第90讲电气设备绝缘试验.pptx
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1、第第4 4章章 电气电气设备设备绝缘绝缘预防性预防性试验试验n绝缘监测和诊断的基本概念绝缘监测和诊断的基本概念n绝缘电阻绝缘电阻和和泄漏泄漏电流的测量电流的测量n介介质损质损耗耗角正切的测量角正切的测量n局局部部放放电的测量电的测量n耐压耐压试验试验n预防性预防性试验方法的特点总结试验方法的特点总结n绝缘绝缘的的在线监测在线监测l绝缘监测绝缘监测和和诊断诊断的的基本概念基本概念 n绝缘绝缘的的监测监测和和诊断诊断技术技术概念概念n绝缘绝缘的的监测监测和和诊断诊断技术技术分类分类n绝绝缘缘监监测测和和诊诊断断技技术术的的三三个个基本基本环节环节n绝缘诊断规则绝缘诊断规则n绝缘绝缘的的监测监测和和
2、诊断诊断技术技术概念概念电电力力设设备备绝绝缘缘在在运运行行中中受受到到电电、热热、机机械械、不不良良环环境境等等各各种种因因素素的的作作用用,其其性性能能将将逐逐渐渐劣劣化化,以以致致出出现现缺缺陷陷,造造成成故故障障,引引起起供供电电中中断断。通通过过对对绝绝缘缘的的试试验验和和各各种种特特性性的的测测量量,了了解解并并评评估估绝绝缘缘在在运运行行过过程程中中的的状状态态,从从而而能能早早期期发发现现故故障障的的技技术术称称为为绝绝缘缘的的监测监测和和诊断诊断技术技术n绝缘绝缘的的监测和诊断监测和诊断技术技术分类分类按照对设备按照对设备造成造成的的影响程度影响程度分类(分类(两两类)类)破
3、坏性破坏性试验试验,即即耐压试验耐压试验检检查查性性试试验验(非非破破坏坏性性试试验验),亦称亦称绝缘特性试验。绝缘特性试验。以以高高于于设设备备的的正正常常运运行行电电压压来来考考核核设设备备的的电电压压耐耐受受能能力力和和绝绝缘缘水水平平。耐耐压压试试验验对对绝绝缘缘的的考考验验严严格格,能能保保证证绝绝缘缘具具有有一一定定的的绝绝缘缘水水平平或或裕裕度度;缺缺点点可可能能在在试试验验时时给绝缘给绝缘造成造成一定的损伤一定的损伤交交流流耐耐压压试试验验、直直流流耐耐压压试试验验、雷雷电电冲击冲击耐压试验及耐压试验及操作冲击操作冲击耐压试验耐压试验破坏性破坏性试验试验,即即耐压试验耐压试验包
4、含包含的的种类种类在在较较低低电电压压下下或或用用其其它它不不会会损损伤伤绝绝缘缘的的方方法法测测量量绝绝缘缘的的各各种种情情况况,从从而而判断绝缘判断绝缘内部的缺陷内部的缺陷检检查查性性试试验验(非非破破坏坏性性试试验验),亦亦称称绝缘特性试验:绝缘特性试验:绝绝缘缘电电阻阻试试验验、介介质质损损耗耗角角正正切切试试验验、局局部部放放电电试试验验、绝绝缘缘油油的的气气相相色谱分析色谱分析(DGA)等等包含的种类:包含的种类:绝缘绝缘的的监测监测和和诊断诊断技术技术分类分类分分 类类优优 势势不不 足足耐压试验耐压试验有效有效、可信可信可能可能导致导致绝缘破坏绝缘破坏(绝缘绝缘缺陷缺陷已较严重
5、已较严重)不不能能揭揭示示缺缺陷陷的的性性质质和和根源根源检查性试验检查性试验可可采采用用多多种种试试验验揭揭示示揭揭示示绝绝缘缘缺缺陷陷的的不同不同性质性质和和根源根源不不能能直直接接得得出出设设备备绝绝缘缘的的耐电强度耐电强度互为补充、不能互为补充、不能相互相互代替代替应先做应先做应先做应先做检查性检查性检查性检查性试验,且据此试验,且据此试验,且据此试验,且据此确定耐压试验确定耐压试验确定耐压试验确定耐压试验的的的的时时时时间和间和间和间和条条条条件件件件按照设备按照设备是否带电是否带电的方式分类(的方式分类(两类两类)离离线线:要要求求被被试试设设备备退退出出运运行行状状态态,通通常常
6、是是周周期期性性间间断断地地施施行行,试试验验周周期期由由电电力力设设备预防性试验备预防性试验规程(规程(DL/T 596DL/T 596)规定)规定特特点点:可可采采用用破破坏坏性性试试验验和和非非破破坏坏性性试试验验两两种种方方式式,两两种种方方式式是是相相辅辅相相成成的的。耐耐压压试试验验往往往往是是在在非非破破坏坏性性试试验验之之后后才才进进行行。缺缺点点是是对对绝绝缘缘耐耐压压水水平平的的判判断断比比较较间间接接,尤尤其其对对于于周期性周期性的的离线试验更不易判断准确离线试验更不易判断准确定期检修定期检修存在两个方面的不足:一存在两个方面的不足:一是设备存在是设备存在潜在的不安全因素
7、潜在的不安全因素时,时,因未到检修时间而因未到检修时间而不能及时排除隐不能及时排除隐患患;二是设备状态良好,但已到检;二是设备状态良好,但已到检修时间,就必须检修,检修存在很修时间,就必须检修,检修存在很大的大的盲目性盲目性,造成人力、物力的,造成人力、物力的浪浪费费,检修效果也不好。,检修效果也不好。“失修失修”和和“过修过修”状态检修状态检修Condition Based Maintenance(CBM),是指根据是指根据先进的状先进的状态监测态监测和和诊断技术诊断技术提供的提供的设备状态信息设备状态信息,判断设备的异常,预知设备的故障,在判断设备的异常,预知设备的故障,在故故障发生前进行
8、检修障发生前进行检修的方式,即根据设备的的方式,即根据设备的健康状态来安排检修计划,实施设备检修。健康状态来安排检修计划,实施设备检修。状态检修是企业以状态检修是企业以安全、可靠性、环境、安全、可靠性、环境、成本为基础成本为基础,通过设备,通过设备状态评价状态评价、风险评风险评估估,检修决策检修决策,达到运行,达到运行安安全全可靠可靠,检修,检修成本合理成本合理的一种的一种检修策略检修策略。状态检修状态检修是根据先进的是根据先进的状态监测状态监测和和分析诊分析诊断断技术提供的技术提供的设备状态信息设备状态信息,基于设备在,基于设备在需要维修之前存在一个使用寿命这一特点,需要维修之前存在一个使用
9、寿命这一特点,来判断设备的异常来判断设备的异常,预测设备的故障预测设备的故障,根根据设备的健康状态来适时安排检修计划,据设备的健康状态来适时安排检修计划,实施设备实施设备不定期检修不定期检修及确定检修项目。状及确定检修项目。状态检修能有效地态检修能有效地克服克服定期检修造成设备定期检修造成设备过过修修或或失修失修的问题的问题,提高设备的安全性和可用提高设备的安全性和可用性。性。状态检修是一个系统的工程状态检修是一个系统的工程,其核心,其核心部分主要有变电设备的部分主要有变电设备的状态检测状态检测、设备的、设备的故障诊断以及设备的故障诊断以及设备的状态预测状态预测等。等。国外国外的设备状检修发展
10、的设备状检修发展较早较早。上世纪七十年上世纪七十年代末代末,美国电力科学研究院(,美国电力科学研究院(EPRIEPRI)就对)就对电电力设备的状态检修力设备的状态检修进行研究和应用,目前已进行研究和应用,目前已向向RCMRCM发展。日本是从发展。日本是从上世纪八十年代上世纪八十年代开始对开始对电力设备电力设备实施以状态分析和在线检测为基础实施以状态分析和在线检测为基础的的状态检修状态检修。欧洲大多数国家也正在进行。欧洲大多数国家也正在进行检检修体制修体制的改革,方向也是的改革,方向也是状态检修状态检修,德国认,德国认为为 目前目前应在发电厂开发设备应在发电厂开发设备监控与诊断监控与诊断技术技术
11、的基础上,推行的基础上,推行状态检修状态检修,或在检修工作中,或在检修工作中尽量增加状态检修项目。到目前为止,基于尽量增加状态检修项目。到目前为止,基于计算机网络技术的计算机网络技术的设备管理设备管理、事故分析事故分析和和预预警系统警系统在在美、加美、加等国已普遍应用等国已普遍应用 。我国电力设备我国电力设备状态检修状态检修方面的工作起方面的工作起步步较晚较晚,但发展势头强劲,已经有了,但发展势头强劲,已经有了许多成果。如:许多成果。如:清华清华大学自大学自19851985年开年开始始研究的研究的电力设备放电电力设备放电在在线监测系统线监测系统。随着计算机网络技术、随着计算机网络技术、Inte
12、rnetInternet技术技术的普及和发展以及电力系统的不断改的普及和发展以及电力系统的不断改革,我国的革,我国的电气设备状态管理电气设备状态管理和状和状态态检修检修得到一些发展,相应地出现了一得到一些发展,相应地出现了一些些管理管理软件和软件和检修检修系统。系统。国网国网2008-01-21,国网推出了国网推出了“输变电设备状态检修试验规程输变电设备状态检修试验规程(Regulations of Condition-Based Maintenance&Test for Electric Equipment)”,2008年年11月,月,国家电网公司确定了国家电网公司确定了9 9家输变电设备状
13、态检修试点单位家输变电设备状态检修试点单位并进行了严格验收。并进行了严格验收。在在线线:在在被被试试设设备备处处于于带带电电运运行行的的条条件件下下,对对设设备备的的绝绝缘缘状状况况进进行行连连续续或或定定时时的的监监测测,通通常常是是自自动进行的动进行的特特点点:只只能能采采用用非非破破坏坏性性试试验验方方式式。由由于于可可连连续续监监测测,除除测测定定绝绝缘缘特特性性的的数数值值外外,还还可可分分析析特特性性随随时时间间的的变变化化趋趋势势,从从而而显显著著提提高高了了其其判断判断的的准确性准确性在线在线方法方法绝绝缘缘预预防防性性试试验验概概念念:为为了了对对绝绝缘缘状状态态作作出出判判
14、断断,需需对对绝绝缘缘进进行行各各种种试试验验和和监监测测,通称为通称为绝缘预防性绝缘预防性试验试验绝缘监测绝缘监测和和诊断技术诊断技术的的三个三个基本基本环节环节正正确确选选用用各各种种传传感感器器及及测测量量手手段段,检检测测或或监监测测被被试试对对象象的的种种种种特特性性,采采集集各种各种特性参数特性参数对对原原始始的的杂杂乱乱信信息息加加以以分分析析处处理理(数数据据处处理理),去去除除干干扰扰,提提取取反反映映被被试试对对象象运行状态运行状态最敏感、有效最敏感、有效的的特征参数特征参数传感器传感器与与测量方法测量方法数据处理数据处理根根据据提提取取的的特特征征参参数数和和对对绝绝缘缘
15、老老化化过过程程的的知知识识以以及及运运行行经经验验,参参照照有有关关规规程程对对绝绝缘缘运运行行状状态态进进行行识识别别、判判断断,即即完完成成诊诊断断过过程程。并并对对绝绝缘缘的的发发展展趋趋势势进进行行预预测测,从从而而对对故故障障提提供供预预警警,并并能能为为下下一步的维修一步的维修决策决策提供技术提供技术根据根据绝缘绝缘诊断诊断逻逻辑辑诊诊断断中中将将特特征征只只归归结结为为“有有”和和“无无”两两种种(或或特特征征参参数数大大于于某某给给定定的的阈阈值值则则为为“有有”该该特特征征,否否则则为为“无无”),诊诊断断对对象象的的状状态态同同样样只只归归结结为为“有有”和和“无无”,或
16、或“好好”和和“坏坏”两两种种,即即特特征征和和状状态态均均采采用用二二值值逻逻辑辑量量来来描述描述绝缘诊断绝缘诊断规则规则逻逻辑辑诊诊断断简简单单明明了了,应应用用较较广广,但但把把问题问题过于简化过于简化,诊断,诊断准确度较低准确度较低考考虑虑到到被被试试对对象象的的特特征征及及状状态态评评价价的的主主观观不不确确定定性性,即即模模糊糊性性,许许多多情情况况不不能能简简单单地地用用“有有”、“无无”和和“好好”、“坏坏”来来评评定定。模模糊糊诊诊断断中中被被试试对对象象的的特特征征和和状状态态不不用用二二值值逻逻辑辑量量描描述述,而而用用多多值值逻逻辑辑的的特特征征函函数数来来描描述述,如
17、如某某特特征征“很很强强”、“强强”、“一一般般”、“弱弱”、“很很弱弱”,某某故故障障“严严重重”、“较较严严重重”、“一一般般”、“轻轻微微”、“无无”等等,然然后后按按特特征征或或状状态态参参数数的的取取值值量量确确定定归归入入某某一一类类别别。如如采采用用连连续续变变化化的的特特征征函函数数,判判断断可可更加准确更加准确模糊模糊诊断:诊断:考考考考虑虑虑虑到到到到被被被被试试试试对对对对象象象象特特特特征征征征参参参参数数数数分分分分布布布布的的的的不不不不确确确确定定定定性性性性,即即即即统统统统计计计计性性性性。对对对对于于于于处处处处于于于于同同同同样样样样状状状状态态态态的的的
18、的同同同同类类类类设设设设备备备备,其其其其特特特特征征征征参参参参数数数数并并并并不不不不相相相相同同同同,而而而而按按按按一一一一定定定定的的的的统统统统计计计计规规规规律律律律分分分分布布布布。利利利利用用用用这这这这些些些些规规规规律律律律进行绝缘诊断进行绝缘诊断进行绝缘诊断进行绝缘诊断(a)(a)绝缘完好和损坏时绝缘完好和损坏时绝缘完好和损坏时绝缘完好和损坏时 (b)(b)两者重叠图两者重叠图两者重叠图两者重叠图 概率密度曲线不重叠概率密度曲线不重叠概率密度曲线不重叠概率密度曲线不重叠统计诊断统计诊断:某特征参数某特征参数某特征参数某特征参数的的的的概率密度概率密度概率密度概率密度
19、第第1 1节节 绝缘电阻、吸收比绝缘电阻、吸收比和和泄漏电泄漏电流流的的测量测量n测测量量绝绝缘缘电电阻阻与与吸吸收收比比的的工作原理工作原理n测测量量绝绝缘缘电电阻阻与与吸吸收收比比的的方法方法n泄漏电流泄漏电流的的测量测量n测量绝缘电阻测量绝缘电阻与与吸收比吸收比的的工作原理工作原理双层双层介质介质模型模型的电流时间特性的电流时间特性双层双层介质介质等值等值电路图电路图 吸收吸收吸收吸收和和和和泄漏泄漏泄漏泄漏电流及电流及电流及电流及绝缘电阻的变化曲线绝缘电阻的变化曲线绝缘电阻的变化曲线绝缘电阻的变化曲线在在工工程程应应用用上上的的表表达达方方便便,把把介介质质处处在在吸吸收过程收过程时的
20、时的U/i也称呼为也称呼为绝缘电阻绝缘电阻R 吸收吸收和和泄漏电流及泄漏电流及绝缘电阻绝缘电阻的的变化曲线变化曲线定定义义极极化化指指数数P:为为加加压压1010分分钟钟时时的绝缘电阻与的绝缘电阻与1 1分钟分钟时电阻之比值时电阻之比值定定义义吸吸收收比比K:加加压压6060秒秒时时的的绝绝缘电阻缘电阻与与1515秒秒时电阻之比值时电阻之比值电电阻阻R1、R2显显著著降降低低、泄泄漏漏电电流流大大大大增增加加,时时间间常常数数 大大为为减减小小吸收电流吸收电流迅速衰减迅速衰减若绝缘若绝缘内部内部部分受潮部分受潮 R1与与R2中中的的一一个个数数值值降降低低时时间间常常数数 也也会会大大为为减减
21、小小吸吸收收电电流流仍仍会会迅迅速速衰衰减减、某变压器的绝缘电阻与时间关系曲线某变压器的绝缘电阻与时间关系曲线某变压器的绝缘电阻与时间关系曲线某变压器的绝缘电阻与时间关系曲线1 1受潮时;受潮时;受潮时;受潮时;2 2 经干燥后经干燥后经干燥后经干燥后若若绝绝缘缘内内部部有有集集中中性性导导电电通通道道,或或绝绝缘缘严严重受潮重受潮绝缘状态绝缘状态的的判定判定电电力力变变压压器器及及大大型型发发电电机机凡凡采采用用沥沥青青浸浸胶胶及及烘烘卷卷云云母母绝绝缘缘者者:K值值应应不不小小于于1.3,P 值值应应不不小小于于1.5;大大型型发发电电机机采采用用环环氧氧粉粉云云母母者者:K值值应应不不小
22、小于于1.6,P 应应不不小小于于2.0;发发电电机机容容量在量在200MW及以上,推荐测量及以上,推荐测量。吸收比吸收比K(及(及极化指数极化指数P,下同)的下降。当,下同)的下降。当K=1或接近于或接近于1,则设备基本,则设备基本丧失绝缘能力丧失绝缘能力电力设备电力设备预防性试验规程预防性试验规程等等规定:规定:n测量绝缘电阻测量绝缘电阻与与吸收比吸收比的的方法方法测测测测量量量量仪仪仪仪表表表表:为为为为了了了了测测测测准准准准吸吸吸吸收收收收比比比比,需需需需用用用用灵灵灵灵敏敏敏敏度度度度足足足足够够够够高高高高的的的的兆兆兆兆欧欧欧欧表表表表。现现现现场场场场仍仍仍仍较较较较多多多
23、多采采采采用用用用带带带带有有有有手手手手摇摇摇摇直直直直流流流流发发发发电电电电机机机机的的的的兆兆兆兆欧表,俗称欧表,俗称欧表,俗称欧表,俗称摇表摇表摇表摇表晶晶晶晶体体体体管管管管兆兆兆兆欧欧欧欧表表表表:采采采采用用用用电电电电池池池池供供供供电电电电,晶晶晶晶体体体体管管管管振振振振荡荡荡荡器器器器产产产产生生生生交交交交变电压,经变压器变电压,经变压器变电压,经变压器变电压,经变压器升压升压升压升压及及及及倍压整流后倍压整流后倍压整流后倍压整流后输出输出输出输出直流电压。直流电压。直流电压。直流电压。兆兆兆兆欧欧欧欧表表表表选选选选择择择择:根根根根据据据据设设设设备备备备电电电电
24、压压压压等等等等级级级级的的的的不不不不同同同同,选选选选用用用用不不不不同同同同电电电电压压压压的的的的兆兆兆兆欧欧欧欧表表表表。例例例例:额额额额定定定定电电电电压压压压1kV1kV及及及及以以以以下下下下者者者者使使使使用用用用1000V1000V兆欧表;兆欧表;兆欧表;兆欧表;1kV1kV以上以上以上以上者使用者使用者使用者使用2500V2500V兆欧表兆欧表兆欧表兆欧表 兆欧表的电压:兆欧表的电压:兆欧表的电压:兆欧表的电压:500500、10001000、25002500、5000V5000V等等等等试试品品接接于于L、E两两端端之之间间,设设试试品品绝绝缘缘电电阻阻为为Rx,一般
25、有,一般有兆欧表的原理结构图兆欧表的原理结构图 电电压压线线圈圈LV、电电流流线线圈圈LA相相互互垂垂直直在在同同一一转转轴轴上,处于一上,处于一永久磁场永久磁场中中RV分分压压电电阻阻、RV0电电压压线线圈圈固有电阻固有电阻RA限限流流电电阻阻、RA0电电流流线线圈圈固有电阻固有电阻 电压线圈电压线圈电压线圈电压线圈L LV V产生的转动力矩产生的转动力矩产生的转动力矩产生的转动力矩电流线圈电流线圈电流线圈电流线圈L LA A产生的转动力矩产生的转动力矩产生的转动力矩产生的转动力矩仪表指针仪表指针仪表指针仪表指针固定固定固定固定在转轴上在转轴上在转轴上在转轴上 ,仪表指针偏转,仪表指针偏转,
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