电气设备试验技术.docx

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电气设备试验技术

电气设备试验技术

一、    对电气设备试验结果进行分析判断的一般方法

对电气设备的试验结果，经常采用的分析判断的一般方法如下：

1、试验标准相对照。

一般地说，如果各项试验结果都能满足交接试验标准准或预防性试验规程的规定，则可以认为试验结果基本正确，设备良好，可以投入运行。

但是，如果电气设备个别项目的试验结果达不到要求或老设备没有标准可供参考时，可按下面的方法进行分析。

2、调查电气设备检修和运行情况。

了解电气设备在运行中负荷变化、温度、周围环境和异常情况等资料，了解设备在检修过程中发生了那些缺陷、已经处理了多少、还有什么缺陷没有消除。

3、采用比较法。

（1）与历次试验结果进行比较。

电气设备几乎每年都要进行预防性试验，如果在运行中没有发现什么异常，则试验结果应大致相同，特别是与上次的试验结果比较更应接近，如两次试验结果相差过大，又超过标准很多，而试验方法、接线和测量表计又没有问题，则说明被试设备存在缺陷。

实践证明，这一比较方法，很能发现问题。

（2）同一设备相间比较。

同一设备三相之间的状况，应是比较接近的，如果有一相试验结果与其他两相显著不同，则可能是该相有问题。

（3） 同类型设备比较。

同类型设备，由于绝缘及结构相同，其性能也应相近。

若同时进行试验，同类型设备试验结果相差很大，互相比较就可以看出问题。

为了便于比较，最好两次试验都在条件相近的情况下进行。

4、进行高电压试验时，应采取那些安全技术措施

电气设备试验经常在高电压下进行，因此安全问题特别重要。

因为在高电压下工作，由于疏忽，人体与带高电压设备部分的距离小于安全距离时极可能发生人身伤亡事故；因错接试验电路或错加更高的试验电压很可能使试验设备或被试设备发生损坏。

为了防止意外事故的发生，应在思想高度重视的基础上，必须做好以下各项安全技术措施：

1、 充分做好试验前的准备工作。

拟定好试验方案，必须严格执行《电业安全工作规程》的有关内容。

在高电压设备和高电压引线周围，均应装设遮栏、悬挂“止步 高压危险”的表示牌。

装设遮栏的地方应派人看守。

以防止外人不慎入内；对远处出现高电压（如电缆试验）的地方也应装设遮栏，并也应派人看守。

2、高电压试验工作人员不应少于2人，并应明确其中有经验的1人为试验负责人，负安全责任。

3、 试验前，试验负责人应对每个参加试验的人员明确分工，详细说明有关安全的注意事项。

4、因试验需要而断开设备与外部的连接时，拆开前应做好标记，以避免恢复时接线发生错误。

5、 试验设备和被试设备的金属外壳应接地；高电压试验引线应尽可能短；高电压回路对遮栏、设备外壳、墙壁等地电位物体（接地体）应有足够的安全距离，以防发生放电。

6、 试验装置的电源开关应使用明显断开的双极刀闸，以便明显区分合闸或分闸两种工作状态。

交直流耐压、直流泄露电流试验的电源应装设可靠的过流保护装置，最低限度也应装设熔断丝或瞬时电流脱扣开关以红绿指示灯。

7、高压试验一般应由较低一级的试验人员负责接线，之后由试验负责人负责检查。

检查接线（包括调压器的零位，仪器、仪表量程的选择）是否有误，安全用具（如遮栏和指示牌、绝缘手套、橡皮垫、放电棒、接地线）是否齐全，安全措施实施是否得当。

经检查确认无误后，便令全部试验工作人员撤到安全遮栏之后“各就各位”的命令，这时方可认为试验准备工作全部完成。

8、 准备工作完成后，试验负责人发出“将要合闸”的警告，指定专人合上电源开关。

9、 试验中，全体试验人员必须思想集中、全神贯注、不能闲聊、随意走动，试验负责人应指挥若定、有条不紊、口令正确清楚。

10、在升压过程中，要有人随时呼喊电压数值、要设专人监视被试品和试验设备、监视仪表指示，发现异常，立即通知降压，迅速断开电源。

11、 试验中如需变更接线或试验结束时，则应由试验负责人发出‘降低电压“的口令、待调压器回零位，断开电源，将被试品充分放电，并在高压试验变压器的高压引出端挂上专用接地线后，才可宣布”高压已断开“，这是，才能允许工作人员进入遮栏工作。

对直流试验设备及大电容量的被试品，须经多次放电，放电时间至少1min以上。

对被试品周围的不运行的大电容量设备（如电容器、电缆），也要充分放电。

12、试验结束后，应拆除自装的接地短路线，恢复被试设备试验前的接线，拆除遮栏并清理和检查现场，不要遗忘工具和其他物件，确保被试设备和场地恢复到试验前的状况。

三、    什么是工频交流耐压试验？

为什么此试验对绝缘有较大的损伤，现场还必须做此项试验？

1、工频交流耐压试验的定义

所谓工频交流耐压试验，就是用超过被试品额定电压一定倍数的工频高电压，来代替设备在实际运行过程中所可能承受的内部过电压，按规定对被试品绝缘作一定时间（通常为1min）的试验。

它能有效地发现绝缘中的集中性缺陷，考核鉴定设备的绝缘水平。

2、工频交流耐压试验的必要性

交流耐压试验尽管有某些缺点，即在较高的交流电压作用下对绝缘尤其是对固体有机绝缘，其绝缘中的一些弱点会更加发展（尚未导致击穿），每次试验对绝缘都要造成新的损伤积累（这种现象称为积累效应），但还必须做此项试验。

这是因为电气设备绝缘的各种非破坏性试验方法，虽然均能从不同的侧面反映绝缘的状况，发现一些缺陷，但这些试验方法给设备绝缘所加的试验电压往往低于设备的工作电压，不能有效地发现绝缘弱点；直流耐压试验，虽然试验电压较高，能发现一些绝缘弱点，但是由于电气设备的绝缘大部分都是复合绝缘结构，在直流试验电压作用下，电压按电阻分布，而在交流电压作用下，则主要按电容分布，所以直流耐压试验的条件与设备实际运行情况不符，等效性较差。

而交流耐压试验更符合电气设备绝缘的实际运行情况，因此往往更能有效地发现绝缘弱点。

例如对电机定子绕组槽部和槽口的绝缘弱点就比较容易发现（直流耐压试验比较容易发现绕组端部的绝缘缺陷），正因为如此，迄今工频交流耐压试验，在电气设备的各项试验中，是一项具有决定意义的试验。

它是在前面各项绝缘试验都已进行检验合格之后，最后判断电气设备能否投入运行的鉴定性试验。

一、如何正确分析判断交流耐压试验结果

一般情况，在交流耐压试验过程中，被试品不发生击穿即认为合格，否则认为不合格，具体通过以下几种情况进行分析判断。

1、通过表记指示的变化判断：

接在试验回路中的电流表指示突然大幅度的增大，一般表明有击穿或局部放电现象，另外，高压侧电压表指示突然明显下降，也视为试品击穿。

2、通过试验变压器低压侧的控制回路电磁开关的动作情况判断；如果试验变压器侧低压侧试验回路上电流继电器整定值适当，那么当被试品击穿时，因电流过大，继电器动作，电磁开关跳开，所以通过电磁开关的跳闸可以判断被试品的击穿。

但注意区分：

是否因整定值过小，而使被试品在升压过程中的电容电流过大造成跳闸；或因整定值较大，即使被试品放电或局部小电流击穿，开关也不一定跳开等。

因此，对电磁开关的动作情况应进行具体分析。

3、通过耐压试验过程中发生的其他异常情况进行判断：

如升压或在规定耐压时间内发生冒烟、出气、焦臭、闪弧放电声等，都表明绝缘有缺陷。

应注意由于被试品表面受潮、脏污等引起的沿面闪络。

为了避免这种情况发生，应在试验前对试品外绝缘进行处理，以免发生误判断。

二、发电机定子绕组绝缘在运行中常见缺陷有那些

 发电机在运行中，其绝缘因受热、电、机械、化学等因素的作用，性能逐渐变坏外，常见的缺陷如下。

1、  绝缘的脱壳和分层：

多发生在制造工艺不良或运行年久的旧电机上。

电机绕组长期在高温作用下，线棒铜导体和云母绝缘之间，由于膨胀系数的不同而产生很大的应力，如制造工艺不良、粘合不牢或有空隙，则这种应力可以是绝缘在铜线上脱壳，使云母间分层。

这一缺陷可以从绕组端部是否膨胀以及槽口、铁心通风沟附近绝缘是否鼓起反应出来。

分层、脱壳的线圈若处在较高电压的位置，绝缘会受到电晕、电火花的腐蚀，使云母变脆甚至呈粉末状，并留下电腐蚀的痕迹。

这将使绝缘的电气、机械性能大大降低。

2、  绝缘的开裂；是指定子绕组的绝缘层出现裂缝。

这是最危险的情况，产生的原因多是由于绕组极大和极快变形的机械过程所引起。

由于发电机突然短路，特别是电机出线短路，会产生很大的电磁力，作用在定子绕组的端部上，使端部绕组按转子旋转的切线方向扭曲，同时在并排的异相导线间产生分开力。

若电机陈旧或在冷态下发生短路，极易导线绕组绝缘开裂；若端部固定不牢，则绕组较大变形，必将发生在槽口附近，所以槽口部分绝缘开裂性最大。

此外，由于槽楔松动、端部绑扎不牢、线棒长期振动，还会造成绝缘的磨损。

3、  绝缘局部过热：

引起绝缘局部过热的原因如下。

在绕组端部的连接处焊接质量差，运行中产生高温使绝缘过热；还可能因端部漏磁产生的涡流而引起绝缘局部过热；由于结构不完善、端部压铁等发热而使绝缘发热；在槽部则可能与铁心故障或通风沟的堵塞等有关。

4、  绝缘表面电晕：

在电晕的作用下，绝缘表面将呈现白色或黄色粉末，在交流耐压试验中，可看到兰色萤光和闻到臭氧味。

运行经验指出一般表面电晕，只要未腐蚀到绝缘内层，对绝缘不会有多大危险，主要应定期检查电晕腐蚀情况，加强监督，对采用环氧粉云母绝缘的大型发电机定子绕组，要注意检查表面电晕问题。

一、如何对变压器的交流耐压试验结果进行分析判断和处理

目前主要靠监视仪表指示和被试变压器发出的声响，判断变压器的交流耐压试验是否合格。

1、试验中，表计指示不跳动，被试变压器无放电声，持续加压MIN后认为交流耐压试验合格。

2、在交流耐压试验中，电流表指针突然上升或下降，并且被试品有放电响声或者保护间隙放电则说明被试变压器有问题，应查明原因。

3、对于35KV以上的变压器，当电压升到规定的试验电压后，若油箱内有轻微局部放电声（如吱吱声）但指示表计没有变化，则应将电压下降后再次升压复试，若复试中放电声消失，则认为试验正常。

若复试中仍有放电声，则应停止试验。

待采取措施（例如加热、滤油、真空处理或进行干燥）后，再进行试验。

4、在交流耐压试验中，若油箱内有明显的放电现象，试验表计有明显变化或有瓦斯气体排出等现象，则应立即停止试验，对变压器进行吊芯检查（或检修），待消除放电原因后，再进行试验。

5、几种故障判断如下：

1）、油隙击穿放电。

在加压过程中，被试变压器内部放电，发生很象金属撞击油箱的声音，电流指示突变。

这种现象一般油隙距离不够或电场畸变，而导致油隙贯穿性击穿所致。

重复试验时，由于油隙抗电强度恢复，其放电电压不会明显下降；若放电电压比第一次降低，则是国体绝缘击穿。

2）、油中气体间隙放电。

试验时，放电声一次比一次小，仪表摆动不大，重复试验放电又消失。

这种现象是油气体间隙放电，气泡不断逸出所致。

3）、带悬浮电位的金属件放电。

在加压过程中，被试变压器内部如有象炒豆般的放电声，而电流指示又很稳定，这可能是带悬浮电位的金属件对地放电（如铁芯接地不好）所致。

4）、固体绝缘爬电。

若出现哧哧的放电声，电流表指示突增，这是由于内部固体绝缘（多数是绝缘角环纸板）爬电或绕组端部对铁轭爬电，再重复试验时放电电压就会明显下降。

5）、外部试验回路放电。

试验时，被试变压器外部试验回路的绝缘击穿，将发生明显的响声和火花，这是可观察到的。

此外，空气中有轻微的电晕和瓷件表面有轻微的树枝状放电，这是正常现象。

如何对变压器的空载试验结果进行分析判断

1、依据GB1094-85的规定，变压器在额定条件下的空载试验结果，与名牌值或出厂试验记录比较空载电流的允许偏差微+30%，空载损耗的允许偏差微+15%，若试验是在非额定条件下进行的，必须进行校正和换算到额定条件下。

2、、三相变压器空载电流分析：

变压器的三相空载电流各相稍有不同，这是由于变压器的三个铁心柱长度不等，中间的短，两边的长且对称，因此中间相的磁阻比两边的磁阻小，造成中间相的电流比两边相的电流小20%-35%。

当绕组微Y形接线时，由于线电流等于相电流，所以电流的关系为Ⅰa=ⅠC＞Ⅰb。

当绕组△形接线时，线电流与相电流之间在数量上是几何关系。

若三相绕组端子为ａｙ，ｂｚ，ｃｘ相连的△形接线，线电流的关系为Ⅰａ=Ⅰｂ<Ⅰｃ;若三相绕组是ａｚ，ｂｘ，ｃｙ相连的△形连接，则在变压器正常情况下，有Ⅰｃ=Ⅰｂ＜Ⅰａ。

如果变压器的空载试验结果与上述规律不符或与原始值相差超过了标准规定，则可视为变压器存在缺陷

3、三相变压器的空载损耗分析：

中、小型电力变压器该压绕组有轻微的匝间短路时，空载电流一般无显著变化，但空载损耗却可增大15%-25%，这是应进行单相空载试验，以便确定缺陷相别。

用单相电源法进行空载试验时，正常情况下，由于磁路不对称，铁心柱两边相对中间相的功率应相等，既ＰＯａb=ｐＯｃｂ或相差不超过3%，而两边的功率ｐＯａｃ则较大。

一般后者比前者约大30%-50%。

如果试验结果与此规律不符，则说明该变压器存在局部缺陷。

影响变压器空载数据增大的原因有以下几个方面。

1）、硅钢片间绝缘不良。

2）、硅钢片间存在局部短路。

3）、穿芯螺杆或压板的绝缘损坏，造成铁心局部短路。

4）、硅钢片有松动，出现空气隙，磁阻增大，使空载电流增加。

5）、绕组匝间或层间短路。

6）、绕组并联支路短路或并联支路匝数不相等。

7）、中、小型变压器铁心接缝不严密。

第二章  高压电气设备试验的特点及注意事项

2．1电气试验的作用和意义

电力系统包括众多的电气设备，有些电气设备的故障甚至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。

“预防性试验”由此得名。

对于新安装和大修的电气设备进行的试验，称为交接验收试验，其目的是鉴定电气设备本身及其安装和大修的质量。

交接验收试验和预防性试验的目的是一致的。

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。

有关统计，电力系统60％以上的停电事故是由设备绝缘缺陷引起的。

设备绝缘的劣化，都有一个发展期，在这个发展期，绝缘材料会发出一些物理，化学信息，这些信息反映出绝缘状态的变化情况。

这就需要电气试验人员通过电气试验，了解掌握绝缘情况，以便在故障发展的初期就能够及时准确发现缺陷并处理。

2．2电气试验的分类

按试验的作用和要求不同，电气试验可分为绝缘试验和特性试验两大类。

2．2．1绝缘试验

电气设备的绝缘缺陷，一种是制造时潜伏下来的；一种是在外界作用下发展起来的。

外界作用有工作电压，过电压，潮湿，机械力，热作用，化学作用等等。

上述各种原因造成的缺陷，可分为两大类

（1）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。

（2）分布性缺陷。

指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。

绝缘内部的缺陷存在，降低了电气设备的绝缘水平，我们可以通过试验的方法，把隐藏的缺陷检查出来。

试验方法一般分两类：

（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，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。

2．2．2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。

上述试验有他们的共同目的，就是揭露缺陷，但又各具一定的局限性。

试验人员应根据试验结果，结合出厂及历年的数据进行纵向比较，并与同类设备的试验数据及标准进行横向比较，经过综合分析来判断设备缺陷或薄弱环节。

2．3电气设备试验的技术和安全事项

1．技术措施

（1）周密的准备工作。

包括拟定试验程序，准备试验设备仪器等

（2） 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；活动范围按表1－1

2．3．2安全措施

交接和预防性试验中的多数试品装设在发电厂，变电站现场，由于试品的对外引线，接地装置易触及附近的带电设备，加之人员及外界的影响，均增加了工作的复杂性，因此，在试验项目中，必须具备完善的安全措施。

1）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。

2）在试验现场应装设遮拦或围栏，悬挂警示牌，并派专人看守。

3）高压试验不得少于两人，饰演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。

4）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。

5）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对接地体放电，高压回路与接地体必须留有足够的距离。

6）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。

7）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。

8）未装接地线的大容量试品，应先放电再进行试验。

3．电气试验的总体要求

电气设备的预防性试验是判断设备能否继续投入运行，预防性设备损坏及保证安全运行的重要措施。

凡电力预防性试验，均应根据《电气设备预防性试验规程》要求进行预防性试验。

3．1《电气设备预防性试验规程》的各项规定是检查设备的基本要求，应认真执行。

坚持预防为主，积极改进设备，使设备能长期。

安全，经济地运行。

3．2坚持科学的态度，对试验结果必须全面综合分析，掌握设备性能变化的规律和趋势，要加强技术管理，健全资料档案，不断提高试验水平。

3．3额定电压为110kV以下的电气设备，应按《电气设备预防性试验规程》规定进行交流耐压试验。

对于电力变压器和互感器，在局部和全部更换绕组后，应进行耐压试验。

3．4进行绝缘试验时，应尽量将连接在一起的各种设备分离开来单独试验，同一试验标准的设备可以连在一起试验。

为了便利现场试验，已经有了单独试验记录的若干统一试验标准的电气设备，在单独试验有困难时，可以连在一起试验，此时，试验标准应采用设备中最低标准

3．5当试验设备的额定电压与实际使用的额定工作电压不同时，应根据下列原则确定试验电压的标准：

（1）当采用额定电压较高的电气设备以加强绝缘者，应按照设备的额定电压标准进行试验；

（2）采用额定电压较高的电气设备，在已满足产品通用性的要求时，应按照设备实际使用的额定工作电压的标准进行试验；（3）采用较高电压等级的电气设备，在满足高海拔或污秽地区要求时，应在安装地点按照实际地工作电压标准进行试验。

3.6在进行与温度，湿度有关的各种电气试验时，应同时测量被试物和周围空气的温度，湿度。

绝缘试验应在良好天气下进行。

4．预防性试验的要求和效果特点分析

每一项预防性试验项目对反映不同绝缘介质的各种特点及灵敏度各不相同，因此，对各项预防性试验结果不能孤立地，单独地对绝缘介质作出试验结论，而必须将试验结果联系起来，进行系统地，全面地分析比较，并结合各种试验方法的有效性及设备的历史情况，才能对被试设备的绝缘状态和缺陷性质作出科学的结论。

一般地说，如果电气设备各项预防性试验结果能结合《电气设备预防性试验规程》的规定，则认为该设备状况良好，能投入运行。

但是，有些试验项目在规程中不作具体规定，有的虽有规定，试验结果却在规程范围内出现异常，及测量结果合格，增长率却很快，对这些情况，应使用比较法进行综合分析判断。

综合分析判断包括下列几项内容：

（1）与电气设备历年试验结果相互比较。

一般的电气设备都应定期进行预防性试验，如果设备绝缘在运行过程中没有什么变化，则历次的试验结果都应当接近，如果有明显的差异，则说明绝缘可能有缺陷。

（2）与同类型设备试验结果相互比较。

对同类的设备而言，其绝缘结构相同，在相同的运行和气候条件下，其测试结果应大致相同，若悬殊很大，则说明绝缘可能存在缺陷。

（3）同一设备相间的试验结果相互比较。

同一设备的各相绝缘情况应基本一样，如果存在差异明显，则说明有异常相的绝缘可能有缺陷。

（4）与《电气设备预防性试验规程》规定的“允许值”相互比较。

对有些试验项目，《规程》规定了“允许值”，若测量值超过“允许值”，则应认真分析，查找原因，或再用其他试验项目来查找缺陷。

下面对预防性试验的基本试验项目进行分析比较

（1）测量绝缘电阻

测量绝缘电阻是预防性试验的基本方法之一。

它能发现电气设备贯通的集中性缺陷，整体受潮或有贯通性的受潮，它不能发现未贯通的集中性缺陷。

（2）测量吸收比

测量吸收比主要是用来判断电气设备绝缘是否受潮。

它能发现受潮或贯通性的集中缺陷；它不能发现未贯通的集中性缺陷，绝缘整体老化缺陷。

（3）测量泄漏电流

测量泄漏电流是预防性试验的基本试验方法之一。

它较灵敏的发现贯通的集中性绝缘缺陷，整体受潮或有贯通的受潮部分缺陷；它不能发现未贯通的集中性缺陷，绝缘老化及游离缺陷。

（4）测量介质损失角的正切值

测量介损是预防性试验的基本方法之一。

它能发现绝缘整体受潮，劣化，小体积的被试品贯通及未贯通性缺陷；不能发现大体积的被试品集中性缺陷。

（5）工频交流耐压试验

工频交流耐压试验在预防性试验属于破坏行试验，是对电气设备进行的最后绝缘检验，也是鉴定电气设备绝缘强度的最有效方法。

它能发现电气设备主绝缘中的所有缺陷，保证电气设备的绝缘有一定的水平和裕度。