 brgbgrgrCUUCCqUUqW2/2/bgbsgCCCUU/grgsUUUUqW2/2/sUqW放电重复率放电重复率放电重复率放电重复率N：是表征局部放电的另一个基本参数。因为在加压半周期内能发生好几个脉冲。所以定义一秒钟内产生的脉冲数叫做放电重复率N局部放电时气隙中的电压和电流的变化 局部放电的其它表示方法为了表征局部放电在一定期间内的平均综合效应，还提出了各种累积参数，如平均放电电流，放电功率等。有时还测量局部放电的起始放电电压和熄灭电压影响局部放电特性的多种因素：主要有电压的幅
38、值、电压的波形和频率、电压的作用时间、环境的温度及湿度和气压等 声检测法声检测法 介质中发生局部放电时，其瞬时释放的能量将放电源介质中发生局部放电时，其瞬时释放的能量将放电源周围的介质加热使其蒸发，效果就像一个小爆炸。此时放周围的介质加热使其蒸发，效果就像一个小爆炸。此时放电源如同一个声源，向外发出声波。由于放电持续时间很电源如同一个声源，向外发出声波。由于放电持续时间很短，所发射的声波频谱很宽，可达到数短，所发射的声波频谱很宽，可达到数MHzMHz。噪声检测法的特点噪声检测法的特点 抗电磁干扰能力强抗电磁干扰能力强 灵敏度不受试品电容的影响灵敏度不受试品电容的影响 能进行复杂设备放电源定位能
39、进行复杂设备放电源定位 在传播途径中衰减、畸变严重在传播途径中衰减、畸变严重 基本不能反映放电量的大小基本不能反映放电量的大小 测量局部放电的几种方法光检测法光检测法 采用光纤传感器，局部放电产生的声波压迫使得采用光纤传感器，局部放电产生的声波压迫使得光纤性质改变，导致光纤输出信号改变，从而可光纤性质改变，导致光纤输出信号改变，从而可以测得放电。以测得放电。光测法只能测试表面放电和电晕放电，在现场中光测法只能测试表面放电和电晕放电，在现场中光测法基本上没有直接应用。光测法基本上没有直接应用。将光纤技术和声测法相结合提出了声将光纤技术和声测法相结合提出了声-光测法。光测法。化学分析法化学分析法电
40、气检测法电气检测法 脉冲电流法脉冲电流法 测量视在放电量测量视在放电量 介质损耗法介质损耗法 西林电桥西林电桥 4.5 4.5 电压分布的测量电压分布的测量 在工作电压的作用下，沿着绝缘结构的表面会有在工作电压的作用下，沿着绝缘结构的表面会有一定的电压分布一定的电压分布 表面比较清洁时，其分布规律取决于绝缘结构本表面比较清洁时，其分布规律取决于绝缘结构本身的电容和杂散电容身的电容和杂散电容 表面染污受潮时，分布规律取决于表面电导表面染污受潮时，分布规律取决于表面电导 通过测量绝缘表面上的电压分布亦能发现某些绝通过测量绝缘表面上的电压分布亦能发现某些绝缘缺陷缘缺陷 测量电压分布最适用于那些由一系
41、列元件串联组测量电压分布最适用于那些由一系列元件串联组成的绝缘结构成的绝缘结构以表面比较清洁的悬式绝缘子为例，分析电压分布状况。以表面比较清洁的悬式绝缘子为例，分析电压分布状况。其中其中C C1 1为各元件对地为各元件对地电容，电容，C C2 2为各元件与高为各元件与高压导线之间的电容。压导线之间的电容。C C1 1的影响是造成一定的影响是造成一定的分流，使最靠近高压的分流，使最靠近高压导线的那片绝缘子流过导线的那片绝缘子流过的电流最大，因而分到的电流最大，因而分到的电压也最大。的电压也最大。以表面比较清洁的悬式绝缘子为例，分析电压分布状况。以表面比较清洁的悬式绝缘子为例，分析电压分布状况。C
42、 C2 2的影响使最靠近接的影响使最靠近接地端的那片绝缘子流过地端的那片绝缘子流过的电流最大，因而电压的电流最大，因而电压也最高，其余各片上的也最高，其余各片上的电压依次减小。电压依次减小。由于由于C C1 1 C C2 2，所以，所以C C1 1的影响更大的影响更大。为使绝缘子串上的电压分布均匀一些，可采用：为使绝缘子串上的电压分布均匀一些，可采用：在绝缘子串与导线连接处装设均压金具，它能增在绝缘子串与导线连接处装设均压金具，它能增大大C C2 2，有利于补偿，有利于补偿C C1 1的影响，所以能有效地改善的影响，所以能有效地改善沿串电压分布。沿串电压分布。什么是劣化绝缘子或零值绝缘子？什么
43、是劣化绝缘子或零值绝缘子？若某一片绝缘子的实测电压低于标准值的一半若某一片绝缘子的实测电压低于标准值的一半时，可认定该片为劣化绝缘子。时，可认定该片为劣化绝缘子。4.6 4.6 绝缘状态的综合判断绝缘状态的综合判断 种种非破坏性试验项目，各具功能，也各有局种种非破坏性试验项目，各具功能，也各有局限性。必须将各项试验结果联系起来进行综合分限性。必须将各项试验结果联系起来进行综合分析。析。当有个别试验项目不合格时，宜用当有个别试验项目不合格时，宜用“三比较三比较”办法来处理：办法来处理：与同类型设备比较与同类型设备比较 在同一设备的三相试验结果之间进行比较在同一设备的三相试验结果之间进行比较 与该设备技术档案中的历年试验所得数据作比较与该设备技术档案中的历年试验所得数据作比较
