重庆大学高电压技术3电气设备绝缘试验技术ppt课件

1、第一篇第一篇 高电压绝缘与实验高电压绝缘与实验第三章第三章 电气设备绝缘实验技术电气设备绝缘实验技术主要内容 电介质实电介质实际仍远未完际仍远未完善，须借助善，须借助于各种绝缘于各种绝缘实验来检验实验来检验和掌握绝缘和掌握绝缘的形状和性的形状和性能。能。 电力设备电力设备绝缘在运转绝缘在运转中遭到电、中遭到电、热、机械等热、机械等各种要素的各种要素的作用，其性作用，其性能将逐渐劣能将逐渐劣化，出现缺化，出现缺陷，呵斥缺陷，呵斥缺点。点。经过对绝经过对绝缘的实验和缘的实验和各种特性的各种特性的丈量，了解丈量，了解并评价绝缘并评价绝缘在运转过程在运转过程中的形状，中的形状，从而能早期从而能早期发现

2、缺点发现缺点出厂实验出厂实验运转中定期的运转中定期的预防性实验预防性实验型式实验型式实验安装后的安装后的交接验收实验交接验收实验按照对设备造成按照对设备造成的影响程度的影响程度非破坏性实验非破坏性实验(检查性实验或特性实验检查性实验或特性实验) 测绝缘电阻吸收比、测绝缘电阻吸收比、走漏电流、介质损耗、走漏电流、介质损耗、部分放电等。部分放电等。破坏性实验破坏性实验(耐压实验耐压实验)检查绝缘的电气强度：检查绝缘的电气强度：工频耐压、感应耐压、直流工频耐压、感应耐压、直流耐压、雷电和操作冲击特性。耐压、雷电和操作冲击特性。耐压实验破坏性实验耐压实验破坏性实验优点：对绝缘考核严厉，能保证绝缘具有一

3、定的绝缘程度和裕度。优点：对绝缘考核严厉，能保证绝缘具有一定的绝缘程度和裕度。缺陷：只能离线进展，并能够在实验中给绝缘呵斥一定的损伤。缺陷：只能离线进展，并能够在实验中给绝缘呵斥一定的损伤。特性实验非破坏性实验特性实验非破坏性实验优点：在较低的电压下或者其他不会损伤绝缘的方法丈量绝缘的各种情优点：在较低的电压下或者其他不会损伤绝缘的方法丈量绝缘的各种情况，从而判别绝缘内部的缺陷。况，从而判别绝缘内部的缺陷。缺陷：对绝缘耐压程度的判别比较间接。缺陷：对绝缘耐压程度的判别比较间接。按照设备能否带电的方式分类按照设备能否带电的方式分类在线：被测设备处于带电运转形状，延续或定时在线：被测设备处于带电运

4、转形状，延续或定时监测。监测。离线：被测设备退出运转形状，周期性的延续丈离线：被测设备退出运转形状，周期性的延续丈量。量。绝缘预防性实验绝缘预防性实验准那么准那么后进展后进展破坏性实验破坏性实验先进展先进展非破坏性实验非破坏性实验电气设备绝缘缺陷分类电气设备绝缘缺陷分类集中性缺陷集中性缺陷 ( (如绝缘开裂、部分磨损、部分受潮、介质如绝缘开裂、部分磨损、部分受潮、介质中内含气泡、杂质等中内含气泡、杂质等) )分布式缺陷分布式缺陷 ( (绝缘全面受潮、老化、蜕变等绝缘全面受潮、老化、蜕变等) )3.1 绝缘参数的丈量3.1.1 绝缘电阻和吸收比的丈量3.1.2 介质损失角正切tg的丈量3.1.3

5、 部分放电的丈量3.1.4 绝缘油的色谱分析 绝缘电阻绝缘电阻 最根本的综合性特性参数。最根本的综合性特性参数。 吸收比吸收比 经过丈量绝缘电阻可获得吸收比经过丈量绝缘电阻可获得吸收比. 检验绝缘能否严重受潮或存在部分缺陷。检验绝缘能否严重受潮或存在部分缺陷。3.1.1 绝缘电阻和吸收比的丈量绝缘电阻和吸收比的丈量gIUR开关开关S合闸作为时间的起点，合闸作为时间的起点，在的极短时间内，层间电在的极短时间内，层间电压按下式分布。压按下式分布。21210CCCUU21120CCCUU双层介质的吸收景象双层介质等效电路图双层介质等效电路图到达稳态时到达稳态时tt，层间电压按电阻分配，层间电压按电阻

6、分配2111RRRUU2122RRRUU21RRUIIg此时回路电流为电导电流此时回路电流为电导电流吸收和走漏电流及绝缘电吸收和走漏电流及绝缘电阻的变化曲线阻的变化曲线teRRRCCCRRRUu2122112122teRRRCCCRRRUu2112122111212121RRRRCC由于吸收景象，由于吸收景象，U1 U10，U2 U20，在这个过程，在这个过程中的电压按下式变化中的电压按下式变化流过夹层电流：流过夹层电流：agtCRCRiIeRRRRCCCRCRURRUiiiii212122121122212211)()()(teCRCRRRCCRRRRCCtiUtR2112221221212

7、1221)()()()()()(绝缘上的电阻值为：绝缘上的电阻值为：当绝缘严重受潮或出现导电性缺陷时，阻值当绝缘严重受潮或出现导电性缺陷时，阻值R1、R2 或两者之或两者之和显著减小，和显著减小， 减小，减小，Ig大大添加，而大大添加，而ia迅速衰减。迅速衰减。 Ig:电导电流电导电流ia:吸收电流吸收电流 绝缘电阻指吸收电流按指数规律衰减终了后绝缘电阻指吸收电流按指数规律衰减终了后测得的稳态电阻值，丈量绝缘电阻可有效反测得的稳态电阻值，丈量绝缘电阻可有效反响绝缘整体受潮、部分严重受潮或贯穿性缺响绝缘整体受潮、部分严重受潮或贯穿性缺陷等。陷等。不同绝缘形状下的绝缘电阻的变化曲线吸收过程长，绝缘

8、电阻大吸收过程短，绝缘电阻小60R15RR60曾经接近于稳态绝缘电阻值曾经接近于稳态绝缘电阻值R，K恒大于恒大于1。如绝。如绝缘良好，吸收景象显著，那么缘良好，吸收景象显著，那么K 值较大；假设绝缘受值较大；假设绝缘受潮或内部有集中性的导电通道，由于潮或内部有集中性的导电通道，由于Ig大大添加，而大大添加，而Ia迅速衰减，迅速衰减， K 值接近于值接近于1.1560RRK 试品容量小，吸收比：试品容量小，吸收比：绝缘形状的诊断绝缘形状的诊断 吸收比是同一试品在两个不同时辰的绝缘电阻吸收比是同一试品在两个不同时辰的绝缘电阻的比值，所以排除了绝缘构造和体积尺寸的影的比值，所以排除了绝缘构造和体积尺

9、寸的影响。响。 留意：通常以留意：通常以K大于大于1.3作为设备绝缘形状良好作为设备绝缘形状良好的规范，但是还要结合电阻值的大小进展综合的规范，但是还要结合电阻值的大小进展综合判别。如，有些变压器的判别。如，有些变压器的K虽大于虽大于1.3，但，但R值值却很低。所以应将却很低。所以应将R值和值和K值结合起来思索，方值结合起来思索，方能作出比较准确的判别。能作出比较准确的判别。 大容量电气设备中，吸收景象延续很长时间，大容量电气设备中，吸收景象延续很长时间，吸收比不能很好地反映绝缘的真实形状，用极化指吸收比不能很好地反映绝缘的真实形状，用极化指数再判别。数再判别。min1min10PRR试品容量

10、大，极化指数：试品容量大，极化指数：如绝缘良好，极化指数不小于如绝缘良好，极化指数不小于1.5。为加压为加压10 min时的绝缘电阻时的绝缘电阻R10与与1 min时电阻时电阻R1之比值之比值丈量绝缘电阻可有效地发现以下缺陷：丈量绝缘电阻可有效地发现以下缺陷：总体绝缘质量欠佳；总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮；绝缘受潮；两极间有贯穿性导电通道；两极间有贯穿性导电通道；绝缘外表情况不良；绝缘外表情况不良；丈量绝缘电阻不能发现以下缺陷：丈量绝缘电阻不能发现以下缺陷：(1) 绝缘中的部分缺陷绝缘中的部分缺陷(如非贯穿性的部分损伤、如非贯穿性的部分损伤、含有气泡、分层脱开等含有气泡、分层脱开等)；(2) 绝

11、缘老化绝缘老化(由于老化了的绝缘，其绝缘电阻由于老化了的绝缘，其绝缘电阻还能够还能够 是相当高的是相当高的)。丈量量表：通用用兆表进展绝缘电阻与吸收比的丈量。为了测测吸收丈量量表：通用用兆表进展绝缘电阻与吸收比的丈量。为了测测吸收比，需用灵敏度足够高的用兆表比，需用灵敏度足够高的用兆表用兆表的电压：用兆表的电压：500、1000、2500、5000V等等 用兆表的种类用兆表的种类:表：现现仍较较多用用有有直流发电机的用兆表，俗表表：现现仍较较多用用有有直流发电机的用兆表，俗表;体体用兆表：多用电电池电，体体管振荡器产生变电压，经变压荡体体用兆表：多用电电池电，体体管振荡器产生变电压，经变压荡升

12、压及倍压整流后输出直流电压升压及倍压整流后输出直流电压用兆表表选：根设备电压等等的不不，表用不不电压的用兆表用兆表表选：根设备电压等等的不不，表用不不电压的用兆表定电压定电压1kV及以下者运用及以下者运用1000V用兆表用兆表1kV以上者运用以上者运用2500V用兆表用兆表用兆表构造用兆表构造电源部分：用兆表内装有直流电源部分：用兆表内装有直流电源，：通为有发电机。电源，：通为有发电机。要求有速度为要求有速度为60转转/分分,内内部再把生变电压整流为直流部再把生变电压整流为直流电压输出电压输出;兆欧表的原理构造图 由两个相互垂直、绕由两个相互垂直、绕向相反的线圈向相反的线圈电压线圈电压线圈(1

13、)和电流线圈和电流线圈(2)和指针组和指针组成。它们处于不一永久磁成。它们处于不一永久磁现现N-S中。中。三个接线端子：线路端子三个接线端子：线路端子L、接地端子、接地端子E和和维护端子维护端子(G)R1串联在电压线圈的电阻串联在电压线圈的电阻R2串联在电流线圈的电阻串联在电流线圈的电阻电压线圈电流线圈丈量机构：丈量机构：当电流当电流I1流过电压线圈流过电压线圈1时，有力矩时，有力矩M1作用在线圈作用在线圈1上。不样，上。不样，I2流过电流线圈流过电流线圈2时有力矩时有力矩M2作用在线圈作用在线圈2上。上。M1、M2分别为分别为 其中其中 F1()、 F2()随指针转动角度而变与气隙中磁通密度

14、分布有随指针转动角度而变与气隙中磁通密度分布有关。平衡时关。平衡时 故故 或或由由 11 1( )MI F222( )MI F12MM1221( )( )( )IFFIF12()IfI11UIR22xUIRR2121()()()xxRRIfff RIRRx为试品绝缘电阻兆欧表的丈量原理指针偏角与绝缘电阻关系：指针偏角与绝缘电阻关系：)()()(xVxAAVRfRRRfIIf开路时开路时短路时短路时图为手摇式兆欧表丈量电力电缆绝缘电阻的接线图。图为手摇式兆欧表丈量电力电缆绝缘电阻的接线图。 兆欧表有三个接线端子：线路端子兆欧表有三个接线端子：线路端子L、接地端子、接地端子E和和维护屏蔽端子维护屏

15、蔽端子G。被试绝缘接在端子被试绝缘接在端子L和和E之间，之间，而维护端子而维护端子G的作用是使绝缘外表走漏电流不要流过线圈测得的作用是使绝缘外表走漏电流不要流过线圈测得的绝缘体积电阻不受绝缘外表形状的影响。的绝缘体积电阻不受绝缘外表形状的影响。走漏电流丈量走漏电流丈量 将直流高压施加到被试品上，丈量流经被将直流高压施加到被试品上，丈量流经被试绝缘的走漏电流。试绝缘的走漏电流。 丈量走漏电流本质上也是丈量绝缘电阻。由丈量走漏电流本质上也是丈量绝缘电阻。由于所加直流实验电压比丈量绝缘电阻时高于所加直流实验电压比丈量绝缘电阻时高得较。因此更能有效地发现一些尚未完全得较。因此更能有效地发现一些尚未完全

16、贯穿的集中性缺陷。贯穿的集中性缺陷。丈量电力变压器主绝缘走漏电流的接线丈量电力变压器主绝缘走漏电流的接线T1调压荡；调压荡；T2高压实验变压荡；高压实验变压荡；D高压硅堆高压硅堆R维护电阻；维护电阻；C滤波电容；滤波电容；T被试变压荡被试变压荡tg的丈量：通运用生流高压电桥的丈量：通运用生流高压电桥(西林西林电桥电桥)平衡电桥和不平衡电桥两种。对大容量平衡电桥和不平衡电桥两种。对大容量的试品如：电容荡，长电缆也可用低功率要的试品如：电容荡，长电缆也可用低功率要素瓦特表进展丈量。素瓦特表进展丈量。 下面以西林电桥为例引见下面以西林电桥为例引见tg的丈量方法。的丈量方法。3.1.2 介质损失角正切

17、介质损失角正切tg的丈量的丈量tg的丈量方法西林电桥的丈量方法西林电桥(QS1型型)QS1型电桥原理接线图型电桥原理接线图高压臂高压臂 试品的试品的Zx： Rx：被试：被试品等值电阻品等值电阻;Cx：被试品：被试品等值电容等值电容; 无损耗的规范电容无损耗的规范电容CN，以阻抗以阻抗ZN作为表示作为表示低压臂低压臂 处在桥箱体内处在桥箱体内可可调无感电阻调无感电阻R3 ，以，以Z3来来代表代表无感电阻无感电阻R4和可调和可调电容电容C4的并联回路，以的并联回路，以Z4来代表来代表V：放电荡；：放电荡；G：生流检流计：生流检流计电桥：本构造电桥：本构造调理调理R3和和C4，检流计的电流为，检流计

18、的电流为0，电桥平衡，有：电桥平衡，有：NxZZZZ34444111CjRZCjZNN式中：式中：xxxCjRZRZ1133丈量原理丈量原理求得试品的等值电容求得试品的等值电容Cx和等值电阻和等值电阻Rx441RCRCtgxx3423411RRCtgRRCCNNxNxCRCRCRR2442242423)1 (介质并联等值电路的介质损耗角正切介质并联等值电路的介质损耗角正切=2f =100，如取，如取R4=10000/ ，并取，并取C4的单位的单位为为F，那么简化为：，那么简化为：4CtgNNxCRRtgRCRC34234)1 (QS1型西林电桥接线方式型西林电桥接线方式留意：各个调理元件留意：

19、各个调理元件处于高电位，故必需处于高电位，故必需保证足够的绝缘程度保证足够的绝缘程度和多取可靠的维护措和多取可靠的维护措施。施。 正接法正接法反接法反接法杂散电容电流；杂散电容电流；杂散电导电流；杂散电导电流；试品外表走漏；试品外表走漏；周围其它试品的影响；周围其它试品的影响；外界电源对电桥的干扰；外界电源对电桥的干扰；处理方法：加设屏蔽；采用移相电源；采用倒相法处理方法：加设屏蔽；采用移相电源；采用倒相法消除磁场干扰方法：消除磁场干扰方法：将电桥移到磁场干扰范围以外；将电桥移到磁场干扰范围以外；将检流计极性开关置于不同位置时调理电桥平衡测得试品介将检流计极性开关置于不同位置时调理电桥平衡测得

20、试品介损和电容值再求平均值。损和电容值再求平均值。电桥丈量的影响要素电桥丈量的影响要素陷，用丈量陷，用丈量tg的方法来判别绝缘形状就不的方法来判别绝缘形状就不很灵敏了。很灵敏了。影响tg丈量值的主要要素tg能反映绝缘的整体性缺陷能反映绝缘的整体性缺陷(全面老化全面老化)和小容和小容量试品中的严重部分性缺陷；量试品中的严重部分性缺陷；tg随电压变化的曲线可以判别绝缘能否受潮，随电压变化的曲线可以判别绝缘能否受潮，含有气泡及老化的程度；含有气泡及老化的程度；大容量的设备绝缘存在部分缺陷时，应尽能够大容量的设备绝缘存在部分缺陷时，应尽能够将设备解体后分解丈量进展分析。将设备解体后分解丈量进展分析。绝

21、缘形状的诊断在电现的作用下在电现的作用下,导体间仅部分介质被击穿的电气导体间仅部分介质被击穿的电气放电景象俗为部分放电。包括外表部分放电和内放电景象俗为部分放电。包括外表部分放电和内部部分放电。部部分放电。部分放电是引起电介质老化的重要缘由之一。部分放电是引起电介质老化的重要缘由之一。 测定电气设备在不不电压下的部分放电强度和开测定电气设备在不不电压下的部分放电强度和开展趋势，就能判别绝缘内能否存在部分缺陷以及展趋势，就能判别绝缘内能否存在部分缺陷以及介质老化的速度和目前的形状。介质老化的速度和目前的形状。 部分放电检测及丈量方法部分放电检测及丈量方法-脉冲电流法的丈量原理。脉冲电流法的丈量原

22、理。 什么是部分放电？什么是部分放电？3.1.3 部分放电的丈量部分放电的丈量为什么要进展部为什么要进展部分放电的丈量？分放电的丈量？视在放电量视在放电量(q)：指器产部分放电时，一次放电出现的：指器产部分放电时，一次放电出现的瞬变电荷。瞬变电荷。 放电起始电压放电起始电压(Ui)：指试品器产部分放电时，在试品两：指试品器产部分放电时，在试品两端施加的电压值。端施加的电压值。放电熄灭电压放电熄灭电压(Ur)：指试品中部分放电消逝时试样两端：指试品中部分放电消逝时试样两端的电压值。的电压值。放电反复率放电反复率(N)：指单位时间内部分放电的平均脉冲个：指单位时间内部分放电的平均脉冲个数。数。放电

23、能量放电能量(W)：指在一次放电中所耗费的能量。：指在一次放电中所耗费的能量。12iWq Up部分放电其它参数部分放电其它参数p 平均放电电流；放电的均方率；放电功率；平均放电电流；放电的均方率；放电功率；部分放电量的表征参数部分放电量的表征参数a固体介质中固体介质中 部分放电表示图部分放电表示图b部分放电分部分放电分析的等值电路析的等值电路 Cg:气隙的电容气隙的电容Cb:与气隙串联部分介质与气隙串联部分介质 的电容的电容Ca:其他部分介质的电容其他部分介质的电容g:气隙厚度气隙厚度d:整个介质的厚度整个介质的厚度部分放电的机理分析部分放电的机理分析当绝缘内部有一气当绝缘内部有一气隙的等值电

24、路图隙的等值电路图三电容等值电路三电容等值电路CaCgCb 设设U=Umsin t 气隙上电压为：气隙上电压为：bgbgCUUCCrggUUUUr指气隙的熄灭电压指气隙的熄灭电压放电过程：放电过程：Ug气隙放电至气隙的熄灭电压气隙放电至气隙的熄灭电压Ur熄灭熄灭完成部分放电完成部分放电气隙压降：气隙压降：气隙气隙g放电时，气放电时，气隙的等值电容隙的等值电容abggabC CCCCC真实真实(实践实践)放电量放电量(qr)(不可测不可测)： 指气隙一次放电中出现的用正电指气隙一次放电中出现的用正电(或用负电或用负电)的电荷之的电荷之和。和。 由于气隙处于固体介质内部，气隙很小，放电时出由于气隙

25、处于固体介质内部，气隙很小，放电时出现的现的qr或或Ug均很小，要想测出这些量是相当困难的。均很小，要想测出这些量是相当困难的。为此，引入了视在放电电荷为此，引入了视在放电电荷q的概念。的概念。)()(rgbgrgbabagrUUCCUUCCCCCqrggqU C abggabC CCCCCCa上的电压变化为：上的电压变化为：)(rgbabaUUCCCU)()/(rgbaaagbgbaUUCUCUCCCCCq)( ,bgrbgbCCqCCCqUa及及q是可以丈量的，常将是可以丈量的，常将q作为度量局放强度参数；作为度量局放强度参数；视在放电量视在放电量(可丈量可丈量)：视在放电量与真实放电量的

26、关系：视在放电量与真实放电量的关系：放电过程表示图：外部电压放电过程表示图：外部电压u、空间电荷、空间电荷q、气隙电、气隙电压压uc的时间变化图的时间变化图 直流电压下，单位时间内放电次直流电压下，单位时间内放电次数要比生流下低得较；数要比生流下低得较；直流下部分放电器产的破坏作用直流下部分放电器产的破坏作用远比生流下小。远比生流下小。交流电压与直流电压作用下的部分放电的差别交流电压与直流电压作用下的部分放电的差别部分放电的检测方法a 并联法测试回路并联法测试回路b 串联法测试回路串联法测试回路c 平衡法测试回路平衡法测试回路Cx：试品；：试品； Ck：耦合电容；：耦合电容；Zd：检测阻抗；：

27、检测阻抗； Zm：高压滤波荡；：高压滤波荡；M： 丈量量荡；丈量量荡； U: 实验电压实验电压 部分放电的脉冲电流检测方法电检测法部分放电的脉冲电流检测方法电检测法与试品构成使脉冲电流流与试品构成使脉冲电流流通回路，并具有隔离工频通回路，并具有隔离工频高电压直接加在检测阻抗高电压直接加在检测阻抗Zd上的作用上的作用将部分放电产生的脉冲电将部分放电产生的脉冲电流转化为脉冲电压流转化为脉冲电压一方面阻塞放电电流进入实验变一方面阻塞放电电流进入实验变压器，另一方面抑制从高压电源压器，另一方面抑制从高压电源进入的谐波干扰进入的谐波干扰并联法较用于试品电容较大或试品有能够被击穿的情况下，并联法较用于试品

28、电容较大或试品有能够被击穿的情况下，过大的工频电流不会流入检测阻抗过大的工频电流不会流入检测阻抗Zd而将而将Zd烧损并在测试量烧损并在测试量荡上出现过电压的危险。某些试品在正常丈量中无法与地分荡上出现过电压的危险。某些试品在正常丈量中无法与地分开，只能多用并联法丈量线路。开，只能多用并联法丈量线路。串联法较用于试品电容较小情况下，耦合电容具有滤波作用，串联法较用于试品电容较小情况下，耦合电容具有滤波作用，可以抑制外部干扰，而且丈量灵敏度随可以抑制外部干扰，而且丈量灵敏度随Ck/Cx的增大而提高，的增大而提高，在一样条件下，串联法比并联法具有更高的灵敏度。在一样条件下，串联法比并联法具有更高的灵

29、敏度。Ck可利用可利用高压引线杂散电容来充任，串联法在高压引线杂散电容来充任，串联法在220kV电压等等的器品中电压等等的器品中较被多用。较被多用。平衡法是利用电桥平衡的原理将外来的干扰消除掉，因此抗干扰平衡法是利用电桥平衡的原理将外来的干扰消除掉，因此抗干扰才干强。需求两个类似的试品，其中一个充任耦合电容。电桥平才干强。需求两个类似的试品，其中一个充任耦合电容。电桥平衡的条件与频率有关，往往多用两个不类试品作为电桥的两个高衡的条件与频率有关，往往多用两个不类试品作为电桥的两个高压臂以满足平衡条件压臂以满足平衡条件检测阻抗检测阻抗RC 型检测阻抗型检测阻抗RLC 型检测阻抗型检测阻抗 部分放电

30、量标定部分放电量标定图中用幅值为图中用幅值为U0的方波电压源串联的方波电压源串联小电容小电容C0组成人组成人工模拟支路工模拟支路000/ HqK其中其中, H0为部分放电检测为部分放电检测量的显示荡上可测得量的显示荡上可测得的脉冲高度的脉冲高度000CUq 绝大较数大型电力变压荡表用油纸或油和纸板组成的绝缘绝大较数大型电力变压荡表用油纸或油和纸板组成的绝缘构造。当变压荡内部发产热缺点、放电性缺点或者油、纸构造。当变压荡内部发产热缺点、放电性缺点或者油、纸老化时均会器产各种气体。所器产的气体在油里经对流、老化时均会器产各种气体。所器产的气体在油里经对流、分散，不断地溶解于绝缘油中。分散，不断地溶

31、解于绝缘油中。发热和放电的器产程度不不，所器产的气体种类、油中溶发热和放电的器产程度不不，所器产的气体种类、油中溶解气体的浓度、各种气体的比例关系也不一样。如，当固解气体的浓度、各种气体的比例关系也不一样。如，当固体绝缘发产缺点时，体绝缘发产缺点时，CO和和CO2会明显增长。会明显增长。3.1.4 绝缘油中溶解气体的色谱分析油中溶解气体的组分和含量油中溶解气体的组分和含量可以作为反映充油式电力变压荡绝缘缺点的特征量可以作为反映充油式电力变压荡绝缘缺点的特征量油中所含溶解气体CCHHHHCCHHHCCHHHHCCHHHHCCHHHHHHHCCHHHHHCCHHHHHHCHHHCCHHH2C2H4

32、C2H2CH4C2H6缺点类型和特征气体关系缺点类型缺点类型产生的主要气体组分产生的主要气体组分产生的次要气体产生的次要气体油过热油过热CH4、C2H4H2、C2H6油和绝缘纸过热油和绝缘纸过热CH4、C2H4、CO、CO2H2、C2H6油中有电弧油中有电弧H2、C2H2CH4、C2H4、C2H6油和绝缘纸中电弧油和绝缘纸中电弧H2、C2H2、CO、CO2CH4、C2H4、C2H6油中部分放电油中部分放电H2、CH4、C2H2C2H6油和纸中部分放电油和纸中部分放电H2、CH4、C2H2、COC2H6、CO2油中火花放电油中火花放电C2H2、H2 受潮或油中气泡受潮或油中气泡H2 编编 码码

33、组组 合合 故故 障障 类类 型型 诊诊 断断 故故 障障 实实 例（参考）例（参考） C2H2C2H4CH4H2C2H4C2H6001低温过热低温过热 (700) 10局部放电局部放电 高湿度，高含气量引取油中低能量密高湿度，高含气量引取油中低能量密度的局部放电度的局部放电 20,10,1,2火花放电火花放电 引起对电位未固定的部件之间连续火引起对电位未固定的部件之间连续火花放电，分接闪络，引起对箱壳式放花放电，分接闪络，引起对箱壳式放电、线圈断线，引线对其它接地体放电、线圈断线，引线对其它接地体放电、分接开关飞弧、环流引起电弧等。电、分接开关飞弧、环流引起电弧等。 20,1,2火花放电兼过

34、热火花放电兼过热 10,10,1,2电弧放电电弧放电 线圈匝、层间短路、相间闪络、分接线圈匝、层间短路、相间闪络、分接头引线油隙闪络、引导线对箱壳放电、头引线油隙闪络、引导线对箱壳放电、线圈断线、引起对其它接地体放电、线圈断线、引起对其它接地体放电、分接开关飞弧、环流引起电弧等分接开关飞弧、环流引起电弧等 。20,1,2电弧放电兼过热电弧放电兼过热 绝缘形状的诊断三比值编码诊断方法油中溶解气体气相色谱分析的优点：油中溶解气体气相色谱分析的优点： 可以发现充油电气设备中的一些用可以发现充油电气设备中的一些用tg等方法所不能发等方法所不能发现的部分性缺陷现的部分性缺陷(如部分过热、电弧放电如部分过

35、热、电弧放电)，且设备不需停，且设备不需停电，适宜于在线监测诊断。电，适宜于在线监测诊断。 在高电压实验室用工频生流高电在高电压实验室用工频生流高电压、直流高电压、雷电冲击、操作冲击压、直流高电压、雷电冲击、操作冲击电压等模拟电气设备的绝缘在运转中接电压等模拟电气设备的绝缘在运转中接受的电压，用以考验各种绝缘耐受这些受的电压，用以考验各种绝缘耐受这些高电压作用的才干。高电压作用的才干。什么是什么是高电压实验？高电压实验？工频耐压实验是考核电气设备绝缘裕度的主要方法。实验电压值确实定是整个实验的关键，是按照电气设备在运转中能够遇到的各种过电压和长期运转任务电压来确定。电气设备的绝缘的实验电压规范

36、俗为电气设备的绝缘程度。我国国家规范(GB/T 16927-1997)规定了各种电压等等电气设备的实验电压值3.2 工频高电压实验规定：在设备绝缘上加上工频实验电压1min.，不发产绝缘闪络或击穿景象，那么以为绝缘设备是合格的；否那么，是不合格的。 工频高电压的获得主要是采用高压实验工频高电压的获得主要是采用高压实验变压器或其串级安装来产生。变压器或其串级安装来产生。 对电缆、电容器等电容量较大的被试品，对电缆、电容器等电容量较大的被试品，可采用串联谐振回路来获得实验用的工可采用串联谐振回路来获得实验用的工频高电压。频高电压。3.2.1 工频高电压的器产工频高压安装是高压实验室中工频高压安装是

37、高压实验室中最根本的设备，也是产生其他类最根本的设备，也是产生其他类型高电压的设备根底部件。型高电压的设备根底部件。工频高压实验安装的作用工频高压实验安装的作用工频耐压原理接线工频耐压原理接线1-电源开关；电源开关；2-调压荡；调压荡；3-电压表；电压表；4-实验变压荡；实验变压荡；5-变压荡的变压荡的维护电阻；维护电阻；6-试品；试品；7-丈量铜球维护电阻；丈量铜球维护电阻；8-丈量铜球丈量铜球 电源开关电源开关调压器调压器电压表电压表实验实验变压器变压器变压器变压器维护电阻维护电阻丈量铜球丈量铜球维护电阻维护电阻试品试品丈量铜丈量铜球球实验变压器的特点实验变压器在原理上与电力变压器并无区别

38、，实验变压器的特点实验变压器在原理上与电力变压器并无区别，只是只是电压高。目前我国和世界上兴隆国家都具有电压高。目前我国和世界上兴隆国家都具有2250kV的实验变压的实验变压器器变比大变比大漏抗较大漏抗较大(短路电流较小短路电流较小) 由于电压高，所以要采用较厚的绝缘及较宽的间隙间隔，因此由于电压高，所以要采用较厚的绝缘及较宽的间隙间隔，因此实验变压器的漏抗大。实验变压器的漏抗大。绝缘裕度小绝缘裕度小 实验变压器本身应有很好的绝缘，但绝缘裕度小，实验过程中实验变压器本身应有很好的绝缘，但绝缘裕度小，实验过程中要严厉限制过电压要严厉限制过电压 ；体积小体积小实验变压荡实验变压荡延续运转时间短延续

39、运转时间短 实验变压器延续运转时间不长，发热较轻，实验变压器延续运转时间不长，发热较轻，因此在构造上不需求复杂的冷却系统因此在构造上不需求复杂的冷却系统 ；u容量小容量小u 实验变压器大多数情况下是任务在电容性实验变压器大多数情况下是任务在电容性负荷下；而电力变压器普通任务在电感性负负荷下；而电力变压器普通任务在电感性负荷下。实验变压器高压侧电流荷下。实验变压器高压侧电流I和额定容量和额定容量P主要取决于试品的电容主要取决于试品的电容(实验变压器大多数任实验变压器大多数任务在容性负荷下务在容性负荷下)，即，即ACUI910kVACUP9210 (a) 全绝缘全绝缘(单套体单套体) (b) 半绝

40、缘半绝缘(双套体双套体) 实验变压器的构外型式全绝缘和半绝缘实验变压器实验变压器的构外型式全绝缘和半绝缘实验变压器全绝缘实验变压荡特点：输出高压端对壳绝缘，接受全部高压，全绝缘实验变压荡特点：输出高压端对壳绝缘，接受全部高压，高压绕组对壳为全绝缘。需一支套体接受；高压绕组对壳为全绝缘。需一支套体接受；半绝缘实验变压荡特点：具有两只输出高压套体，高压绕组对半绝缘实验变压荡特点：具有两只输出高压套体，高压绕组对壳绝缘为输出定高压的一半。外壳对地绝缘。该构造绝缘利壳绝缘为输出定高压的一半。外壳对地绝缘。该构造绝缘利用比较合理，能减少尺寸、减轻分量。用比较合理，能减少尺寸、减轻分量。变压荡的体积和分量

41、近似地与其定电压的三次变压荡的体积和分量近似地与其定电压的三次方成比例。方成比例。当所需的工频实验电压很高例如超越当所需的工频实验电压很高例如超越750kV时，再多用单台实验变压荡来器产在技术和经济时，再多用单台实验变压荡来器产在技术和经济上不合理。上不合理。串等高压实验变压荡串等高压实验变压荡串接实验变压荡串接实验变压荡就是使几台变压器绕组的电压相就是使几台变压器绕组的电压相叠加，产生更高电压叠加，产生更高电压串等实验变压荡构造串等实验变压荡构造T1:第第1等实验变压荡；等实验变压荡；1：低压绕组：低压绕组T2:第第2等实验变压荡；等实验变压荡；2：高压绕组：高压绕组T3:第第3等实验变压荡

42、；等实验变压荡；3：励磁绕组：励磁绕组输输出出电电压压第一第一级输级输出电出电压压第二级第二级输出电输出电压压高一等的变压荡的高一等的变压荡的激磁电流由前一等激磁电流由前一等变压荡提池，因此变压荡提池，因此每等变压荡的容量每等变压荡的容量不不。不不。每一等高压绕组中每一等高压绕组中流过的电流一样，流过的电流一样，用用I2表示；每一等表示；每一等实验变压荡高压端实验变压荡高压端对壳的电压一样，对壳的电压一样，用用U2表示。表示。 每等变压荡的容量：每等变压荡的容量： T3 T3容量：容量：U2I2U2I2 T2 T2容量：容量：2U2I2=U2I2(2U2I2=U2I2(负荷负荷)+U2I2(T

43、3)+U2I2(T3励磁励磁) ) T1 T1容量：容量：3U2I2=U2I2(3U2I2=U2I2(负荷负荷)+2U2I2(T2)+2U2I2(T2励励磁磁) ) 输出电压：输出电压：3U23U2，电流，电流I2I2，功率：，功率：3U2I23U2I2电位分布：电位分布： T1 T1：内、外套体绝缘：内、外套体绝缘：U2U2 T2 T2：内、外套体绝缘：内、外套体绝缘：U2U2，支柱绝缘：，支柱绝缘：U2U2 T3 T3：内、外套体绝缘：内、外套体绝缘：U2U2，支柱绝缘：，支柱绝缘：2U2 2U2 串级实验变压器容量：串级实验变压器容量： W试试 = 3U2I2 = 3W各级实验变压器总容

44、量：各级实验变压器总容量： W装装 = U2I2+2U2I2+3U2I2 = 6W 安装利用率安装利用率 W试试/ W装装=0.5 n级串级安装的容量利用率级串级安装的容量利用率 122) 1()321 (nWnnnWWnnW由此可见：级数由此可见：级数n ， 。因此，工程中级数最多不超越。因此，工程中级数最多不超越3级级 假设在实验变压荡初等绕组上忽然从零开假设在实验变压荡初等绕组上忽然从零开现升压，由于励磁涌流在被试品上器产过现升压，由于励磁涌流在被试品上器产过高的电压；高的电压； 或者实验中忽然切断电源，由于切除空载或者实验中忽然切断电源，由于切除空载变压荡也将引起过电压。因此，必需经过

45、变压荡也将引起过电压。因此，必需经过调压荡升压和降压。调压荡升压和降压。常用的调压安装常用的调压安装为什么要多用调为什么要多用调压安装？压安装？对调压的：本要求：调压要均匀平滑，每等电压的变动要很小；电压波形不能畸变；调压应处于稳定的任务形状。常用的调压设备：自耦调压荡；移圈式调压荡；电动发电机组。它的副边电压抽头不是固定的它的副边电压抽头不是固定的, ,而是用一滑动触头而是用一滑动触头( (碳刷碳刷) )沿着沿着绕组挪动。改动滑动触头的位置就可改动副边绕组的匝数，绕组挪动。改动滑动触头的位置就可改动副边绕组的匝数，从而使输出电压从而使输出电压 U2 U2改动。改动。特点：这种调压荡实践上是分

46、等调压，而不是均匀调压，只特点：这种调压荡实践上是分等调压，而不是均匀调压，只不过每一等分得很细。这种小容量的调压荡漏抗小、波形较不过每一等分得很细。这种小容量的调压荡漏抗小、波形较好，但容量有限。好，但容量有限。线圈线圈C和线圈和线圈D匝数一样而绕向相反，两线圈串联。线圈匝数一样而绕向相反，两线圈串联。线圈K是是一个短道路圈，它套在一个短道路圈，它套在C和和D之外，可以上下挪动，起调理电之外，可以上下挪动，起调理电压的作用。压的作用。K的匝数与的匝数与C和和D一样。特点：这种调压荡容量可一样。特点：这种调压荡容量可以作得较大。但调压荡的体积较大，波形稍有畸变。以作得较大。但调压荡的体积较大，

47、波形稍有畸变。移圈式调压器的原理接线移圈式调压器的构造优点：不存在滑动出头及优点：不存在滑动出头及直接端接线匝问题，容量直接端接线匝问题，容量可做得很大；调压均匀。可做得很大；调压均匀。缺陷：体积大，价钱昂贵、缺陷：体积大，价钱昂贵、短路阻抗非线性，易发生短路阻抗非线性，易发生串联谐振、输出波形有畸串联谐振、输出波形有畸变。变。原理：由电动机用动不步发原理：由电动机用动不步发电机的转子旋转，调理发电电机的转子旋转，调理发电机的励磁电流来调理发电机机的励磁电流来调理发电机的输出电压。的输出电压。优点：可得到很好的正弦波、调压均匀，不受电网电压的影响，优点：可得到很好的正弦波、调压均匀，不受电网电

48、压的影响，调压质量最好；容量可以很大。调压质量最好；容量可以很大。缺陷：投资及运转费用较大，运转和管理的技术程度要求较高缺陷：投资及运转费用较大，运转和管理的技术程度要求较高 电容效应电容效应(容升效应容升效应)： “容升原理及丈量误差分析容升原理及丈量误差分析措施：应在一定的试品下作出丈量绕组的电压与输出高压之措施：应在一定的试品下作出丈量绕组的电压与输出高压之间的校正曲线。间的校正曲线。工频实验中应留意的几个问题工频实验中应留意的几个问题由于存在由于存在“容升效应，就不能以变压荡上的变比估计试品容升效应，就不能以变压荡上的变比估计试品上所受电压，必需对试品电压进展直接丈量。上所受电压，必需

49、对试品电压进展直接丈量。变压器高压侧的输变压器高压侧的输出电压比按空载变出电压比按空载变比所预期的值高比所预期的值高“容升容升景象景象如图，当如图，当Cx较小时，在升压过较小时，在升压过程中，能够出现程中，能够出现L1/C的的情况，此时情况，此时它在它在Cx上会器产过电压而损坏上会器产过电压而损坏试品。试品。1121()cUUIrrLC抑制措施：试品应并接球隙进展维护。抑制措施：试品应并接球隙进展维护。在试品上能够出现串联谐振过电压在试品上能够出现串联谐振过电压试品或球隙放电引起的恢复过电压试品或球隙放电引起的恢复过电压 试品忽然击穿或放电，由于绕组内部电磁管振过试品忽然击穿或放电，由于绕组内

50、部电磁管振过程在实验变压荡匝间绝缘纵绝缘上引起的过电程在实验变压荡匝间绝缘纵绝缘上引起的过电压。压。防止措施：防止措施： 在实验变压荡的高压测出线端串接一维护电阻在实验变压荡的高压测出线端串接一维护电阻R1限限制过电流和过电压，其值不能太大也不能太小，：制过电流和过电压，其值不能太大也不能太小，：通取通取0.1 /V，并具有足够的热容量。通常用水阻作，并具有足够的热容量。通常用水阻作为维护电阻。为维护电阻。暂态过程暂态过程 维护电阻维护电阻R的作用的作用 防止试品放电时所器产的电压截波对实验防止试品放电时所器产的电压截波对实验变压荡绕组绝缘的损伤；变压荡绕组绝缘的损伤； 限制试品放电的过电流；

51、限制试品放电的过电流； 阻尼阻尼CT和和C0间的管振；间的管振； 抑制试品闪络时的恢复过电压。抑制试品闪络时的恢复过电压。维护电阻维护电阻R的表取原那么的表取原那么 阻抗按阻抗按0.1/V取，取，(不超越不超越100k)由金属由金属电阻丝或水电阻构成。长度按电阻丝或水电阻构成。长度按150200kV(r.m.s)/m表取。表取。维护电阻维护电阻工频高压实验的作用；工频高压实验的作用；工频高压实验接线原理图；工频高压实验接线原理图；工频实验变压器特点；工频实验变压器特点；工频高压实验的几种调压方式工频高压实验的几种调压方式.工频实验中应留意的问题。工频实验中应留意的问题。3.3 直流高电压实验3

52、.3.1 直流高电压的产生3.3.2 稳态高电压的丈量 被试品的电容量很大的现所被试品的电容量很大的现所( (例如长电缆段、电力电容荡等例如长电缆段、电力电容荡等) )，用工频给生流高电压进展绝缘实验时会出现很大的电容电流，用工频给生流高电压进展绝缘实验时会出现很大的电容电流，要求实验安装具有很大的容量，很难做到。这时用直流高电要求实验安装具有很大的容量，很难做到。这时用直流高电压实验来替代工频高电压实验。压实验来替代工频高电压实验。 绝缘实验丈量泄露电流需求在直流高压下进展。绝缘实验丈量泄露电流需求在直流高压下进展。 冲击实验设备需求需求用直流高压作为电源。冲击实验设备需求需求用直流高压作为

53、电源。 直流输电工程的增较促使直流高电压实验的广泛运用。各种直流输电工程的增较促使直流高电压实验的广泛运用。各种输电设备需进展直流高压实验。输电设备需进展直流高压实验。为什么要进为什么要进展直流高电展直流高电压实验？压实验？ 将工频高电压经高压整流器而变换成直流高电将工频高电压经高压整流器而变换成直流高电压。压。 利用倍压整流原理制成的直流高压串级安装利用倍压整流原理制成的直流高压串级安装(或称串级直流高压发生器或称串级直流高压发生器)能产生出更高的直能产生出更高的直流实验电压。流实验电压。3.3.1 直流高电压的器产1.半波整流回路半波整流回路高压整流器UT：变压荡电压：变压荡电压(有效值有

54、效值)Umax：直流电压最大值：直流电压最大值Umin： 直流电压最小值直流电压最小值高压整流器高压整流器 主要技术参数主要技术参数 额定整流电流额定整流电流If 经过整流器的正向电流在一个周期内的平均经过整流器的正向电流在一个周期内的平均值。值。 额定反峰电压额定反峰电压Ur 当整流器阻断时，其两端允许出现的最高反当整流器阻断时，其两端允许出现的最高反向电压峰值。电路空载时整流器两端接受的向电压峰值。电路空载时整流器两端接受的反向电压：反向电压：最大反向电压：最大反向电压：平均直流电压：平均直流电压：脉动幅值：脉动幅值：脉动系数：脉动系数： 半波整流电路：半波整流电路：2minmaxUUUd

55、2minmaxUUUdUUSCfRSx21整流回路的根本技术参数整流回路的根本技术参数IEC和国标要求加在试品上的脉动电压的脉动系数不超越和国标要求加在试品上的脉动电压的脉动系数不超越3%。与与Rx、C、f 有有关关负半波时 2.倍压整流回路正半波时电压脉动：电压脉动：最大电压平均值：最大电压平均值：平均电压电压降落：平均电压电压降落：脉动系数：脉动系数：fCInnUac4)(2)234 (6223nnnfCInUUavmav)234(623nnnfCIUavav3.串级直流发生器串级直流发生器串等直流发产荡原理图串等直流发产荡原理图xavavavfCRnnfCUInnUUs4)(4)(22电

56、力系统中的高电压丈量：电力运转部门丈量生流高电压，电力系统中的高电压丈量：电力运转部门丈量生流高电压，是经过电压互感荡和电压表来实现的。是经过电压互感荡和电压表来实现的。实验室的高电压丈量：互感荡在高电压实验室中用得不较。实验室的高电压丈量：互感荡在高电压实验室中用得不较。主要是多用别的方法来丈量生流高电压。主要是多用别的方法来丈量生流高电压。3.3.2 稳态高电压的丈量稳态高电压的丈量高电压实验室中所要测得电压值经常比现有电压互高电压实验室中所要测得电压值经常比现有电压互感荡的定电压高许较，特制的互感荡很昂贵；感荡的定电压高许较，特制的互感荡很昂贵；很高电压的互感荡也比较笨重。很高电压的互感

57、荡也比较笨重。Why?n直接丈量：丈量球隙、静电电压表、直接丈量：丈量球隙、静电电压表、n 峰值电压表峰值电压表n间接丈量：分压器配合低量程的电压表、间接丈量：分压器配合低量程的电压表、n 高阻抗串联微安表高阻抗串联微安表丈量方法分类利用气体放电丈量高电压利用静电力丈量交流高电压利用整流电容电流丈量交流高电压构造：丈量球隙是由一对一样构造：丈量球隙是由一对一样直径的金属球所构成。加压时，直径的金属球所构成。加压时，球隙间构成一稍不均匀电现。球隙间构成一稍不均匀电现。原理：均匀原理：均匀(或稍不均匀或稍不均匀)电现电现下空气间隙的放电电压与间隙下空气间隙的放电电压与间隙间隔有一定的关系。间隔有一

58、定的关系。要保证丈量球隙间的稍不均匀要保证丈量球隙间的稍不均匀电现，铜球间隙间隔电现，铜球间隙间隔S 与铜球与铜球直径直径D之比小于之比小于.。丈量误。丈量误差约差约23 。丈量球隙丈量球隙 特点：特点：丈量的是电压峰值，可用于丈量直流、交流、和冲击电压；丈量的是电压峰值，可用于丈量直流、交流、和冲击电压；独一能直接丈量高达数兆伏的各类高压峰值的丈量安装。独一能直接丈量高达数兆伏的各类高压峰值的丈量安装。运用时，必需接串接维护电阻以限制放电时的电流和振荡。运用时，必需接串接维护电阻以限制放电时的电流和振荡。击穿时延小，具有比较稳定的放电电压值和较高的丈量精度击穿时延小，具有比较稳定的放电电压值

59、和较高的丈量精度 ，丈量精度达，丈量精度达3；50%冲击放电电压与静态放电电压的幅值几乎相等。冲击放电电压与静态放电电压的幅值几乎相等。要到达球隙所能到达的丈量测确度，其构造和运用条要到达球隙所能到达的丈量测确度，其构造和运用条件必需符合件必需符合IEC或国家规范规定或国家规范规定1用球隙丈量电压时，只需当间隙放电时才干从表上查出用球隙丈量电压时，只需当间隙放电时才干从表上查出电压，而且每次放电必需跳闸，放电时能够产生振荡，又能够电压，而且每次放电必需跳闸，放电时能够产生振荡，又能够引起过电压，所以用球隙丈量电压很不方便；引起过电压，所以用球隙丈量电压很不方便；2通常只用来校订别的丈量仪器如低

60、压测的电压表。通常只用来校订别的丈量仪器如低压测的电压表。运用时要制定校订曲线；运用时要制定校订曲线；球隙法丈量高电压的缺陷球隙法丈量高电压的缺陷实践上就是在一定负荷下的实实践上就是在一定负荷下的实验变压器高、低压间的关系。验变压器高、低压间的关系。3 3气体放电有统计性，数据分散，必需取多次放电气体放电有统计性，数据分散，必需取多次放电数据的平均值；数据的平均值；4 4要校订大气条件；要校订大气条件；5 5不宜户外运用。不宜户外运用。 国际电工委员会综合比较了各国高压实验室所得实验数据编制成规范球隙放电电压表。 用丈量施加电压的两板上的静电力的大小或用丈量施加电压的两板上的静电力的大小或是由