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高压试验技术培训目录
一、基本知识高压试验技术培训的意义和目的-----------------------------------------------------------2高压试验人员应具备的基本素养和要求--------------------------------------------------2高压电气试验的分类--------------------------------------------------------------------------2电气高压试验的专业术语--------------------------------------------------------------------3
二、常规试验方法绝缘电阻、吸收比和极化指数试验--------------------------------------------------------4直流高电压和泄漏电流测量试验-----------------------------------------------------------5介质损耗因数tgδ试验-----------------------------------------------------------------------6交流耐压试验-----------------------------------------------------------------------------------7
三、各类电气设备交接试验方法电力变压器试验--------------------------------------------------------------------------------9电流电压互感器试验--------------------------------------------------------------------------10真空、SF6断路器及GIS试验--------------------------------------------------------------11避雷器试验--------------------------------------------------------------------------------------12套管试验-----------------------------------------------------------------------------------------13电力电缆试验-----------------------------------------------------------------------------------13基本知识
1、高压试验技术培训的意义和目的电力系统中60%以上的停电事故都是由电气设备的绝缘缺陷引起的,而设备绝缘部分的劣化、缺陷的发展都有一定的发展期,在这个期间,绝缘材料会发出各种物理、化学等方面的信息这就需要我们试验人员在工程交接或者设备运行过程中,通过各种试验方法去取得各种不同电气设备在不同时间的数据信息,并通过规程的要求来判断其能否投入运行或者能否继续运行
2、高压试验人员应具备的基本素养和要求高压试验人员的责任重大,既不能放过任何设备隐患,又不能误判断对于一个电气调试工程,只要高压试验能够放心,整个工程就基本上不会出什么问题如此说来对我们电气调试员工就提出了较高的素质要求首先应具有全面的安全技术知识,既有设备带电前的试验设备运行过程中的维护;有低压作业、更有高压工作;既有低空、也有高空;有停电试验、也有带电测试因此我们必须要有良好的自我保护意识、具有全面个安全技术知识、严格遵守安全规程的各项规定,如高压试验不应少于2人、设置足够的安全区域和围栏、悬挂“高压危险”的警告牌、必须有专门的监护人、运行中的设备试验必须开具工作票,断电验电隔离挂接地线、大电容设备如电机电缆试验时的放电、试验完成后要拆除的短接线等等其次应具有全面熟练的试验技术,它既是__度的体力劳动,有些试验还偏要选择阳光日晒的时候,它又是一项复杂的脑力劳动,碰到一些问题或者要判断结论时要综合考虑因此要求我们了解电厂(变电所)各种电气设备的型式、用途、结构及原理,了解各种绝缘材料的性能、各种绝缘结构的用途;熟悉发电厂和变电所的电气主接线以及系统运行方式、了解继电保护和电气设备的控制原理及现场接线等;熟悉各类电气试验设备的原理、结构、用途和使用方法,并能排除简单的故障;能正确完成各种设备试验接线、操作及测量并保证仪器在合格有效的使用周期内,熟悉各种影响试验结果的因素及排除方法等另外应具有严肃认真的工作作风,任何一个试验项目,从试验前的仪器准备、设备选取、现场试验场地的勘查、环境温湿度的影响,试验过程中设备布置、____、安全监护、异常情况的处理,到试验结果的数据分析、记录的整理、现场设备的维保和临时措施的拆除等都要求我们有“严”“细”“实”的良好品质,尤其要诚实,“诚”是指知之为知之,不知为不知,要不耻下问,要三思而后行,千万不能盲目指挥和行动;“实”则指要踏实,对于高压试验的每一个步骤心中有底,电压加到哪里,会感应到何处,先接地,再放电……“实”还有一个意思,则是从事高压试验的人员应不断地提高自己的理论水平,不断地研究新设备新工艺的试验方法,端正工作心态,落“实”工作方法
3、高压电气试验的分类电气试验一般可分为出厂试验、交接试验、大修试验和预防性试验出厂试验是检查产品设计、制造、工艺的质量,防止不合格品出厂,新产品时应有型式试验,比较大型的设备出厂试验应有建设使用单位的人员现场监造任何电气设备的出厂应附合格的出厂试验报告,以供后续的试验和运行参考交接试验主要是电气设备投运前按照《交接规程》和厂家技术标准等来检查产品有无缺陷、运输途中有无损坏、最终判断它能否投入运行并且为预防性试验积累参考数据等预防性试验则是电气设备在投运后,按照一定的周期来检查运行中的设备有无绝缘缺陷和其他缺陷等按照试验的性质和要求,高压试验又分为绝缘试验和特性试验两大类绝缘试验可分为非破坏性试验和破坏性试验,非破坏性试验即用不损坏设备绝缘的方法来判断缺陷,它有绝缘电阻、吸收比试验和介质损耗因数tgδ试验、油色谱分析等,他们能够发现设备绝缘的整体性缺陷,其灵敏性还是有限,因为电压较低,但目前这类试验仍是一种必要的有效的手段;而破坏性试验如交流和直流耐压试验,因其电压较高,易于发现设备的集中性缺陷,其缺点是会给设备造成绝缘损伤积累,影响其使用寿命特性试验主要是对设备的电气和机械方面的特性进行测试,如断路器的分合闸时间参数、GIS和断路器的主回路接触电阻、电流电压互感器的变比误差、极性、安伏曲线,发电机变压器的直流电阻等一般电气设备的高压试验顺序应该是非破坏性试验、特性试验,最后才是破坏性试验,以免给设备造成不必要的击穿,如电容式套管和CT,其末屏很容易受潮,若不处理或者维保不善,就进行高压试验,可能造成其整体性绝缘缺陷;又比如交流电动机的试验,在其绝缘电阻未合格之前绝对不允许进行交流耐压试验,否则就可能把电机击穿
4、高压电气试验的一些专业术语常规如电流、电压、频率、相位、相序、功率、容量、功率因素、磁通、互感、谐振、电阻、阻抗、接地、接地电阻、接触电压、跨步电压、过电压、防雷、内绝缘、外绝缘、绝缘配合、标准绝缘水平等,还深入一些的如功率表的接线和交流耐压设备容量的选取等绝缘材料防止导电元件之间导电的材料,如塑料、环氧树脂、油、真空、SF6气体、云母、电容器纸、绝缘漆、陶瓷等,其主要功能是阻断电流通路,还应具有很强的机械性能和耐热特性,按照耐热能力的高低,其有以下几个等级耐热等级OAEBFHC工作温度(℃)90105120130155180〉180电介质能够被电场极化的物质,可以理解为绝缘材料它也有电导,但它的泄漏电流很小,即导体和电介质的本质区别就在于导体中有可_____的带电质点,其电阻率很小仅有10-8~10-4Ωm,而电介质因为材料原子中的原子核对电子的束缚,不能形成自由电子,只是分散的带电质点,其电阻率可达107~1020Ωm但绝对不导电的电介质是不存在的,在外电场的作用下,这些分散的带电质点沿电场的方向运动就形成了泄漏电流泄漏电流可分为表面泄漏和体积泄漏两部分电介质的极化绝缘材料中的带电质点在外电场的作用下沿电场方向的有规律、有限的__,并显示出极性,当外电场消失时期又恢复原状它分为电子式极化、离子式极化、偶极子式极化、夹层式极化电介质的损耗绝缘材料在电场的作用下会产生泄漏电流和极化现象,这必然伴随着材料的发热和能量的损失它可分为电导损耗(既电导电流使介质发热,交直流电场中都有)、游离损耗(电压高于某一值时,局部放电,电压越高,损耗越大,在交直流电场中都存在)、极化损耗(只在交变电场中存在,偶极子扭来扭去,产生摩擦损耗和内部电场电势的平衡形成的电流产生的损耗)一般用tgδ来表述电介质的损耗,它只与绝缘材料的性质有关,而与它的结构、形状、几何尺寸无关,有以下公式判断比较tgδ=IR/IC=U/R/(UωC)=1/ωRC
①P=U*(U/R)=U2ωCtgδ
②从
②式进行分析U与频率一定时,P∝tgδ由于C=εS/D对于同类型的电介质,其ε是定值,电容基本不变,则可以直接从tgδ值判断绝缘的优劣,是否整体性受潮或者表面脏污等电介质的吸收现象绝缘材料在外电场的作用__现出来的电流的性质,可分为电容电流Ic,它主要体现在弹性极化过程中;吸收电流Ia,它主要体现在夹层式极化和偶极子式极化过程中;电导电流Ig,它主要体现为泄漏电流,因为表面电导和体积电导的存在吸收现象与电介质表面脏污程度,温度高低,受潮程度的不同而变化因此在试验过程中,一定要注意环境温度的影响和采取一定的屏蔽措施由于材料的多层和复杂化,夹层式极化的现象尤为突出,则吸收比和极化指数的测试对检查材料绝缘的好坏,是否整体受潮和脏污时有着非常重要的作用电介质的击穿在强电场作用下,绝缘材料使出绝缘性能而成为导体即为击穿,一般可分为电击穿、热击穿、放电击穿(绝缘油)绝缘性能丧失,一般空气间隙30KV/cm,固体绝缘是指达到温度极限形成热击穿,而绝缘油油应去除杂质,设置屏障,防止小桥形成以提高击穿电压
二、常规的试验方法
1、绝缘电阻、吸收比和极化指数试验一般选用手动摇表、电动摇表、数字摇表,而兆欧表的基本原理,无论是指针式或数字式,都是基于同一原理,即两组线圈中流过的电流在同一磁场中产生不同方向的转动力矩,指针或数字的指示与下式相关α=fI1/I2,其中I2对应其电压线圈,回路电阻固定,即要求摇测时转速恒定,使输出电压稳定其接线端子有L高压端、E接地端、G屏蔽端,而屏蔽端子G,是直接与负极性相连的,表面泄漏电流经它直接流回,不经过测量机构,所以谓之“屏蔽”前面已经描述过,当直流电压施加于绝缘介质上时,通过的电流有IC、Ia、Ig,IC为电容电流,很快完成充电,Ia为吸收电流,极化现象较漫长,因此用吸收比来确认大容量、复杂多层绝缘的情况,即K=R60“/R15,近年来,随着变压器容量的不断增长,对其绕组的绝缘阻值误判现象增多,如其吸收比<
1.3,但运行良好,原因是其吸收电流衰减时间太长,因此规定了用极化指数来衡量即R10min/R1min对于Ig,有体积和表面之分,因此在设备表面脏污时和绝缘受潮或开裂状态下,其传导电流剧增因此,测绝缘及其吸收比可以很方便地判断其整体受潮的情况,例如湛江奥里油发电机耐压试验时测绝缘的过程和避雷器测试泄漏电流时的情况就可以明确说明问题测绝缘时设备的选择,一般是根据被试设备电压等级的不同而选用不同电压等级的兆欧表,则依据交接规程有250V→电机测温元件、500V→发电机转子绕组绝缘测试、1000V→电动机轴承绝缘电阻、2500V→一般电机、变压器、5000V→大容量的变压器、水内冷摇表→水内冷发电机的绝缘测试,但也有例外,如隐极式发电机转子的交流耐压试验则规定可以用2500V摇表替代交接规程上的相关规定电力变压器
(1)不低于产品出厂试验值的70%;
(2)35KV及以上且容量为4000KVA及以上,测量吸收比≥
1.3;
(3)220KV及以上且容量为120MVA及以上,应用5000V摇表测量极化指数≥
1.5互感器
(1)应测量一次绕组对二次绕组及外壳、各二次绕组之间及对外壳的绝缘应尤其注意半绝缘PT测绝缘时应拆开一次侧的N端接线来测试,另外每个二次绕组均应有体现,我们的报告格式应改进;
(2)油纸电容式的CT应测试末屏对二次绕组对地的阻值,用2500V摇表≥1000MΩ断路器
(1)应测试绝缘拉杆的绝缘值;
(2)操作回路的绝缘电阻应≥10MΩ套管
(1)套管的主绝缘;
(2)电容式套管的末屏应用2500V摇表≥1000MΩ,否则应进行末屏的介损试验电力电缆应测量各电缆线芯对地或对金属屏蔽层间和各线芯间的绝缘值电容器
(1)耦合电容,断路器电容应在二极之间测试;
(2)并联电容器应在电极与外壳之间进行避雷器应测试主绝缘及基座绝缘测试绝缘的基本步骤和注意事项
(1)被试品与外部的连接全部拆除,并对地放电充分变压器的被试侧应外接接地,中性点能够拆开的要拆开,电动机绕组也要如此;不能拆开的则三相联在一起;
(2)检查摇表的好坏,开路为无穷大,短路则为零;
(3)在均匀转速下,即加压状态下(数字摇表),将“L”引至测试端,读取吸收比或极化指数
(4)测试读数正常后,将“L”先从测试线上拆开,再摇表停止,或“OFF”,(能自放电的摇表例外),否则会损坏摇表;
(5)将测试品对地充分放电;
(6)有泄漏影响时,可加屏蔽至“G”端,屏蔽线应靠近被试品的加压端,以免摇表过载;
(7)水内冷发电机必须引入汇水管的屏蔽;
(8)发电机和电缆电容电流大,必须充分放电在安规中也对测绝缘有专门的规定“电气设备在进行耐压试验前,应先测定绝缘电阻,用摇表测定绝缘电阻时,被试设备应确实与电源断开,试验中应防止带电部位与人体接触试验完成后被试设备必须放电”对数据的分析
(1)注意环境温度与湿度,作好记录,在必要的情况下,如变压器的绝缘阻值与厂家比较时,可进行温度换算一般测绝缘时的空气相对湿度不高于80%,温度在10~40℃之间进行;
(2)残余电荷,如发电机绝缘测试时在直流耐压进行换相试验时如果间隔时间短就会造成绝缘电阻的虚假数值;
(3)感应电压的影响,一般感应电压较高时无法测试到准确地绝缘电阻值对于兆欧表应每年检验一次
2、直流高电压和泄漏电流测量试验其原理基本上与绝缘电阻测试基本相同,但电压稍高,能够更加有效地检测出绝缘受潮的情况和用兆欧表检测不出的尚未完全贯通的局部缺陷,尤其是端部缺陷比如发电机的手包绝缘,且能够从泄漏电流上直观地反映其绝缘情况,一般来说,在试验电压下其泄漏电流与加压时间的变化曲线是随着时间的延长其电流逐渐减小;与摇表一样,直流耐压也通常采用负极性,为了防止外绝缘的闪络和易于发现集中性的局部缺陷,原因是绝缘中的水分带正电,若采用正极性,则水分向地端排斥形成一个反向电势,因此相当于抬升了绝缘的击穿电压,使得测试的泄漏电流偏小对于试验设备的选取,一般选择不同电压等级的直流高压发生器,具体原理都是通过硅堆倍压整流得来但也可以通过现场组建,即用试验变压器高压串硅堆(半波或全波整流)和并滤波电容器来进行发电机、电缆或避雷器的耐压和泄漏电流的测试交接规程的相关规定电力变压器35KV及以上,且容量在800KVA及以上时,应测量泄漏电流测试绕组连同套管的泄漏电流时,不同的电压出线等级规定了不同的Us值,并给出了允许的泄漏电流值(不同温度下的参考值)金属氧化物避雷器应测试其1__下的直流参考电压和75%U1__的泄漏电流,一般小于50μA,6KV的避雷器因产品的型号和规格的不同会有区别,应注意产品的说明书和出厂试验报告一般试验接线主要涉及的是微安表的接入当接在高压侧时精度稍高,误差小,一般读取发生器高压侧的泄漏值,其主要应用于被试品一极接地的场合,如变压器和电机、电缆等,其微安表可方便地引入高压引线的屏蔽当被试品的一极对地有绝缘时,如避雷器,则可将微安表接在避雷器的基座之间,但必须先测试其基座的绝缘良好如果接在高压侧则必须经过屏蔽,否则肯定超差而水内冷发电机直流耐压时,微安表接在电源的低压侧,采用低压屏蔽法另外试验电压的读取一般要求直读Us,而发电机试验时必须并接标准表,等级精度均应符合要求当单独接入微安表时,应有保护防止冲击的措施如并接电感电容和短路刀闸等基本试验步骤和注意事项按作业指导书的相关程序,现场勘察环境,布置安全设施,按仪器的操作规程进行接线
1、必须将被试设备绝缘检测合格;
2、应先空试,尤其是发电机直流耐压前,必须记录I0;
3、应消除表面泄漏和杂散电流影响,引入屏蔽,擦拭干净表面;
4、非被试侧三相应接地短接;
5、精神集中,__微安表的变化;
6、测试完后必须充分放电后才能进行换相;
7、记录环境温度,如变压器绕组连同套管的泄漏与温度有很大关系,应记录准确安规中的相关内容
(1)试验设备的接地,应使用mm2的多股软铜线;
(2)被试品的外壳和非被试相应可靠接地,高压引线尽量缩短,有安全距离,不得影响放电;
(3)应挂“止步,高压危险”警示牌;
(4)合闸前应检查设备的零位;
(5)应大声呼唱;
(6)进行电机、电容、电缆耐压后,应先用带电阻的接地棒放电,然后直接放电;
(7)雷电天气或6级以上风时,严禁户外高压试验对于直流高压发生器和标准测试杆应每年检验一次
3、介质损耗因数tgδ试验其原理在前面已经讲过,tgδ是IR/IC的比值,它能反映电介质内单位体积中能量损耗的大小,只与电介质的性质有关,而与其体积大小尺寸均没有关系因此,tgδ的测试目的,也是能够有效地发现设备绝缘的普遍老化、受潮、脏污等整体缺陷对小电容设备,如套管、互感器(电容式)也能够发现内部是否存在气隙及固定绝缘开裂等集中性的局部绝缘缺陷但要说明一点的是,针对大电容的设备如变压器、电缆等进行tgδ的测量时,只能发现他们的整体分布性缺陷,而其局部集中性的缺陷可能不会被发现;而对于套管、互感器等小电容量的设备,测tgδ能有效地发现其局部集中性和整体分布性的缺陷,详见如下分析这也是大型变压器不仅要单独测试引出线套管的tgδ,也要测套管连同绕组的介损tgδ,就是因为套管若有缺陷时在整体绝缘良好时不能体现出来一般设备的绝缘结构都由多层绝缘、多种材料构成如局部有缺陷绝缘用C1tgδ1表示,其他良好绝缘用C2tgδ2表示,两部分并联,则有P1=C1tgδ1P2=C2tgδ2而总的损耗为P=U2ωCtgδ
①U、ω一定时,P与C、tgδ有关,→P=C1tgδ1+C2tgδ2又C=C1+C2则C1tgδ1+C2tgδ2=Ctgδtgδ=(C1tgδ1+C2tgδ2)/(C1+C2)
②若套管电容C1=250PF,tgδ1=5%(超差)而变压器电容C2=_____PF,tgδ2=
0.4%(良好)从
②式可以看出总tgδ=
0.5%(合格),可见明显形成了误判断设备的选取及常规试验方法因为精度和灵敏度的原因,测变压器和一般套管的介损时(包括电容式CT),应采用GWS-1A光导介损测试仪,而当测试电容式PT电容量和tgδ时,可采用DX6000异频介损测试仪,它介绍了CVT的中压电容C2的测试方法,比较方便(自激法)两者的原理前者是通过比较内部标准回路电流和被试品的电流的幅值及相互的相差,后者是电桥原理,离散傅立叶算法一般接线形式主要有二种正接法适用于测量两相对地绝缘的设备,测试精度较高,如套管和电容式CT的主绝缘tgδ,耦合电容的的tgδ等;反接法适用于测量一级接地的设备,仪器的外壳必须接地可靠,如变压器连同套管和绕组的tgδ,套管和电容式CT的末屏tgδ等另外还有自激法,对角接线等,不同的试验设备均有不同的接线形式,取决于现场环境及标准设备需要说明的是现场试验时要创造条件,力求测试精度,如主变高低压侧套管的tgδ测试必须要用正接法,应要求__单位制作测试平台,以达到两极绝缘的条件对于CVT中压电容的tgδ测试,应充分理解仪器的操作程序,按照其说明,操作规程进行试验交接规程的一般要求及条款电力变压器当电压等级为35KV及以上,且容量在8000KVA以上时,应测试tgδ,其tgδ值不应大于产品出厂试验值的130%,对于300MW或600MW机组的厂高变,一般未达到上述要求,交接试验可不作;但一般厂家出厂试验均有该项目的数据,为充分体现对用户负责的思想,建议测试以便比较,但不出试验报告互感器规定了20℃下电流互感器(油纸电容式)的tgδ,220KV≤
0.6%,330KV≤
0.5,500KV≤
0.5其电容与铭牌差值应在±10%之内,只针对主绝缘而电压互感器只规定了35KV及以上油浸式的tgδ值,35KV的20℃时≤
3.5%,35KV以上的不应大于出厂值的130%套管现场一般有油纸电容式,20-500KV下,tgδ≤
0.7%,电容差值在±10%范围内说明一点,不管电容式CT还是电容式套管,都会有末屏,应在测主绝缘tgδ之前进行末屏的测绝缘,用2500V摇表,应大于1000MΩ,有的出厂试验也有末屏tgδ值,因此绝缘达不到要求时,应测tgδ以便比较,但是试验电压应控制在2KV另外,tgδ值都规定了相应的温度值,是因为温度对tgδ值的影响较大,一般随着温度上升,tgδ值也增大,因此规定了温度换算,一般应校正到20℃时进行与厂家试验数据的比较,换算公式为
(1)环境温度高于20℃时,tgδ20=tgδt/A
(2)环境温度低于20℃时,tgδ20=tgδt*AA与20℃温差绝对值不同的换算系数,见规程一般操作步骤和注意事项按常规的GWS-1A或DX6000的操作规程与相应的作业指导书相关条款进行操作试验应良好的天气、环境温度不低于5℃和湿度不大于80%的条件下进行,测试前应测量被试品各电极间的绝缘电阻,必要时对小套管进行清洁和干燥处理接地必须牢靠,符合“安规”中高压试验的条款规定,正接法时低压侧的引线也应有绝缘要求,不得与外壳接触对于试验电压的大小,前面提到P=U2ωCtgδ,P与电压有关,良好绝缘的tgδ不会随电压的升高而明显增加,但若有内部缺陷时则tgδ会随电压的升高而明显增加因此对于试验电压一般为10KV,但对于电容式套管或CT的末屏和电容式电压互感器中压电容的tgδ测试时,则应降低电压标准使用2000V或3000V左右测变压器的tgδ时应将其他侧短接接地对试验结果的分析应根据厂家出厂试验数据和交规进行综合判断,尤其应注意避免套管末屏的脏污情况,还有环境温度、湿度的影响,经过出厂测试合格的产品若现场测试值差,一般应考虑环境影响和受潮情况例如湛江奥里油电厂500KVGIS出线套管的过程防护的重要性和绝缘受潮经烘烤测试合格的情况,说明高压试验不能只__试验本身,对于__单位来说,一定要__产品的全过程对于介损测试仪应定期进行检验
4、交流耐压试验交流耐压试验是电气设备鉴定其绝缘好坏的最直接的方法它对于判断电气设备能否投入运行有着决定性的意义,也是保证设备绝缘水平,避免发生绝缘事故的重要手段由于其试验电压比运行电压高,其属于破坏性,因此之前必须测定绝缘电阻和吸收比,直流耐压或经tgδ测试合格若有受潮或缺陷,应先作干燥处理再耐压交流耐压试验对于设备内部绝缘劣化有着累计效应,能使绝缘强度逐步衰减,因此,必须正确地选择试验电压大小和时间,Us越高,发现绝缘缺陷的有效性更高,但被试品击穿的可能性越大,积累效应更严重因此国家标准参照各种绝缘材质和所能承受的过电压倍数,规定了出厂试验标准,而交接标准的电压低于出厂试验电压,但比如支柱绝缘子等几乎没有累积效应,因此其交接试验电压和出厂值几乎一样绝缘的击穿电压Uj与加压的持续时间有关,随时间的增加其Uj下降,因此规定了一分钟这一方面是为了观察被试品情况,使有缺陷的绝缘来得及暴露(固体绝缘发生击穿需要一定的时间);另一方面不致于因为时间过长而引起的不应有的绝缘损害交流耐压试验的加压方法一般有一是工频耐压,包括用常规的交流试验变压器和工频串、并联谐振试验,可以对交流电动机和发电机、绝缘子、断路器、电流互感器等设备进行;二是感应耐压试验,如变压器、电磁式电压互感器等,采用从二次加压使得一次侧感应高压的方法,它不仅可以考验被试品的主绝缘(绕组对地、相间、相对地),还可以考验纵绝缘(同一绕组的层间、匝间),通常采用100~400HZ的倍频进行;三是冲击电压试验,主要考验被试品耐受操作波过电压和大气过电压下绝缘的承受能力,它分为操作波冲击电压试验和雷电冲击电压试验一般设备的选取和电压的产生及测量针对不同的被试设备,应选取不同容量的耐压装置,因此首先必须计算电容电流,IC=ωCxUs,Us已有规定,而Cx要参阅资料或实测在进行发电厂和变电所的厂用系统比如CT和断路器的交流耐压时,采用50KV/6KVA的一套、而耐电动机时则需要用15KV/10KVA的较大容量的试验变、在300或600MW机组的主封闭母线的耐压中,则应采用我室的一套100KV/50KVA的装置来进行,其试验电压的选取若封母中有CT时应按照CT的耐压等级、而发电机耐压时应用并联谐振装置则已经非常方便,并联谐振即电流谐振,回路中电容电流和电感电流相互抵消,使得总回路电流很小,则电源电缆的截面可小一些,其品质因数Q可用试验电压和被试电流的乘积除以调压器的输出电压和电流的乘积得到,一般可达10~40左右,Q=XC/R,而回路中的限流电阻R应尽量选小,否则调谐时很难达到谐振频率;另外串联谐振即电压谐振,须采用激励变压器,而可调电感的耐压等级应和被试品一样,因其串联回路的电压相互抵消,则激励变的容量可降低Q倍至于试验电压的测量,一般小电容量的被试品可只用变压器低压侧电压乘以变压器变比即可得到,但大容量诸如发电机的交流耐压试验电压,因为考虑到容升效应和被试电压的有效可靠,高压侧电压的测定必须用合格的高压测试仪如SVT-100进行,容升效应即在交流耐压时容性电流在绕组上产生漏抗压降,造成实际用到被试品上的电压值超过按变比计算出的高压侧输出的电压试验电流的测量一般是在试验变高压侧尾端串电流表来监视,但应有短路刀闸保护,防止加压时冲坏和便于换档在主回路中串入限流电阻是为了防止在被试品击穿时在试验变压器上产生过电压,但不宜太大,太大会由于负载电流而产生较大的压降和损耗,一般选
0.1~
0.5Ω/V,在进行发电机的交流谐振耐压时还可小些,而球隙保护水阻一般取1Ω/V交接规程的一般规定和要求变压器应尽量利用规程的条款规定,8000KVA以下,Ue在110KV以下的应进行交流耐压试验,如6KV的所有干式变和油浸变等,应三相短接,非被试侧也应三相短接接地,否则会有容升现象8000KVA及以上,Ue在110KV以上,在有试验设备时,应进行耐压试验,我们应灵活与监理、质检部门沟通6KV的电压互感器和电流互感器6KV的半绝缘PT,无法进行耐压,实际上作伏安特性时已经进行感应耐压,但全绝缘的就要进行24KV的耐压,此时的一次A、N短接,二次全部短接接地6KV的CT耐压时,其二次侧不能开路,必须全部短接接地,一般随6KV断路器对地耐压一同进行,此时应作好相应的措施(PT抽出来,避雷器线拆开,CT二次短接)真空断路器断口的耐压等级一般按出厂试验电压的规定的75%或80%进行,不应有断口闪络和击穿一般试验程序及注意事项任何被试品在交流耐压前,应先进行其他绝缘试验,合格后再进行,充油设备如油浸变应静止规定的时间,以排除内部可能残存的气体试验前应测试绝缘电阻,试验现场应设置安全区域、悬挂“高压危险“的标志牌和围栏,保护球隙应调整好,一般为
1.1~
1.15倍试验电压,整定过流保护,一般为
1.5倍电容电流,加压前要检查调压器的零位,不可冲击加压升压过程中应密切监听被试品有何异响、__电流表的摆动,如无破坏性放电发生,则认为耐压通过,耐压后应测试被试品的绝缘电阻以比较在耐压过程中如发现电压表指针摆动过大、电流表指示急剧增加、被试品冒烟、闪络或发出击穿响声,应立即停止升压如发生试验过程中在US下突然停电,不能仅进行“补足时间“的试验应进行防止谐振的校核,因为试验变的感抗和被试品的容抗是串联的,当两者相等时,会引起串联谐振,合闸时电流很大,在被试品上要引起很高的过电压,因此要求CX
3.18×109/XK(PF),XK=Ue/Ie×UK%Ω;同时为避免并联谐振,又要求
0.08SN/UN2×106CX
1.3SN/UN2×106,CX单位为pF,一般情况下,被试品的容抗远大于试验变的感抗,不会出现谐振现象
三、各类电气设备交接试验方法发电机定子绕组的绝缘性能包括电气性能,即指绝缘的耐电强度和承受过电压的能力、热性能,即指绝缘在工作温度下不应有浸渍漆和粘合剂流出,具有承受持续热作用的能力、机械性能,即包括承受各种绝缘材料的膨胀延伸、正常运行和突然短路时的交变电动力等、化学性能,即能够承受严重的电晕产生的臭氧和各种氧化氮对绝缘材料的侵蚀和腐蚀
1、电力变压器试验1)绝缘油试验或SF6气体试验;绝缘油根据低温性能的不同分为#
10、#
25、#45三种牌号,它在高压电力设备中的主要作用是作为绝缘介质、作为冷却介质、作为灭弧介质,高温下可以分解出70%左右的氢气从而灭弧、作为浸渍介质,可以防止潮气和气泡浸入绝缘油在高温下氧化加快,有杂质和水分时其老化过程更快、击穿电压更低,氧化后绝缘油的颜色由淡黄色变为深暗红色、由透明变浑浊绝缘油的几项主要指标是黏度、闪点、水溶性酸和碱、酸值、机械杂质、透明度、凝点、游离碳等绝缘油的电气性能包括电气强度试验和介质损耗因数tgδ试验,一般采用
2.5mm的标准平板电极油杯,试验前应进行清洗和干燥绝缘油中溶解气体分析的方法主要是特征气体法正常运行时绝缘油老化过程中产生的气体有CO和CO
2、当存在局部放电时,油裂解产生的气体有H2和CH
4、当温度高于100℃时,如在电弧温度的作用下,油裂解产生的气体有C2H2对绝缘油进行色谱分析,就可以判断其老化的程度SF6气体作为优良的绝缘和灭弧介质,正常情况下是无色、无味、__的,但它在电弧作用的分解下能生成多种具有强腐蚀性和毒性的杂质,引起设备的化学腐蚀,并危及人员安全因此对于SF6,应严格控制其泄漏和水分含量,一般采用检漏仪进行定性分析和微水测试仪检测,变压器和CT等的微水小于250ppm,微水仪在测试前必须进行通入高纯氮气干燥的过程,一般应降到10ppm左右2)测量绕组连同套管的直流电阻;直流电阻试验可以检查出绕组内部导线的焊接质量、引线与绕组的焊接质量、绕组的规格是否符合要求、分接开关、引线、套管等载流部分的接触是否良好、三相电阻是否平衡等变压器绕组由于电感很大,又存在互感,且电阻较小,τ=L/R,时间常数很大,需要充电很长时间才能达到电流稳定,因此大型变压器的直流电阻试验缩短其测试时间具有现实意义一般方法是减小L(可以增加电流,提高铁心的饱和程度)、增大R(可以串联适当的附加电阻来达到),但当测量大型变压器的低压绕组电阻时,由于低压侧激磁匝数少,即使较大电流也不能使铁心饱和,这时可以采用串联绕组助磁法,连接是应注意各绕组的接线方式(应使磁通为同一方向,一般A、B、C、与a、b、c同极性)一般采用电桥法或直流电阻测试仪进行,如3395应带附加电流源3)检查所有分接头的电压比;其测试原理为K=U1/U2=N1/N2,一般是线电压的比值;测试目的为检查变压器绕组匝数比的正确性、检查分接开关的状况、检查是否存在匝间短路即等同测直阻、判断变压器能否并列运行一般采用变比电桥法进行,注意不同仪器的使用说明书,而变电站使用的ZN-Y11的测试则应进行一些换算4)检查变压器的三相接线组别和单相变压器引出线的极性;一般采用变比电桥法5)测量与铁心绝缘的各紧固件及铁心(有外引接地线的)绝缘电阻;在变压器吊罩或内检时用2500V摇表进行,要测试1min6)非纯瓷套管的试验;一般采用电容式套管,必须在吊装之前进行其绝缘和介损的试验7)有载调压切换装置的检查和试验;要求进行过渡电阻及切换时间及三相切换的同期性的测试,我室已有一套珠海的测试仪测时要注意其灵敏度的选择、高压侧中性点应断开、低压侧的三相应短接接地8)测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数;被测绕组应短接、非被试绕组应短接接地可以测试出被测绕组对地和非被测绕组之间的绝缘状态;同时能够避免非被试绕组中剩余电荷的影响应在变压器注入合格油后静止一段时间且油试验合格后方能进行500KV的变压器应用5000V的摇表且应进行极化指数的测量9)测量绕组连同套管的介质损耗角正切值tanδ;10)测量绕组连同套管的直流泄漏电流;当环境比较恶劣时,必须进行屏蔽,否则会使泄漏电流不合格11)变压器绕组变形试验;绕组产生局部变形后,其电感和电容等分布参数必然发生相对变化,也同时使集中参数发生变化即阻抗电压、短路电抗、漏抗、空载电流、空载损耗等,绕组变形试验就是测试这些参数的变化来判断12)绕组连同套管的交流耐压试验;13)绕组连同套管的长时感应电压试验带局部放电试验;14)额定电压下的冲击合闸试验;冲击合闸试验主要目的是检查差动保护的接线正确性和励磁涌流的测试,因此有冲击3次和5次之分,一般小型变压器没有差动保护就只进行3次15)检查相位;包括低压侧
一、二次侧相序的测量和两路电源间的相位检查即核相16)测量噪音
2、电流、电压互感器试验1)测量绕组的绝缘电阻;应测量一次绕组对地、各二次绕组之间的绝缘电阻,尤其要注意套管式CT在进行吊装时要仔细,不能漏项;而对于半绝缘的PT,要求解开接地的一次N点进行一次侧绝缘的测试应大于1000M2)测量35kV及以上电压等级互感器的介质损耗角正切值tanδ;介损测试可以较容易地发现小电容设备的集中性缺陷,而电容式电流互感器若绝缘受潮,其水分一般沉积在底部,即末屏处,因此先应用正接线进行主绝缘的介损测试,但要用2500V摇表对末屏检查绝缘大于1000M合格的前提下,否则要用反接法2KV进行末屏的介损测试,尤其要保证末屏的清洁和干燥3)局部放电试验;4)交流耐压试验;5)绝缘介质性能试验;一般是指充油互感器的油质检查、SF6互感器的微水、检漏等试验6)测量绕组的直流电阻;一般电压互感器的一次绕组较细,容易断线水渡河就发现PT一次绕组断线的情况新规程要求CT的所有二次绕组均应测试其直流电阻值用PC9或电阻测试仪进行7)检查接线组别和极性;电压互感器的极性应是A与a同极性,用直流法或变比测试仪进行,6KV的PT开口三角的二次绕组尤其要注意其三相连接的串联关系,否则受电时零序电压会异常电流互感器的极性一定要测试出L1与K1等的关系,且要在图纸上和原始记录上记正确,以供继电保护参考,尤其是带差动保护的回路,像变压器的套管式CT8)误差测量;一般只进行变比误差检查,又多个二次绕组的应该都要看,要重视试验数据与铭牌、设计院图纸、设备相互之间、继电保护要求的比较、还要注意CT一次绕组串并联的连接方式现场已经多次出现过变比错误而在受电或整套启动时才发现的质量事故一般用CT特性测试仪进行,也可以用升流器或试验变进行9)测量电流互感器的励磁特性曲线;电流互感器的励磁曲线一般只对保护级进行,其有测量级、P级、TP级、XP级等,P级为稳态保护用,TP级为暂态保护用,保护用电流互感器要求在规定的一次电流范围内,二次电流的综合误差不超出规定值对于有铁心的电流互感器,形成误差的最主要因素是铁心的非线性励磁特性及饱和电流互感器的饱和可分为两类一类是大容量短路稳态对称电流引起的饱和以下称为稳态饱和;另一类是短路电流中含有非周期分量和铁心存在剩磁而引起的暂态饱和以下称为暂态饱和这两类饱和的特性有很大不同,引起的误差也差别很大在同样的允许误差条件下,考虑暂态饱和要求的互感器铁心截面可能是仅考虑稳态饱和的数倍至数十倍因而对互感器造价及__条件提出了严峻的要求以往在中低压系统和发电机容量较小的情况下,互感器暂态饱和的影响较轻,一般未采取专门对策而对当前的超高压系统和大容量机组,为保证继电保护的正确动作,暂态饱和已成为必须考虑的因素因此有的工程中的500KVCT包括发电机CT均为TPY或TPX励磁特性的试验主要是检查其是否存在匝间短路和铁心质量的好坏注意进行差动保护首尾CT的特性曲线的对比,不应该有太大的差别应当明白互感器如10%误差曲线和如5P20的概念最大短路电流与其额定电流的倍数所对应的CT二次负载在允许范围内,该CT的比值误差才能保证小于10%;5P20,30VA其中5P为准确等级,30VA为二次负荷额定值,20为准确限值系数(即一次电流为额定电流的20倍时,此时综合误差应不超过5%)10)测量电磁式电压互感器的励磁特性;注意新规程的二次电压施加量达190%Ue11)电容式电压互感器(CVT)的检测;其变比应在一次侧加压或用变比测试仪进行12)密封性能检查;13)测量铁心夹紧螺栓的绝缘电阻
3、真空、SF6断路器及GIS试验1)测量绝缘电阻;2)测量每相导电回路的电阻(或整个主回路);主要检查断路器或隔离开关的动、静触头的接触电阻的大小,因为接触电阻的存在,增加了导体通电时的损耗,使接触处的温度升高,影响了正常的载流能力一般用回路电阻测试仪进行,100A,而GIS的整个回路的电阻选取测量点时应注意可比性,可以选取进出线的套管进行3)交流耐压试验;真空断路器的断口的耐压一般采用厂家值的80%GIS的交流耐压一般采用串联变频谐振装置,加压前应确认绝缘良好、尤其是每个气室的微水应监测合格、架空线断开、电磁式电压互感器和氧化锌避雷器断开连接、CT的二次侧短接接地,试验程序应参照《气体绝缘金属封闭开关设备现场交接试验规程〉的要求进行4)测量断路器主触头的分、合闸时间,测量分、合闸的同期性,测量合闸时触头的弹跳时间;合闸时间合闸回路通电到动静触头接触瞬间的时间分闸时间分闸回路通电到动静触头分离瞬间的时间分-合时间对于重合闸时,从分到合的时间合-分时间对于重合闸不成功时,后加速跳开的时间同期性三相之间或同相的不同端口之间的时间差一般采用开关参数测试仪进行,注意仪器的操作步骤和内、外部电源的选择5)测量分、合闸线圈及合闸接触器线圈的绝缘电阻和直流电阻;6)断路器操动机构的试验直流系统电源下,控制电压为80~100Ue时应可靠合闸;为65~120%Ue时应可靠分闸;当电压低于30%Ue时应可靠不分闸即最低分闸动作电压为30~65%Ue7)测量断路器内SF6气体的含水量;断路器气室的微水量一般要小于150ppm8)密封性试验;用检漏仪定性检测
4、避雷器试验电力系统中的过电压一般分为暂时过电压,其由单相接地、甩负荷和谐振等原因引起;操作过电压,其由投切空载线路、重合闸等操作引起;雷电过电压,可以分为感应雷、直击雷、反击雷过电压一般用系统的最高电压来Um表示,220KV及以下的系统Um=
1.15Ue,330KV以上的系统Um=
1.1Ue只要电力设备上的电压超过Um就认为其承受了过电压,不同的电力设备根据系统电压的高低有着不同的绝缘水平,因此其承受过电压的能力也不一样通常绝缘水平就是指设备耐受工频过电压、操作过电压、雷电过电的能力避雷器就是作为系统中过电压对电力设备的保护装置,即将过电压的幅值限制在设备能够承受的绝缘水平之下,从而使设备的绝缘不受损害避雷器的灭弧能力和热容量不允许避雷器限制暂时过电压,因此避雷器的灭弧电压即动作电压应高于设备__点的暂时过电压避雷器分为阀式(有间隙)、氧化锌(有间隙和无间隙之分)现在系统中广泛使用的是氧化锌避雷器,因为它具有良好的安伏特性、残压低、正常运行时泄漏电流位微安级,可以降低被保护设备的绝缘水平,从而降低造价它的一些主要参数是持续运行电压Uc,避雷器在Uc的作用下,有阻性电流Ir和容性电流Ic之分,Ir一般只占总电流的10%~20%,其大小是避雷器是否劣化的重要判据;额定电压Ur,它是指避雷器在因雷电或操作过电压作用下动作之后系统中同时出现由于甩负荷、不对称短路、电容效应引起的工频电压升高,此时的避雷器应在这种工况下工作一段时间,因此避雷器不能在Ur__运行,且它不等于系统额定电压;直流或交流参考电压Uref,Uref是指避雷器在U-I特性曲线上小电流拐点附近的电压,通常规定Uref在运行中的变化超过5%时,则预示其开始劣化,直流Uref和交流Uref一般在拐点附近是相交的,而参考电流一般为1~20__,一般Uref略大于或等于Ur1)测量金属氧化物避雷器及基座绝缘电阻;应用2500V摇表测试避雷器的基座绝缘电阻大于5M,是为了正常监测其泄漏电流2)测量金属氧化物避雷器的工频参考电压和持续电流;3)测量金属氧化物避雷器直流参考电压和
0.75倍直流参考电压下的泄漏电流;用相应电压等级的直流高压发生器进行,其参考电压的大小要符合厂家铭牌值或试验报告的数据,一般升压站的出线侧参考电压稍高于主变侧的参考电压而泄漏电流的测量应将微安表接在避雷器的基座和地之间,一般要求小于50微安4)检查放电记数器动作情况及监视电流表指示;5)工频放电电压试验厂用系统中有些电厂使用了有间隙的氧化锌避雷器,需要__频交流电压进行其放电电压的测试,此时要接入大电流表(带保护更好),用试验变压器加压,记录电流突然增大时的电压即放电电压,一般厂家都有具体规定
5、套管试验1)测量绝缘电阻;2)测量20kV及以上非纯瓷套管的介质损耗角正切值tanδ和电容值;3)交流耐压试验;4)绝缘油的试验(有机复合绝缘套管除外)5)SF6套管气体试验
6、电力电缆试验1)测量绝缘电阻;2)直流耐压试验及泄漏电流测量;要注意测试绝缘的正确步骤,防止摇表损坏;一定要等放电充分后才能进行耐压或者换相接线工作3)交流耐压试验;对于交联聚乙烯电缆材质、结构的特点,新规程推荐使用交流耐压,主要是因为直流耐压试验过程中在电缆中形成空间电荷,很难消失,其对绝缘有积累效应,能加速绝缘的老化,缩短其使用寿命;直流电压下绝缘电场的分布与实际的运行电压下不一样,直流是按电阻率分布,交流是按介电常数分布,直流耐压合格的电缆在运行中在正常电压下也会发生绝缘事故因一般电缆的电容电流较大,交流耐压需要的设备容量要很大,对于300MW~600MW级的大容量机组的厂用系统中的电缆工作量特别大,若采用笨重的谐振装置进行交流耐压,是有点不划算因此规程中保留了“当不具备条件时,额定电压Uo/U为18/30KV及以下电缆,允许用直流耐压及泄漏电流测试代替交流耐压”4)测量金属屏蔽层电阻和导体电阻比;该条可操作性不强,测试目的是为以后的预防性试验提供参考数据5)检查电缆线路两端的相位;6)充油电缆的绝缘油试验;7)交叉互__统试验属于特殊试验项目,主要测试高电压等级的每段电缆金属屏蔽或金属套与地之间的10KV电压试验、过电压保护器的试验、交叉互联厢的接触电阻和加大电流试验PAGE35。