高压电气设备试验内容与原理.docx
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高压电气设备试验内容与原理
高压电气设备试验内容与原理
1.1
绪论
随着电力工业的飞速发展,机组参数,系统电压等级逐步提高,电气设备的绝缘强度,系统过电压的限制水平对系统安全经济运行的影响日益突出.据统计,高压电网各种故障多是由于高压电气设备绝缘的损坏所致,因此了解设备绝缘特性,掌握绝缘状况,不断提高电气设备绝缘水平是电力系统安全经济运行的根本保证.电气设备的交接试验和预防性试验是两类最重要的试验,中华人民共和国电力行业标准和国家标准:
DL/T596―1996《电力设备预防性试验规程》和GB50150-91《电气设备交接试验标准》《煤矿电气试验规程》详细地介绍了各项试验的内容和标准.
1.2绝缘预防性试验
电气设备绝缘预防性试验是保证设备安全运行的重要措施,通过试验,掌握设备绝缘状况,及时发现绝缘内部隐藏的缺陷,并通过检修加以消除,严重者必须予以更换,以免设备在运行中发生绝缘击穿,造成停电或设备损坏等不可挽回的损失.
绝缘预防性试验可分为两大类:
一类是非破坏性试验或称绝缘特性试验,是在较低的电压下或用其他不会损坏绝缘的办法来测量的各种特性参数,主要包括测量绝缘电阻,泄漏电流,介质损耗角正切值等,从而判断绝缘内部有无缺陷.实验证明,这类方法是行之有效的,但目前还不能只靠它来可靠的判断绝缘的耐电强度.另一类是破坏性试验或称耐压试验,试验所加电压高于设备的工作电压,对绝缘考验非常严格,特别是揭露那些危险性较大的集中性缺陷,并能保证绝缘有一定的耐电强度,主要包括直流耐压,交流耐压等.耐压试验的缺点是会给绝缘造成一定的损伤.
1.3电气设备交接试验
为适应电气装置安装工程和电气设备交接试验的需要,促进电气设备交接试验新技术的推广和应用,国家标准GB50150-91《电气设备交接试验标准》详细地介绍了各项试验的内容和标准.电气设备交接试验除了部分绝缘预防性试验还有其它一些特性试验,例如变压器直流电阻和变比测试,断路器回路电阻测试等.
1.4绝缘预防性试验的基本原理
1.4.1绝缘电阻的测试绝缘电阻的测试是电气设备绝缘测试中应用最广泛,试验最方便的项目.绝缘电阻值的大小,能有效地反映绝缘的整体受潮,污秽以及严重过热老化等缺陷.绝缘电阻的测试最常用的仪表是绝缘电阻测试仪（兆欧表）.绝缘电阻测试仪（兆欧表）通常有100V,250V,500V,1000V,2500V和5000V等类型.使用兆欧表应按照DL/T596《电力设备预防性试验规程》的有关规定.
1.4.2泄漏电流的测试
一般直流兆欧表的电压在2.5KV以下,比某些电气设备的工作电压要低得多.如果认为兆欧表的测量电压太低,还可以采用加直流高压来测量电气设备的泄漏电流.当设备存在某些缺陷时,高压下的泄漏电流要比低压下的大得多,亦即高压下的绝缘电阻要比低压下的电阻小得多.测量设备的泄漏电流和绝缘电阻本质上没有多大区别,但是泄漏电流的测量有如下特点:
（1）试验电压比兆欧表高得多,绝缘本身的缺陷容易暴露,能发现一些尚未贯通的集中性缺陷.
（2）通过测量泄漏电流和外加电压的关系有助于分析绝缘的缺陷类型,
（3）泄漏电流测量用的微安表要比兆欧表精度高.
1.4.3直流耐压试验
直流耐压试验电压较高,对发现绝缘某些局部缺陷具有特殊的作用,可与泄漏电流试验同时进行.直流耐压试验与交流耐压试验相比,具有试验设备轻便,对绝缘损伤小和易于发现设备的局部缺陷等优点.与交流耐压试验相比,直流耐压试验的主要缺点是由于交,直流下绝缘内部的电压分布不同,直流耐压试验对绝缘的考验不如交流更接近实际.
1.4.4交流耐压试验
交流耐压试验对绝缘的考验非常严格,能有效地发现较危险的集中性缺陷.它是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法,对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义,也是保证设备绝缘水平,避免发生绝缘事故的重要手段.交流耐压试验有时可能使绝缘中的一些弱点更加发展,因此在试验前必须对试品先进行绝缘电阻,吸收比,泄漏电流和介质损耗等项目的试验,若试验结果合格方能进行交流耐压试验.否则,应及时处理,待各项指标合格后再进行交流耐压试验,以免造成不应有的绝缘损伤.
1.4.5介质损耗因数tgδ测试
介质损耗因数tgδ是反映绝缘性能的基本指标之一.介质损耗因数tgδ反映绝缘损耗的特征参数,它可以很灵敏地发现电气设备绝缘整体受潮,劣化变质以及小体积设备贯通和未贯通的局部缺陷.介质损耗因数tgδ与绝缘电阻和泄漏电流的测试相比具有明显的优点,它与试验电压,试品尺寸等因素无关,更便于判断电气设备绝缘变化情况.因此介质损耗因数tgδ为高压电气设备绝缘测试的最基本的试验之一.介质损耗因数tgδ可以有效的发现绝缘的下列缺陷:
（1）受潮;
（2）穿透性导电通道;（3）绝缘内含气泡的游离,绝缘分层,脱壳;（4）绝缘有脏污,劣化老化等.
常用名词解释
1.电介质:
又称绝缘材料,简称绝缘,是电工中应用最广泛的材料之一.
2.绝缘电阻:
加直流电压于电介质,经过一定时间极化过程结束后,流过电介质的泄漏电流对应的电阻称绝缘电阻.
3.吸收比:
在同一次试验中,60s时的绝缘电阻值与15s时的绝缘电阻值之比.
4.极化指数:
在同一次试验中,10min时的绝缘电阻值与1min时的绝缘电阻值之比.
5.介质损耗:
在外加电压作用下,电介质中的一部分电能被转换为热能,这种现象称为介质损耗.
6.阻性电流:
有损耗的介质可以用一个理想电容和一个有效电阻的并联电路表示,通过电阻的电流称阻性电流.
7.容性电流:
有损耗的介质可以用一个理想电容和一个有效电阻的并联电路表示,通过电容的电流称容性电流.
8.全电流:
有损耗的介质可以用一个理想电容和一个有效电阻的并联电路表示,通过电容的容性电流与通过电阻的阻性电流的相量和称全电流.
9.介质损耗角:
电介质中全电流与电容电流之间的夹角（通常用表示）,称为介质损耗角.
10.在线测量:
对在运行电压下的设备,采用专用仪器,由人员参与进行的测量.
11.在线监测:
在不影响设备运行的条件下,对设备状况连续或定时进行的监测,通常是自动进行的.
12.状态检修:
由美国通用电气公司等提出要从以时间为基准的检修方式发展到以设备运行状态为基准的检修方式.
13.预防性试验:
为了发现运行中设备的隐患,预防发生事故或设备损坏,对设备进行的检查,试验或监测,也包括取油样或气样进行的试验.
14.变比:
变压器高压侧绕组与低压侧绕组匝数之比称为变比,近似可用高压侧与低压侧额定电压之比表示.
15.伏安特性:
加在电气设备或者元件两端电压和通过电流的关系叫伏安特性.
介损专题
一.测量介质损耗角正切值tg有何意义
介质损耗角正切值又称介质损耗因数或简称介损.测量介质损耗因数是一项灵敏度很高的试验项目,它可以发现电力设备绝缘整体受潮,劣化变质以及小体积被试设备贯通和未贯通的局部缺陷.例如:
某台变压器的套管,正常tg值为0.5%,而当受潮后tg值为3.5%,两个数据相差7倍;而用测量绝缘电阻检测,受潮前后的数值相差不大.由于测量介质损耗因数对反映上述缺陷具有较高的灵敏度,所以在电工制造及电力设备交接和预防性试验中都得到了广泛的应用.变压器,发电机,断路器等电气设备的介损测试《规程》都作了规定.
二.当前国内介损测试仪的现状及技术难点
介损测试仪的技术发展很快,以前在电力系统广泛使用的QS1西林电桥正被智能型的介损测试仪取代,新一代的介损测试仪均内置升压设备和标准电容,并且具有操作简单,数据准确,试验结果读取方便等特征.虽然目前介损测试技术发展很快,但与国际水平相比,在很多方面仍有很大差距,差距主要表现在以下几个方面:
（1）抗干扰能力
由于介质损耗测试是一个灵敏度很高的项目,因此测试数据也极易受到外界电场的干扰,目前介损测试仪采取的抗干扰方法主要有:
倒相法,移相法,异频法等.虽然这些方法能在一定程度下解决干扰的问题,但当外界干扰很强的情况下,仍会产生较大的偏差.
（2）反接法的测试精度问题
现场很多电力设备均已接地,因此必须使用反接法进行检测,但反接时,影响测试数据的因素较多,往往数据会有很大偏差,特别是当被试品容量较小（如套管）,高压导线拖地测试时（有些介损测试仪所配高压导线虽能拖地使用,但对地泄漏电流较大）,会严重影响测试的准确度.
三.什么是"全自动反干扰源",与其它几种抗干扰方法相比有何特点
所谓"全自动反干扰源",即仪器内部有一套检测装置,能检测到外界干扰信号的幅值和相位,将相关信息传送给CPU,CPU输出指令给"反干扰源控制装置",该装置会在仪器内部产生一个和干扰信号幅值相同但相位相反的"反干扰信号",与"干扰信号"叠加抵消,以达到抗干扰的目的.由于在整个测试过程,"反干扰源"自动产生,用户无需干预,我们称之为"全自动反干扰源".
四.传统的抗干扰方法主要有倒相法,移相法,异频法等,其工作原理如何
1,倒相法
将仪器工作电源正,反两次倒相测试,将两次测试结果进行分析处理,达到抗干扰目的,该方法在外界干扰很弱的情况下有一定的效果.
2,移相法
思路缘于"倒相法",只是将工作电源倒相改为移相至干扰信号相位相同而达到减弱干扰影响的目的,实践表明,在干扰强烈的情况下,数据仍然偏差较大.
3,异频法
这是近几年来发展起来的一种方法,其基本原理是工作电源的频率不是50Hz,即与工频不同,这样采样信号为两个不同频率信号（测试电流和干扰电流）的叠加,通过模拟滤波器和数字滤波器对信号滤波,衰减工频信号,以达到抗干扰的目的,实践表明:
该方法的抗干扰能力优于"倒相法"和"移相法",但在一些特定场合下,由于干扰影响,数据仍有偏差,甚至出现负值.另外,由于其自身原理特点存在几个方面的矛盾:
（1）频率的选择问题:
频率与工频越接近,抗干扰能力越弱,但等效性越好;频率与工频越远,抗干扰能力越强,但等效性越差.
（2）为了增强等效性,有的仪器使用了"双变频",即可选用两种频率进行测试,比如40Hz和60Hz,但问题是两种频率测试结果不一致怎么办只作简单的平均处理能与工频等效吗
（3）模拟滤波器均存在相移问题,固定的相移可由计算机补偿,但当温度等条件变化引起相移特性发生变化后,就会严重影响介损值的测试结果.
回路电阻专题
一,高压断路器为什么需检测回路电阻
高压断路器导电回路的电阻主要取决于断路器的动,静触头间的接触电阻.接触电阻的存在,增加了导体在通电时的损耗,使接触处的温度升高,其值的大小直接影响正常工作时的载流能力,在一定程度上影响短路电流的切断能力.因此,断路器每相导电回路电阻值是断路器安装,检修,质量验收的一项重要数据.
二,为什么规程规定必须用至少100A直流电流来检测开关回路电阻
1,由于开关触头之间存在氧化膜,如果用较小的电流检测,由于氧化膜的影响测试结果一般偏大很多,但氧化膜在大电流下是能被击穿的,理论上,测试电流只要不超过额定电流,应该是越大越好,但规程在制定的时候考虑到当时国内相关仪器的生产水平,作出了不得小于100A电流的规定.
2,由于断路器接触电阻很小,只有用很高的电流检测,才能保证一定的精度,抗干扰能力也越强.
三,HLY-200型回路电阻的测试电流多大与同类产品相比,在电流源上有何不同HLY-100型的最大输出电流是100A,HLY-200型为200A,HLY-600型为600A.与同类产品相比,在电流源方面,区别还是很大的:
1,大电流与轻便的完美结合,例如:
HLY-200型在保证200A电流输出的同时,整机重量仅5.5kg左右,而其他公司同类产品100A型就要达到15kg.
2,能长时间连续输出大电流,而有些同类产品仅能瞬间输出大电流,即"脉冲式"电源,在击穿开关触头氧化膜的能力上差别是巨大的.
3,数控恒流源式,电流输出由软件选择输出,无机械性调整装置,稳定,可靠.10KV（6KV）配电网中氧化锌避雷器现场测试的意义
――YBL-3型氧化锌避雷器现场测试仪
[关键词]配电网,氧化锌避雷器,现场测试,TE1075测试仪
电力系统10KV（6KV）配电网中,以前常用管式避雷器作为保护线路和配电变压器遭受雷击的措施.近几年随着避雷器技术的发展,由于氧化锌避雷器的明显优点,所以氧化锌避雷器逐步取代了其它类型的避雷器,从而得到广泛应用.
10KV配电网是电力网中电力线路结构,使用环境最复杂的一个环节.对于数目众多的配电变压器和电缆线路等都要装设避雷器作为防雷保护,因此,10KV配电网中避雷器故障的概率较大.若10KV配电网中避雷器发生故障,主要有下列危害:
1,若避雷器未完全击穿,避雷器泄漏增大,会造成线损增加,不利于电力网的经济运行.
2,若避雷器被击穿,造成一点接地故障,由于避雷器故障是隐形故障,需要消耗大量人力物力寻找故障点;若出现两个避雷器不同相别接地故障,会造成开关保护动作而使用户停电,影响生产和生活.
3,避雷器爆炸会波及周围其他设备,造成事故扩大.
所以,电力系统的安全评估已把配电系统避雷器的检测提高到发电厂,变电所避雷器检测的同等要求.《电力设备预防性试验规程》第14.2条中对金属氧化物避雷器的直流测试作了明确规定.
3～110KV高压配电装置设计规范
在高压电器产品样本、图样、技术文件、出厂检验报告、型式试验报告、使用说明书及产品名牌中，常采用各种专业名词术语，它们表示产品的结构特征、技术性能和使用环境。
了解和掌握这些名词术语可为工作带来许多便利，现将高压电器常用的名词术语作一介绍。
一、高压开关设备的术语
1.高压开关——额定电压1kV及以上主要用于开断和关合导电回路的电器。
2.高压开关设备——高压开关与控制、测量、保护、调节装置以及辅件、外壳和支持件等部件及其电气和机械的联结组成的总称。
3.户内高压开关设备——不具有防风、雨、雪、冰和浓霜等性能，适于安装在建筑场所内使用的高压开关设备。
4.户外高压开关设备——能承受风、雨、雪、污秽、凝露、冰和浓霜等作用，适于安装在露天使用的高压开关设备。
5.金属封闭开关设备；开关柜——除进出线外，其余完全被接地金属外壳封闭的开关设备。
6.铠装式金属封闭开关设备——主要组成部件（例如断路器、互感器、母线等）分别装在接地的金属隔板隔开的隔室中的金属封闭开关设备。
7.间隔或金属封闭开关设备——与铠装式金属封闭开关设备一样，其某些元件也分装于单独的隔室内，但具有一个或多个符合一定防护等级的非金属隔板。
8.箱式金属封闭开关设备——除铠装式、间隔式金属封闭开关设备以外的金属封闭开关设备。
9.充气式金属封闭开关设备——金属封闭开关设备的隔室内具有下列压力系统之一用来保护气体压力的一种金属封闭开关设备。
a.可控压力系统；b.封闭压力系统；c.密封压力系统。
10.绝缘封闭开关设备——除进出线外，其余完全被绝缘外壳封闭的开关设备。
11.组合电器——将两种或两种以上的高压电器，按电力系统主接线要求组成一个有机的整体而名电器仍保持原规定功能的装置。
12.气体绝缘金属封闭开关设备——封闭式组合电器，至少有一部分采用高于大气压的气体作为绝缘介质的金属封闭开关设备。
13.断路器——能关合、承载、开断运行回路正常电流、也能在规定时间内关合、承载及开断规定的过载电流（包括短路电流）的开关设备。
14.六氟化硫断路器——触头在六氟化硫气体中关合、开断的断路器。
15.真空断路器——触头在真空中关合、断的断路器。
16.隔离开关——在分位置时，触头间符合规定要求的绝缘距离和明显的断开标志；在合位置时，能承载正常回路条件下的电流及规定时间内异常条件（例如短路）下的电流开关设备。
17.接地开关——用于将回路接地的一种机械式开关装置。
在异常条件（如短路下，可在规定时间内承载规定的异常电流；在正常回路条件下，不要求承载电流。
18.负荷开关——能在正常回路条件下关合、承载和开断电流以及在规定的异常回路条件（如短路条件）下，在规定的时间内承载电流的开关装置。
19.接触器——手动操作除外，只有一个休止位置，能关合、承载及开断正常电流及规定的过载电流的开断和关合装置。
20.熔断器——当电流超规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔化而开断电路的开关装置。
21.限流式熔断器——在规定电流范围内动作时，以它本身所具备的功能将电流限制到低于预期电流峰值的一种熔断器。
22.喷射式熔断器——由电弧能量产生气体的喷射而熄灭电弧的熔断器。
23.跌落式熔断器——动作后载熔件自动跌落，形成断口的熔断器。
24.避雷器——一种限制过电压的保护电器，它用来保护设备的绝缘，免受过电压的危害。
25.无间隙金属氧化物避雷器——由非线性金属氧化物电阻片串联和（或）并联组成且无或串联放电间隙的避雷器。
26.复合外套无间隙金属氧化物避雷器——由非线性金属氧化物电阻片和相应的零部件组成且其外套为复合绝缘材料的无间隙避雷器。
二、特性参量术语
1.额定电压——在规定的使用和性能的条件下能连续运行的最高电压，并以它确定高压开关设备的有关试验条件。
2.额定电流——在规定的正常使用和性能条件下，高压开关设备主回路能够连续承载的电流数值。
3.额定频率——在规定的正常使用和性能条件下能连续运行的电网频率数值，并以它和额定电压、额定电流确定高压开关设备的有关试验条件。
4.额定电流开断电流——在规定条件下，断路器能保证正常开断的最大短路电流。
5.额定短路关合电流——在额定电压以及规定使用和性能条件下，开关能保证正常开断的电大短路峰值电流。
6.额定短时耐受电流（额定热稳定电流）——在规定的使用和性能条件下，在确定的短时间内，开关在闭合位置所能承载的规定电流有效值。
7.额定峰值耐受电流（额定热稳定电流）——在规定的使用和性能条件下，开关在闭合位置所能耐受的额定短时耐受电流第一个大半波的峰值电流。
8.额定短路持续时间（额定动稳定时间）——开关在合位置所能承载额定短时耐受电流的时间间隔。
9.温升——开关设备通过电流时各部位的温度与周围空气温度的差值。
10.功率因数（回路的）——开关设备开合试验回路的等效回路，在工频下的电阻与感抗之比，不包括负荷的阻抗。
11.额定短时工频耐受电压——按规定的条件和时间进行试验时，设备耐受的工频电压标准值（有效值）。
12.额定操作（雷电）冲击耐受电压——在耐压试验时，设备绝缘能耐受的操作（雷电）冲击电压的标准值。
三、操作术语
1.操作——动触头从一个位置转换至另一个位置的动作过程。
2.分（闸）操作——开关从台位置转换到分位置的操作。
3.合（闸）操作——开关从分位置转换换到合位置的操作。
4.“合分”操作——开关合后，无任何有意延时就立即进行分的操作。
5.操作循环——从一个位置转换到另一个装置再返回到初始位置的连续操作；如有多位置，则需通过所有的其他位置。
6.操作顺序——具有规定时间间隔和顺序的一连串操作。
7.自动重合（闸）操作——开关分后经预定时间自动再次合的操作顺序。
8.关合（接通）——用于建立回路通电状态的合操作。
9.开断（分断）——在通电状态下，用于回路的分操作。
10.自动重关合——在带电状态下的自动重合（闸）操作。
11.开合——开断和关合的总称。
12.短路开断——对短路故障电流的开断。
13.短路关合——对短路故障电流的关合。
14.近区故障开断——对近区故障短路电流的开断。
15.触头开距——分位置时，开关的一极各触头之间或具连接的任何导电部分之间的总间隙。
16.行程触头的——分、合操作中，开关动触头起始位置到任一位置的距离。
17.超行程——合闸操作中，开关触头接触后动触头继续运动的距离。
18.分闸速度——开关分（闸）过程中，动触头的运行速度。
19.触头刚分速度——开关合（闸）运程中，动触头与静触头的分离瞬间运动速度。
20.合闸速度——开关合（闸）过程中，动触头的运动速度。
21.触头刚合速度——开关合（闸）过程中，动触头与静触头的接触瞬间运动速度。
22.开断速度——开关在开断过程中，动触头的运动的速度。
23.关合速度——开关在关合过程中，动触头的运动的速度。
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