绝缘的非破坏性试验二1ppt课件

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1、高电压工程系何正浩hzhmail.hust.edu第第1010讲讲 绝缘的非破坏性实验二绝缘的非破坏性实验二与破坏性实验一与破坏性实验一部分放电的概念：简称为PD-Partial Discharge，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部分的反复击穿和熄灭景象部分放电的危害：部分放电发生在一个或几个绝缘内部的气隙或气泡之中。由于放电能量很小，不影响电气设备的短时绝缘强度。部分放电产生的一些不良效应，如不良化合物的产生，就可以渐渐地损坏绝缘，最后可导致整个绝缘被击穿，发生突发性缺点4.3 4.3 部分放电丈量部分放电丈量部分放电的特点：当介质内部发生部分放电时，伴随着发生

2、许多景象。有些属于电的：如电脉冲的产生，介质损耗的增大和电磁波放射；有些属于非电的：如光、热、噪音、气体压力的变化和化学变化部分放电的检测：这些景象都可以用来判别部分放电能否存在，因此检测的方法也可以分为电的和非电的两类 丈量部分放电的几种方法丈量部分放电的几种方法绝缘油的气相色谱分析法：这项实验是经过检查电气设绝缘油的气相色谱分析法：这项实验是经过检查电气设备油样内所含的气体组成的含量来判别设备内部的隐藏备油样内所含的气体组成的含量来判别设备内部的隐藏缺陷缺陷超声波探测法：在电气设备外壁放上由压电元件和前置超声波探测法：在电气设备外壁放上由压电元件和前置放大器组成的超声波探测器，用以探测部分

3、放电所呵斥放大器组成的超声波探测器，用以探测部分放电所呵斥的超声波，从而了解有无部分放电的发生，粗测其强度的超声波，从而了解有无部分放电的发生，粗测其强度和发生的部位和发生的部位脉冲电流法：测脉冲电流法：测PDPD所构成的脉冲电流大小以判别绝缘所构成的脉冲电流大小以判别绝缘PDPD的强弱程度，这种方法可以给出定量的结果，目前规程的强弱程度，这种方法可以给出定量的结果，目前规程中已规定了定量的目的中已规定了定量的目的 4.3.1 4.3.1 部分放电的根本物理过程部分放电的根本物理过程bgbgCCuCu/部分放电的三电容模型部分放电的三电容模型Cg：气泡的电容：气泡的电容Cb：和：和Cg相串联部

4、分的介质电容相串联部分的介质电容Ca：其他大部分绝缘的电容：其他大部分绝缘的电容 部分放电机理ug随外加电压u升高，当u上升到Us瞬时值，ug到达Cg的放电电压Ug时，Cg气隙放电。于是Cg上的电压一下子从Ug 下降到Ur，然后放电熄灭。Ur叫做剩余电压，它可以接近为零值，也可以为小于Ug均绝对值的其它值 部分放电时气隙中的电压和电流的变化 tUCCCCCCuusmbgbbgbsgsin/放电过程约放电过程约10-8s数数量级量级部分放电时气隙中的电压和电流的变化 放电火花一熄灭，Cg上的电压将再次上升，由于此时Cg及Cb曾经有了一个初始的直流电压，所以以后的ug 值不能直接用上式来表达，ug

5、 值与上式表达的值在绝对值上要小一个UgUr值。外加电压仍在上升，Cg上的电压也顺势而上升，当它再次升到Ug时，Cg再次放电，电压再次降到Ur，放电再次熄灭 bgbsgCCCuu/Cg上的电压从Ug突变为Ur均绝对值的一瞬间，就是部分放电脉冲的构成的时辰，此时经过Cg有一脉冲电流部分放电时气隙中的电压和电流的变化 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Ca Cb，Cg Cb，Ur=0时，qr UgCgbabaggCCCCCC/babagrgrCCCCCUUq/在实践实验时，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部分放电的

6、量来丈量。外施电压是作用在Ca上的，当Cg上的电压变动(Ug-Ur)时，会呵斥外施电压的变化量U应为babagrgrCCCCCUUq/bargbCCUUCU/由此两式得总电容上的电压变化量U：相应的电荷变化量q：把U 式代入上式q，可得 bargbCCUUCU/babgagrbCCCCCCqCU/gbgbaCCCCCUq/bgbrCCCqq/babagrgrCCCCCUUq/aCqU 真实放电量：真实放电量：qr，是无法丈量的，是无法丈量的1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。它是部分放电实验中的重要参量其表达式中的量都是可以测得的。它是部分放电实验中的重要参量，国际和国

7、家规范中，对于各类高压设备的视在放电量，国际和国家规范中，对于各类高压设备的视在放电量q的允许的允许值均有所规定值均有所规定 q比真实放电量比真实放电量 qr小得多，它以小得多，它以pC作为计量单位。作为计量单位。4.3.2 4.3.2 表征部分放电的重要参数表征部分放电的重要参数2放电反复率N：定义一秒钟内产生的脉冲数叫做放电反复率N，可以经过实验求得假设每半周内的放电次数为n，那么N=2fn=100n 3放电能量一次脉冲放电能量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，那么 brgbgrgrCUUCCqUUqW2/2/bgbsgCCCUU/grgsUUUUqW2/2

8、/sUqW放电能量的大小对电介质的老化速度有很大影响放电能量的大小对电介质的老化速度有很大影响u部分放电的其它表示方法u为了表征部分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。u有时还丈量部分放电的起始放电电压和熄灭电压u影响部分放电特性的多种要素：主要有电压的幅值、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 4.3.3 4.3.3 部分放电丈量的根本回路部分放电丈量的根本回路电检测法电检测法 发生局放时，试品两端会出现一个瞬时的电压变化，在检测回路中引起一高频脉冲电流，将它转化成电脉冲后就可以进展丈量。a串联丈量回路 uCk耦合电容耦合电

9、容u为为Cx与检测阻抗与检测阻抗Zm提供低阻抗的通道提供低阻抗的通道;uCk内部必需无局放内部必需无局放;u值较大以增大值较大以增大Zm上的信号上的信号.uZ低通滤波器低通滤波器u以防局放时放电脉冲被电源的杂散电容旁路以防局放时放电脉冲被电源的杂散电容旁路u阻止电源本身的干扰脉冲进入试品和丈量支路阻止电源本身的干扰脉冲进入试品和丈量支路b并联丈量回路并联丈量回路 c桥式丈量回路桥式丈量回路适宜于试品一端接地的情况适宜于试品一端接地的情况外部干扰在外部干扰在Zm和和Zm上的干上的干扰信号根本抵消扰信号根本抵消丈量仪器：示波器，峰值表，脉冲计数器丈量仪器：示波器，峰值表，脉冲计数器u我国实验规程规

10、定u1固体绝缘互感器：电压为 时，放电量不大于100pCu 充油互感器：放电量不大于20pCu2110kV及以上新套管u 油纸电容式：不大于20pCu胶纸电容式：不大于400pC3/1.1mU PD实验：国标规定对实验：国标规定对220kV及以上的电力及以上的电力变压器必需做变压器必需做电力变压器PD测试的加压过程 图中U1为最高额定线电压UmU2：或要求在 的U2值下，q300pC或要求在 的U2值下，q500pC3/3.1mU3/5.1mU3/5.1mU3/3.1mU4.3.4 4.3.4 局放丈量中的抗干扰措施局放丈量中的抗干扰措施 电磁干扰来源1与局放信号一同经过电流传感器进入监测系统

11、的干扰2监测系统本身的干扰 干扰类别1周期型干扰：系统高次谐波、载波通讯以及无线电通讯等2脉冲型干扰：电力电子器件产生的高频涌流、脉冲型干扰和高压线路上的电晕放电、电弧放电等3白噪声：线圈热噪声、地网的噪声和动力电源线以及变压器继电维护信号线路中耦合进入的各种噪声等。干扰的抑制干扰的抑制 从干扰源、干扰途径、信号后处置入手 可从以下几方面区分局放信号和干扰信号；工频相位、频谱、脉冲幅度和幅度分布、信号极性、反复率和物理位置等。实验中所运用的设备应尽量采用无晕设备，特别是实验变压器和耦实验中所运用的设备应尽量采用无晕设备，特别是实验变压器和耦合电容合电容Ck。滤波器的性能要好，要做到电源与丈量回

12、路的高频隔离。滤波器的性能要好，要做到电源与丈量回路的高频隔离。实验时间应尽量选择在干扰较小的时段，如夜间等。实验时间应尽量选择在干扰较小的时段，如夜间等。丈量回路的参数配合要适当，丈量回路的参数配合要适当，耦合电容要尽量不小于试品电容耦合电容要尽量不小于试品电容Cx，使得在部分放电时使得在部分放电时Cx与与Ck间能很快地转换电荷。间能很快地转换电荷。必需对丈量设备进展校准。必需对丈量设备进展校准。4.4 4.4 电压分布的丈量电压分布的丈量 检测零值绝缘子火花间隙法短路叉小球放电法红外热像仪法丈量电压分布5 5 绝缘的耐压实验绝缘的耐压实验破坏性实验破坏性实验n交流工频耐压n直流耐压n雷电冲

13、击耐压n操作冲击耐压5.1 5.1 工频耐压实验工频耐压实验交流耐压：是交流设备的根本耐压方式。交流耐压实验实施方法：电力设备预防性实验规程DL/T 596已对各类设备的耐压值作出了规定。以电力变压器为例，当大修而全部改换绕组后，按出厂实验电压值进展实验。在其它情况下，它们的耐压值取出厂实验电压的85。规程给出了电力变压器的交流工频耐压值如表所示方法：1min工频耐压实验电力变压器交流实验电压值括号内数值适用于不固定接地或经小电抗接地系统 额额定定电电压压kVkV最高最高任务任务电压电压kVkV线端交流实验电压值线端交流实验电压值kVkV中性点交流实验电压值中性点交流实验电压值kVkV全部改换

14、全部改换部分改换绕组部分改换绕组全部改换全部改换部分改换绕组部分改换绕组353540.540.58585727285857272666672.572.5140140120120140140120120110110126.0126.020020017017019519595958080220220252.0252.036036039539530630633633685852002007272170170330330363.0363.046046051051039139143443485852302307272195195500500550.0550.06306306806805365365785

15、78858514014072721201205.1.1 5.1.1 工频电压的获得工频电压的获得一、高压实验变压器工频实验工频实验变压器变压器U500kVI1A2250kV交流变交流变压器压器 5.1.1 5.1.1 工频电压的获得工频电压的获得一、高压实验变压器特点1绝缘裕度不需求获得太大 2实验变压器的容量普通比较小。高压侧额定电流普通为1A。对于某些特殊试品和特殊实验工程，要求实验变压器的额定电流大于1A。CUfI222CUfP3油箱本体小、高压套管又长又大。单套管式，其高压绕组的一端接地，另一端输出额定全电压双套管式，铁心和油箱均处于U/2电位，所以油箱不能放在地上，而必需按全电压的一

16、半对地绝缘起来。用两只额定电压只需U/2的套管来替代一只额定电压为U的套管，可以大大降低实验变压器和套管的制造难度和价钱。4延续运转时间短，不需求有复杂的冷却系统。普通不超越30分钟。5实验变压器的漏抗较大，短路电流较小。二二 串级实验变压器串级实验变压器T1、T2单套管实验变压器，AV-调压器，1、2T1的高低压绕组4、5T2的高低压绕组，3累接绕组，TO-试品。Z绝缘支柱两台单套管变压器串级结合表示图u各级实验变压器的容量不一样，T1的容量为u uT2的容量为u u总的制造容量为u而串级安装的输出容量为u u串级安装的容量利用率为u u不难求出n级串级安装的容量利用率为2233221112IUIUIUIUP33222IUIUP22213IUPPP22/2IUP32/PP12n5.1.2 5.1.2 工频耐压实验的根本接线工频耐压实验的根本接线容升效应容升效应5.1.3 5.1.3 工频谐振耐压实验工频谐振耐压实验CcXLXRUCcXIXU2)(2,RXUXRUUXXLCCCL谐振时谐振时11CRRLQ QUIQUIPQiC