CN1127361A - 一种电力设备绝缘性能测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种电力设备绝缘性能测试方法，采用高压兆欧表对试品施加直流电压，其特征是，借助线性回归经典方法，当被测试品电容电流分量衰减为零时，试品总电流表示式经过变换，电流——时间幂函数律或指数律加常量的非线性关系，转化为线性。取三个特定点实测参数，据相关公式计算出该常量——试品泄漏电流ia，从而得出被测试品的真实绝缘电阻值。
Description
本发明涉及绝缘性能测试方法，更具体地说是一种用于电力设备，诸如旋转电机、电力变压器及电抗器、互感器等项设备绝缘电阻以及其它相关参数的测试方法。
在电力系统预防性绝缘特性试验检测中，如旋转电机、电力变压器、电抗器、互感器、开关设备以及套管、绝缘子、电力电缆、电除尘器等项设备绝缘电阻的检测，是最基本的试验项目，高压兆欧表(高阻计、高绝缘电阻测量仪)为其重要的检测手段。
对于单一绝缘结构的试品，例如套管、绝缘子，松弛极化现象微弱，泄漏电流瞬间可达稳定值。常在加电压测试1分钟时读测电阻值。以此判断绝缘是否受潮或存在贯通性缺陷等劣化现象，对于采用夹层绝缘、松弛极化过程明显的大容量试品，例如大型变压器，尤其是电力电缆和电机，吸收电流衰减缓慢，只有在充电和极化过程完成之后，电容充电电流和吸收电流分量为零，即延续时间较长的过渡过程结束时，才能测量出仅由试品泄漏电流分量所决定的真实绝缘电阻值Rc。因此，常用对绝缘受潮和赃污反应敏感的吸收比R60”/R15”或极化系数R10＇/R1＇作为对某些试品绝缘的评定标准。
但是，吸收比和极化系数均属于间接评定指标。在试品绝缘值较小而吸收比却已符合要求的某些场合下。还需要测量出稳定时的真实绝缘电阻值Rc，以评估试品绝缘性能，这就需要将测试时间延续很长。
现有技术中，还没有一种能在较短时间，如10分钟内得出真实绝缘电阻值Rc的方法。
本发明的目的在于避免上述现有技术中存在的不足之处，提供一种测试方法，以期在较短的时间内得出电力设备的真实绝缘电阻值Rc。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
采用高压兆欧表对试品施加直流电压Es，对于分别以幂函数律或指数律两种数学模型描述的吸收电流，其总电流经坐标变换的表达式分别为：
lg(i－ic)＝lgCgDEs－nlgt
ln(i－ic)＝ln(Es/R)－(l/RCa)t
所述测试方法的特征是：
(1)、取三个特定时间t1、t2和t3的实测电流i1、i2和i3，所述三个特定时间分别为
t1≥(3～5)RsCg(取值为1分钟)其中，Rs＝Ri＋Ro＋Rm
Cg被测试品几何电容，Ri测试电源内阻，
Ro测量电路采样电阻，Rm测量电路附加电阻。
t3测试终值(取10分钟)
t2对于幂函数律t2＝t1×t3
对于指数律t2＝(t1＋t3)/2
(2)、依据回归经典统计方式计算泄漏电流ic对于幂函数律ic＝(i1×i3－i22)/(i1＋i3－2i2)
对于指数律ic＝(i1×i3－i22)/(i1＋i3＋2i2)
由Rc＝Es/ic得真实绝缘电阻值Rc。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
本发明借助线性回归经典方法，当被测试品电容电流分量衰减为零时，试品总电流表示式经过变换，电流——时间幂函数律或指数律加常量的非线性关系，转化为线性。取三个特定点实测参数，据相关公式计算出该常量——试品泄漏电流ia，从而得出被测试品的真实绝缘电阻值Rc。与已有技术相比，本发明的显著优点是能在10分钟这样短的时间内测出试品的绝缘电阻值，其测试误差在允许范围内。
本发明的优点还在于，根据上述所测得的泄漏电流值ia以及绝缘电阻值Rc还可解出其它重要的相关参数，如吸收电流衰减指数n、充分极化所需的时间ta、与试品绝缘介质性能、状况和温度有关的常数D、吸收电流回路等效电阻Ra、吸收电流回路等效电容Ca等等。
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
以幂函数律描述试品中介质松弛极化引起的吸收电流随时间变化的规律。
有经验表达式ia＝CgDEst－n (1)式中，Cg为被测试品几何电容
D与绝缘介质性能、状况和温度有关的常数，量纲为1/(ΩF)
Es为外施测试电压
n为吸收电流衰减指数，量纲为A/S
t为测试时间。
采用高压兆欧表对试品施加直流电压，在t≥(3～5)RsCg后，可以认为电容电流已衰减为零，即ig＝0。此时试品总电流为
i＝CgDEst－n＋ic将ic左移，并取对数，则
lg(i－ic)＝lgCgDEs－nlgt (2)
由上式可见，经过坐标变换以后。lgt－lg(i－ic)为直线关系。依据回归经典方法，取t1＝1分钟和t3＝10分钟两组端点测量值i1和i3，并取t1、t3的几何平均值为第三组数据：t2＝t1×t2＝3.16分钟，测其电流值i2。
据此，可计算出泄漏电流为：
ic＝(i1×i3－i22)/(i1＋i3-2i2) (3)因此得出 Rc＝Es/ic
此外，据上述(2)式，可计算出吸收电流衰减指数(即坐标变换后直线斜率)为：
n＝[lg(i1-ic)-lg(i3-ic)]/(lgt3-lgt1)
当兆欧表设计合理时，在最恶劣的测试条件下，试品的电容充电过渡过程一般均会在测试10秒钟之前结束。取t＝10s，由(2)式得出：
CgD＝[(i10″－ic)＋10n]Es (4)
用电桥法测出试品几何电容Cg，从而可由(4)式求出D值。
当吸收电流下降为泄漏电流的1/10时，可以认为试品松弛极化已达稳定状态，由(1)式，所需时间为ta＝n10CgDEs/ic
当测试完毕，直流高电压消失，并使试品测试端短路时，试品介质松弛极化完全消除、放尽剩余电荷所需的时间，等于充分极化所需的时间ta。而这正是该试品随后进行第二次准确测量所必需的间歇时间。
本实施例使用GZ-5A型数字式高压兆欧表，仪表测试电压Es＝5000V。SFP-360000/500型主变压器的实测绝缘电阻值R10″＝10000MΩ，R1′＝303000MΩ，R3.16＇＝68600MΩ，R5.5＇＝106000MΩ，R10＇＝133000MΩ，R180′＝327000MΩ，试品分布电容Cg＝0.085μF。
将实测值代入以上各式，得ic＝6.71nA、Rc＝319000M、n＝0.834A/s、D＝0.0345(1/ΩF)、ta＝58026s。
该方法所得绝缘电阻值与实际测量值R180＇相比较，误差为2.4％。
实施例2：
以指数律描述试品中介质松弛极化引起的吸收电流随时间变化的规律。
有经验表达式ia＝(Es/R)exp(-t/RCa) (5)式中，R＝Rs＋Ra
Rs＝Ri＋Ro＝Rm
Ri--测试电源内阻
Ro--测量电路采样电阻
Rm--测量电路中的附加电阻
Ra--吸收电流等效回路电阻
Ca--吸收电流等效回路电容
与实施例1相同，采用高压兆欧表对试品施加直流电压，在t≥(3～5)RsCg后，可以认为电容电流已衰减为零，即ig＝0。此时试品总电流表达式为变换后取自然对数，则ln(i-ic)＝ln(Es/R)－(l/RCa)t (6)
由上式可见，经过坐标变换以后，t－ln(i－ic)为直线关系。同样，依据回归经典方法，取t1＝1分钟和t3＝10分钟两组端点测量值i1和i3，并取t1、t3的算术平均值为第三组数据：t2＝(t1＋t2)/2＝5.5分钟，测其电流值i2。
据此，可计算出泄漏电流为：
ic＝(i1×i3－i22)/(i1＋i3＋2i2) (7)因此得出 Rc＝Es/ic
此外，据上述(6)式所描述直线的斜率，按下式求得吸收电流的衰减时间常数：RCa＝(t3－t1)/[ln(i1－ic)－ln(i3-ic)]
由式(5)取自然对数，试品松弛极化完成所需的时间可以表示为：
ta＝RCa[ln(Es/R)-ln(ic/10)]
本实施例同样使用GZ-5A型数字式高压兆欧表，仪表测试电压Es＝5000V。SFP-360000/500型主变压器的实测绝缘电阻值R10″＝10000MΩ，R1′＝30300MΩ，R3.18＇＝88600MΩ，R5.5＇＝106000MΩ，R10′＝133000MΩ，R180＇＝3270000MΩ，试品分布电容Cg＝0.085F。
将实测值代入以上各式，得ic＝6.71nA、Rc＝3771000M、Ra＝26900M，Ca＝0.0109μF，ta＝1450s。
该方法所得绝缘电阻值与实际测量值R180′相比较，误差为13.5％。
在上述实施例1、2中为了减小实测值的离散性对计算值的影响，在三个特定点左右处对称密集采样，采用加权平均方法，求出各特定时间下的电流参数。
Claims (2)
1、一种电力设备绝缘性能测试方法，采用高压兆欧表对试品施加直流电压Es，对于分别以幂函数律或指数律两种数学模型描述的吸收电流，其总电流经坐标变换的表达式分别为：
lg(i－ic)＝lgCgDEs－nlgt
ln(i－ic)＝ln(Es/R)－(l/RCa)t
所述测试方法的特征是：
(1)、取三个特定时间t1、t2和t3的实测电流i1、i2和i3，所述三个特定时间分别为
t1≥(3～5)RsCg(取值为1分钟)其中，Rs＝Ri＋Ro＋Rm
Cg被测试品几何电容，Ri测试电源内阻，
Ro测量电路采样电阻，Rm测量电路附加电阻。
t3测试终值(取10分钟)
t2对于幂函数律t2＝t1×t3
对于指数律t2＝(t1＋t3)/2
(2)、依据回归经典统计方式计算泄漏电流ic
对于幂函数律ic＝(i1×i3－i22)/(i1＋i3－2i2)
对于指数律ic＝(i1×i3－i22)/i1＋i3＋2i2)
由Rc＝Es/ic得真实绝缘电阻值Rc
2、根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，对于三个特定时间t1、t2和t3的电流取值，采用在所述座标变换后特定时间的左右两端对称密集采样，以加权平均拟合方法得出电流i1、i2和i3。
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|---|---|---|---|
| CN 95100332 CN1127361A (zh) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | 一种电力设备绝缘性能测试方法 |
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| CN1127361A true CN1127361A (zh) | 1996-07-24 |
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Family Applications (1)
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| CN 95100332 Pending CN1127361A (zh) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | 一种电力设备绝缘性能测试方法 |
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| CN111044788A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-21 | 卡斯柯信号有限公司 | 一种铁路信号电缆绝缘低压快速在线测试装置及方法 |
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1995
- 1995-01-20 CN CN 95100332 patent/CN1127361A/zh active Pending
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