电气设备的故障诊断 1/96
1/96 电气设备的故障诊断
设备试验的重要意义 预防性试验是电力设备运行与维护工作的 一个重要环节,是保证电力系统安全运行的有效 投运的设备按照规定的试验条件、试验项目和试 验周期所进行的检查、试验和监测。它是判断设 备能否继续投入运行,预防发生事故或设备损坏 以及保证设备安全运行的重要措施。因此,我国 规定,凡电力系统的设备,应根据《电力设备预 防性试验规程》的要求进行预防性试验,防患于 未然 2/96
2/96 设备试验的重要意义 ▪ 预防性试验是电力设备运行与维护工作的 一个重要环节，是保证电力系统安全运行的有效 手段之一。电力设备绝缘预防性试验是指对已经 投运的设备按照规定的试验条件、试验项目和试 验周期所进行的检查、试验和监测。它是判断设 备能否继续投入运行，预防发生事故或设备损坏 以及保证设备安全运行的重要措施。因此，我国 规定，凡电力系统的设备，应根据《电力设备预 防性试验规程》的要求进行预防性试验，防患于 未然
产生缺陷的原因 电气设备在制造、运输和检修过程中,有 可能因发生意外事故而残留有潜伏性缺陷;在长 期运行过程中,又受到电场的作用、导体发热的 作用、机械力损伤与化学腐蚀作用以及大气条件 的影响等,在这些外界因素的影响下,可能逐渐 的劣化。劣化的绝缘有的是可逆的,有的是不可 逆的。可逆:绝缘受潮,烘干后可以恢复其绝缘 性能。绝缘在各种因素的长期作用下发生一系列 的物理、化学变化,导致绝缘性能和机械性能等 不断下降,我们称这种劣化为老化 3/96
3/96 产生缺陷的原因 ▪ 电气设备在制造、运输和检修过程中，有 可能因发生意外事故而残留有潜伏性缺陷；在长 期运行过程中，又受到电场的作用、导体发热的 作用、机械力损伤与化学腐蚀作用以及大气条件 的影响等，在这些外界因素的影响下，可能逐渐 产生缺陷，使其绝缘性能变坏，这就是通常所说 的劣化。劣化的绝缘有的是可逆的，有的是不可 逆的。可逆：绝缘受潮，烘干后可以恢复其绝缘 性能。绝缘在各种因素的长期作用下发生一系列 的物理、化学变化，导致绝缘性能和机械性能等 不断下降，我们称这种劣化为老化
预防性试验的分类 ■按对被试设备绝缘的危险性进行分类 1、非破坏性试验 2、破坏性试验 按照停电与否进行分类: 1、常规停电预防性试验 2、在线监测 ■按测量的信息分类 1、电气法 ■2、非电气法 4/96
4/96 预防性试验的分类 ▪ 按对被试设备绝缘的危险性进行分类： ▪ 1、非破坏性试验 ▪ 2、破坏性试验 ▪ 按照停电与否进行分类： ▪ 1、常规停电预防性试验 ▪ 2、在线监测 ▪ 按测量的信息分类： ▪ 1、电气法 ▪ 2、非电气法
■破坏性试验: 交流耐压试验,直流耐压试验 非破坏性试验: ■测量绝缘电阻、测量泄露电流、测量介质 损耗因数、测量电压分布等 5/96
5/96 ▪ 破坏性试验： ▪ 交流耐压试验，直流耐压试验 ▪ 非破坏性试验： ▪ 测量绝缘电阻、测量泄露电流、测量介质 损耗因数、测量电压分布等
绝缘电阻、吸收比试验 绝缘电阻试验使用范围 绝缘电阻试验是电气设备绝缘试验中一种最简单、最常 用的试验方法。当电气设备绝缘受潮,表面变脏,留有表面 放电或击穿痕迹时,其绝缘电阻会显著下降。绝缘电阻测量 和吸收比测量可以发现绝缘的贯通的集中性缺陷,绝缘整体 受潮或有贯通性的局部受潮。根据绝缘等级的不同,测试要 一求的区别,常采用的兆欧表输出电压有100v、250V、500V、 1000V、2500V、5000V、10000V等。 、绝缘电阻试验的主要参数及技术指标 电气设备的绝缘,不能等值为单纯的电阻,其等值电 路往往是电阻电容的混合电路。很多电气设备的绝缘都是多 层的,如图1-1为双层电介质的一个简化等值电路。 6/96
6/96 绝缘电阻、吸收比试验 一、绝缘电阻试验使用范围 绝缘电阻试验是电气设备绝缘试验中一种最简单、最常 用的试验方法。当电气设备绝缘受潮，表面变脏，留有表面 放电或击穿痕迹时，其绝缘电阻会显著下降。绝缘电阻测量 和吸收比测量可以发现绝缘的贯通的集中性缺陷，绝缘整体 受潮或有贯通性的局部受潮。根据绝缘等级的不同，测试要 求的区别，常采用的兆欧表输出电压有100v、250V、500V、 1000V、2500V、5000V、10000V等。 二、绝缘电阻试验的主要参数及技术指标 电气设备的绝缘，不能等值为单纯的电阻，其等值电 路往往是电阻电容的混合电路。很多电气设备的绝缘都是多 层的，如图1-1为双层电介质的一个简化等值电路
R R 图1-1双层电介质简化等值电路1-2吸收曲线及绝缘电阻变化曲线 当合上开关K将直流电压U加到绝缘上后,等值电路中 电流i变化如图1-2中曲线所示,开始电流很大,以后逐 渐减小,最后趋近于一个常数lg; 图1-2中曲线i和稳态电流之间的面积为绝缘在充电 过程中从电源“吸收”的电荷Qa。这种逐渐“吸收”电」 荷的现象就叫做“吸收现象”。 在实际试验中,规程规定,只需测量60s时的绝缘 电阻值,即R。6s的值,当电容量特别大时,吸收现象特别 明显,如大型发电机,可以采用10min时的绝缘电阻值。 7/96
7/96 当合上开关K将直流电压U加到绝缘上后，等值电路中 电流i的变化如图1-2中曲线所示，开始电流很大，以后逐 渐减小，最后趋近于一个常数Ig； 图1-2中曲线i和稳态电流Ig之间的面积为绝缘在充电 过程中从电源“吸收”的电荷Qa。这种逐渐“吸收”电 荷的现象就叫做“吸收现象”。 在实际试验中，规程规定，只需测量60s时的绝缘 电阻值，即R60S的值，当电容量特别大时，吸收现象特别 明显，如大型发电机，可以采用10min时的绝缘电阻值。 R1 R2 C1 C2 U i S i, R Ig t ia i R o 图1-1 双层电介质简化等值电路 图1-2吸收曲线及绝缘电阻变化曲线
工程上用“吸收比”来反映绝缘状态是否良好,吸收比一般用K 表示,其定义为: K= R6OS/R15s (1-1) 式中R60s为t=60s测得绝缘电阻值,R15为t=15s时测得的绝缘 电阻值,如果绝缘严重受潮,则吸收比K将约等于1 对于电容量较大的绝缘试品,K可采用下式表示: K=R10min/R1min (1-2) 式中R10min为t=10min时测得的绝缘电阻值,R1min为t=1min 时测得的绝缘电阻值,K在工程上称为极化指数。 绝缘状况良好时,K值较大,其值远大于1,当绝缘受潮时,K 值将变小,一般认为如K<1.3时,就可判断绝缘可能受潮。 、试验设备 工程上进行绝缘电阻试验所采用的设备为兆欧表,输出电压是脉 动的直流电压。兆欧表有三个接线端子:线路端子(L),接地端子 (E),屏蔽(或保护)端子(G),被试品接在L和E之间,G用以消 除绝缘试品表面泄漏电流的影响,其试验原理接线如图1-3所示。 8/96
8/96 工程上用“吸收比”来反映绝缘状态是否良好，吸收比一般用K 表示，其定义为： K ＝ R60s / R15s （1－1） 式中 R60S为t=60s测得绝缘电阻值，R15S为t=15s时测得的绝缘 电阻值，如果绝缘严重受潮，则吸收比K将约等于1。 对于电容量较大的绝缘试品，K可采用下式表示： K ＝ R10min / R1min （1－2） 式中 R10min为t=10min时测得的绝缘电阻值，R1min为t=1min 时测得的绝缘电阻值，K在工程上称为极化指数。 当绝缘状况良好时，K值较大，其值远大于1，当绝缘受潮时，K 值将变小，一般认为如K<1.3时，就可判断绝缘可能受潮。 三、试验设备 工程上进行绝缘电阻试验所采用的设备为兆欧表，输出电压是脉 动的直流电压。兆欧表有三个接线端子：线路端子（L），接地端子 （E），屏蔽（或保护）端子（G），被试品接在L和E之间，G用以消 除绝缘试品表面泄漏电流的影响，其试验原理接线如图1－3所示
MO 1一电缆金属铠装;2一电缆绝缘;3-导电芯 图1-3绝缘电阻试验原理接线示意图 在绝缘试验中,如不接屏蔽端子,测得的绝缘电阻是表面电阻和 体积电阻的并联僖,因为这时沿绝缘表面的泄漏电流回样流过兆欧表 的测量回路。如果在表面上缠上冗匝裸铜线,并接到端子G上,则绝缘 表面泄漏电流不流过兆欧表的测量回路,这时测得的结果便是消除了 表面泄漏电流影响的真实的体积电阻 四、绝缘电阻试验结果判断的基本方法 在绝缘电阻试验中,绝缘电阻的大小与绝缘材料的结构、体积有 关,与所用的兆欧表的电压高低有关,还与大气条件有关,因此,不 能简单的用绝缘电阻的大小或吸收比来判断绝缘的好坏。在排除 气条件的影响后,所测绝缘电阻值和吸收比应与其出厂时的值比较, 与历史数据相比较 同批设备相比较,箕变化不能超过规程允许的 范围。同时,应结合绝缘电阻值与吸收比的变化结合起来综合考虑。 9/96
9/96 在绝缘试验中，如不接屏蔽端子，测得的绝缘电阻是表面电阻和 体积电阻的并联值，因为这时沿绝缘表面的泄漏电流同样流过兆欧表 的测量回路。如果在表面上缠上几匝裸铜线，并接到端子G上，则绝缘 表面泄漏电流不流过兆欧表的测量回路，这时测得的结果便是消除了 表面泄漏电流影响的真实的体积电阻 四、绝缘电阻试验结果判断的基本方法 在绝缘电阻试验中，绝缘电阻的大小与绝缘材料的结构、体积有 关，与所用的兆欧表的电压高低有关，还与大气条件有关，因此，不 能简单的用绝缘电阻的大小或吸收比来判断绝缘的好坏。在排除了大 气条件的影响后，所测绝缘电阻值和吸收比应与其出厂时的值比较， 与历史数据相比较，与同批设备相比较，其变化不能超过规程允许的 范围。同时，应结合绝缘电阻值与吸收比的变化结合起来综合考虑。 M 1 2 3 E G L 1－电缆金属铠装；2－电缆绝缘；3－导电芯 图1－3 绝缘电阻试验原理接线示意图
五、测量绝缘电阻的规定 (一)测试规定 (1)试验前应拆除被试设备电源及一切外连线,并将被试物短接后 接地放电1min,电容量较大的应至少放电2min,以免触电 (2)校验兆欧表是否指零和无穷大。 (3)用干燥清洁的柔软布擦去被试物的表面污垢,必要时可先用汽 油洗净套管的表面积垢,以消除表面的影响。 (4)接好线,如用手摇式兆欧表时,应用恒定转速(120min)转 动摇柄,兆欧表指针逐渐上升,待1min后读取其他绝缘电阻值。 (5)在测量吸收比时,为了在开始计算时就能在被试物上加上全部 试验电压,应在兆欧表达到额定转速时再将表笔接于被试物,同时 计算时间,分别读取15s和60s的读数。 (6)试验完毕或重复进行试验时,必须将被试物短接后对地充分放 电。这样除可保证安全外,还可提高测试的准确性。 (⑦)记录被试设备的铭牌、规范、所在位置及气象条件等
10/96 五、测量绝缘电阻的规定 （一）测试规定 （1）试验前应拆除被试设备电源及一切外连线，并将被试物短接后 接地放电1min，电容量较大的应至少放电2min，以免触电。 （2）校验兆欧表是否指零和无穷大。 （3）用干燥清洁的柔软布擦去被试物的表面污垢，必要时可先用汽 油洗净套管的表面积垢，以消除表面的影响。 （4）接好线，如用手摇式兆欧表时，应用恒定转速（120r/min）转 动摇柄，兆欧表指针逐渐上升，待1min后读取其他绝缘电阻值。 （5）在测量吸收比时，为了在开始计算时就能在被试物上加上全部 试验电压，应在兆欧表达到额定转速时再将表笔接于被试物，同时 计算时间，分别读取15s和60s的读数。 （6）试验完毕或重复进行试验时，必须将被试物短接后对地充分放 电。这样除可保证安全外，还可提高测试的准确性。 （7）记录被试设备的铭牌、规范、所在位置及气象条件等