电气试验基础

1、1 电气设备的绝缘试验电气设备的绝缘试验 2 1)交接试验 2)预防性实验 绝缘缺陷 整体性或分布性 局部性或集中性 试验方法 1)非破坏性试验 2)耐压试验 具体判断某一设备的 绝缘状况时，应注意 1.各项试验结果综合判断 2.同一设备三相试验结果比较 3.历次试验结果互相比较 试验的分类 1 概述概述 3 电气设备绝缘试验分两大类电气设备绝缘试验分两大类 （一）耐压试验（一）耐压试验破坏性试验破坏性试验 试验所加电压等价于或高于设备运行中可能受试验所加电压等价于或高于设备运行中可能受 到的各种电压。最有效和最可信；可能导致绝缘的到的各种电压。最有效和最可信；可能导致绝缘的 破坏。破坏。 种

2、类：工频耐压试验种类：工频耐压试验 直流耐压试验直流耐压试验 冲击耐压试验冲击耐压试验 （二）检查性试验（二）检查性试验预防性试验预防性试验 测定绝缘某些方面的特性；一般在较低电压下进测定绝缘某些方面的特性；一般在较低电压下进 行，通常不会导致绝缘的击穿破坏。行，通常不会导致绝缘的击穿破坏。 4 测试方法 方法有许多种：方法有许多种： 测绝缘电阻，吸收比测绝缘电阻，吸收比 ； 测泄漏电流测泄漏电流 ； 测测 tg，等效电容，等效电阻；，等效电容，等效电阻； 局部放电测试，电压分布测试局部放电测试，电压分布测试 ； 油气色谱分析油气色谱分析 。 各方法反映绝缘缺陷的性质不同，对不同绝缘材料和各方

3、法反映绝缘缺陷的性质不同，对不同绝缘材料和 绝缘结构的有效性也不同。绝缘结构的有效性也不同。 两类试验间的关系：两类试验间的关系： 相互补充，而不能相互代替相互补充，而不能相互代替. . 先作检查性试验，再确定耐压试验的时间和条件先作检查性试验，再确定耐压试验的时间和条件. . 5 绝缘中的缺陷可分为两类: 一类是局部性或集中性的缺陷 另一类是整体性或分布性的缺陷: 整体绝缘老化、变质、受潮、绝缘性能下降 6 一.绝缘电阻和吸收比测量 (一).绝缘电阻的测量 1.兆欧表的工作原理 7 兆欧表（绝缘摇表）的原理和接线 R1 R2 E L S N G 1 2 线路端子L 接地端子E 保护端子G 三

4、个接线端子 摇动发电机手柄，直流电压 就加到两个并联的支路上。 1)电阻R1和电压线圈1 2)被试电阻，电阻R2和电流线圈2 直流发电机 8 两个线圈中电流产生的力矩方向相反固定在同一转子上， 并可带动指针旋转。到达平衡时，指针偏转的角度正比于I1/I2 （因为并联支路内的电流分配是与电阻成反比的，所以偏转角 的大小可以反映出被试电阻的大小) 。由于没有弹簧游丝，当线 圈中没有电流时，指针可停在任一偏转角位置。 L G E 兆欧表屏蔽极的使用 兆欧表（绝缘摇表）的原理和接线 9 1) 由于存在吸收现象，通常规定以加压后1 min 时测 得的数值作为该试品的绝缘电阻。 且该绝缘电阻 常比真正的绝

5、缘电阻值要低一些； 2) 只在有贯通性的绝缘缺陷存在的情况下，绝缘电 阻才会有显著的变化。 测量绝缘电阻应注意的两点 兆欧表（绝缘摇表）的原理和接线 10 可有效地发现： （1）两极间有穿透性的导电通道 （2）受潮 （3）表面污垢 不能发现的缺陷： (1) 绝缘中的局部缺陷 (2) 绝缘的老化 判断方法：将所测电阻值与标准及以往历史数据比 2.测试功效 11 3.接线 12 4.绝缘的吸收比 r R R R R，Rt Rr rR ，Rt +1= = + =0= 0 0 时 时 2+1= 0 r R R R Rr 通常测量的是15S及60S时的R15及R60，用来判断绝缘是否受潮。 一般认为K1

6、.3可判断绝缘受潮。K值也可以反映贯通性的绝缘缺陷。 15 60 = R R K R C r C 绝缘的吸收比 绝缘良好时，和r都较大，则测得 的绝缘电阻值较高，且需经过较长时 间才达到稳定；如绝缘受潮或存在某 些穿透性的导电通道，则测得的绝缘 电阻值较低，且很快达到稳定。 13 (1)先拆除被试品的电源和对外一切连线,将其接地 、以充分放电 (2)待手摇发电机稳定以后,再将两端子接在试品上 60秒后再读数 (3)对大容量试品,测好以后先断两端子接线, 后停手 摇发电机，以免反充电建成损坏 (4)注意温度和湿度的较正 5.注意事项 14 1 温度： 一般随温度上升，减小，； 受潮有损极化加强，

7、充电加快，曲线平 坦 2.湿度 绝缘表面的泄漏电流增大，进入电流线圈，使绝 缘电阻读数显著下降 3 试验前将被试品接地放电一定时间（ 5 10min ） 影响测量结果的因素 15 二.介质损耗角正切的测量 1.作用 能有效地测出绝缘受潮、老化等分布性缺陷。 对集中性缺陷不灵敏,体积越大也越不灵敏 16 正接线：C点接到电源的高压端，D点接地。 反接线：D点接到电源的高压端，C点接地。 四、四、 西林电桥测量时的两种接线西林电桥测量时的两种接线 17 正接线：C点接到电源的高压端，D点接地。 四 西林电桥测量时的两种接线 由于臂I、 2的阻抗比3、4 大得多，电压大部分将降 落在上桥臂。在凋节部

8、分 R3和C4上的电压降通常只 有几伏，对操作人员没有 危险。为了防止试品或标 准电容一旦发生击穿时在 低压臂上出现高电压，在 电桥的A，B点和接地的屏 蔽间接有放电管；以保证 人身和设备的女 全。这种 接线法测量准确度较高， 但要求被试品两端部对地 绝缘。 适用：体积小，重量轻 18 反接线：D点接到电源的高压端，C点接地。 四 西林电桥测量时的两种接线 这种接线适于在现场试验 一端固定接地的设备。但 此时操作部分R3及C4处在 高电位，为保证操作的安 全应采取一定的措施。一 个办法是把电桥本体和操 作者一起放在绝缘台上或 放在一个叫法拉第笼的金 属笼里对地绝缘起来，使 操作者与R3、C4处

9、于等电 位。另一个办法是人手通 过绝缘杆去调节R3、C4。 适用：体积大，重量大，外壳接地 19 防止外界电磁场对电桥的干扰 1)加设屏蔽(消除电容的影响) 2)采用移相电源 3)倒相法 电桥本体 被试品和标准电容器连到电桥的引线 试品本身 电场和磁场的影响 干扰产生的原因干扰产生的原因 20 (3)电桥本体接地良好 (4)反接法时,三根引线处于高压,必须悬空 (5)能分开测的试品尽量分开测 (6)应保持试品表面干燥 (7)试品设备有绕阻时,应首尾短接起来 4.注意事项注意事项 (2)被试品和标准无损电容器连到电桥本体的 引线也要使用屏蔽导线 (1)电桥本体必须加以屏蔽 21 局部放电时出现的

10、现象 电的现象 非电的现象 检测方法 电的方法：定性、定量 非电的方法：定性的，不够灵活 局部放电测试设备的工作原理把微伏级的电压脉冲检测出来。 三.局部放电的测量 22 三.局部放电的测量 1、作用 能测出绝缘内部是否存在气泡、空隙、 杂质等缺陷 23 让工频电压作 用到试品上， 阻止被测的高 频脉冲或电源 中的高频成分 通过。 Cx：试品电容 CK：耦合电容 Zm：测量阻抗 A： 放大器 M： 量测仪器 Z： 低通滤波器 并联测量回路（适用于试品一端接地的情况） CK Cx A Zm U Z M 测量回路测量回路 24 让工频电压作用到试品上， 阻止被测的高频脉冲或电 源中的高频成分通过。

11、 Cx：试品电容 CK：耦合电容 Zm：测量阻抗 A： 放大器 M： 量测仪器 Z： 低通滤波器 CK Cx A Zm U Z M 串联测量回路（试品的低压端必须与地绝缘） 测量回路测量回路 25 让工频电压作用到试品上， 阻止被测的高频脉冲或电 源中的高频成分通过。 Cx：试品电容 CK：耦合电容 Zm：测量阻抗 A： 放大器 M： 量测仪器 Z： 低通滤波器 CKCx AZm1 Zm2 U Z M 桥式测量回路（抗外部干扰的性能较好） 测量回路测量回路 26 4.注意事项注意事项 (1)试品的绝缘表面应清洁干燥 (2)尽量避免外界的干扰源 (3)测试设备的地线应连成一体,高压引线应 远离地

12、线 (4)试品相连的线要短,周围物体应良好接地 27 四.工频交流耐压试验 1.作用： 能确定电气设备绝缘的耐受水平 28 2.接线及设备 29 单 相 接 触 式 调 压 器 30 各种接触式调压器 31 试验变压器 32 球 隙 测 量 器 33 保护电阻 34 3.工频试验变压器 (1).工频试验变压器与电力变压器的比较 工频试验变压器电力变压器 35 试验变压器与电力变压器的比较试验变压器与电力变压器的比较 试验变压器试验变压器电力变压器电力变压器 1 电压等级更高、容量不大，仅单相 电压等级高、容量大，分单相、 三相 2 工作在电容性负荷下工作在电感性负荷下 3 允许发生短时短路不允

13、许发生短路 4 工作时间短工作时间长 5 漏磁通较大漏磁通较小 6 温度比较低、无散热要求温度比较高、有散热要求 7 绝缘裕度小绝缘裕度大 36 五.直流泄漏电流的测量 1.泄漏电流测量的特点 （1）能更有效地发现一些尚未完全贯通的集 中性缺陷 （2）在试验升压过程中，可以随时监视微 安表指示，了解绝缘情况 37 直流耐压试验和泄漏电流测量 兆欧表测量绝缘电阻方法的不足：电压较低，发 观绝缘缺陷的能力受到限制。 较高的直流电压来测绝缘电阻或泄漏电流，有效 地发现一些尙未完全贯通的集中性缺陷。 38 直流泄漏电流的测量 实验总结：实验总结： 1. 1.在同一直流电压作用下，良好绝缘的泄漏电流在同

14、一直流电压作用下，良好绝缘的泄漏电流 较小；且随电压的增加泄漏电流正比增加；较小；且随电压的增加泄漏电流正比增加； 2.2.绝缘受潮时，泄漏电流增大；绝缘受潮时，泄漏电流增大； 3.3.当绝缘有集中性缺陷时，电压升高到一定值后，当绝缘有集中性缺陷时，电压升高到一定值后， 泄漏电流激增；泄漏电流激增； 4.4.绝缘的集中性缺陷越严重，出现泄漏电流激增绝缘的集中性缺陷越严重，出现泄漏电流激增 的电压将越低。的电压将越低。 5.5.当泄漏电流超过一定标准时，应尽可能找出原当泄漏电流超过一定标准时，应尽可能找出原 因，并加以消除。因，并加以消除。 39 发电机绝缘的泄漏电流随直流电压变化的曲线发电机绝

15、缘的泄漏电流随直流电压变化的曲线 40 2.直流泄漏试验接线 (1)被试品不接地(不适于现场实验) 41 (2)被试品一极接地(适于现场实验) 42 3.试验方法 被试品额定电压被试品额定电压35kV35kV及以下施加及以下施加101030kV30kV直流电压直流电压 被试品额定电压被试品额定电压110kV110kV及以上施加及以上施加40kV40kV直流电压直流电压 试验时按每级试验时按每级0.50.5倍试验电压分阶段升高倍试验电压分阶段升高 每阶段停留每阶段停留1min1min，读微安表读数即为泄漏电流，读微安表读数即为泄漏电流 绘制泄漏电流与加压时间、泄漏电流与试验电压关绘制泄漏电流与加

16、压时间、泄漏电流与试验电压关 系曲线后进行分析系曲线后进行分析 43 4.微安表的保护 R R：为增压电阻；：为增压电阻；C C：滤波电容，有两个作用；：滤波电容，有两个作用； F F：放电管：放电管 L L：防止冲击电流对微安表的破坏。：防止冲击电流对微安表的破坏。 S S：切换开关，只有在稳定时，投放微安表用。：切换开关，只有在稳定时，投放微安表用。 微安表是精密仪表，使用中应十分爱护，一般微微安表是精密仪表，使用中应十分爱护，一般微 安表都有专门的保护装置，如下图所示。安表都有专门的保护装置，如下图所示。 44 六.直流耐压试验 内容内容 直流泄漏直流泄漏 电流实验电流实验 直流直流 耐

17、压实验耐压实验 实验方法实验方法相同相同相同相同 作用作用 检查绝缘情况，检查绝缘情况， 实验电压低实验电压低 试验绝缘强度，试验绝缘强度， 实验电压高实验电压高 45 六.直流耐压试验 1)直流下没有电容电流，要求电源容量很小，加上可以用串级的 方法产生高压直流， 所以试验设备可以做得比较轻巧，适合于 现场预防性试验的要求； 2)在直流耐压试验时，可以同时测量泄漏电流，并根据其随电压 变化的特性，判断绝缘状况，发现缺陷。 3)直流耐压实验比交流耐压实验更能发现电机端部的绝缘缺陷； 4)直流耐压试验对绝缘的损伤程度比交流耐压小。 5)由于直流电压作用下在绝缘内部的电压分布和交流电压作用下 的电

18、压分布不同，直流耐压试验对交流设备绝缘的考验不如交 流耐压试验接近实际运行情况。 6)直流耐压试验时，试验电压值的选择是一个重要的问题。 46 六、冲击高压试验 1.作用 用来检验高压电气设备在雷电过电压和 操作过电压作用下的绝缘性能和保护性能 47 冲击电压试验 一 冲击电压发生器的基本回路 21 1 + CC C 电容器C1由直流电源充电至Um, 若球隙G在外部作用下击穿，此后电 路中发生的充、放电过程如下： 在球隙击穿瞬间C1经R1向C2充电，同时向R2放电； 当C2上的电压达到峰值后，由C1和C2继续对R2 放电，又使C2上的电 压进一步下降。一般选择R1 R2，就可以在C2上得到所要

19、求的波前 较短而波长较长的冲击电压波型。 R1 C1 R2 C2 利用系数利用系数 0 U Um 48 2.冲击电压发生器的基本回路 七、冲击高压试验 49 冲击电压发生器的基本原理 冲击电压发生器概念：冲击电压发生器由一组并 联的储能高压电容器，自直流高压源充电几十秒 钟后，通过铜球突然经电阻串联放电，在试品上 形成陡峭上升前沿的冲击电压波形。冲击波持续 时间以微秒计，电压峰值一般为几十kV至几MV 发明人：产生较高电压的冲击发生器多级回路， 首先由德国人E.马克思（E.Marx）提出，为此他 于1923年获得专利，被称为马克思回路 50 51 52 户外冲击电压发生器户外冲击电压发生器 及

20、分压器及分压器 53 户内冲击电压发生器户内冲击电压发生器 及截波装置及截波装置 54 各种试验方法的特点总结 序号试验方法能发现的缺陷 测量绝缘电阻及泄 漏电流 贯穿性的受潮、脏污和导电通道 测量吸收比大面积受潮、贯穿性的集中缺陷 测量tg绝缘普遍受潮和劣化 测量局部放电有气体放电的局部缺陷 交流或直流耐压试 验 使抗电强度下降到一定程度的主绝缘 局部缺陷 冲击波耐压试验(限 于变压器) 使抗电强度下降到一定程度的主绝缘 或纵绝缘的局部缺陷 表中序号5和6两项为破坏性试验，其它各项均属于非破坏性试验 55 绝缘预防性试验是在电力设备处于离线情况下进行绝缘预防性试验是在电力设备处于离线情况下进行 的。离线监测的缺点是：的。离线监测的缺点是： 需停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地需停电进行，而不少重要的电力设备不能轻易地 停止运行；停止运行； 只能周期性进行而不能连续地随时监视，绝缘有只能周期性进行而不能连续地随时监视，绝缘有 可能在诊断期间发生故障；可能在诊断期间发生故障； 停电后的设备状态，如作用电场及温升等和运行停电后的设备状态，如作用电场及温升等和运行 中不相符合，影响诊断的正确性。譬如前述的绝缘中不相符合，影响诊断的正确性。譬如前述的绝缘 tgtg检测，采用电桥法时，由于标准电容器的额定电检测，采用电桥法时，由于标准电容器的额定电 压的限制，一般只加到压的限制，一