电子教案-高电压技术-第四章(3)-电子课件

( Ug
q=Cm⊿U=Cb( U
Ug
Ur g
Ur
)
U
r
U
Cm上放掉的电荷与Cb 上得到的电荷相等
q称为视在放电电荷量,是 ) 衡量局部放电强度的一个
q=C
Cb m
Cb
qr
重要参数.
第四章 绝缘试验原理
二、测量的基本接线
适合被试品两端 不接地的情况
适合被试品两端不 接地的情况
Z Z
CK
CX
U
CX
2
UX
图 4-14 用倒相法消除干扰的相量图
第四章 绝缘试验原理
(二)磁场干扰
干扰磁场大多数由大电流母线、电抗器、 阻波器以及其它漏磁较大的设备产生的。 为了消除磁场干扰，可移动电桥位置使之 远离干扰源，或桥体就地转动改变δ角度 ，找到干扰最小的方位，在将检流计极性 开关分别置于正、反两种位置进行两次测 量，两次测量的tanδ的平均值可近似作 为被试品真实的tanδ值。
第四章 绝缘试验原理
气相色谱仪主要由色谱柱和鉴定器组成，色谱 柱是把混合气体彼此分离并使同种气体汇集浓 缩的关键部件，分离后的气体按相对固定的顺 序先后流出色谱柱。鉴定器是将从色谱柱依次 流出的气体所产生的非电量信号定量地转变成 为电信号的重要计量元件，色谱仪的灵敏度和 最小检测浓度取决于所用的鉴定器。非电量信 号经鉴定器转变成电信号，由记录仪依次记录 下来，形成一个有序的脉冲峰图，称为色谱图
第四章 绝缘试验原理
表4－1 不同故障类型产生的气体组分
注：进水受潮或油中气泡可能使油中的H2含量升高。
第四章 绝缘试验原理
（二）油中溶解气体的注意值
表4－2 各种充油电气设备油中气体含量的注意值(μl/L)
第四章 绝缘试验原理
（三）产气速率的注意值
产气速率大小与故障消耗能量大小、故障部位 、故障点的温度等情况有关。
第四章 绝缘试验原理
一、测量的基本原理
Ca
Cm
CgCb Cg Cb
Cm
Cb
电极间的总电容
代表气隙的电容
代表对应于气 隙放电脉冲频 率的电源阻抗
在电极上加u=umsinwt 的交流电压
ug
Cb Cg Cb
Um
sin t
代表与该气隙串联的 那部分介质的电容
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代表Cg,Cb以 外的绝缘完好 部分的电容，
高温过热（高于700℃） 绝缘不良，铁心多点接地等
1
0
局部放电
高湿度，高含气量引起油中低能量 密度的局部放电
１
引线对电位未固定的部件之间连续
0，1 0，1，2
低能放电
火花放电，分接抽头引线和油隙闪 络，不同电位之间的油中火花放电
或悬浮电位之间的火花放电
2
0,1,2 低能放电兼过热
2
0，1 0，1，2
第四章 绝缘试验原理
三、测量结果的分析判断
对tanδ值进行判断的基本方法，除了 与试验规程规定值比较外，还要与历年 值进行比较，观察其发展趋势。如果测 试值低于规定值，但增长过快，也要引 起充分注意。此外，还可以与同类型设 备相比较，看是否有明显差异。在比较 时，除tanδ值以外，还应注意CX的变 化情况。如有明显的变化，可配合其他 试验方法进行综合判断。
试验变压器，升 高输出电压
AV
T
V
R1 R2 F
保护电阻，击穿时，限 制过电压及短路电流， R1一般取0.1～1图Ω4/-V1；9 工频耐压试验的原理接线图
球隙保护电阻，限制球隙
击保穿护时流球过隙球，隙的限短制路电 流试，验防止时由可于能击穿产产生生的 Cx 截 加的波 在过电试压品电和上压瞬，，时防振止保荡球护电隙压高 压被侧试的某品些，部其分发放生电局部 放 荡电电 电压时压，而调在使整球球为隙隙上误试造动验成作振。 R电2一压般的取01.1.1～倍0.5；Ω/V
电源的相角和电压幅值，使检流计指示最小，这时的试验电压
的大小和相位，刚好使 I’与IX大小相等夹角为零；最后，在
取下Z4短接线后，升压测量，正反相各测一次取平均值，即为 tanδ。这种方法可以消除同频率的干扰。
第四章 绝缘试验原理
IN
1
0
B I
I X
C I
IX
I X
2
A
tan tan1 tan2
电弧放电
线圈匝间、层间短路，相间闪络、 分接头引线间油隙闪络、引线对箱
2 0，1，2 电弧放电兼过热 壳放电、线圈熔断、分接开关飞弧、
引线对其它接地体放电等
第四章 绝缘试验原理
（五）对一氧化碳和二氧化碳的判断
当怀疑设备固体绝缘材料老化时，一般 CO2/CO>7。当怀疑故障涉及到固体绝 缘材料时（高于200℃），可能CO2/CO <3，必要时，应从最一次的测试结果中 减去上一次的测试数据，重新计算比值 ，以确定故障是否涉及到固体绝缘材料。
第四章 绝缘试验原理
§4.4 局部放电的测量
第四章 绝缘试验原理
局部放电是指发生在电极之间但未贯穿 电极的放电，它是由设备绝缘内部存在 的弱点或生产过程中造成的缺陷引起的， 表现为绝缘内气体的击穿、小范围内固 体或液体介质的局部击穿或金属表面的 边缘及尖角部位场强集中引起局部放电 等。
特点:放电的能量小，短时间不会影响设 备绝缘，长期运行产生累积效应，局部 缺陷扩大，最后导致整个绝缘击穿。
第四章 绝缘试验原理
第四章 绝缘试验原理
每次放电的电荷量是反映局部放电强 弱的重要参数之一。
qr
Cg
Cb Cm Cb Cm
Ug
Ur
Cg Cb
Ug Ur
真实放电量，它是从气隙两端来看的总电 容与气隙放电时气隙上电压的下降值之积
Cm U Cb
U Cb Cm Cb
第四章 绝缘试验原理
第四章 绝缘试验原理
I&N
I&
I&X
0
I&X
I&
U&X
图 4-12 有电场干扰时的电流相量图
第四章 绝缘试验原理
U
D
R3
Z4
U
I
I
C
A
G
I
IX
B
IX
CX
IX
CN
C
S
移
V
相
器
试验前Z4短接，R3调图至4最-13大用，移使相电干源扰消电除干流扰尽的量接线通图过检流计；其 次接通电源，使得通过被试品的电流也流过检流计，调节移相
（表24）－3相变对压产器气和速电率抗器每绝运对行产一气个速月率（的或注折意算值到（月m）L/d，） 某种气体含量增加为原有值的百分数的平均值。
r
(%)
Ci2 Ci1 Ci1
1 t
100
相对产气速率，%/m；
第四章 绝缘试验原理
（四）三比值法
三比值法是判断变压器或电抗器等充油电气设备故障性 质的主要方法。取出H2、CH4 、C2H2、C2H4和C2H6 这五种气体的含量，分别计算C2H2/ C2H4、CH4 /H2 、C2H4/C2H6这三对值，将这三对值按表4－4所列规 则进行编码，再按表4－5所列规则来判断故障的性质。
第四章 绝缘试验原理
一、充油设备内部故障产生的气体
二、油中溶解气相色谱分析的简要 过程
先将油中溶解的气体脱出，再送入气 相色谱仪，对不同气体进行分离和鉴 定，即可得到各种气体的组分和含量。
常用的脱气方法有两类。一类是基于真空脱 气的原理把油中的气体脱出，称为真空法； 另一类是利用油中气体在油气两者之间重建 平衡原理脱出气体，称为溶解平衡法。
第四章 绝缘试验原理
二、测量时的注意事项
1．尽可能分部测试 2U．2测CX量tan时 应 U选2取C1t合an适1 的U 温2C度2tan2 (功率相等 ) 3ta．n测 U量2时C1应tanU选12用UCX2合C适2ta的n2试 验C1ta电n压1CXC2tan2 4．t如aC测n2<量<绕C1组t，a时n必1须将C C每12 个ta绕n组 2的首尾短接 5．（CC12即测tan使量2ta很时n小δ注2，很意在大整被）体。试测因品试此表时，很应面难尽泄发量漏现分C电部2进流中行的的测缺影量陷。响
二、测量时注意的问题
（1）选择抗干扰能力强的测量电路，如平衡法测
量电路。 （2）对测量线路进行屏蔽，有条件时可将整个试 验置于屏蔽室内进行。 （3）来自电源的干扰可以在电源中用滤波器加以 抑制。这种滤波器应能抑制处于检测仪的频宽的所 有频率，但能让低频率试验电压通过。 （4）提高高压试验回路中各种元件发生电晕的电 压。如加大高压引线的直径，将尖角整平等。 （5）将高压试验变压器、检测回路和测量仪器三 者的地线连成一起，接到适当的接地点。
第四章 绝缘试验原理
三、试验结果的分析判断
局部放电试验与其他绝缘试验的主要区 别在于它能检测出绝缘中存在的局部缺 陷。局部放电的强度比较小时，说明绝 缘中的缺陷不太严重；局部放电的强度 比较大时，则说明缺陷已扩大到一定程 度，而且局部放电对绝缘的作用正在加 剧。
第四章 绝缘试验原理
§4.5 变压器油中溶 解气体的气相色谱分析
第四章 绝缘试验原理
1．试验变压器
高压试验变压器是一个单相的升压变压器。 特点：绝缘裕度小，平时工作电压一般不 允许超过其额定电压；通常均为间歇工作 方式，即不同的工作电压允许不同的工作 时间；容量一般不大，高压侧额定电流通 常在0.1～1A范围内。
进行耐压试验时对试验变压器的要求主要有： 一是其高压绕组的额定电压应不小于被试品的试 验电压值；二是额定容量应满足在被试品试验电 压下流过被试品电容电流的要求，而且在被试品 击穿或闪络后能短时地维持电弧。
（1）绝对产气速率 每运行日产生某种气体的平均值
a
Ci2 Ci1 t
G
Ci 2——第二次取样测得油中某气体浓度，mL/L; Ci1——第一次取样测得油中某气体浓度，mL/L; Δt——两次取样时间间隔中的实际运行时间（日），d；
绝对产气率，mL/d;
G——设备总油量, t; ρ——油的密度，t/m3。
第四章 绝缘试验原理
二、测量tanδ过程中的干扰因素 及消除措施
(一).电场干扰
电场干扰是由周围带电部分通过与桥臂间 的电容耦合产生干扰电流，干扰电流流入桥臂 造成测量误差。(见图4-11)
消除或减小电场干扰，采用的措施:
•加设屏蔽 •采用移相电源(见图4－12,见图4－13 ) •倒相法 (见图4－14 )
AM
U
Zm
CK Zm
AM
抗外来干扰 的能力强。
Z
CX
CX
U
A
Zm
Zm
M
(a)
(b)
(c)
图4-17 局部放电测量的基本回路 （ a)并联法；（ b)串联法；（ c)平衡法
CX—被试品； CK-耦合电容；Z-阻塞元件；Zm、Z m -检测阻抗
C X -辅助被试品；
A-放大器;
M-测量仪器
第四章 绝缘试验原理
第四章 绝缘试验原理
表4－4
气体比值 范围 ＜0.1
0.1≤k＜1 1≤k＜3
三比值法的编码规则
比值范围的编码
C2H2/ C2H4 0 1
CH4 /H2 1 0
C2H4/C2H6 0 0
1
2
1
k≥3
2
2
2
第四章 绝缘试验原理
表4－5
用三比值法判断故障类型
编码组合
C2 H2 C2 H4
CH 4 H2
应用三比值法时应注意
（1）只有根据气体各组分的注意值或气体增长率的注 意值有理由判断设备可能存在故障时，才能用三比值法 。对气体含量正常且无增长趋势的设备，比值无意义。 （2）气体的比值与以前的不同，可能有新故障重叠在 老故障或正常老化上。要得到新故障的气体比值，从最 后一次分析结果中减去上一次的数据，重新计算比值。
C2 H4 C2 H6
0
0
1
2
0
2
1
0，1，2 2
故障类型判断 故障实例（参考）
低温过热（低于150℃）
绝缘导线过热，注意CO和CO2含量 和CO2/CO值
低温过热（150～300）℃ 分接开关接触不良，引线夹件螺丝
松动或接头焊接不良，涡流引起铜 中温过热（300～700）℃ 过热，铁心漏磁，局部短路，层间
第四章 绝缘试验原理
试验变压器的最小容量S :
电源的频率，Hz
S
2
fCU
2 s
103
被试品的电容，μF； 被试品的试验电压，kV；
13 2
13 2
12
图4-21 三台试验变压器串接的原理接线 1-低压绕组 2-高压绕组 3-累接绕组
第四章 绝缘试验原理
§4.6 工频耐压试验
工频耐压试验是考验被试品绝缘 承受各种过电压能力的有效方法，对 保证设备安全运行具有重要意义。
第四章 绝缘试验原理
一、工频耐压试验的接线及设备
工频耐压试验所需的试验电压可用两种方 法产生：一种为试验变压器直接产生工频 高压；另一种为利用串联谐振产生工频高 电压。 （一）用试验变压器直接进行耐压试验
第四章 绝缘试验原理
色谱图上的每个脉冲代表一个气体组分，而峰 高或面积则反映了该气体的浓度。
第四章 绝缘试验原理
三、分析结果判断方法
（一）特征气体法
油和固体绝缘材料在电或热的作用下分解产生 的各种气体中，对判断故障有价值的气体是CO 、CO2 、H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2，这 些气体称为特征气体根据特征气体判断故障类 型的方法称为特征气体法。