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1、电气试验理论基础及实操,主 讲 人：杨海亭实操协助：何厚廷,一、概述,1、目的和意义 电力系统包括众多的电气设备，有些电气设备的故障会威胁到整个系统的安全供电。电力生产的实践证明，对电气设备按规定开展检测试验工作，是防患于未然，保证电力系统安全，经济运行的重要措施之一.由于电力设备在设计和制造过程中，不免存在一些质量问题，而且在安装过程中也可能出现损坏，由此将造成一些潜伏性缺陷。电力设备在运行中经常处于热，化学，机械振动以及其他因素的影响，其绝缘易出现劣化，甚至失去绝缘性能，造成事故。综上，开展电气试验目的就在于及时发现设备缺陷，有效防止事故发生。,2、分类1)按性质分 a)出厂试验：是电力设
2、备生产厂家根据有关标准和产品技术条件规定的试验项目。b)交接验收试验、大修试验：是指安装部门、检修部门对新投入设备、大修设备按照有关标准及产品条件或规程规定进行的试验。（注：我厂执行的交接试验规程是：GB 50150-2006）c)预防性试验：是指设备投入运行后，按一定的周期由电气试验部门进行的试验。（注：我厂执行的预防性试验规程是：Q/CSG114002-2011）,2)按试验的作用和要求分 a)绝缘试验 测量设备绝缘性能的试验。绝缘试验分两大类：（1）非破坏性试验。是指在较低的电压下，或在不破坏绝缘的基础上测量各种特性，从而判断绝缘内部的缺陷。实践证明，这类方法是有效的，但由于试验电压较低
3、，缺陷不能充分暴露，目前还不能只靠它判断绝缘水平。（2）破坏性试验，或称耐压试验。这类试验对绝缘的考验是严格的，特别是能揭露那些危险性较高的集中性缺陷。通过这类试验，能保证绝缘有一定的水平和裕度，其缺点是有可能在试验中给被试设备的绝缘造成损伤。但目前仍是绝缘试验中的一项主要方法。为了避免破坏性试验对绝缘的损伤，破坏性试验要在非破坏性试验之后进行。,b)特性试验 通常把绝缘以外的试验统称为特性试验。这类试验主要是对电气设备的电气机械方面的某些特性进行测试，如变压器的变比试验，极性试验；线圈的直流电阻；断路器的导电回路电阻，分合闸时间和速度试验等总之，种类试验方法各有所长，各有局限。试验人员应对试
4、验结果进行全面综合分析一、与该产品出厂及历次试验的数据进行比较，分析设备绝缘变化的规律和趋势;二、与同类或不同相别的设备的数据进行比较，寻找异常;三、将试验结果与规程给出的标准进行比较，综合分析是否超标，判断是否有缺陷或薄弱环节。,二、名词及术语,1、吸收比 K=R60/R15（秒）2、极化指数 P=R600/R60（秒）3、集中性缺陷：如绝缘子的瓷质开裂；发电机的绝缘局部磨损；电缆绝缘的气隙在电压作用下发生局部放电。4、分布性缺陷：电气设备的整体绝缘性能下降。如发电机，套管等绝缘中的有机材料受潮，老化，变质等5、变压器绕组的分级绝缘：绕组的中性点端子直接或间接接地时，其中性点端子的绝缘水平比
5、线路端子所规定的要低6、变压器绕组的全绝缘：所有变压器绕组与端子相连接的出线端都具有相同的额定绝缘水平。,三、理论基础,1、电解质的物理知识 电介质即绝缘介质，主要物理现象有极化、电导、损耗和击穿。1 电介质的极化 把电介质放在电场中，电介质就要极化，极化形式有两种，一种是瞬态过程，完全弹性方式，无能量损耗；另一种是非瞬态过程，极化的建立和消失都要伴随能量损耗，又称为松弛极化。电子极化、原子或离子位移极化、偶极子转向极化（松弛极化）、空间电荷极化、夹层介质界面极化。电介质的极化都需要一定的时间，有的长有的短。,极化的基本形式,2、吸收现象（直流作用下）第一阶段ic(电容电流，弹性极化)第二阶段
6、ia（泄露电流，夹层极化和松弛极化）第三阶段ig（电导电流）注.多层绝缘的吸收现象较明显，如发电机的手包绝缘，而单一绝缘结构的吸收现象不明显，如绝缘子。,3、电容电流 施加电压U后，极化由0开始增大，此时ic最大。到/2时，为0.问题：为什么叫电容电流，因在周波中，ic的最大值恒超前u最大值/2，即90，故称电容电流，,4、电介质的电导 电介质的电导分电子电导和离子电导，理想的电介质是不含带电质点的，所以我们常说的电导是离子性电导，而当绝缘被击穿时，电介质中会出现电子电导，此时也就失去了绝缘的作用。温度越高，绝缘越小（说明）,5、电介质的击穿 分为气体击穿、液体击穿和固体击穿1）气体击穿：由于
7、施加电压超过饱和电流后，进入碰撞游离阶段，进而形成电子崩，形成高电导的通道，达到击穿。2）液体击穿：常见的如变压器油，油中多多少少含杂质，在电场的作用下，杂质被吸向集中区域，顺电场线排列，形成小桥，达到击穿。3）固体击穿：电击穿、热击穿和化学击穿。a)电击穿:也是形成电子崩.b)热击穿：介质损耗产生热量来不及散去，形成介质分解、碳化，形成击穿。c)电化学击穿，因介质中含气泡、水分等化学物质，逐步 发展为击穿。,四、电气试验实例讲解,我们以6kV干式变的交接试验为例来讲解电气试验的程序和步骤。1、电气试验中的技术措施和安全措施 1）技术措施 a）周密的准备工作。包括拟定试验程序，准备试验设 备仪
8、器等 b)合理整齐的布置试验场地。试验器具靠近试品设备，带电部分互相隔开，面向试验人员并处于视线之内 c）试验数据及相关资料的准备，如出厂报告、相关图纸规程等。,2）安全措施 a）现场工作必须执行工作票制度，工作许可制度，工作监护制度，工作间断和转移及终结制度。b）在试验现场应装设遮拦或围栏，悬挂警示牌，并派专人看守。c）高压试验不得少于两人，试验负责人应由经验人员担任。开始前，负责人应对全体试验人员详细交待试验中的安全事项。d）因试验需要断开电气设备接头时，应做好标记，恢复后应进行检查。e)实验器具的外壳应可靠接地，高压引线应尽可能短，必要时用绝缘物支持，为了在试验时确保高压回路的任何部分不
9、对接地体放电，高压回路与接地体必须留有足够的距离。,f)加压前须认真检查接线，表计量程，确认调压器处于零位，仪表开始状态正确无误，并通知有关人员离开被试设备，得到负责人许可后，方可加压。g)变更接线或试验结束，应首先降下电压，断开电源，并将升压装置的高压部分短路接地。h)未装接地线的大容量试品，应先放电再进行试验。,3、6kV干式变试验项目 a)测量绕组连同套管的直流电阻 b)检查所有分接头的电压比 c）检查变压器三相接线组别和单相变压器引出线的极性 d)测量与铁芯绝缘的各紧固件及铁芯的绝缘电阻 e)测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数 f)绕组连同套管的交流耐压试验 g)额定电压下的
10、冲击合闸试验 h)检查相位 i)试验报告的整理,1）测量绕组连同套管的直流电阻 a)试验目的：检查绕组接头的焊接质量和绕组有无匝间短路；电压分接开关的各个位置接触是否良好及分接开关实际位置与标示位置是否相符；引出线有无断裂等。b)测量的物理过程：,c)测量方法：现在主流设备采用的是电压电流表法，即压降法，简单理解就是加电流，测电压，用欧姆定律Rx=U/I，计算电阻。其他方法不在此讲述。d)缩短直阻测试时间的方法:延伸问题：因为6kV干式变测量时间很短，但大型变压器的时间常数大，充电时间很长，需要其他方法弥补这一问题，提高试验效率。常用的两种方法一是恒流充电法，二是助磁法。但我厂的主变为离相式，
11、加上我们的试验设备可以达到40A的恒流，故不需要额外缩短测试时间。,e)测量中注意事项及结果判断 温度的影响：不同温度下测量的直阻应换算至同一 温度下的直阻值，换算公式，R2=R1*(T+t2)/(T+t1)R1、R2f分别为温度在t1、t2（C）时的电阻值，T 为计算系数，铜取235，铝取225。连接截面应接触良好。在测量过程中，严禁拉开电源，测试结束后应充分放电，防止反充电将试验设备冲坏。（变压器的自感效应未放电的情况下可达上千伏）结果判断，依据规程，此处不详述。,2）检查所有分接头的电压比及接线组别和极性 a)试验目的：电压比的测量：检查变压器匝数比的正确性，检查分接开关的情况，变压器发
12、生故障后，通过测电压比作为判断匝间短路的手段之一。接线组别和极性：极性检查即检查绕组的头尾情况。组别检查即检查一二次绕组的相位差。我们的干式变大部分为Dyn11（这里的11表示二次电压滞后一次电压330，30为一个点，那么330/30即为11点）。变压器的接线组别是并列运行的重要条件之一，不一致则会导致产生很大的环流。,b)测量方法我们的设备是BZC全自动变比测试仪,以锅炉变为例，下面是铭牌,C）测量时的注意事项及结果判断 试验设备的高低压侧不允许倒换。设备可靠接地。倒换分接头时应注意不要拧断丝或滑丝。测试结果应符合规程规定。,3）测量铁芯绝缘 我们知道，铁芯必须为一点接地，否则会产生涡流。测
13、量时应解开接地连片，用2500V摇表测试，持续时间1分钟，无闪络，此处判断有无闪络的方法是看绝缘表读数是否摆动，或听声音是否有放电声，我们认为一般6kV变压器绝缘大于6M即可。,4）测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数 a)目的和意义 测量吸收比和绝缘电阻是检查变压器绝缘的简便方法，也是进行破坏性试验的前提条件，一般对绝缘受潮和局部缺陷均能有效发现。b)测试步骤方法 试验前先检查安全措施，被试品电源及一切对外连线应拆除。被试品接地放电，大容量设备至少放电5分钟。勿用手直接接触放电导线。根据表面脏污及潮湿情况决定是否采取表面屏蔽或需要烘干及清擦，以消除其对绝缘电阻的影响。放稳绝缘电阻表，
14、低速摇绝缘电阻表，瞬时短接“L”“E”检查绝缘电阻表是否完好。,将被试品测量部分接于“L”与“E”端子之间，“L”端子接高压测量部分，“E”端子接低压或外壳接地部分。驱动（摇）绝缘电阻表达额定转速，读取1分钟时的绝缘电阻值。测量吸收比时，先驱动（摇）绝缘电阻表达额定转速，待指示为“”时，将“L”端子接于被试品，同时计算时间，读取15秒和60秒时绝缘电阻值。读数后先断开“L”端子与被试品连线（用绝缘柄），再停止摇动，防止反充电损坏绝缘电阻表。试验完毕或重复试验时，必须将被试品对地或两极间充分放电，以保证人身、仪器安全和提高测量准确度。记录被试品设备铭牌、运行编号、本体温度、环境温度及使用的绝缘电
15、阻表型号。,变压器绝缘测试部位,c)绝缘阻值的影响因为及结果判断 温度的影响：一般情况下，绝缘电阻随温度升高而降低。因此实际测量绝缘电阻时，必须记录试验温度（环境及设备温度），而且尽可能相近温度下进行测量，以避免温度换算引起的误差。湿度和设备表面脏污的影响：空气相对湿度增大时，绝缘物表面吸附许多水分，使表面电导率增加，绝缘电阻降低。当绝缘物表面形成连通水膜时，绝缘电阻更低。电力设备表面脏污也会使绝缘电阻降低。根据以上两种情况，现场测量绝缘电阻时必须用屏蔽环消除表面泄漏电流的影响或烘干、清擦干净，得以测量真实数值。,残余电荷的影响：大容量设备运行中遗留的残余电荷或试验中形成的残余电荷未完全放尽，
16、会造成绝缘电阻偏大或偏小，引起测量的绝缘电阻不真实。残余电荷的极性与绝缘电阻表的极性相同时，测得的绝缘电阻将比真实值增大;否则，将相反。为消除残余电荷的影响，测量绝缘电阻前必须充分接地放电，重复测量中也应充分放电，大容量设备就至少放电5分钟。感应电压的影响：现场预防性试验中，由于带电设备之间的电容耦合使停电设备带有一定的电压，感应电压强烈时可能损坏绝缘电阻表或造成指针乱摆，得不到真实的测量值。（该项为延伸项）,延伸项（泄露电流测量结果分析）,5）绕组连同套管的交流耐压试验 a)目的和意义 交流耐压试验的电压、波形、频率和在被试品中的电压分布均符合设备在交流工况下的实际情况，因此能有效的发现绝缘
17、缺陷。b)试验方法,C）设备选型 电容电流的计算 I=2fCU 注意：电容值的单位换算，1F(法拉)=1000mF(毫法)，1(毫法)=1000uF(微法)，1(微法)=1000nF(纳法)，1(纳法)=1000pF(皮法)。根据计算出的电容电流选取合适的试验设备，切勿超出设备的额定电流。当然还要根据电压要求进行选型。问题：当试验设备部能满足时应怎么办 当电压不能满足时应采用串联电抗器补偿法 XC=1/2fc XL=2fL,当电流不能满足要求时，应采用并联补偿I=IL+IC当IL=IC时，因方向相反，故I理论值为0，但变压器存在损耗，不可能为0。,当电压电流都不能满足要求时，应用串并联补偿法,
18、d)试验注意事项及结果分析 注意接地 注意监护 注意不应冲击合闸，应零起升压。保持每秒3%试验电压速度升压。试验后应做好安措并触摸被试品，有无发热情况 耐后绝缘有所下降，但下降30%时应检查有无放电 耐压前后应测绝缘电阻 试验中应密切关注电流表及电压表有无摆动，应注意听、看被试品及试验设备的情况 试验必须保证被试品的干净清洁，试验应在环境湿度低于80%时进行。,延伸项：直流耐压和交流耐压的区别 设备区别等原因不再讲解，重点说一下电压分布。交流、直流电压在绝缘介质中的分布不同。直流电压是按电导分布的，反映绝缘内个别部分可能发生过电压的情况；交流电压是按与绝缘电阻并存的分布电容成反比分布的，反映各
19、处分布电容部分可能发生过电压的情况。另外，绝缘在直流电压作用下耐压强度比在交流电压下要高，所以交流耐压试验对交流供电系统的设备而言更接近实际工况。所以，交流耐压试验与直流耐压试验不能互相代替。加直流按电导分布考虑的理由是：经实验发现，高压下绝缘介质内会存在泄露电流，泄漏电流的大小与电压成正比，与电阻（电导）的电特性一致。加交流按与绝缘电阻并存的分布电容成反比分布来考虑的理由是：除了与加直流一样有呈现电导（阻）特性外，由于交变电压作用下每次“反转”时的电流都会比相同直流电压下的更大，相当于是电容在交流电压作用下的充放电,6）额定电压下的冲击合闸试验 a)带电投入空载变压器时，会产生励磁涌流，其值
20、可超过额定电流，且衰减时间较长，甚至可达几十秒，由于励磁涌流产生很大的电动力，为了考核变压器各部的机械强度，需做冲击合闸试验，即在额定电压下合闸若干次，b)切空载变压器时，有可能产生操作过电压。对不接地绕组此电压可达4倍相电压。为了考核变压器绝缘强度能否承受须，做开断试验，有切就要合亦即需多次切合。C)由于合闸时可能出现相当大的励磁涌流，为了校核励磁涌流会引起继电保护误动作，需做冲击合闸试验若干次，每次冲击合闸试验后要检查变压器有无异音异状。一般规定，新变压器投入，冲击合闸5次，大修后投入，冲击合闸3次。,延伸项：我们常说的冲击合闸试验，其实很多人忽略了操作过电压的影响，在拉开断路器时，因为感性负载存在电感L，通电的感性负载存在磁场，也就有电磁能W，这是个不能跃变的参数，当电流被切断时，电流不会瞬间变为0，这当中有个短暂的时间过程dt，根据法拉第电磁感应定律E=-LdI/dt，因为dt很小，就会在线圈中感应出一个很高的电压，这就是操作过电压。,7）检查相位 即核相，不在详解。8）试验报告的整理 要求内容完善，数据真实可靠，及时整理。对于试验报告，我们做的不好，下一步的工作，要重点放在原始记录和报告收集中。将整理好的空的报告格式上传至管理机，用的时候及时打印，原始记录作为正式报告归档。,理论基础到此结束谢谢大家！,
