电气设备故障诊断综述.ppt

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1、电气设备的故障诊断1设备试验的重要意义 预防性试验是电力设备运行与维护工作的一个重要环节，是保证电力系统安全运行的有效手段之一。电力设备绝缘预防性试验是指对已经投运的设备按照规定的试验条件、试验项目和试验周期所进行的检查、试验和监测。它是判断设备能否继续投入运行，预防发生事故或设备损坏以及保证设备安全运行的重要措施。因此，我国规定，凡电力系统的设备，应根据电力设备预防性试验规程的要求进行预防性试验，防患于未然。2产生缺陷的原因 电气设备在制造、运输和检修过程中，有可能因发生意外事故而残留有潜伏性缺陷；在长期运行过程中，又受到电场的作用、导体发热的作用、机械力损伤与化学腐蚀作用以及大气条件的影响

2、等，在这些外界因素的影响下，可能逐渐产生缺陷，使其绝缘性能变坏，这就是通常所说的劣化。劣化的绝缘有的是可逆的，有的是不可逆的。可逆：绝缘受潮，烘干后可以恢复其绝缘性能。绝缘在各种因素的长期作用下发生一系列的物理、化学变化，导致绝缘性能和机械性能等不断下降，我们称这种劣化为老化。设备劣化是指设备降低或丧失了规定的功能。设备劣化包括设备工作异常、性能降低、突发故障、设备损坏和经济价值降低等状态表现的总称。3预防性试验的分类按对被试设备绝缘的危险性进行分类：1、非破坏性试验2、破坏性试验按照停电与否进行分类：1、常规停电预防性试验2、在线监测按测量的信息分类：1、电气法2、非电气法4破坏性试验：交流

3、耐压试验，直流耐压试验非破坏性试验：测量绝缘电阻、测量泄露电流、测量介质损耗因数、测量电压分布等5绝缘电阻、吸收比试验一、绝缘电阻试验使用范围 绝缘电阻试验是电气设备绝缘试验中一种最简单、最常用的试验方法。当电气设备绝缘受潮，表面变脏，留有表面放电或击穿痕迹时，其绝缘电阻会显著下降。绝缘电阻测量和吸收比测量可以发现绝缘的贯通的集中性缺陷，绝缘整体受潮或有贯通性的局部受潮。根据绝缘等级的不同，测试要求的区别，常采用的兆欧表输出电压有100v、250V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V等。二、绝缘电阻试验的主要参数及技术指标 电气设备的绝缘，不能等值为单纯的电阻，其等值电

4、路往往是电阻电容的混合电路。很多电气设备的绝缘都是多层的，如图1-1为双层电介质的一个简化等值电路。6 工程上用“吸收比”来反映绝缘状态是否良好，吸收比一般用K表示，其定义为：K R60s/R15s （11）式中 R60S为t=60s测得绝缘电阻值，R15S为t=15s时测得的绝缘电阻值，如果绝缘严重受潮，则吸收比K将约等于1。对于电容量较大的绝缘试品，K可采用下式表示：K R10min/R1min （12）式中 R10min为t=10min时测得的绝缘电阻值，R1min为t=1min时测得的绝缘电阻值，K在工程上称为极化指数。当绝缘状况良好时，K值较大，其值远大于1，当绝缘受潮时，K值将变小

5、，一般认为如K1.3时，就可判断绝缘可能受潮。绝缘电阻和吸收比测量可发现绝缘贯通的集中性缺陷，绝缘整体受潮，贯通性的局部受潮。三、试验设备 工程上进行绝缘电阻试验所采用的设备为兆欧表，输出电压是脉动的直流电压。兆欧表有三个接线端子：线路端子（L），接地端子（E），屏蔽（或保护）端子（G），被试品接在L和E之间，G用以消除绝缘试品表面泄漏电流的影响，其试验原理接线如图13所示。7五、测量绝缘电阻的规定（一）测试规定（1）试验前应拆除被试设备电源及一切外连线，并将被试物短接后接地放电1min，电容量较大的应至少放电2min，以免触电。（2）校验兆欧表是否指零和无穷大。（3）用干燥清洁的柔软布擦去被

6、试物的表面污垢，必要时可先用汽油洗净套管的表面积垢，以消除表面的影响。（4）接好线，如用手摇式兆欧表时，应用恒定转速（120r/min）转动摇柄，兆欧表指针逐渐上升，待1min后读取其他绝缘电阻值。（5）在测量吸收比时，为了在开始计算时就能在被试物上加上全部试验电压，应在兆欧表达到额定转速时再将表笔接于被试物，同时计算时间，分别读取15s和60s的读数。（6）试验完毕或重复进行试验时，必须将被试物短接后对地充分放电。这样除可保证安全外，还可提高测试的准确性。（7）记录被试设备的铭牌、规范、所在位置及气象条件等。8（二）测试时注意事项（1）对于同杆双回架空线或双母线，当一路带电时，不得测量另一回

7、路的绝缘电阻，以防感应高压损坏仪表和危及人身安全。对于平行线路，也同样要注意感应电压，一般不应测其绝缘电阻。在必须测量时，要采取必要措施才能进行，如用绝缘棒接线等。（2）测量大容量电机和长电缆的绝缘电阻时，充电电流很大，因而兆欧表开始指示数很小，但这并不表示被试设备绝缘不良，必须经过较长时间，才能得到正确的结果。使用手摇式兆欧表测量大容量设备的绝缘电阻时，试验结束时手不能停，耍先断开L线与被测设备之间的联接，再停止转动摇表，并立即对被测设备放电和接地，防止被试设备对兆欧表反充电损坏兆欧表和被测设备所带高电压电人。（3）如所测绝缘电阻过低，应进行分解试验，找出绝缘电阻最低的部分。（4）一般应在干

8、燥、晴天、环境温度不低于50C时进行测量。在阴雨潮湿的天气及环境湿度太大时，不应进行测量。（5）测量绝缘的吸收比时，应避免记录时间带来的误差。由上述可知，变压器、发电机等设备绝缘的吸收比，是用兆欧表在加压15s和60s时记录其绝缘电阻值后计算求得的。9第二节 泄漏电流和直流耐压试验 一、泄漏电流 测量泄漏电流所用的设备要比兆欧表复杂，一般用高压整流设备进行测试。由于试验电压高，所以就容易暴露绝缘本身的弱点，用微安表直测泄漏电流，这可以做到随时进行监视，灵敏度高。并且可以用电压和电流、电流和时间的关系曲线来判断绝缘的缺陷。因此，它属于非破坏性试验。1、泄漏电流的特点（1）试验电压高，并且可随意调

9、节。（2）泄漏电流可由微安表随时监视，灵敏度高，测量重复性也较好。（3）根据泄漏电流测量值可以换算出绝缘电阻值，而用兆欧表测出的绝缘电阻值则不可换算出泄漏电流值。（4）可以用电压和电流、电流和时间的关系曲线及测量吸收比来判断绝缘缺陷。（5）测量原理 当直流电压加于被试设备时，其充电电流（几何电流和吸收电流）随时间的增加而逐渐衰减至零，而泄漏电流保持不变。故微安表在加压一定时间后其指示数值趋于恒定，此时读取的数值则等于或近似等于漏导电流即泄漏电流。102、影响测量结果的主要因素（一）高压连接导线 由于接往被测设备的高压导线是暴露在空气中的，当其表面场强高于约20kV/cm时（决定于导线直径、形状

10、等），沿导线表面的空气发生电离，对地有一定的泄漏电流，这一部分电流会结果回来而流过微安表，因而影响测量结果的准确度。一般都把微安表固定在升压变压器的上端，这时就必须用屏蔽线作为引线，也要用金属外壳把微安表屏蔽起来。（二）表面泄漏电流 泄漏电流可分为体积泄漏电流和表面泄漏电流两种。表面泄漏电流的大小，只要决定于被试设备的表面情况，如表面受潮、脏污等。为真实反映绝缘内部情况，在泄漏电流测量中，所要测量的只是体积电流。但是在实际测量中，表面泄露电流往往大于体积泄漏电流，这给分析、判断被试设备的绝缘状态带来了困难，因而必须消除表面泄漏电流对真实测量结果的影响。消除影响的办法实施被试设备表面干燥、清洁、

11、且高压端导线与接地端要保持足够的距离；另一种是采用屏蔽环将表面泄漏电流直接短接，使之不流过微安表。11（三）温度 与绝缘电阻测量相似，温度对泄漏电流测量结果有显著影响。所不同的是温度升高，泄漏电流增大。（四）电源电压的非正弦波形 在进行泄漏电流测量时，供给整流设备的交流高压应该是正弦波形。如果供给整流设备的交流低压不是正弦波，则对测量结果是有影响的。影响电压波形的主要是三次谐波。（五）加压速度 对被试设备的泄漏电流本身而言，它与加压速度无关，但是用微安表所读取的数值并不一定是真实的泄漏电流值，而可能是保护吸收电流在内的合成电流。(六)微安表接在不同位置时 在测量接线中，微安表接的位置不同，测得

12、的泄漏电流的数值也不同，因而对测量结果有很大影响（七）试验电压极性 （1）电渗透现象使不同极性试验电压下油纸绝缘电气设备的泄漏电流测量值不同。电渗透现象是指在外加电场作用下，液体通过多孔固体的运动现象，它是胶体中常见的电动现象之一。12（2）试验电压极性对引线电晕电流的影响 在不均匀、不对称电场中，外加电压极性不同，其放电过程及放电电压不同的现象，称为极性效应。3、测量时的操作规定 （1）按接线图接好线，并由专人认真检查接线和仪器设备，当确认无误后，方可通电及升压。（2）在升压过程中，应密切监视被试设备、实验回路及有关表记。微安表的读数应在升压过程中，按规定分阶段进行，且需要有一定的停留时间，

13、以避开吸收电流。（3）在测量过程中，若有击穿、闪络等异常现象发生，应马上降压，以断开电源，并查明原因，详细记录，待妥善处理后，再继续测量。（4）实验完毕、降压、断开电源后，均应对被试设备进行充分放电。（5）若是三相设备，同理应进行其它两项测量。（6）按照规定的要求进行详细记录。134、测量中的问题 在电力系统交接和预防性实验中，测量泄漏电流时，常遇到的主要异常情况如下。（一）从微安表中反映出来的情况（1）指针来回摆动。这可能是由于电源波动、整流后直流电压的脉动系数比较大以及试验回路和被试设备有充放电过程所致。若摆动不大，又不十分影响读数，则可取其平均值；若摆动很大，影响读数，则可增大主回路和保

14、护回路中的滤波电容的电容量。必要时可改变滤波方式。（2）指针周期性摆动。这可能是由于回路存在的反充电所致，或者是被试设备绝缘不良产生周期性放电造成的。（3）指针突然冲击。若向小冲击，可能是电源回路引起的；若向大冲击，可能是试验回路或被试设备出现闪络或产生间歇性放电引起的。（4）指针指示数值随测量时间而发生变化。若逐渐下降，则可能是由于充电电流减小或被试设备表面绝缘电阻上升所致；若逐渐上升，往往是被试设备绝缘老化引起的。（5）测压用微安表不规则摆动。这可能是由于测压电阻断线或接触不良所致。（6）指针反指。这可能是由于被试设备经测压电阻放电所致。（7）接好线后，未加压时，微安表有指示。这可能是外界

15、干扰太强或地电位抬高引起的。14（一）试验电压的确定进行直流耐压试验时，外施电压的数值通常应参考该绝缘的交流耐压试验电压和交、直流下击穿电压之比，但主要是根据运行经验来确定。（二）实验电压的极性 电力设备的绝缘分为内绝缘和外绝缘，外绝缘对地电场可以近似用棒板电极构成的不对称、极不均匀电场中，气体间隙相同时，由于极性效应，负棒正极的火花放电电压是正棒负极的火花放电电压的2倍多。应指出，直流耐压试验的时间可比交流耐压试验的时间（1min）长些。直流耐压试验结果的分析判断，可参阅交流耐压试验分析判断的有关原则。测量绝缘电阻及直流泄漏电流通常不能发现的设备整体老化及局部缺陷。15第三节 电气设备的介质

16、损失角正切值试验 电介质就是绝缘材料。当研究绝缘物质在电场作用下所发生的物理现象时，把绝缘物质称为电介质；当绝缘物上加交流电压时，可以把介质看成为一个电阻和电容并联组成的等值电路，如图1-4（a）所示。根据等值电路可以作出电流和电压的相量图，如图1-4（b）所示。由相量图可知，介质损耗由电导产生，阻性电流和容性电流间数值比较大时，电流间的夹角就越大，故称为介质损失角，其正切值为：介质损耗为：16第三节 电气设备的介质损失角正切值试验17 测量 的灵敏度较高，可以发现绝缘的整体受潮、劣化、变质及小体积设备的局部缺陷。一、介质损失角正切值的测量原理对套管、电力变压器、互感器、电容器等一般做此项试验

17、。图1-5（a）正接线 （b）反接线 （c）对角线接线西林电桥的两个高压桥臂，分别由试品ZN及无损耗（）的标准电容器CN组成；两个低压桥臂，分别由无感电阻R3及无感电阻R4与电容C4并联组成，如上图所示。其中，有18三、影响测试的主要因素及分析判断（一）影响因素（1）温度的影响。介损值受温度影响而变化，为了比较试验结果，对同一设备在不同温度下的介损值必须将结果归算到一个巩固的基准温度，一般归算到20度。（2）湿度的影响。在不同的湿度下测得的值也是有差别的，应在空气相对湿度小于80%下进行试验。（3)绝缘的清洁度和表面泄漏电流的影响。这可以用清洁和干燥表面来将损失减到最小，也可采用涂硅油等办法来

18、消除这种影响。（二）分析（1）和电力设备预防性试验规程的要求值作比较。（2）对逐年的试验结果应进行比较，在两个试验间隔之间的试验测量值不应该有显著的增加或降低。19第四节 绝缘油试验 本节讲述绝缘油的电气性能试验以及油中溶解气体的气相色谱分析将在下一章详细说明。一、电气强度试验试验方法：电气强度试验，即测量绝缘油的瞬时击穿电压值。试验接线与交流耐压试验相同，即在绝缘油中放上一定形状的标准试验电极，电极间加上工频电压，并以一定的速率逐渐升压，直至电极间的油隙击穿为止。该电压即绝缘油的击穿电压（KV），或换算为击穿强度（KV/cm）。试验步骤及注意事项 清洗油杯：试验前电极和油杯应先用汽油、苯或四

19、氯化碳洗净烘干，洗涤时用洁净的丝绢，不可用布和棉纱。电极表面有烧伤痕迹的不可再用。调整好电极间距离，使其保持2.5毫米。油杯上要加玻璃盖或玻璃罩。试验在室温1535，湿度不高于75%的条件下进行。油样处理：试油样送到试验室后，必须在不破坏原有储藏密封的状态下放置20影响液体电介质击穿电压的因素影响液体电介质击穿电压的因素（1 1）自身品质因素：杂质的多少）自身品质因素：杂质的多少（含水量、纤维量、气量）（含水量、纤维量、气量）通过标准油杯中通过标准油杯中变压器油的工频变压器油的工频击穿电压来衡量击穿电压来衡量油的品质油的品质21 相当时间，直至油样接近室温。在油倒出前，应将储油容器颠倒数次，使

20、油均匀混合，并尽可能不产生气泡。然后用被试油杯和电极冲洗两、三次。再将变压器油沿着被试油杯壁徐徐注入油杯。盖上玻璃盖或玻璃罩，静置10分钟。加压试验 调节调压器使电压从零升起，升压速度约3千伏/秒，直至油隙击穿，并记录击穿电压值。这样重复试验5次，取平均值。为了减少油在击穿后产生的碳粒，应将击穿时的电流限制在5毫安左右。在每次击穿后要对电极间的油进行充分搅拌，并静置5分钟后再重复试验。二、tg值的测量试验方法 试验接线和使用仪器 试验时应按所用电桥说明书要求进行接线。目前我国使用较多的有关仪器有以下几种。（）油杯 有单圆筒式、双圆筒式及三接线柱电极式的。采用最多的是单圆筒式，又叫圆柱形电极。包

21、括外电极（高压电极）、内电极（测量电极）和屏蔽电极三部分。（）交流平衡电桥 常用的国产电桥有QS3型或其它可测量tg值小于0.01%灵敏度较高的电桥。22绝缘油的气相色谱试验与分析绝缘油的气相色谱试验与分析23第一节 充油电气设备内部主要绝缘材料的性能 充油电气设备内部的主要绝缘材料有变压器油、纸和纸板等A级绝缘材料，当运行年限为20年左右时，最高允许温度为105。一、变压器油的性能 变压器油的耐电强度、传热性及热量都比空气要好得多，因此目前国内外的电气设备，特别是大中型电力变压器和电抗器、电流互感器、电压互感器等基本上都采用油浸式结构，并且变压器油起着绝缘和散热的双重作用。24 运行中的变压

22、器油质量标准如表21 运行中变压器油质量标准序号项目设备电压等级/kV质量标准检验方法投入运行前的油运行油1外状透明、无杂质或悬浮物外观目视2水溶性酸/pH5.44.2GB/T75983酸值（mgKOH/g）0.030.1GB/T7599或GB/T2644闪点（闭口）/140（10、25号油）135（45号油）与新油原始测定值相比不低于10GB/T26125序号项目设备电压等级/kV质量标准检验方法投入运行前的油运行油5水分/（mg/L）330500220110101520152535GB/T7600或GB/T76016界面张力（25）/（mN/m）3519GB/T65417介质损耗因数（90

23、）5003300.0070.0100.0200.040GB/T56548击穿电压/kV5003306622035及以下6050403550453530GB/T507或DL/T429.99体积电阻率（90）/m)50033061010110105109GB/T5654或DL/T421 运行中的变压器油质量标准如表21 运行中变压器油质量标准2610油中含气量/（%）（体积分数）33050013DL/T423或DL/T45011油泥与沉淀物/（%）（质量分数）0.02（以下可忽略不计）GB/T51112油中溶解气体组分含量色谱分析按DL/T722-2000规定GB/T17623GB/T7252取样

24、油温为4060 运行中变压器油的质量随着老化程度与所含杂质等条件不同而变化很大，除能判断变压器故障的项目（如油中溶解气体色谱分析等）外，通常不能单凭任何一种试验项目作为评价油质状态的依据，应根据几种主要特性指标进行综合分析，并随变压器电压等级和容量不同而有所区别。表22为运行中变压器油常规检验周期及检验项目。27第二节 变压器油中气体的产生机理 油和纸是充油电气设备的主要绝缘材料，油中气体的产生机理与材料的性能和各种因素有关。一、变压器油劣化及产气 变压器油是由天然石油经过蒸馏、精炼而获得的一种矿物油。它是由各种碳氢化合物所组成的混合物，其中，碳、氢两元素占其全部重量95%99%，其他为硫、氮

25、、氧及极少量金属元素等。石油基碳氢化合物有环烷烃（CnH2n）、烷烃（CnH2n+2）、芳香烃（CnH2n-m）以及其他一些成分。一般新变压器油的分子量在270310之间，每个分子的碳原子数在1923之间，其化学组成包含50%以上的烷烃、10%40%的环烷烃和5%15%的芳香烃。表24列出了部分国产变压器油的成分分析结果。28表24部分国产变压器油的成分分析依据油类及厂家芳烃/（CA%）烷烃/（CP%）环烷烃/（CN%）新疆独炼，#453.3049.7047.00新疆独炼，#254.5645.8350.06兰炼，#454.4645.8349.71兰炼，#256.1057.8036.10东北七厂

26、，#258.2860.4631.26天津大港，#2511.8024.5063.7029 变压器油在运行中因受温度、电场、氧气及水分和铜、铁等材料的催化作用，发生氧化、裂解与碳化等反应，生成某些氧化产物及其缩合物（油泥），产生氢及低分子烃类气体和固体X腊等。当变压器油受高电场能量的作用时，即使温度较低，也会分解产气。在场强为130kV/cm作用下，变压器油在2530时的产气成分如表25所示。30表25在场强为130kV/cm作用下变压器油的产气组分（体积%）试样编号CH4C2H6C2H4C2H213.31.71.93.022.21.42.32.433.721.011.611.42 变压器油中溶解

27、的气体在电场作用下将发生电离，释放出的高能电子与油分子发生碰撞，把其中的H原子或CH3原子团游离出来而形成游离基，促使产生二次气泡。31 综上所述，变压器油是由许多不同分子量的碳氢化合物分子组成的混合物，由于电或热故障的原因，生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基，这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应迅速重新化合，形成氢气和低分子烃类气体，如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等，也可能生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物（X腊）。在故障初期，所形成的气体溶解于油中；当故障能量较大时，也可能聚集成游离气体。油碳化生成碳粒的温度在500-800，碳的固体颗粒及碳氢聚合物可沉积在设备的内部。低能量放电性故障，

28、如局部放电通过离子反应而形成重新化合成烃类气体，依次需要越来越高的温度和越来越多的能量。乙烯虽然在较低的温度时也有少量生成，但主要是在高于甲烷和乙烷的温度即大约为500下生成。乙炔一般在800-1200的温度下生成，而且当温度降低时，反应迅速被抑制，作为重新化合物的稳定产物而积累。因此，虽然在较低的温度下（低于800）也会有少量乙炔生成，但大量乙炔是在电弧的弧道中产生。此外，油在起氧化反应时，伴随生成少量CO和CO2，并且CO和CO2能长期积累，成为数量显著的特征气体。32二、固体绝缘材料的分解及气体 油纸绝缘包括绝缘纸、绝缘纸板等，它们的主要成分是纤维素。长期互相之间氢键的引力和摩擦力，纤维

29、素有很大的强度和弹性，因此机械性能良好。聚合物裂解的有效温度高于105，完全裂解和碳化高于300，在生成水的同时，生成大量的CO和CO2及少量烃类气体和呋喃化合物，同时油被氧化。CO和CO2的生成不仅随温度升高而加快，而且随油中氧的含量和纸的湿度增大而增加。由表26的试验结果可知，纤维素热分解的气体组分主要是CO和CO2。33表26 温度470时纤维素热分解产物分解产物重量/（%）分解产物重量/（%）水35.5CO210.40醋酸1.40CO4.20丙铜0.07CH40.27焦油4.20C2H40.17其他有机物质5.20焦炭39.5934第三节 电气设备内部故障与油中特征气体的关系 充油电气

30、设备内部故障模式主要是机械、热和电三种类型，而又以后两种为主，并且机械性故障常以热的或电的故障形式表现出来。从表27国内对359台故障变压器的故障类型进行统计的结果可以看出，运行中充油电气设备的故障主要有过热性故障和高能放电性故障。根据模拟试验和大量的现场试验，电弧放电的电弧电流大，变压器主要分解出乙炔、氢及较少的甲烷；局部放电的电流较小，变压器油主要分解出氢和甲烷；变压器油过热时分解出氢和甲烷、乙烯、丙烯等，而纸和某些绝缘材料过热时还分解出一氧化碳和二氧化碳等气体。我国现行的变压器油中溶解气体分析和判断导则（DL/T22-2000），将不同故障类型产生的主要特征气体和次要特征气体归纳为表28

31、。同时，通过对充油变压器在运行中发生的大量事故的诊断和吊心检验，在表29和表210中列出了电力变压器及其高压引线套管内的典型故障与故障类型的关系。35表27充油电气设备故障类型的统计故障类型台次比率/（%）过热性故障22653高能量放电故障6518.1过热兼高能放电故障3610.0火花放电故障257.0受潮或局部放电71.936表28 充油电力变压器不同故障类型产生的气体故障类型主要气体组分次要气体组分油过热CH4、C2H2H2、C2H6油和纸过热CH4、C2H4、CO、CO2H2、C2H6油纸绝缘中局部放电H2、CH4、COC2H2、C2H6、CO2油中火花放电H2、C2H2油中电弧H2、C

32、2H2CH4、C2H4、C2H6油和纸中电弧H2、C2H2、CO、CO2CH4、C2H4、C2H6注：进水受潮或油中气泡可使氢含量升高37表29 充油电力变压器的典型故障故障类型举例局部放电由不完全津渍、高湿度的纸、油的过饱和，或空腔造成的充气空腔中的局部放电，并导致形成Xl蜡低能量放电不良连接形成不同电位或悬浮电位的。造成的火花放电或电弧，可发生在屏蔽环、绕组中相邻的线饼间或导体间，以及连线开焊处或铁心的闭合回路中夹件间、套管与箱壁、线圈内的高压的地端的放电木质绝缘块、绝缘构件胶合处，以及绕组垫块的沿面放点。油击穿、选择开关的切断电流高能量放电 局部高能量或由短路造表29 充油电力变压器的典

33、型故障成的闪络，沿面放电或电弧低压对地、接头之间、线圈之间、套管与箱体之间、铜排与箱体之间、绕组与铁芯之间的短路环绕主磁通的两个邻近导体之间的放电。铁芯的绝缘螺丝、固定铁芯的金属环之间的放电过热t300在救急情况下，变压器超铭牌运行绕组中油流被阻塞在铁轭夹件中的杂散磁通量过热300t700螺栓连接处（特别是铜排）、滑动接触面、选择开关内的接触面（形成积碳），以及套管引线和电缆的连接接触不良铁轭处夹件和螺栓之间、夹件和铁芯叠片之间的环流，接地线中的环流，以及磁屏蔽上的不良焊点和夹件的环流绕组中平行的相邻导体之间的绝缘磨损 过热t700油箱和铁芯上的大的环流油箱壁为补偿的磁场过高，形成一定的电流铁

34、芯叠片之间的短路38表210 充油变压器套管的典型故障故障类型举例局部放电纸受潮、不完全浸渍、油的过饱和、或纸被X蜡沉积物染，造成充气空腔中的局部放电。也可能在运输期间把松散的绝缘纸弄皱、弄折，造成局部放电低能量放电电容末屏连接不良引起的火花放电静电屏蔽连接线中的电弧纸上有沿面放电高能量放电在电容均压金属箔片间的短路，局部高电流密度熔化金属箔片，但不会导致套管爆炸热故障300t700由于污染或不合理地选择绝缘材料引起的高介损，从而造成纸绝缘中的环流，并造成热崩溃套管屏蔽间或高压引线接触不良，温度由套管内的导体传出39第四节 三比值法的基本原理及方法 大量的实践证明，采用特征气体法结合可燃气体含

35、量法，可做出对故障性质的判断，但还必须找出故障产气组分含量的相对比值与故障点温度或电场力的依赖关系及其变化规律。为此，人们在用特征气体法等进行充油电气设备故障诊断的过程中，经不断的总结和改良，国际电工委员会（IEC）在热力动力学原理和实践的基础上，相继推荐了三比值法和改良的三比值法。我国现行的DL/T722-2000导则推荐的也是改良的三比值法。一、三比值法的原理 通过大量的研究证明，充油电气设备的故障诊断也不能只依赖于油中溶解气体的组分含量，还应取决于气体的相对含量；通过绝缘油的热力学研究结果表明，随着故障点温度的升高，变压器油裂解产生烃类气体按CH4C2H6C2H4C2H2的顺序推移，并且

36、H2是低温时由局部放电的离子碰撞游离所产生。基于上述观点，产生以CH4/H2，C2H6/CH4，C2H4/C2H6，C2H2/C2H4的四比值法。由于在四比值法中C2H6/CH4的比值只能有限地反映热分解的温度范围，于是IEC降其删去而推荐采用三比值法。40表211 编码规则气体范围比值范围的编码C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H60.10100.1110013121322241表212 故障类型判断方法编码组合故障类型判断故障实例C2H2/C2H4CH4/H2C2H2/C2H6001低温过热（低于150）绝缘导线过热，注意CO和CO2的含量及CO2/CO的值20低温过热（1503

37、00）分解开关接触不良，引线夹件螺丝松动或接头焊接不良，涡流引起铜过热，铁芯漏磁，局部短路，层间绝缘不良、铁芯多点接地等21中温过热（300700）0，1，22高温过热（高于700）10局部放电高温度、含气量引起油中低能量密集的局部放电20，10，1，2低能放电引线对电位未固定的部件之间连续火花放电，分解抽头引线和油隙闪络，不同电位之间的油中火花放电或悬浮电位之间的电火花放电20，1，2低能放电兼过热10，10，1，2电弧放电线圈匝间、层间短路、相间闪络、分接头引线间油隙闪络、引起对箱壳放电、线圈熔断、分接开关飞弧、因环路电流引起电弧、引线对其他接地体放电等。20，1，2电弧放电兼过热42 同

38、时，DL/T722-2000导则还提示利用三对比值的另一种判断故障类型的方法，即溶解气体分析解释表(表213)和解释简表(表214)。表213是将所有故障类型分为6种情况，这6种情况适合于所有类型的充油电气设备，气体比值的极限依赖于设备的具体类型，可稍有不同；表213显示D1和D2两种故障类型之间既有重叠又有区别，这说明放电的能量有所不同，必须对设备采取不同的措施。表214给出了粗略的解释，对于局部放电，低能量或高能量放电以及热故障可有一个简便粗略的区别。表213 溶解气体分析解释表情况特征故障C2H2/C2H4CH4/H2C2H2/C2H6DP局部放电（见注3）NS0.10.2D1低能量局部

39、放电10.10.51D2高能量局部放电0.62.50.112T1热故障t300NS1但NS11T2热故障300t7000.1114T3热故障t7000.21443第五节 交流耐压试验 交流耐压试验是对电气设备绝缘外加交流试验电压，该试验电压比设备的额定工作电压要高，并持续一定的时间（一般为1min）。交流耐压试验是一种最符合电气设备的实际运行条件的试验，是避免发生绝缘事故的一项重要的手段。因此，交流耐压试验是各项绝缘试验中具有决定性意义的试验。一、交流工频耐压试验1、试验变压器耐压的接线原理 交流耐压试验的接线，应按被试品的要求（电压、容量）和现有试验设备条件来决定。通常试验时采用是成套设备（

40、包括控制及调压设备）。图17中给出交流工频耐压试验的接线图。图17 交流耐压试验接线图 44四、交流耐压试验结果的分析（1）被试设备一般经过交流耐压试验，在规定的持续时间内不发生击穿为合格，反之为不合格。（2）当被试设备为有机绝缘材料，经试验后，立刻进行触摸，如出现普遍或局部发热，都认为绝缘不良，需要处理（如烘烤），然后再进行试验。（3）对组合绝缘设备或有机绝缘材料，耐压前后期绝缘电阻不应下降30，否则就认为不合格。对于纯瓷绝缘或表面以瓷绝缘为主的设备，易受当时气候条件的影响，可酌情处理。（4）在试验过程中若空气湿度、温度、或表面脏污等的影响，仅引起表面滑闪放电或空气放电，则不应认为不合格。在

41、经过清洁、干燥等处理后，在进行试验；若并非由于外界因素影响，而是由于瓷件表面釉层绝缘损伤、老化等引起的（如加压后表面出现局部红火），则应认为不合格。（5）精心综合分析、判断。应当指出，有的设备及时通过了耐压试验，也不一定说明设备毫无问题，特别是像变压器那样有绕组的设备，即使进行了耐压试验，也往往不能检出匝间、层间等缺陷，所以必须汇同其他试验项目所得的结果进行综合判断。除上述测量方法外，还可以进行色谱分析、微水分析、局部放电测量等。45第六节 冲击电压试验 为了研究电气设备在运行中遭受雷电过电压和操作过电压作用时的绝缘性能，在许多高压试验室中都装设了冲击电压发生器，用来产生试验用的雷电冲击电压波

42、和操作冲击电压被。许多高压电气设备在出厂试验或大修后都必须进行冲击高压试验。冲击电压发生器是高压实验室的基本设备之一，冲击试验电压要比设备绝缘正常运行时承受的电压高出很多。随着输电电压等级的不断提高，冲击电压发生器的最高电压也相应提高才能满足试验要求。一、冲击电压波形的定义 绝缘耐受冲击电压的能力与施加的电压波形有关，而实际的冲击电压波形具有分散性，即每次的波形参数会有不同，为了保证多次冲击试验的重复性和不同试验条件下试验结果的可比较性，必须规定统一的冲击电压波形参数。我国对标准冲击电压波形的规定和国际电工委员会（IEC）标准相同。对于实际的冲击电压波形，其起始部分通常比较模糊，在最大值附近的

43、波形比较平坦，很难确定起始零点和到达最大值的时间。所以实际中通常采用视在波头时间和视在半峰值时间来定义冲击电压波形。按照国际电工委员会（IEC）标准，实际冲击电压波形参数的定义如图128所示。46图1-11 实际的冲击电压波形标准冲击电压波形的参数为波头时间：1.2s30半峰值时间：50s20幅值：3二、单级冲击电压发生器（一）单级冲击电压发生器的原理非周期性冲击电压波可由两个指数电压波形叠加而成，由于远大于 ，在波头时间范围内，可将电压波形近似用下式表示 47其波形如图1-12所示。冲击电压波头波形图（二）冲击电压发生器波形和回路参数的关系可以计算出，图1-13回路的电压利用系数最高，称为高

44、效率回路。实际的单级冲击电压发生器电路如图1-34所示。图1-13实际单级冲击电压发生器电路冲击电压发生器的试品一般是容性负载，在做冲击电压试验时，利用试品的等效电容做波头电容C2。48 三、多级冲击电压发生器多级冲击电压发生器的原理由于受到高压硅堆参数等因素的限制，单级冲击电压发生器输出的冲击电压幅值一般不超过200300kV，所以实际中要获得更高的冲击电压幅值，需采用多级冲击电压发生器。图1-14多级冲击电压发生器的原理电路图：多级冲击电压发生器的基本原理是：并联充电、串联放电。即先对多个电容器并联充电，然后这些电容器自动串联起来放电，以产生很高的冲击电压幅值。下图是多级冲击电压发生器的原

45、理电路图。多级冲击电压发生器的原理电路图49 三电极球隙 上述的单级和多级冲击电压发生器，其输出冲击电压的产生并不是等到电容器充到一定电压时自动输出，而是充到一定电压后停止充电，人为控制输出冲击电压，这就要用到三电极球隙。对于单级冲击电压发生器就直接采用一个三电极球隙，对多级冲击电压发生器，只用一个三电极球隙替代第一级放电球隙G1。三电极球隙是一个可以人为触发放电的球隙，其结构如图50三电极球隙工作的原理是，当冲击电压发生器各个电容充电完毕后，利用另外一个回路产生一个电压较低的脉冲电压，并将该脉冲电压施加在三电极球隙的电极2和3之间（即间隙g），使间隙g击穿，利用间隙g击穿时产生的火花触发主间

46、隙G的击穿。此时应防止间隙G击穿时，高电位沿电极3瞬间贯入低压脉冲回路。图1-15 三电极球隙的结构51第七节 试验记录、试验报告和试验结果分析 电气设备在运行中受到运行条件和外部条件的影响一些参数会发生变化，如负载电流的影响，各种过电压的影响，短路故障的影响，和温度、湿度的影响，另外绝缘介质在运行过程中会产生自然老化，承受内、内过电压影响时会产生绝缘积累效应。预防性试验的目的就是每隔一定的周期通过一定的试验项目把电气设备的运行状态和参数测试出来，从而判别电气设备是否能够安全运行，有无安全隐患。一、试验记录及试验报告 试验记录应全面、准确的记录如下内容和数据1.试验日期及天气条：如试验日期、天

47、气、温度、湿度等。2.被试设备的铭牌数据，产品序号，安装位置。3.试验设备及仪表、仪器的型号，编号及校验状况。4.试验方法和接线。5.试验数据。6.试验分析及结论。7、试验人员的签名52二、试验数据的确定在试验时应一般采用如下方法对试验数据和结果进行处理：（1）试验接线、试验方法误差，接线试验方法是否正确，试验电压、电流测量是否准确，比如做直流泄漏试验时，试验电压是否从高压测直接测量，微安表所接的位置是否合适，是否加了合格的滤波电容？特别是在做避雷器等非线性元件的直流泄漏电流试验时如果电压测量不准则会造成泄漏电流较大的误差。还有做介质损试验时接线不同测量结果也会有较大的差异。（2）仪表、仪器误

48、差，仪表、仪器在长途运输，搬运和使用中会损坏，或产生较大误差，如不能及时检查、校对就会对试验结果造成严重形响。特别是一些测量表计、仪器如分压器、互感器，各种仪表等损坏后如不能及时发现，就会对试验结果产生较大的影响。（3）被试品的表面状况，对绝缘试验来说，被试品的表面状况对试验结果会产生很大的影响，所以在试验前应彻底清擦被试品表面或采取屏蔽措施排除被试品表面污秽对试验结果的影响。53（4）环境条件，特别是温度、湿度对试验结果会造成很大的影响，所以一般绝缘试验不要在阴雨天气进行，不要在气温低于5oC，和高于40oC时做，不要在空气湿度大于80时做，如能换算到标准状态的应尽量换算到标准状态。（5）各

49、种干扰的影响，对于发电厂、变电所的电气设备，往往处于电场干扰、磁场干扰等复杂的电磁环境下，而大多项目如绝缘介质损试验，局部放电试验等，容易受干扰的影响，会使试验结果产生较大的偏差，因而在试验时要采取切实可行的措施来排除干扰对试验的影响。三、试验结果的分析 我们对电气设备做一系列的试捡项目，目的就是通过试验来判定被试设备的运行状态，有无潜伏性故障。那么我们应如何对试验数据进行分析，从而得出结论性的东西呢？一般我们对试验结果做如下处理：（1）把试验结果与规程、标准比，看是否符合规程标准的要求。在电力系统中，交接试验有交接试验标准，预防性试验有预防性试验标准，对绝大多数产品来说还有国家标准，那么我们

50、做什么试验，就要和什么标准相对照，看试验结果是否符合国家标准和54 行业标准的要求？试验数据是否在规程标准的范围内？如是，则是正常的。如超出规程、标准的范围，则应找出原因。（2）把试验结果与历史数据比，有些参数在规程标准中并没有给出合格的绝对值，有些不做规定，有些要求与出厂，或前次试验数据相比较，规定了一个方向或两个方向的变化值。这就要求我们建立完善的设备试验档案，确设备参数的变化规律。（3）把试验结果与同类设备的试验结果相比较，在电力系统中进行交接或预防性试验时，往往都是对一批设备做试验，这时可把试验结果或数据与同类设备的试验结果相比较，或把其中一相设备的试验结果与另外两相相比较，一般正常的