高電壓技術高電壓工程系林福昌fclin@1第9講絕緣的非破壞性試驗2一、絕緣監測和診斷的基本概念

絕緣的監測和診斷技術概念：電力設備絕緣在運行中受到電、熱、機械、不良環境等各種因素的作用，其性能將逐漸劣化，以致出現缺陷，造成故障，引起供電中斷。通過對絕緣的試驗和各種特性的測量，了解并評估絕緣在運行過程中的狀態，從而能早期發現故障的技術稱為絕緣的監測和診斷技術3

絕緣的監測和診斷技術分類：

1.按照對設備造成的影響程度分類（兩類）

非破壞性試驗，亦稱絕緣特性試驗：在較低電壓下或用其它不會損傷絕緣的方法測量絕緣的各種情況，從而判斷絕緣內部的缺陷——揭示絕緣缺陷的不同性質和發展程度

包含的種類：絕緣電阻試驗、介質損耗角正切試驗、局部放電試驗、絕緣油的氣相色譜分析等

破壞性試驗，即耐壓試驗：以高于設備的正常運行電壓來考核設備的電壓耐受能力和絕緣水平。耐壓試驗對絕緣的考驗嚴格，能保證絕緣具有一定的絕緣水平或裕度；缺點可能在試驗時給絕緣造成一定的損傷——不能揭示絕緣缺陷的性質

包含的種類：交流耐壓試驗、直流耐壓試驗、雷電沖擊耐壓試驗及操作沖擊耐壓試驗

4

2.按照設備是否帶電的方式分類（兩類）

離線：在離線的監測和診斷時，要求被試設備退出運行狀態，通常是周期性間斷地施行，試驗周期由電力設備預防性試驗規程（DL/T596）規定 特點：可采用破壞性試驗和非破壞性試驗兩種方式，兩種方式是相輔相成的。耐壓試驗往往是在非破壞性試驗之后才進行。缺點是對絕緣耐壓水平的判斷比較間接，尤其對于周期性的離線試驗更不易判斷準確

在線：在線監測則是在被試設備處于帶電運行的條件下，對設備的絕緣狀況進行連續或定時的監測，通常是自動進行的 特點：只能采用非破壞性試驗方式。由于可連續監測，除測定絕緣特性的數值外，還可分析特性隨時間的變化趨勢，從而顯著提高了其判斷的準確性

5 絕緣預防性試驗概念：為了對絕緣狀態作出判斷，需對絕緣進行各種試驗和監測，通稱為絕緣預防性試驗。

6 絕緣的監測和診斷技術的三個基本環節：

傳感器與測量方法：正確選用各種傳感器及測量手段，檢測或監測被試對象的種種特性，采集各種特性參數；

數據處理：對原始的雜亂信息加以分析處理(數據處理)，去除干擾，提取反映被試對象運行狀態最敏感、有效的特征參數；

絕緣診斷：根據提取的特征參數和對絕緣老化過程的知識以及運行經驗，參照有關規程對絕緣運行狀態進行識別、判斷，即完成診斷過程。并對絕緣的發展趨勢進行預測，從而對故障提供預警，并能為下一步的維修決策提供技術根據。7

絕緣診斷規則：

規則分類：邏輯診斷，模糊診斷，統計診斷

邏輯診斷：邏輯診斷中將特征只歸結為“有”和“無”兩種(或特征參數大于某給定的閾值則為“有”該特征，否則為“無”)，診斷對象的狀態同樣只歸結為“有”和“無”，或“好”和“壞”兩種，即特征和狀態均采用二值邏輯量來描述。 邏輯診斷簡單明了，應用較廣，但把問題過于簡化，診斷準確度較低

8

模糊診斷：考慮到被試對象的特征及狀態評價的主觀不確定性，即模糊性，許多情況不能簡單地用“有”、“無”和“好”、“壞”來評定。模糊診斷中被試對象的特征和狀態不用二值邏輯量描述，而用多值邏輯的特征函數來描述，如某特征“很強”、“強”、“一般”、“弱”、“很弱”，某故障“嚴重”、“較嚴重”、“一般”、“輕微”、“無”等，然后按特征或狀態參數的取值量確定歸入某一類別。如采用連續變化的特征函數，判斷可更加準確。9 統計診斷：考慮到被試對象特征參數分布的不確定性，即統計性。對于處于同樣狀態的同類設備，其特征參數并不相同，而按一定的統計規律分布。利用這些規律進行絕緣診斷(a)絕緣完好和損壞時(b)兩者重疊圖概率密度曲線不重疊

某特征參數的概率密度104.1絕緣電阻試驗電氣設備的絕緣，其等值電路往往是電阻電容的混合電路。吸收電流：由空間電荷極化造成的位移電流11一、主要參數及技術指標12泄漏電流Ig吸收電流ia當絕緣嚴重受潮或出現導電性缺陷時，R1、R2或兩者之和顯著減小，Ig大大增加，而Ia迅速衰減13所測絕緣電阻是隨測量時間變化而變化的，只有當t＝∞時，其測量值為R=R∞，但在絕緣電阻試驗中，特別是電容量較大時，很難測量R∞的值，因此，在實際試驗中，規程規定，只需測量60s時的絕緣電阻值，即R60S的值，當電容量特別大時，吸收現象特別明顯，如大型發電機，可以采用10min時的絕緣電阻值。

14定義吸收比K：

加壓60秒時的絕緣電阻與15秒時電阻之比值

對大電容量試品（也稱極化指數P）：

為加壓10分鐘時的絕緣電阻與1分鐘時電阻之比值電力設備預防性試驗規程等規定：

電力變壓器及大型發電機凡采用瀝青浸膠及烘卷云母絕緣者：K值應不小于1.3，P值應不小于1.5；大型發電機采用環氧粉云母者：K值應不小于1.6，P應不小于2.0；發電機容量在200MW及以上，推薦測量K2值。15絕緣禽狀態絞的判斗定若絕趙緣內寶部有說集中懼性導順電通創道，簡或絕鄭緣嚴寨重受籌潮，疑則電刊阻R1、R2會顯迫著降靜低，睛泄漏澆電流競大大喬增加新，時展間常銜數τ大為貴減小狐，吸平收電袋流迅才速衰蠢減。珍即使益絕緣蛙部分渠受潮告，只撫要R1與R2中的亮一個身數值削降低枯，τ值也發會大霸為減魚小，怨吸收指電流高仍會冶迅速茅衰減繭，仍怕可造資成吸勺收比K（及戲極化柔指數P，下挎同）鈴的下膛降。擔當K＝1或接委近于1，則蛋設備彎基本央喪失露絕緣炕能力封。K<1儀.3時，導就可山判斷娛絕緣執可能余受潮不同奸絕緣屑狀態爹下的戚絕緣裳電阻醉的變蟻化曲維線16二、旗試驗篩設備撈與試純驗方慣法采用捐兆歐廈表消除裕表面尼泄漏巾電流蠶的影濤響17兆歐希表原比理I1流過匆線圈1，產班生力吹矩M1，I2流過R1＋R2，產睛生力愚矩M2，角雅度α反映提力矩興差R2魚——絕緣揮電阻18兆歐懲表發乒電機賢產生魂的直至流電尾壓有50智0、10哀00、25蒙00、50荷00、10毛00感0V等規嗽格儀表枝的讀議數與微手搖慕式發紡電機伶的端混電壓俱或轉圈速絕槳對值泡的關攪系不讀大，畢一般繡只要虛使得川手柄為的轉選速達晃到額麗定轉鋪速（遙通常燙為12嫁0r/mi欲n）的80％以上慈就行調，重羨要的遇是必逝須保言持轉裹速的轟恒定岡。注意：當試量品電視容較礦大時賽，測肚量后晝須先夜將兆秒歐表野從測悠量回歷路中葬斷開櫻，然浩后才絲式能停缺止轉辮動發請電機痰，以頸免試染品電漠容電勝流反榨充損偉壞儀泄器。19絕緣離電阻胸試驗任的用襲途可發良現兩極劈燕間有禮穿透足性的較導電梳通道受潮表面虎污垢椒（比街較有莖無屏省蔽極霉時的謀值即絕可）不可絡發現絕緣昏中的賞局部晌缺陷哥（裂弓縫、留氣泡詳、開畜裂等中）絕緣渣的老挑化（盛仍保每持高區阻值跪）20三、萄泄漏潔電流肚的測盟量（1）試當驗電鑰壓高際，能窗發現鑒兆歐氣表所乒不能梁發現刺的某真些缺院陷（2）施渠加的過直流童電壓廁逐漸羞升高坐，可咬觀察恥泄漏荷電流夾的變榨化，顯以判省斷絕頑緣屏蔽鈔：電偵暈電螞流和薯表面腥泄漏優電流211－絕繭緣良益好2－絕鑄緣受雁潮3－絕挪緣中堡有集配中性縮慧缺陷4－絕丟緣中抹有危文險的珍集中選性缺慶陷22234.瞇2介質網損耗笛角正耽切的搏測量與絕瓦緣電鹽阻的爐測量闖相比黨，介短質損割耗因熟數是汽表征朗絕緣共功率戚損耗京大小邁的特扛征參慮數，撫與絕劍緣的越體積避大小蒼無關卸。tg寫δ在反傅映集歸中缺謹陷時吧不靈耕敏，皮測tg洪δ法適淡合檢煮測分禾布性舒的絕老緣缺替陷。4.徐2.的1可檢位測的呼缺陷懸種類244.懂2.圾2測量煌原理一、西林押電橋高壓憐臂：代表熊試品州的Zx；無守損耗紗的標翅準電際容CN低壓刻臂：處在日橋箱脫體內轟的可碎調無華感電貴阻R3（Z3）；丹無感價電阻R4和可店調電茅容C4的并什聯（Z4）電橋費平衡筑：檢流免計G檢零保護片：放電擦管西林攝電橋大的基鍛本回貍路25電橋德的平構衡條駐件：26ω=2πf=1珍00πtg背δ=ωR4C4=KC4×1襪06式中C4的單匹位是F，若C4以μF計則圣可得民到tg赴δ=KC4式中K的單患位為F-1。27二、重影響型測量左準確但度的睬因素1、外編界電堤磁場辜的干輔擾（1）雜散汗電容役：高壓睬引線宿與低燈壓臂粗之間肉有電疑場的滲影響婆，可正以看括作其判間有膛雜散渴電容Cs。由盈于低胡壓臂臣的電口位很沙低，Cx和CN的電吃容量擋很小投，如CN一般稍只有5010不0p舒F，雜該散電江容Cs的引型入，樣會產跳生測明量誤卻差。庸若附蔽近另土有高薯壓源所，其討間的鋪雜散津電容Cs會引栽入干墾擾電孟流iS，也卻會造符成測邀量誤旁差。還有增外界早高壓尾電源被的干航擾（2）電場簽干擾俘：雜散絕電容死導致盒的干簽擾電聲流（3）磁場爹干擾咽：電橋色接線漲內感姜應干妄擾電神勢，欣影響盤平衡28抗干便擾措薪施（1）屏蔽29（2）采用升移相屈電源由于火干擾洗源的逆相位虜一般沃是無葬法改扣變的豪，因計此，握可以顯通過苗改變握電源毯的相至位，急使得葬電源犧的相邀位和翁干擾舊的相銳位同薄相或小反相健，來解達到融消除君或減挑少同種頻率停干擾苗的目直的。（3）倒相喚法測量束時將桐電源詞正接扯和倒稿相各勢測量寨一次蔑，測滔得兩扯組結與果tg使δ1、C1和tg包δ2、C2,然后竿計算義求得tg零δ和C：30現場游的試矩品：難以巴實現元屏蔽股，故證干擾令較嚴拉重兩次猴測量畜法（送倒相奶法）煤：第一逃次測踢得tg1和Cx，然開后倒巡壽換試燃驗變撫壓器簽原邊維電源榆線的碑兩頭(試驗旗電壓U的相扯位轉18暖0)，測享得第魚二次腐的數答值tg2和Cx，可用舌下式嶼計算宗得準戀確的tg和Cx值：西林閃電橋襲的基接本回房誠路＝31倒相編法原賓理32影響釣準確荷度的砍因素蹦（2）2、溫偉度一般珠隨溫吉度的創升高械而增改大。國故應股換算倡到同揮一溫殺度值辣（20迷℃）3、試嶄驗電湊壓所染加電擠壓能磁引起晝氣泡爆電離擊或局輛放時漢，tg垃δ增大4、試套品電謝容量對小柴容量家試品朝，能杜有效賢發現何局部胃集中愉性缺丑陷和兇整體開分布也性缺拉陷對大扮容量筋試品考，則蘋只能屠發現規整體向分布染式缺踐陷5、試估品表靜面泄翁漏應進蕉行相弓應處悶理33三、掩反接趨法適用敲情況互：金炒屬外亡殼直帽接放歷在底虜座上蘿（絕敬大多步數電豎氣設維備）問題拜：橋儉本體顛處于柿高電蔬位，交操作禍困難對策較：當業電橋擠電壓知不高景時（咽如≤10潑kV），柴可用劇絕緣砍材料宋做操顯作把騎手；幣當電傷橋電覆壓較抽高時征，操爸作者劍與橋稀本體踢在法督拉第嗓籠內34四、烏角差鬼測量催法原理甜：通僅過直羨接測塌量電窗壓和草電流播的角鋤差來散測量tg救δ方法南：同威時測汁量流菠過標出準電遮容器妄電流畏（其奪相角弟與流放過試拌品的伴容性兼電流埋的相訂角一亞致）鵝和流制過試存品的翁電流因（全蛋電流弓），歇得到枯二者罰之間助的相燒角差背，從示而可性以計勝算tg蜜δ的數罵值。含通過底數字柿處理鋒實現手。有逐既步取殖代平艘衡法撞測量堡的趨儀勢。354.氣2.飄3測試趣功效可檢阿測（1）受罵潮（2）穿質透性濁導電疑通道（3）絕湊緣內循含氣足泡的墨游離定，絕泳緣分弊層、株脫殼（4）老趁化劣隊化，句繞組冬上附紗積油呈泥（5）絕敢緣油喜臟污套，劣壺化等不可問檢測（1）非掩穿透測性的持局部濕損壞（2）很目小部腎分絕踏緣的貿老化犯劣化（3）個站別的倒絕緣教弱點36局部吃放電那的概佛念：簡稱泰為PD瓣-P邊ar脆ti輛al謹D祥is向ch飼ar療ge，指北由于新電氣練設備數內部勞絕緣筆里面做存在鉗的弱臉點，獻在一弊定外元施電塑壓下餡發生反的局跌部的升重復閘擊穿窩和熄乞滅現瞧象局部筐放電萌的危覆害：局部揮放電才發生喪在一關個或你幾個揀絕緣父內部屢的氣如隙或英氣泡飼之中游，因懂為在蚊這個她很小著的空臺間內哪電場痰強度絞很大讓。它漿的放竭電能塵量很客小，綁所以昨它的舊存在酷并不昌影響慎電氣弟設備央的短腸時絕混緣強黎度。星但如膽一個貓電氣絨設備其在運脾行電領壓下第長期魚存在唐局部烤放電途現象派，這垮些微老弱的慨放電偵能量溪和由蹤蝶此產稀生的功一些階不良效效應堂，如窩不良毅化合算物的裕產生姐，就議可以宿慢慢聾地損搖壞絕步緣，役日積鈴月累寇，最析后可更導致忘整個嫌絕緣均被擊驚穿，濱發生璃電氣絮設備竊的突咽發性更故障4.尾3局部惕放電干測量37局部橫放電煙的特巨點：當介觀質內央部發失生局慶部放躬電時知，伴要隨著徒發生指許多較現象冶。有燒些屬們于電廈的：粗如電膀脈沖楚的產避生，鄉豐介質約損耗坐的增昏大和磨電磁亞波放鍵射；快有些擠屬于趁非電觸的：歌如光凈、熱約、噪昨音、獵氣體囑壓力殖的變毒化和捧化學盜變化局部很放電桶的檢吊測：這些次現象覽都可芬以用館來判魔斷局蹤蝶部放豆電是癥否存蹄在，拿因此題檢測摟的方史法也芽可以眠分為諒電的窄和非排電的返兩類38測量火局部崗放電袖的幾束種方揮法絕緣唉油的遇氣相閃色譜桑分析搶法：這項序試驗泊是通圈過檢吳查電繪氣設饒備油好樣內岡所含籃的氣匠體組蹦成的找含量穴來判畝斷設粉備內帶部的遭隱藏魂缺陷超聲級波探恰測法頭：在電為氣設區備外逮壁放工上由侮壓電爹元件策和前咳置放習大器言組成對的超漸聲波擾探測擋器，燙用以陷探測護局部租放電顧所造資成的令超聲意波，猜從而軋了解毒有無濁局部參放電傷的發蟲生，垃粗測扛其強政度和旱發生炒的部轎位脈沖賣電流乘法：測PD所形兼成的尿脈沖灰電流秩大小丙以判陸斷絕律緣PD的強突弱程矩度，慮這種礎方法察可以皇給出孩定量埋的結昆果，怠目前泛規程辛中已形規定嚷了定瀉量的慌指標394.甜3.嫌1局部徐放電不的基欠本物并理過憐程局部去放電污的三筍電容挎模型Cg：氣泡撇的電烏容Cb：和Cg