專利名稱：一種電力設(shè)備絕緣性能測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及絕緣性能測試方法，更具體地說是一種用于電力設(shè)備，諸如旋轉(zhuǎn)電機(jī)、電力變壓器及電抗器、互感器等項(xiàng)設(shè)備絕緣電阻以及其它相關(guān)參數(shù)的測試方法。
在電力系統(tǒng)預(yù)防性絕緣特性試驗(yàn)檢測中，如旋轉(zhuǎn)電機(jī)、電力變壓器、電抗器、互感器、開關(guān)設(shè)備以及套管、絕緣子、電力電纜、電除塵器等項(xiàng)設(shè)備絕緣電阻的檢測，是最基本的試驗(yàn)項(xiàng)目，高壓兆歐表(高阻計、高絕緣電阻測量儀)為其重要的檢測手段。
對于單一絕緣結(jié)構(gòu)的試品，例如套管、絕緣子，松弛極化現(xiàn)象微弱，泄漏電流瞬間可達(dá)穩(wěn)定值。常在加電壓測試1分鐘時讀測電阻值。以此判斷絕緣是否受潮或存在貫通性缺陷等劣化現(xiàn)象，對于采用夾層絕緣、松弛極化過程明顯的大容量試品，例如大型變壓器，尤其是電力電纜和電機(jī)，吸收電流衰減緩慢，只有在充電和極化過程完成之后，電容充電電流和吸收電流分量為零，即延續(xù)時間較長的過渡過程結(jié)束時，才能測量出僅由試品泄漏電流分量所決定的真實(shí)絕緣電阻值Rc。因此，常用對絕緣受潮和贓污反應(yīng)敏感的吸收比R60”/R15”或極化系數(shù)R10＇/R1＇作為對某些試品絕緣的評定標(biāo)準(zhǔn)。
但是，吸收比和極化系數(shù)均屬于間接評定指標(biāo)。在試品絕緣值較小而吸收比卻已符合要求的某些場合下。還需要測量出穩(wěn)定時的真實(shí)絕緣電阻值Rc，以評估試品絕緣性能，這就需要將測試時間延續(xù)很長。
現(xiàn)有技術(shù)中，還沒有一種能在較短時間，如10分鐘內(nèi)得出真實(shí)絕緣電阻值Rc的方法。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，提供一種測試方法，以期在較短的時間內(nèi)得出電力設(shè)備的真實(shí)絕緣電阻值Rc。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)采用高壓兆歐表對試品施加直流電壓Es，對于分別以冪函數(shù)律或指數(shù)律兩種數(shù)學(xué)模型描述的吸收電流，其總電流經(jīng)坐標(biāo)變換的表達(dá)式分別為lg(i－ic)＝lgCgDEs－nlgtln(i－ic)＝ln(Es/R)－(l/RCa)t所述測試方法的特征是(1)、取三個特定時間t1、t2和t3的實(shí)測電流i1、i2和i3，所述三個特定時間分別為t1≥(3～5)RsCg(取值為1分鐘)其中，Rs＝Ri＋Ro＋RmCg被測試品幾何電容，Ri測試電源內(nèi)阻，Ro測量電路采樣電阻，Rm測量電路附加電阻。
t3測試終值(取10分鐘)t2對于冪函數(shù)律t2＝t1×t3對于指數(shù)律t2＝(t1＋t3)/2(2)、依據(jù)回歸經(jīng)典統(tǒng)計方式計算泄漏電流ic對于冪函數(shù)律ic＝(i1×i3－i22)/(i1＋i3－2i2)對于指數(shù)律ic＝(i1×i3－i22)/(i1＋i3＋2i2)由Rc＝Es/ic得真實(shí)絕緣電阻值Rc。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本發(fā)明借助線性回歸經(jīng)典方法，當(dāng)被測試品電容電流分量衰減為零時，試品總電流表示式經(jīng)過變換，電流——時間冪函數(shù)律或指數(shù)律加常量的非線性關(guān)系，轉(zhuǎn)化為線性。取三個特定點(diǎn)實(shí)測參數(shù)，據(jù)相關(guān)公式計算出該常量——試品泄漏電流ia，從而得出被測試品的真實(shí)絕緣電阻值Rc。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)是能在10分鐘這樣短的時間內(nèi)測出試品的絕緣電阻值，其測試誤差在允許范圍內(nèi)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)還在于，根據(jù)上述所測得的泄漏電流值ia以及絕緣電阻值Rc還可解出其它重要的相關(guān)參數(shù)，如吸收電流衰減指數(shù)n、充分極化所需的時間ta、與試品絕緣介質(zhì)性能、狀況和溫度有關(guān)的常數(shù)D、吸收電流回路等效電阻Ra、吸收電流回路等效電容Ca等等。
以下通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1以冪函數(shù)律描述試品中介質(zhì)松弛極化引起的吸收電流隨時間變化的規(guī)律。
有經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式ia＝CgDEst－n(1)式中，Cg為被測試品幾何電容D與絕緣介質(zhì)性能、狀況和溫度有關(guān)的常數(shù)，量綱為1/(ΩF)Es為外施測試電壓n為吸收電流衰減指數(shù)，量綱為A/St為測試時間。
采用高壓兆歐表對試品施加直流電壓，在t≥(3～5)RsCg后，可以認(rèn)為電容電流已衰減為零，即ig＝0。此時試品總電流為i＝CgDEst－n＋ic將ic左移，并取對數(shù)，則lg(i－ic)＝lgCgDEs－nlgt(2)由上式可見，經(jīng)過坐標(biāo)變換以后。lgt－lg(i－ic)為直線關(guān)系。依據(jù)回歸經(jīng)典方法，取t1＝1分鐘和t3＝10分鐘兩組端點(diǎn)測量值i1和i3，并取t1、t3的幾何平均值為第三組數(shù)據(jù)t2＝t1×t2＝3.16分鐘，測其電流值i2。
據(jù)此，可計算出泄漏電流為
ic＝(i1×i3－i22)/(i1＋i3-2i2)(3)因此得出Rc＝Es/ic此外，據(jù)上述(2)式，可計算出吸收電流衰減指數(shù)(即坐標(biāo)變換后直線斜率)為n＝[lg(i1-ic)-lg(i3-ic)]/(lgt3-lgt1)當(dāng)兆歐表設(shè)計合理時，在最惡劣的測試條件下，試品的電容充電過渡過程一般均會在測試10秒鐘之前結(jié)束。取t＝10s，由(2)式得出CgD＝[(i10″－ic)＋10n]Es(4)用電橋法測出試品幾何電容Cg，從而可由(4)式求出D值。
當(dāng)吸收電流下降為泄漏電流的1/10時，可以認(rèn)為試品松弛極化已達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，由(1)式，所需時間為ta＝n10CgDEs/ic當(dāng)測試完畢，直流高電壓消失，并使試品測試端短路時，試品介質(zhì)松弛極化完全消除、放盡剩余電荷所需的時間，等于充分極化所需的時間ta。而這正是該試品隨后進(jìn)行第二次準(zhǔn)確測量所必需的間歇時間。
本實(shí)施例使用GZ-5A型數(shù)字式高壓兆歐表，儀表測試電壓Es＝5000V。SFP-360000/500型主變壓器的實(shí)測絕緣電阻值R10″＝10000MΩ，R1′＝303000MΩ，R3.16＇＝68600MΩ，R5.5＇＝106000MΩ，R10＇＝133000MΩ，R180′＝327000MΩ，試品分布電容Cg＝0.085μF。
將實(shí)測值代入以上各式，得ic＝6.71nA、Rc＝319000M、n＝0.834A/s、D＝0.0345(1/ΩF)、ta＝58026s。
該方法所得絕緣電阻值與實(shí)際測量值R180＇相比較，誤差為2.4％。
實(shí)施例2以指數(shù)律描述試品中介質(zhì)松弛極化引起的吸收電流隨時間變化的規(guī)律。
有經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式ia＝(Es/R)exp(-t/RCa)(5)式中，R＝Rs＋RaRs＝Ri＋Ro＝RmRi--測試電源內(nèi)阻Ro--測量電路采樣電阻Rm--測量電路中的附加電阻Ra--吸收電流等效回路電阻Ca--吸收電流等效回路電容與實(shí)施例1相同，采用高壓兆歐表對試品施加直流電壓，在t≥(3～5)RsCg后，可以認(rèn)為電容電流已衰減為零，即ig＝0。此時試品總電流表達(dá)式為變換后取自然對數(shù)，則ln(i-ic)＝ln(Es/R)－(l/RCa)t(6)由上式可見，經(jīng)過坐標(biāo)變換以后，t－ln(i－ic)為直線關(guān)系。同樣，依據(jù)回歸經(jīng)典方法，取t1＝1分鐘和t3＝10分鐘兩組端點(diǎn)測量值i1和i3，并取t1、t3的算術(shù)平均值為第三組數(shù)據(jù)t2＝(t1＋t2)/2＝5.5分鐘，測其電流值i2。
據(jù)此，可計算出泄漏電流為ic＝(i1×i3－i22)/(i1＋i3＋2i2)(7)因此得出Rc＝Es/ic此外，據(jù)上述(6)式所描述直線的斜率，按下式求得吸收電流的衰減時間常數(shù)RCa＝(t3－t1)/[ln(i1－ic)－ln(i3-ic)]由式(5)取自然對數(shù)，試品松弛極化完成所需的時間可以表示為ta＝RCa[ln(Es/R)-ln(ic/10)]本實(shí)施例同樣使用GZ-5A型數(shù)字式高壓兆歐表，儀表測試電壓Es＝5000V。SFP-360000/500型主變壓器的實(shí)測絕緣電阻值R10″＝10000MΩ，R1′＝30300MΩ，R3.18＇＝88600MΩ，R5.5＇＝106000MΩ，R10′＝133000MΩ，R180＇＝3270000MΩ，試品分布電容Cg＝0.085F。
將實(shí)測值代入以上各式，得ic＝6.71nA、Rc＝3771000M、Ra＝26900M，Ca＝0.0109μF，ta＝1450s。
該方法所得絕緣電阻值與實(shí)際測量值R180′相比較，誤差為13.5％。
在上述實(shí)施例1、2中為了減小實(shí)測值的離散性對計算值的影響，在三個特定點(diǎn)左右處對稱密集采樣，采用加權(quán)平均方法，求出各特定時間下的電流參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種電力設(shè)備絕緣性能測試方法，采用高壓兆歐表對試品施加直流電壓Es，對于分別以冪函數(shù)律或指數(shù)律兩種數(shù)學(xué)模型描述的吸收電流，其總電流經(jīng)坐標(biāo)變換的表達(dá)式分別為lg(i－ic)＝lgCgDEs－nlgtln(i－ic)＝ln(Es/R)－(l/RCa)t所述測試方法的特征是(1)、取三個特定時間t1、t2和t3的實(shí)測電流i1、i2和i3，所述三個特定時間分別為t1≥(3～5)RsCg(取值為1分鐘)其中，Rs＝Ri＋Ro＋RmCg被測試品幾何電容，Ri測試電源內(nèi)阻，Ro測量電路采樣電阻，Rm測量電路附加電阻。t3測試終值(取10分鐘)t2對于冪函數(shù)律t2＝t1×t3對于指數(shù)律t2＝(t1＋t3)/2(2)、依據(jù)回歸經(jīng)典統(tǒng)計方式計算泄漏電流ic對于冪函數(shù)律ic＝(i1×i3－i22)/(i1＋i3－2i2)對于指數(shù)律ic＝(i1×i3－i22)/i1＋i3＋2i2)由Rc＝Es/ic得真實(shí)絕緣電阻值Rc
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試方法，其特征在于，對于三個特定時間t1、t2和t3的電流取值，采用在所述座標(biāo)變換后特定時間的左右兩端對稱密集采樣，以加權(quán)平均擬合方法得出電流i1、i2和i3。
全文摘要
一種電力設(shè)備絕緣性能測試方法，采用高壓兆歐表對試品施加直流電壓，其特征是，借助線性回歸經(jīng)典方法，當(dāng)被測試品電容電流分量衰減為零時，試品總電流表示式經(jīng)過變換，電流——時間冪函數(shù)律或指數(shù)律加常量的非線性關(guān)系，轉(zhuǎn)化為線性。取三個特定點(diǎn)實(shí)測參數(shù)，據(jù)相關(guān)公式計算出該常量——試品泄漏電流ia，從而得出被測試品的真實(shí)絕緣電阻值。
文檔編號G01R27/08GK1127361SQ9510033
公開日1996年7月24日 申請日期1995年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月20日
發(fā)明者劉志萬 申請人:劉志萬