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电气设备绝缘电阻、吸收比和极化指数的试验方法

时间:2019-03-14        阅读:loading... 次        来源:致卓测控
文章标题:电气设备绝缘电阻、吸收比和极化指数的试验方法关  键 词:电气设备,绝缘电阻,吸收比,极化指数,试验方法概      述:测量电气设备的绝缘电阻,是检查设备绝缘状态最简便和最基本的方法。在现场普遍用绝缘电阻测试仪测量绝缘电阻。绝缘电阻值的大小常能灵敏地反映绝缘情况,能有效地发现设备绝缘局部或整体受潮和脏污,以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷。

1、试验内容

试验内容包括绝缘电阻、吸收比和极化指数。

1.1 绝缘电阻

测量电气设备的绝缘电阻,是检查设备绝缘状态最简便和最基本的方法。在现场普遍用绝缘电阻测试仪测量绝缘电阻。绝缘电阻值的大小常能灵敏地反映绝缘情况,能有效地发现设备绝缘局部或整体受潮和脏污,以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷。

用绝缘电阻测试仪测量设备的绝缘电阻,由于受介质吸收电流的影响,绝缘电阻测试仪指示值随时间逐步增大,通常读取施加电压后60s的数值或稳定值,作为工程上的绝缘电阻值。

1.2 吸收比和极化指数

吸收比K为60s绝缘电阻值(R60s)与15s绝缘电阻值(R15s)之比值,即:

        K=R60s/R15s

对于大容量和吸收过程较长的被试品,如变压器、发电机、电缆、电容器等电气设备,有时吸收比值R60s/R15s尚不足以反映吸收的全过程,可采用较长时间的绝缘电阻比值,即10min时的绝缘电阻(R10min)与1min时的绝缘电阻(R1min)的比值PI来描述绝缘吸收的全过程,PI称作绝缘的极化指数,即:

        PI=R10min/R1min

在工程上,绝缘电阻和吸收比(或极化指数)能反映发电机、油浸式电力变压器等设备绝缘的受潮程度。绝缘受潮后吸收比(或极化指数)值降低(如图1-1), 因此它是判断绝缘是否受潮的一个重要指标。

应该指出,有时绝缘具有较明显的缺陷(例如绝缘在高压下击穿),吸收比(或极化指数)值仍然很好。吸收比(或极化指数)不能用来发现受潮、脏污以外的其他局部绝缘缺陷。

某台发电机绝缘电阻R与时间t的关系
图1-1 某台发电机绝缘电阻R与时间t的关系
1——干燥前15℃;2——干燥结束前73.5℃;3——运行72h后,并冷却至27℃

2、使用仪表

试验最常用的测量仪表是ZC-430A绝缘电阻测试仪

2.1 绝缘电阻测试仪的型式

绝缘电阻测试仪按电源型式通常可分为发电机型和整流电源型两大类。发电机型一般为手摇(或电动)直流发电机或交流发电机经倍压整流后输出直流电压;整流电源型由低压工频交流电(或干电池)经整流稳压、品体管振荡器升压和倍压整流后输出直流电压。

2.2 绝缘电阻测试仪的电压

绝缘电阻测试仪的电压通常有100V、250V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V等多种。也有可连续改变输出电压的绝缘电阻测试仪。应区分不同被试设备,按照相关规程的有关规定选用适当输出电压的绝缘电阻测试仪。

对水内冷发电机采用专用绝缘电阻测试仪测量绝缘电阻。

2.3 绝缘电阻测试仪的容量

绝缘电阻测试仪的容量即最大输出电流值(输出端经亳安表短路测得)对吸收比和极化指数测最有一定的影响。测量吸收比和极化指数时应尽篮采用大容量的绝缘电阻测试仪,即选用最大输出电流1mA及以上的绝缘电阻测试仪,大型电力变压器宜选用最大输出电流3mA及以上的绝缘电阻测试仪,以期得到较准确的测量结果。

2.4 绝缘电阻测试仪的负载特性

ZC-430A绝缘电阻测试仪的负载特性,即被测绝缘电阻R和端电压U的关系曲线,随绝缘电阻测试仪的型号而变化。图1-2为绝缘电阻测试仪的一般负载特性。当被测绝缘电阻值低时,端电压明显下降。

绝缘电阻测试仪的一般负载特性
图1-2 绝缘电阻测试仪的一般负载特性

2.5 选用绝缘电阻测试仪时的注意事项

a)对有介质吸收现象的发电机、变压器等设备,绝缘电阻值、吸收比值和极化指数随绝缘电阻测试仪电压高低而变化,故历次试验应选用电压相同和负载特性相近的绝缘电阻测试仪

b)对二次回路或低压配电装置及电力布线测量绝缘电阻,并兼有进行直流耐压试验的目的时,可选用2500V绝缘电阻测试仪。由于低压装置的绝缘电阻一般较低(1MΩ~20MΩ), 绝缘电阻测试仪输出电压因受负载特性影响,实际端电压并不高。用2500V绝缘电阻测试仪代替直流耐压试验时,应考虑到由于绝缘电阻低而使端电压降低的因素。

3、试验步骤

3.1 断开被试品的电源,拆除或断开对外的一切连线,将被试品接地放电。对电容量较大者(如发电机、电缆、大中型变压器和电容器等)应充分放电(不少于5min)。放电时应用绝缘棒等工具进行,不得用手碰触放电导线。

3.2 用干燥清洁柔软的布擦去被试品外绝缘(如变压器套管等)表面的脏污,必要时用适当的清洁剂洗净。

对于高压大容量的电力变压器,若湿度等原因造成外绝缘对测盘结果影响较大时,应尽量在空气相对湿度较小的时段(如午后)进行测量。

3.3 绝缘电阻测试仪上的接线端子“E”是接被试品的接地端的,常为正极性;“L”是接被试品高压端的,常为负极性;“G” 是接屏蔽端的。“L”与被试品之间应采用相应绝缘强度的屏蔽线和绝缘棒作连接。

将绝缘电阻测试仪水平放稳,试验前对绝缘电阻测试仪本身进行检查。发电机型绝缘电阻测试仪不摇时其指示应停在任意位置;当接通整流电源型绝缘电阻测试仪电源或摇动发电机型绝缘电阻测试仪在低速旋转时,用导线瞬时短接“L”和“E”端子,其指示应为零;开路时,接通电源或绝缘电阻测试仪达额定转速时其指示应指“∞”。然后断开电源或使绝缘电阻测试仪停止转动,将绝缘电阻测试仪的接地端与被试品的地线连接,绝缘电阻测试仪的高压端接上屏蔽连接线,连接线的另一端悬空(不接试品),再次接通电源或驱动绝缘电阻测试仪,绝缘电阻测试仪的指示应无明显差异。

对整流电源型绝缘电阻测试仪,将ZC-430A绝缘电阻测试仪的接地端与被试品的地线连接,将带屏蔽的连接线L接到被试品测量部位,接通绝缘电阻测试仪电源开始测量,必要时接上屏蔽环(见6.1)。

对发电机型绝缘电阻测试仪保持额定转速,将带屏蔽的连接线L接到被试品测量部位开始测量。如遇表面泄漏电流较大的被试品(如发电机、变压器等)还要接上屏蔽环(见6. 1)。

3.4 对整流电源型绝缘电阻测试仪保持其输入电源电压和直流输出电压稳定,对发电机型绝缘电阻测试仪保持绝缘电阻测试仪在额定转速,待指针或绝缘电阻数字稳定后(或60s),读取绝缘电阻值。

3.5 测量吸收比和极化指数时,接通被试品后,同时记录时间,分别读出15s和60s(或1min和10min)时的绝缘电阻值。

3.6 读取绝缘电阻值后,对发电机型绝缘电阻测试仪应先断开接至被试品高压端的连接线,然后再将绝缘电阻测试仪停止运转。测试大容量设备时更要注意,防止被试品的电容在测量时所充的电荷经绝缘电阻测试仪放电而使绝缘电阻测试仪损坏;对带保护的整流电源型绝缘电阻测试仪可以不受断开接至被试品高压端的连接线与将绝缘电阻测试仪断开电源停止运转的顺序限制。

3.7 断开绝缘电阻测试仪连线后将被试品短接放电并接地。

对发电机型--ZC-402B水内冷发电机绝缘电阻测试仪当其输出电压较高、被试品电容量较大时,断开绝缘电阻测试仪连线后宜先经电阻将被试品放电,待残余电荷释放一段时间后再将被试品直接放电并接地。

3.8 测量时应记录被试设备的温度、空气温度、湿度、气象情况、试验日期及使用仪表等。

4、影响因素及注意事项

4.1 外绝缘表面泄漏的影响

一般应在空气相对湿度不高于80%条件下进行试验,在相对湿度大于80%的潮湿天气,电气设备引出线瓷套表面会凝结一层极薄的水膜,造成表面泄漏通道,使绝缘电阻明显降低。此时,应按图1-3所示的接线图,在被试品引出线套管上装设屏蔽环(用细铜线或细熔丝紧扎数圈,使其和引出线套管外表面紧密接触),并连接到绝缘电阻测试仪屏蔽端子。屏蔽环应接在靠近绝缘电阻测试仪高压端所接的引出线套管端子,远离接地部分,以免造成绝缘电阻测试仪过载,使端电压急剧降低,影响测量结果。

测量绝缘电阻时屏蔽环的位置
图1-3 测量绝缘电阻时屏蔽环的位置

4.2 残余电荷的影晌

若试品在上一次试验后,接地放电时间t不充分,绝缘内积聚的电荷没有完全释放,仍积滞有一定的残余电荷,会直接影响绝缘电阻、吸收比和极化指数的测量结果。图1-4为一台发电机先测量绝缘电阻后经历不同的放电时间再进行复测的结果,可以看出,接地放电时间至少5min以上才能得到较正确的结果。

某台发电机经不同接地放电时间后复测绝缘电阻结果
图1-4 某台发电机经不同接地放电时间后复测绝缘电阻结果

对于交联电缆试验时应注意,由于残余电荷的影响,电缆耐压前后(尤其是直流耐压)的绝缘电阻的变化可能较大,放电时间应足够长。

对三相发电机分相测量定子绝缘电阻时,试完第一相绕组后,也应充分放电5min以上,才能打开第二相绕组的接地线试验第二相绕组。否则同样会发生相邻相间异极性电荷未放净造成测得绝缘电阻值偏低的现象。

4.3 感应电压的影响

测量高压架空线路绝缘电阻时,若该线路与另外带电线路有平行段,则不宜进行测量,防止静电感应电压危及人身安全,也避免工频感应电流流过绝缘电阻测试仪使测量无法进行。

测量变电所、升压站高压母线附近的高压电气设备绝缘电阻时,若被试设备上的感应电压太高,也会对安全和试验结果产生较大影响。

雷电活动对架空线路有影响时不可进行该线路的绝缘电阻测量。

4.4 温度的影响

测量绝缘电阻时,试品温度一般应在10℃~40℃之间。

绝缘电阻随着温度升高而降低,但目前还没有一个通用的固定换算公式。

温度换算系数最好以实测决定。例如正常状态下,当设备自运行中停下,在自行冷却过程中,可在不同温度下测量绝缘电阻值,从而求出其温度换算系数。

4.5 测量结果的判断

绝缘电阻值的测量是常规试验项目中最基本的项目。根据测得的绝缘电阻值,可以初步估计设备的绝缘状况,通常也可决定是否能继续进行其他施加电压的绝缘试验项目等。

在DL/T 596中,有关绝缘电阻标准,除对少数结构比较简单和部分低电压设备规定了最低值外,对多数高压电气设备的绝缘电阻值不作规定或自行规定。

除了测得的绝缘电阻值很低,试验人员认为该设备的绝缘不良外,在一般情况下,试验人员应将同样条件下的不同相绝缘电阻值进行比较,不应有明显差别,或以同一设备历次试验结果(在可能条件下换算至同一温度)进行比较,不应有显著降低(例如降低至70%), 结合其他试验结果进行综合判断。需要时,应对被试品各部位分别进行分解测量(将不测量部位接屏蔽端),便于分析缺陷部位。

4.6 绝缘电阻测试仪的校验

ZC-430A绝缘电阻测试仪每年应校验一次,校验结果应满足JJG 622的规定。

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