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电气设备预防性试验与绝缘诊断
摘 要ˇ 阐述了电气设备的绝缘诊断和电气设备预防性试验ˇ叙述了预防性试验的分类ˇ并对绝缘诊断的方法及预防性试验的设备、仪器进行分析和探讨。
0 概述
电气设备的使用寿命主要取决于设备内部绝缘材料的性能ˇ对于高压电气设备ˇ绝缘性能的衡量指标有电气性能、机械性能、热稳定性与化学稳定性等。绝缘材料的电气性能主要是指在电场作用下的导电性能、介电性能和绝缘强度ˇ经常用电导率、ˇ对介电常数、介质损耗角正切以及击穿强度4个参数来描述。在电气设备的长期运行过程中ˇ需要用各种技术手段进行电气性能的定期监测ˇ并结合局部放电测量、老化试验等其他ˇ目ˇ对电气设备的绝缘性能作客观的综合评价。
ˇ设备的绝缘强度的下降取决于各种因素的综合作用ˇ其过程是随机的ˇ因此ˇ有计划地进行预防性监测ˇ是保证电气设备可靠运行的重要手段。而绝缘试验的目的是采用多种试验方法ˇ检测出被试设备的各种缺ˇ引起电气性能参数的改变量ˇ从而判断被试设备的绝缘情况ˇ安排ˇ除缺ˇ性维修ˇ以保证电气设备的安全运行。
ˇ预防性试验和绝缘诊断是电力设备运行和维护工作中一个重要环节ˇ是保证电力设备安全运行的有效手段之一。多年来ˇ电力部门和大型工矿企业的高压电力设备基本上都是按照原电力部颁发的《电力设备预防性试验规程》的要求进行试验的ˇ对及时发ˇ、诊断设备缺ˇ起到了重要作用。
1 预防性试验分类
1.1 按试验范围分类ˇ
1.1.1 定期试验ˇ这是为了及时发ˇ设备潜在的缺ˇ或隐患ˇ每隔一定时间对设备定期进行的试验。例如油中溶解气体色谱分析、绕组直流电阻、绝缘电阻、介质损耗因数、直流泄漏、直流耐压、交流耐压、绝缘油试验等。ˇ
1.1.2 大修试验ˇ指大修时或大修后做的检查试验ˇ目。除定期试验ˇ目外ˇ还需作ˇ穿心螺栓绝缘电阻、局部放电、油ˇ密封试验、断路器分合闸时间和速度、电动机定转子间隙测量等试验ˇ其中有些是机械方面的检查ˇ目。ˇ
1.1.3 查明故障试验ˇ指定期试验或大修试验时ˇ发ˇ试验结果有疑问或异常ˇ需要进一步查明故障性质或确定故障位置时进行的一些试验ˇ或称诊断试验。例如ˇ空载电流、短路阻抗、绕组频率ˇ应、振动、绝缘油含水量和油介损、压力释放器、氧化锌避雷器工频参考电压试验等。ˇ
1.1.4 预知性试验ˇ这是为了鉴定设备绝缘的寿命ˇ搞清被试设备的绝缘是否还能继续使用一段时间ˇ或者是否需要在近期安排更换而进行的试验ˇ例如发电机或调ˇ机定子绕组绝缘老化鉴定、变压器绝缘纸(板)聚合度、油中糠醛含量试验等。ˇ
1.2 按试验性质分类ˇ
1.2.1 非破坏性试验或称绝缘特性试验ˇ使用较低的试验电压或用不会对被试设备绝缘产生累积损伤效应的方法ˇ根据绝缘介质中发生的各种物理过程(极化、吸收、电导等)ˇ测量绝缘的各种参数(绝缘电阻和吸收比或极化指数、泄漏电流、介质损耗角正切等)ˇ以及与极化吸收过程有关的特性(主要表ˇ为电阻—时间的变化规律)和绝缘冷却媒质的一系列其他特性(化学成分、油中水分及气体含量等)ˇ从而判断设备的绝缘能力ˇ及时发ˇ可能的劣化ˇˇˇ还可以通过历次试验积累的数据ˇ综合分析绝缘特性随时间的变化趋势ˇ从而能ˇ著提高对被试设备内部绝缘缺ˇ的判断ˇ但此类方法比较间接ˇ不容易作出准确的判断。ˇ
1.2.2 破坏性试验或称绝缘耐压试验ˇ是在被试设备上施加高于设备工作电压的试验电压ˇ以求揭示危ˇ性较大的集中性缺ˇ的存在ˇ并直接检验被试设备的绝缘耐压水平或裕度。耐压试验时ˇ对被试设备绝缘可靠性的考验比较直接和严格ˇ缺点是试验可能给被试设备的绝缘造成一定的损伤ˇ并会导致被试设备的绝缘能力下降和可能恢复的缺ˇ在试验过程中发展为不可逆转的击穿。
2 绝缘诊断
传统的基本绝缘试验ˇ目包括绝缘电阻、直流泄漏电流、介损、直流耐压和交流耐压试验。通过绝缘性能试验ˇ可定期检测电气设备绝缘性能ˇ预测绝缘状况ˇ推断绝缘老化进程、绝缘油劣化等内部薄弱环节ˇ发ˇˇ役设备的隐患ˇ安排ˇ除缺ˇ的维修计划等ˇ以保证设备的安全运行。ˇ
2.1 绝缘电阻试验ˇ目中ˇ发ˇ变压器吸收比试验不够完善ˇ不少新出厂或检修烘干后容量较大的变压器ˇ绝缘电阻绝对值较高ˇ但吸收比(R60″/R15″)偏小ˇ疑为不合格。若采用极化指数试验(R600″/R60″)后ˇ就易于作出明确判断。ˇ从介质理论来分析ˇ吸收比试验时间短(仅60s)ˇ复合介质中的极化过程刚处于开始阶段ˇ尚不能全面反映绝缘的真实面貌ˇ极化指数试验时间为600sˇ介质极化过程虽未完成ˇ但已初步接近基本格局ˇ故能较准确地反映绝缘受潮情况。从技术发展历史来看ˇ工业发达国家从20世纪40年代至今都一直采用极化指数试验ˇ不采用吸收比试验。
2.2 改进在电场干扰下测量设备介损时的抗干扰方法。如采用电子移ˇ抵ˇ法和异频法等新方法ˇ且操作方便ˇ提高了工作效率ˇ但另一种采用电源倒ˇ和自动计算的方法在干扰较大时ˇ误差仍较大。
2.3 6～35kV中压ˇ塑绝缘电力电缆(指聚氯乙烯绝缘、交联聚乙烯绝缘和乙丙ˇ胶绝缘电缆)ˇ取ˇ了投运后的直流耐压试验ˇ目ˇ代之以测量外护套和内衬层的绝缘电阻。这是因为高幅值直流电压在宏观上会降低ˇ塑电缆绝缘寿命ˇ不少直流耐压试验合格的ˇ塑电缆在运行中发生击穿事故ˇ这已在理论和国内外的运行实践中证实。但对于35kV及以下纸绝缘电缆ˇ多年经验表明ˇ直流耐压试验仍是行之有效的预防性试验ˇ目ˇ能发ˇ许多潜在缺ˇˇ故还应继续执行。ˇ
2.4 交流耐压试验中ˇ对大容量试品(如SF-6组合电器、大型发电机等)采用工频串联谐振方法的日渐增多。ˇ
2.5 电力变压器的定期试验ˇ目首先应是油中溶解气体的色谱分析。绝大部分的变压器缺ˇ都是从色谱分析发ˇ的。
2.6 35kV固体环氧树脂绝缘的电流互感器增做局部放电试验。ˇ
2.7 在需要时做变压器油中含水量、油中含糠醛量和绝缘纸板聚合度试验ˇ后2ˇ试验的目的在于决定是否需要更换绝缘。ˇ
2.8 氧化锌避雷器如果直流电压试验或交流阻性电流测试不合格ˇ应做交流工频参考电压试验ˇ以作出进一步判断。
3 试验设备与测量仪器
近年来国内生产的测量仪器和试验设备有了较多的改进ˇ有的逐步走ˇ数字化和微机化ˇ提高了测量精度和工作效率。ˇ
3.1 高压直流电压试验设备更趋完善。生产了多种供大容量试品交流耐压试验用的串联谐振试验装置ˇ功率和电压等级均有提高ˇ测量大型电力变压器绕组直流电阻的仪器ˇ解决了五柱式三角绕组的测量问题ˇ采用微机控制ˇ提高了稳流性能ˇˇ著缩短了测量时间。出ˇ了数字兆欧表ˇ能自动计时ˇ并能ˇ示吸收比值和极化指数值ˇ兼有自动放电功能ˇ