試驗基本知識

電工進網(wǎng)作業(yè)許可培訓教材特種類高壓試驗專業(yè),第三章高壓試驗基本知識,.,第一節(jié)直流電阻測量,直流電阻的測試是電氣設備試驗中常見的測試項目。對判斷電氣設備導電回路的鏈接和接觸情況起到重要的作用。一、測量直流電阻的意義測試帶線圈電氣設備的直流電阻，可以檢查出繞組內(nèi)部導線接頭的焊接質(zhì)量、引線與繞組接頭的焊接質(zhì)量、繞組有無短路現(xiàn)象、變壓器電壓分接開關各個分接位置及引線與套管的接觸是否良好、并聯(lián)支路連接是否正確、載流部分有無斷路、接觸不良。斷路器導電回路接觸好壞是保證斷路器安全運行的一個重要條件，導電回路電阻增大，將使觸頭發(fā)熱嚴重、造成彈簧退火、觸頭周圍絕緣零件燒損，因此需要測量導電回路直流電阻。,.,二、直流電阻測試方法直流電阻的測量原理，是在被測回路中通以直流電流，因而在被測電阻上產(chǎn)生電壓降，測量出通過被測電阻的電流及電阻上的電壓降，根據(jù)歐姆定律，即可算出被測電阻的直流電阻。1.直流壓降法（電壓、電流表法）電流電壓表法又稱電壓降法。電壓降法的測量原理，是在被測回路中通以直流電流，測量回路的電阻上的電壓降，根據(jù)歐姆定律，即可算出回路的直流電阻。,（a）測量小電阻（b）測量大電阻；K1、K2刀閘；Rx被測電阻,.,根據(jù)被測電阻Rx的大小選擇試驗接線（Rx1，選擇圖（b）。Rx1，選擇圖（a）。檢查接線正確無誤后，應先合上刀閘K1接通電流回路，待測量回路的電流穩(wěn)定后，再合刀閘K2接入電壓表，記錄數(shù)據(jù)。測量結束后，先斷開K2，后斷開K1，以免感應電動勢損壞電壓表。在一定的測量電壓下，由于電流表內(nèi)阻產(chǎn)生的電壓降以及電壓表分流的影響，對于不同的試驗接線，其Rx計算如下：圖（a）：,圖（b）：,RV：電壓表內(nèi)阻,RA：電流表內(nèi)阻,.,2平衡電橋法應用電橋平衡的原理測量繞組直流電阻的方法，稱為電橋法。常用的有單臂電橋及雙臂電橋兩種。電橋由四個橋臂、指零儀和電源組成。使用時，改變調(diào)節(jié)臂阻值，使指零儀指零，則C，D兩點電位相等，電橋平衡,此時：RX=,.,3.單臂電橋和雙臂電橋單臂電橋接線簡單、操作簡便，但不能消除引線及接觸電阻的影響，所以測量小電阻誤差很大，一般測量10以上電阻。雙臂電橋具有不同結構可以克服引線及接觸電阻的影響，可測量精確測量10-5-11的電阻，測量誤差不大于0.5%。,單臂電橋,雙臂電橋,.,4.快速充電和直阻自動測試儀測量大型變壓器直流電阻時，由于繞組的直流電阻很小，電感很大，有的繞組電感可達數(shù)千H而電阻僅有0.10.01，因此在測量直流電阻時，繞組在直流電壓作用下，從充電至穩(wěn)定所需的時間很長，尤其是容量大、電壓高的變壓器，測量一次電阻數(shù)值往往需要十幾分鐘到幾十分鐘。因此，為縮短每次測量的充電時間，提高試驗效率，必須采取措施加快試驗速度。加快測量速度的關鍵，就是縮短充電到穩(wěn)定的時間，即減小電路的充電時間常數(shù)。因為=LR，所以要減小時間常數(shù)()可以通過減小試驗回路的電感或增大試驗回路電阻來達到。,.,目前廣泛采用全壓恒流源，其測試的工作原理為恒流充電，首先電壓源高電壓（幾十伏）給繞組充電，快速充到設定電流值后高壓自動斷開并切換為恒流充電，由于恒流源電壓低（幾伏），電流不會增長，電路進入強制狀態(tài)，充電過程結束，可進行測量。,.,目前生產(chǎn)的變壓器直阻快速測試儀，能滿足變壓器直流電阻快速測量的需要，直阻快速測試儀分5A，10A，或更大電流輸出，采用全壓恒流電源技術，具有體積小、重量輕、輸出電流大等特點。整機由微機控制，自動化程度高，具有自動放電和放電指示功能。測試精度高，操作簡便，可實現(xiàn)變壓器變壓器直阻快速測試。,.,三、測量直阻注意事項1）測量電感性被試品的充電過程。注意電流穩(wěn)定后才能進行測量。2）直流電阻與溫度有關。測試后應換算至同一溫度進行比較。Rt2=(T+t2T+t1)Rt1Rt2換算至溫度為t2時的繞組直流電阻，；Rt1溫度為t1時的繞組直流電阻，；T溫度換算系數(shù)。銅線235，鋁線225。3）直流電阻測得數(shù)值的精度與所選倍率有關。使用電橋測量時，選擇合適倍率，使讀數(shù)位數(shù)最多，保證精度。測試結果的判斷應根據(jù)相關規(guī)程。,.,第八節(jié)接地電阻測量,接地裝置是為電力設備接地用的裝置，接地裝置的功能是當故障電流或雷擊電流通過電力設備的接地部分時，使其相對于零電位的電位升高不超過容許值。為此，要求故障電流或雷擊電流通過接地裝置時，接地裝置的電位不能超過容許值，這就要求接地裝置的地中阻抗不能超過一定的值，并且要經(jīng)常進行測定。接地裝置關系設備安全運行和人身安全，故應掌握正確的測量方法和接地電阻的合格值。,.,一、電力系統(tǒng)的接地和接地電阻1.電氣裝置接地分類電氣裝置的某導電部分經(jīng)接地線連至接地體叫接地。按其作用一般分為三類：(1)工作接地。為滿足電力系統(tǒng)或電氣設備的運行要求，而將電力系統(tǒng)的某一點進行接地，稱為工作接地，如電力系統(tǒng)的中性點接地。(2)保護接地。為防止電氣設備的絕緣損壞，將其金屬外殼對地電壓限制在安全電壓內(nèi)，避免造成人身電擊事故，將電氣設備的外露可接近導體部分接地，稱為保護接地，如，電機、變壓器、照明器具、手持式或移動式用電器具和其他電器的金屬底座和外殼；電氣設備的傳動裝置；配電、控制和保護盤。,.,(3)防雷接地。為防止雷電過電壓對人身或設備產(chǎn)生危害，而設置的過電壓保護設備的接地，稱為防雷接地，如避雷針、避雷器的接地。流過防雷接地體的是時間很短（一般為數(shù)十微妙）的雷電流，其值有時可達數(shù)十至數(shù)百千安。防靜電接地。為了消除靜電對人身和設備產(chǎn)生危害而進行的接地，如將某些液體或氣體的金屬輸送管道或車輛及計算機、精密儀器的接地。,.,接地裝置的結構接地裝置是由接地體和接地引下線組成的。與土壤直接接觸的金屬體稱為接地體；連接電氣設備與接地體之間的導線稱為接地引下線。接地體是埋設于土壤中的一組金屬導體。接地體是由n根垂直接地極和n根水平接地極焊接為一體的組合電極，作成長圓形或橢圓形網(wǎng)格狀的接地網(wǎng)。一般水平接地極的埋設深度為0.6-0.8米；垂直接地極的埋設深度是在水平接地體以下2.5米的深度（接地規(guī)程要求），并與水平接地焊接牢固。增大地網(wǎng)面積,增加垂直接地極可以有效降低地網(wǎng)的接地電阻,.,2.接地電阻接地體對地電阻和接地引下線電阻之和稱接地裝置的接地電阻。任何接地極都存在接地電阻。接地電阻是電流I經(jīng)接地極流入大地時，接地電極的電位U對I的比值，它主要是大地所呈現(xiàn)的電阻，接地電阻的大小除了和大地的結構、土壤電阻率有關外，還和接地體的幾何尺寸和形狀有關，在雷電沖擊電流流過時還和流過接地體的沖擊電流的幅值和波形有關。通過接地極的電流如為工頻電流，求得的接地電阻，如通過接地極的電流為沖擊電流則叫沖擊接地電阻。,.,對于工作接地和保護接地測量的接地電阻一般指工頻接地電阻。雷電保護接地使用沖擊接地電阻。對同一接地裝置，當尺寸較小時沖擊電阻小于工頻接地電阻，沖擊電阻與工的比值等于或大于1具體數(shù)值與土壤電阻率有關，土壤電阻率越大，比值越大。平常測量的接地電阻為頻接地電阻，沖擊接地電阻可通過埋設方式和土壤電阻率換算。,.,二、接地電阻的測量1.測量原理由于土壤電阻的存在，電流自接地極經(jīng)周圍土壤流散時，會在土壤中產(chǎn)生壓降并形成球形分布；,.,電壓電流表法測量接地電阻，E為交流電源，G接地體，P電壓輔助極，C電流輔助極。在電位分布曲線的中間位置存在電位差接近于零的區(qū)間P1P2，區(qū)間P1P2表明：接地裝置的電流場與電流極的電流場互不干擾，兩者之間存在實際零電位差區(qū)。在這種條件下，接地裝置與點P之間的電位差就是測量(故障)電流IG在接地裝置上產(chǎn)生的電壓降UG，即接地裝置的電壓UG。RG=UG/IG。若接地裝置與電流極之間的距離比較小則接地裝置的電流場與電流極的電流場會產(chǎn)生互相干擾，在中間沒有零電位區(qū)。就不能準確地獲得接地裝置的電壓，不能得到準確的接地阻抗值。應該保證電流極離接地裝置的邊緣有足夠的距離.如被測接地體是單個接地體，GC之間為40m,GP之間20m.,.,2.接地電阻測量方法目前最常用的接地電阻測量方法，電壓-電流表法、專用測量儀表，如比例計法等。常用的ZC8型接地電阻表是利用補償測量接地電阻的。其原理如圖，E、P、C點對地中零電位分別呈現(xiàn)電阻Rx、Rp、Rc。測量時，移動滑動接點K，使得電壓表的指示為零，即P支路無電流，K點電位為零，這時可以得到,.,測量方法：1）用兩根20-50mm、長0.7-1.5m的鋼管或圓鋼垂直打入地中，露出150-200mm，最為P極和C極，EC大于40m，P極在中間，測試點與P、C在一水平線，如測量接地網(wǎng)電阻，C與電網(wǎng)邊緣的長度為4-5倍D，D接地網(wǎng)對角線長度。2）接地電阻表水平放置，調(diào)整零位。3)用專用測量線接好被試品和P、C端。4)將倍率開關放在最大位置，搖動接地電阻表手柄，調(diào)節(jié)刻度盤使檢流計指針指向中心線。不能滿足要求時調(diào)整倍率，加快搖動接地電阻表手柄達到120r/min，讀取數(shù)據(jù)。改變P的位置，測量三遍后取平均值。,.,3.測試注意事項1）應避免在雨后立即測量接地電阻。為了保證四季中接地電阻均能符合要求，最好在土壤干燥的季節(jié)進行測量。2）為避免干擾，應在停電時測量接地電阻。3）采用三角形布置，應選擇幾種不同布置測量幾次，取平均值。4）測量時，不要有有人員走動，避免雜散電流引起的電位差造成傷害。,.,4.土壤電阻率測量方法四極法測量土壤電阻率：在被測區(qū)域沿直線等距離插入地下4根金屬針棒，直徑1-2cm，長度0.5-1m，彼此相距為“a”厘米，一般為20m金屬針棒的埋入深度應為距離“a”的1/20。用4根測試線將4根金屬針棒與C1，P1，P2，C2四個測試電極相連，計算公式：=2aR,.,三、接地電阻允許值1.有效接地系統(tǒng)和低電阻接地系統(tǒng)的變電所1kv以上：R2000/I其中I：計算用的流經(jīng)接地裝置的入地短路電流;I4000A時R應0.5歐姆。2.不接地、消弧線圈接地和高電阻系統(tǒng)1）高壓與低壓公用系統(tǒng)：R120/I但不大于4歐姆2）高壓電氣裝置的阻值：R250/I但不大于10歐姆3.低壓電力設備的接地電阻：100kVA及以上不大于4歐姆100kVA以下不大于10歐姆4.防雷接地接地電阻1）獨立避雷針：不大于10歐姆2）與架空線直接連接的旋轉(zhuǎn)電機進線段上避雷器：不大于3歐姆,.,第九節(jié)局部放電測量介紹,局部放電是指發(fā)生在電極之間但不完全連通兩個電極的放電。一般是由于絕緣體內(nèi)部或絕緣表面局部電場特別集中而引起的，通常這種放電表現(xiàn)為持續(xù)時間小于1s的脈沖，通常伴隨著聲、光、熱和化學反應等現(xiàn)象。這種放電的能量是很小的，所以它的短時存在并不影響電氣設備的絕緣強度，但介質(zhì)一旦發(fā)生局部放電，這些微弱的放電將產(chǎn)生累積效應會使絕緣的介電性能逐漸劣化并使局部缺陷擴大，最后導致絕緣擊穿。,.,一、局部放電測量交接規(guī)程規(guī)定-110kV互感器進行10%局部放電抽檢，110kV變壓器對絕緣有懷疑時進行局部放電試驗。預防性試驗規(guī)程規(guī)定，對20-335kV固體互感器每1-3年進行局部放電測量。如絕緣材料中含有氣隙、雜質(zhì)、油隙及金屬部件或?qū)Ь€等純在尖叫毛刺等，這時可能會出現(xiàn)介質(zhì)內(nèi)部或介質(zhì)與電極之間的放電，由于氣體的介電系數(shù)比絕緣材料、油的介電系數(shù)?。?1），故氣隙的場強高，當場強高到一定數(shù)值時，氣隙產(chǎn)生放電。絕緣結構中的局部放電會損傷絕緣，嚴重時引起擊穿，放電產(chǎn)生的熱量、臭氧等氣體將產(chǎn)生化學作用，造成絕緣材料腐蝕損壞。,.,局部放電對絕緣的危害程度取決于-強度-大小-次數(shù)，又同時與絕緣材料的耐電強度，在局放下的破壞程度有關，局放具有積累效應。局部放電測量就是確定試品是否存在放電及放電是否超標,確定局部放電起始和熄滅電壓。發(fā)現(xiàn)其它絕緣試驗不能檢查出來的絕緣局部隱形缺陷及故障。超標-定位-判斷原因-消除試驗方法-電氣法和非電氣法。電氣法：脈沖電流法、介質(zhì)損耗法和電磁輻射法。非電氣法：聲波法、測光法、側(cè)熱法和物理化學法。電氣法較非電氣法更靈敏，脈沖電流法應用最廣泛。,.,二、脈沖電流法檢測局部放電局部放電伴有一定數(shù)量的電荷通過電介質(zhì)，引起試品外部電極上的電壓變化，產(chǎn)生脈沖電流，通過脈沖電流的檢測來反映局部放電的電荷量。局部放電很弱-放大-干擾-寬帶或窄帶-寬帶：能區(qū)分波形和極性。窄帶：波形畸變。變壓器-使用寬帶脈沖電流法已經(jīng)很成熟，由于其檢測靈敏度很高，且容易進行放電量校準，采用高頻檢測阻抗還可準確再現(xiàn)局部放電脈沖波形，故在進行局部放電機理研究、實驗室測試中占主導地位。但由于其易受到外界環(huán)境的電磁干擾，使其靈敏度大大下降，故在現(xiàn)場應用中受到一定的限制。,.,局部放電主要參量：局部放電的視在電荷q：電荷瞬時注入試品兩端時,試品兩端電壓的瞬時變化量與試品局部放電本身所引起的電壓瞬變量相等的電荷量,一般用pC(皮庫)表示。局部放電試驗電壓：按相關規(guī)定施加的局部放電試驗電壓，在此電壓下局部放電量不應超過規(guī)定的局部放電量值。規(guī)定的局部放電量值：在規(guī)定的電壓下，對給定的試品，在規(guī)程或規(guī)范中規(guī)定的局部放電參量的數(shù)值。局部放電起始電壓Ui：試品兩端出現(xiàn)局部放電時，施加在試品兩端的電壓值。局部放電熄滅電壓Ui:試品兩端局部放電消失時的電壓值。）,.,-,PD的形成,+,放電前,V,t,.,局部放電過程,-,+,V,t,放電通道,放電初始：,.,放電初始狀態(tài)后,-,+,V,t,充電,+,-,.,電壓改變極性,+,充電,+,-,V,t,-,.,負電壓減少了反向放電量,V,t,reversedischarge反向放電,-,+,.,反向放電后放電存儲電荷的方向會改變,V,t,depositedcharges放電沉積,+,-,-,+,.,當試驗電壓周期變化完成后，因試驗電壓和放電存儲電荷的作用會產(chǎn)生放電,+,V,t,partialdischarge局部放電,+,-,-,.,實際上的情況會更復雜,X,X,Y,Y,Z,VX,Cz,Cy,Vy,Vz,固體絕緣中的