天大自动化学院绝缘技术课件6

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1、第二章电气设备绝缘故障及诊断2.1电气设备故障分析2.2电气设备绝缘试验及诊断2.3电气设备故障调查与分析2.1电气设备故障分析电气设备可靠性主要取决设备绝缘电气设备金属材料绝缘材料绝缘材料液体绝缘：绝缘油固体绝缘：绝缘纸、电瓷、云母、交联聚乙烯气体绝缘：空气、SF6真空绝缘实际绝缘结构通常是由几种电介质联合构成的组合绝缘固-液绝缘固-气绝缘绝缘介质紧固支撑冷却媒介电气绝缘的作用电气设备故障的主要原因制造工艺存在缺陷恶劣环境和苛刻运行条件绝缘材料的劣化缺乏良好的管理及维护绝缘劣化及影响因素电气因素机械因素温度和热稳定性受潮化学稳

2、定性和抗生物性1、电气因素工作电压短时过电压2、机械影响机械负荷长时间振动短路应力3、温度影响季节变化长期过负荷热老化电介质耐热等级热老化规律——6度规则对于常用A级绝缘，如油纸绝缘，温度每超过6℃，寿命约缩短一半对于B级、H级绝缘分别约为10℃和12℃4、受潮影响局部电弧水带绝缘介质复合绝缘材料表面憎水性5、化学稳定性和抗生物性在户外工作的绝缘材料应能长期耐受日照、雨雾冰雪等大气因素的侵蚀。在腐蚀气体等环境工作时，绝缘材料应具有更强的化学稳定性。在湿热带和亚湿热带地区，绝缘材料要注意抗生物（霉菌、昆虫）特性，如在电缆护层材料中

3、加入防霉剂和除虫涂料等。绝缘介质的电气特性1、强电场下（当外施场强大于介质击穿场强时），出现放电、闪络、击穿等现象，这在气体中表现最为明显。2、弱电场下（当外施场强比介质击穿场强小得多时），主要是介质极化、电导、介质损耗等现象。气体放电击穿闪络火花放电(Spark)电弧(Arc)液体、固体介质的电气特性主要为在电场下的导电性能、介电性能和电气强度，常用以下特征参数表示：电导率γ（或电阻率ρ）介电常数ε（或电容C）介质损耗角正切（介质损耗因子）tgδ击穿电场强度Eb电介质极化A—电极面积（cm2）,d—电极间距（cm）εr—相对介

4、电常数如绝缘纸中存在气泡，气泡耐压低但分到场强却比纸要高4～5倍，这是组合绝缘中局部放电问题突出的重要原因之一。电气设备中常以几种绝缘材料组成，这时串联介质在交变电压下场强分布与介电常数成反比，即对于多种材料组成的绝缘结构，或者采用不均匀的介质时，还会出现夹层极化。当t=0时，电压与电容成反比稳态时，电压与电阻成反比电介质电导固体介质电导包括：体积电导与表面电导，后者受湿度、染污的影响更大。如随着温度升高，表面解离离子数呈指数增大因此，测量绝缘电阻或泄漏电流时必须注意温度影响。电介质损耗交流电压下，试品电流包括有功分量及无功分量

5、，则介质损耗为式中δ为介质损耗角，与绝缘结构形状及尺寸无关，仅取决于介质的损耗特性。因此国际上都直接用它来评估绝缘材料质量，衡量绝缘结构性能。常用介质tgδ值（20℃，工频）变压器油0.05～0.5聚乙烯0.01～0.02交联聚乙烯0.02～0.05沥青云母带0.2～1聚苯乙烯0.01～0.03电瓷2～5聚四氟乙烯<0.02油纸0.5～8环氧树脂0.2～1酚醛树脂1～10极性液体介质tgδ与温度的关系1.对应于频率f1的曲线2.对应于频率f2的曲线(频率f2>f1)电介质的击穿极其纯净的液体及固体介质发生电击穿的电压很高，但实际

6、不可避免含有杂质，如气泡、水分、炭粒等，对介质击穿过程及击穿电压有很大影响。电击穿：电场作用直接引起。热击穿：仅靠增加绝缘厚度以提高击穿电压难以奏效。电化学击穿：长期局部放电引起。2.2电气设备绝缘试验及诊断电气设备绝缘试验破坏性试验与非破坏性试验直流耐压、交流耐压及冲击试验离线试验与在线监测电气方法与非电方法1.破坏性试验与非破坏性试验非破坏性试验（绝缘特性试验）绝缘电阻试验介质损失角正切值(tgδ)试验局部放电试验破坏性试验（绝缘耐压试验）交流电压试验直流电压试验雷电冲击电压试验操作冲击电压试验耐压试验必须在非破坏试验合格后

7、才进行2.交流耐压、直流耐压及冲击试验冲击试验：考核设备在雷电及操作过电压下的特性。比较真实、可靠的，特别对变压器等绕组结构而言，但难于在现场进行。交流耐压试验：一般仅在交接试验及大修后进行，因为虽然试验很严格，有利于发现某些缺陷，但可能产生严重“副作用”。直流耐压试验：油纸电缆寿命曲线：1-粘性浸渍；2-充油电缆但交流设备用直流试验也不够真实，例如油纸串联时，交流下电场分布取决于介电常数ε，而直流却取决于电阻率ρ。因此两者并不等效，互相替代。对于大电容试样，交流耐压试验所带来的残余破坏远大于直流耐压。3.离线试验与在线监测在线

8、监测的优点所加的是运行电压，比停电试验电压下测的参数更真实、灵敏；可以随时进行检测，能够及时发现缺陷。在线监测的缺点造价高；可测试项目较少；易受环境因素影响。4.电气方法与非电方法绝缘介质的劣化、击穿过程常伴有热、声、化学等参数的变化，这些参数中有些较易于测到或