02-绝缘检查性试验

1、第二章绝缘检查性试验测定绝缘某些方面的特性，并据此间接地判断绝缘的状况，称为检査性试验。这类试验i般是在较低 电压下进行的，通常不会导致绝缘的击穿损坏，故也称非破坏性试验。检伶杵试验方法冇许餅种，各种方法能够反映绝缘缺陷的性质是不同的，对不同的绝缘材料和绝缘结构 的有效性也不-样,所以，往往需要采用多种不同的方法來试验，并对试验结果进行综合分析比较后,才 能作出正确的判断。各种检杳性试验的结果与绝缘的击穿电压之间尚未能找到确切的定蜀关系，即不能据此育接得出设备 绝缘的击穿电压，因而，耐压试验仍然是决定性的和不町替代的。但耐压试验又只能在绝缘缺陷已发展到 较严重的程度时，才能以击穿破坏的形式揭示

2、出来，口并不能揭示绝缘缺陷的性质；而检杳性试验却能在 定程度上以非破坏的形式揭示绝缘缺陷的不同性质及比发展程度，使我们能防加丁未然。有些绝缘缺陷, 如受潮、局部导电体或导磁体过热、某些零部件绝缘损伤、绝缘汕劣化等等，是町以山卄破坏的检杳性试 验來检出的，而这些绝缘缺陷乂是不难通过适当的处理（如烘干、消除局部过热因索、更换个别零部件、 将绝缘油净化或更新等）來改善的，这样，一般就可以避免整体设备在耐压试验时被需穿。由此可见，上述耐压试验和绝缘检查性试验是互为补充，而不能相互代替的。当然，应先做检查性试 验，据此再确定耐压试验的时间和条件。1 测量绝缘电阻绝缘电阻采反映绝缘性能的放基础的指标z ,

3、通常都用兆欧表（俗称摇衣）来测帛绝缘电阻。i：图3汲示兆欧农的原理电路。图4上图4表示用兆欧表测套管绝缘电阻的具体接线，下面即以此为例來说明。兆欧表利用流比计的原理，它有两个和互垂直并固定在一起的线圈，即电压线圈l和电流线圈山。它 们处在同一个永久磁场中（图中未画山）。端子e接被试品的接地端、外壳或法兰等处，端子l接被试品 的另一极（绕组、心柱或其他）。摇动手摇发电机，产生一定的直流电压。于是,在电压线圈匚中将流过 电流讥，它是比例于电压的。由线端e经套管绝缘流到心柱再回到线端l的电流ia将流过电流线圈这 个电流反映了被测绝缘屮的泄漏电流。这两个电流流经各自的线圈时所产牛的转矩的方向是相反的，

4、在两 转矩差值的作用下,线圈带动指针旋转，直到两个转矩平衡为止。此时指针偏转角度a只与两电流的比值 （iv/ia）有关，而i、又是比例于电压的，所以偏转角a就反映了被测绝缘电阳的大小。如果没有端子g,则从法兰沿套管表面的汕漏电流也将流过线圈1“，此时，兆欧计的指示就将反映套 管总的绝缘电阻（包括体积绝缘电阻和农面绝缘电阻）。如果我们希望单独测量体积绝缘电肌，则应按图 4所示的方法，在心林出头附近的套管农面圈一金屈屏蔽环极，并将此环极接到兆欧农的端子g臣接流过 回发电机负极，只冇通过体积绝缘电阻的漏导电流才流经电流测量线圈，从而反映到指针的偏转中去。图5如询所述，一般电介质都可以用图5所示的等效

5、电路图來代表。图中，串联支路r厂g代表电介质的 吸收特性。如绝缘良好，则r“：和心的值都比校大，这就不仅使域后稳定的绝缘电阻值（就是歸的值）较 高，而且要经过较长的时间才能达到此稳定值（因中间支路的时间常数较人）。反之，如绝缘受潮，或存 在某些穿透性的导电通道，则不仅最后稳定的绝缘电阻值很低，而且还会很快达到稳定值。因此，也还可 以用绝缘电阻随时间而变化的关系（如图6所示）来反映绝缘的状况。通帘用时间为60s与15s时所测得 的绝缘电阻值z比（简写为&。/也，称之为吸收比）作为相互比较的共同标准，如绝缘陡好,则此比值应 大于某一定值。同样,对60s时的绝缘电阻值也有一定标准,具体数值可

6、参阅水利电力部颁发的电气设 备预防性试验规程（以下简称试验规程）。这里举例如下：o001015304560 r(so90o o o o oso706050403o o2 1图6注：1-受潮时；2经干燥后。例1:试验规程规定的油侵电力变压器绕组绝缘电阻的允许最小值（60s时）如表9所示。测鼠绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：（1）两极间有穿透性的导电通道：（2）受潮：（3）表面污垢（比较有、无屏蔽环极时所测得的值即可知。）测量绝缘电阻并不能发现下列缺陷：（1）绝缘中的局部缺陷（如不穿透的局部损伤或裂缝、含有气泡、分层脱开等）：（2）绝缘的老化（因为老化了的绝缘,其绝缘电阻还可能是相当高的）。农7汕侵

7、电力变压器绕组绝缘电阻的允许值（m q ）髙压绕组电压等级（kv）温度(°c)10203040506070803104503002001309060402520 3560040027018012080503563 220120080054036024016010070应该指出：不论是绝缘电阻的绝对值或是吸收比的值都只是参考性的。如不满足最低合格值，则绝缘 中肯定存在某种缺陷：但是，如已满足最低合格的数值，也还不能肯定绝缘是艮好的。某些实例说明，有 些设备（如发电机、变压器、电缆等）的绝缘，即使有严虫缺陷（如破裂或甚至已被击穿），用兆欧农测 得的绝缘电阻值或吸收比仍可能满足规定的故低要

8、求的，这主要是因为兆欧表的电压较低的缘故。所以， 根据绝缘电阻或吸收比的值來判断绝缘状况时，不仅应与规定标准相比较，更应与过去试验的历史资料相 比较，与同类设备的数据和比较，以及将同一设备的不同部分（例如不同相）的数据和比较（用“不平衡 系数”2 （最大值/最小值）來表示，一般认为，k>2,贝ij表示有某种绝缘缺陷存在），当然，也应与本 绝缘的其他试验结果相比较。测量绝缘电阻时还应注意下列儿点：（1）温度的影响绝缘电阻与温度有十分显著的关系。温度升高时，绝缘电阻降低甚烈，其定量关系，随不同的绝缘材 料性质而界，可査阅有关规程。同理，温度升高时，吸收比的值也会降低。所以，测星绝缘电肌或吸收

9、比 时，应记录当时的温度，而在比较时，也应按相应温度时的值来比较：（2）试验前应将被试品接地放电一定时间（-般是5lomin）,这是为了避免彼试品上对能存流残 余电荷而造成误差。2 测量泄露电流在也流电圧作用下测臺泄漏电流，实际上也就是测駅绝缘电阻。经验表明：当所加的苴流电压不高时, 由泄漏电流换算得的绝缘电阻值与兆欧农所测值极为接近，此时，测泄漏电流并不比用兆欧农测绝缘电阳 能获得更多的信息；但当用较高的电压来测泄漏电流时，就有可能发现兆欧表所不能发现的绝缘损坏或弱 点、。例如，如图7所示，当u v%时,泄漏电流i与所加电压u接近成正比，而当u>%时,泄漏电流增 长较快，这就表示该绝缘

10、不宜长时间承受大于叽的电压。图7一个良好的绝缘，在标准观定的试验电压作用下，其汕漏电流不应随加压时间的延长而増大。读取泄 漏电流值的时间，一般规定为到达试验电压后一分钟。例3：试验规程规定的汕侵电力变圧器绕组淤漏电流允许值如表8所示。表8汕侵电力变压器绕组泄漏电流允许值(ua)额定电压(kv)试验电压(峰值)(kv)温度(°c)102030405060708023511172539558312517061510223350771121662503 1()20 352033507411116725040057063 33040335074111167250400570测汕漏电流时，除了

11、和测绝缘电阻时同样需要注意温度、时间和表血泄漏的影响等问题外，还应注总下列 问题：1. 电压的稳定性一般都川整流來获得直流电压，整流电压的脉动因素应符合国家标准规定，不大于 3%o2. 测虽仪表的保护 可以应用如图8所示的电路。电阻r的值应这样选取：电流表a所允许的最大电 流在电阻r上的压降应稍人于放电管(可以是测电笔中用的氛管)的起始放电电压。并联电容c的作用不 仅使电流农的读数稳定，更重要的是使作用在放电管p上的电压陡波前能有足够的平缓，使p来得及动作, 故其电容量应较大(>luf)。电流表平时被旁路开关k短接，只有在需耍读数时才将k打开。3. 电晕造成的误差为了观察的方便，通常将测

12、虽仪表接在低电位侧，如果高压联线上或被试品髙压 电极上发生电晕，形成附加漏导电流，就可能使仪农指示的电流值比实麻流经被试绝缘的泄漏电流大很多, 所以，要求直流高压部分不发生电晕。如果做不到这一点，则应将被试品的低压极和测量机构用法拉第笼 屏蔽起來，并将法拉第笼接地，如图8所示。4. 被试品的接地问题图8所示的电路中，被试品两端均不允许接地。但有时，特别是已经安装在现 场的设备，或是埋人地中的电缆，常常是无法对地绝缘起來的，此时，应将测最系统串接在高压侧电路中。 市于测量系统包含有仪表及其他辅助元件，不易做到防晕，故应将测量系统放在法拉第笼中，并尽可能将 被试品的高压极和引线屏蔽起來。法拉第笼与

13、该屏蔽相接，并与电源侧的高压引线相连接于a点，如图9 所示。这样，法拉第笼和屏蔽对地的电晕电流和泄漏电流就不通过测最仪表,因而也就不会造成谋差了。由于测最仪表在高压侧，观察时应特别注意安全。图8图93 测量接触电流接触电流仅在人体或人体模型形成电流通路时才存在。就安全而言，主耍考虑可能流过人体的有害电 流（该电流不一定等于流过保护导体的电流）；主要表现为：感知；反应；摆脱；和电灼伤。接触电流的测量：采用更有代农性的人体模烈，给出上而提到的引起四种人体效应的电流的测量方法。 此人体模型是针对故普遍情况下，一般意义上的电击而选择的，考虑到电流通路和接触条件,使用正常条 件下几乎完全从手到手、或从手

14、到脚的人体模型。在四种效应中，感知、反应和摆脱与接触电流的峰值有关，并且随频率的变化而不同。由于测量有效 值（r.m.s）赧为方便，因此习惯上将电击作为正弦波来处理。峰值测最方法更适合于非正弦波形（接触 电流在这里预计有更重耍的价值），但也同样适用于正弦波形。对测量感知、反应和摆脱电流所规定的网 络是具有频率响应特性的网络，这种加权网络可以对工频下的单限值进行规定并作为基准。然而，电灼伤与接触电流的有效值有关，而与频率无关。对可能发牛的电灼伤的设备，需要分别进彳j： 两种单独的测虽，即对电击测量电流的峰值，对电灼伤测量电流的有效值。3. 1测量设备3.1.1测量网络的选择测呈应采用图14、图1

15、5和图16的某一网络进行。a >rsl=g未加权接触电流测量端子t,=（有效值）500breu1rrs： 1 500q； rb： 500 q； cs： 022uf。图14未加权的接触电流的测鼠网络加权接触电涼a 2测量端子b1rs 二二 cst（感知电涼/反应电流）u2= （峰値）500rbu1rs： 1 500 q； ri： 10 000 q :矗：500 q； g： 0. 022 pf； cs： 022uf。图15加权接触电流（感矢i【电流或反应电流）的测呈网络=f cs加权接触电流（摆脱电涼）=（峰值）500测量端子1 !1'±:rbui恥二 6|:fc2 :r2

16、bu3rs： 1 500q ； r,： 20 000q ； rb： 500q ；c2： 0. 0062 nf；cs： 0. 22mf； g： 0.0091 ufo r2： 10 000 q.图16加权接触电流（摆脱电流）的测量网络a）感知电流和反应电流（a.c）：应使用图15的网络。b）摆脱电流（a.c）：当仅考虑到人体丧失摆脱能力的情况，例如当满足如下三个条件时，应使用图 16的网络:存在的电流是交流，并ii产品标准中的限值是大于2. oma有效值或2. 8ma峰值；设备有一个可握紧的零部件；可以预料到当电流通过手和胳膊时很难从可握紧的寒部件上摆脱。莫他的情况应使用图15的网络。c）电灼伤（

17、a.c）：使用图14中未加权接触电流网络。d）无纹波直流：可采用三个网络中的任何一个网络，除设备标准中另有规定，无纹波直流是指具纹 波峰一峰值小于10%。3. 1.2测试电极a）结构：除非设备标准中另有规定，测试电极应是：测试夹；或代表人手的10cmx20cm的金属箔，用于粘合金属箔的胶合剂应是导电的。b）连接：测试电极应连接到测最网络的测最端了 a和b上。3. 1.3配置受试设备应按故人限度的配置完全组装好，并做好使用准备。还要按照制造方対单台设备的规定连接 上适用外部信号电压。对设计成市多种电源的但同时仅要求一种电源供电（例如作为备用）的设备，则测试时仅应接上一种 电源进行试验。要求由两个

18、或两个以上电源同时供电的设备，测试时应连接上所有的电源，但连接的保护接地不要多 于一个。3. 1.4电源电压和频率a）电源电压电源电压应在设备电源端子间测量。额定电压为单一值的设备应在其额定电压加上电源变化的相应工 作容差下进行试验。额定电压为某一电压范围的设备应在该范围的放高电压加上电源变化的和应工作容差 下进行试验。工作容差将由设备委员会或必要时由制造厂來确泄（例如：0%, +6%或+10%）。对于使用电压选择器來设置不同额定电压或电压范繭的设备应先设置最高额定电压或电压范i科，然后 像上述那样进行试验。如果电压转换涉及比改变变压器绕组更为复杂的操作，则有必要进行另外的试验以 确定最严酷的

19、情况。如果试验设备不方便调到规定的电压，可以将它调到额定电压范围内可达到的任何电压下进行试验， 然后计算出结果。b）电源频率电源频率应是最高额定频率，或者作为另一种选择，可以通过计算来修正测最值，以估算最不利情况下的电流值。3.2测量网络的应用使用合适的测试电极和测蜀网络以及测量装置，来测星可同时触及的零部件之间和可触及零部件与地 z间的接触电流。a端电极应依次施加到每个可触及的零部件上。a端电极每次接入时，b端电极先接到地，然厉再依次 逐个接到其他的可触及的零部件上。对于有接地导体的电源系统，b端电极可在eut和电源接口处与接地电源导体直接相连，而不是与保 护导体相连。3. 3结果评定感知电

20、流、反应电流和摆脱电流图15和图16中的电压5和山是山的频率加权值,对于现有的所有15也以上的频率來说,它是接触 电流值的单的、低频等效指示值。这些接触电流的加权值是按照第6章的测蜀程序所测得的山和山的最 高峰值除以500 q o测得的最大值应与设备的感知电流或反应电流和摆脱电流限值（例如：502或60il限 值）进行比较。巨流限制的测量以同样的方式进行，但其值取lh除以500 q。电灼伤在涉及电灼伤效应的场合，就要测量接触电流的未加权交流或宜流值。这是由交流电压山计算出的， 山为图14的测量网络中500q电阻器两端的电压。4 测局部放电常用的固体绝缘物总不可能做得十分纯净致密，总会不同程度地

21、包含一些分散性的异物，如各种杂质、 水分、小气泡等。有些是在制造过程中未去净的，有些是在运行中绝缘物的老化、分解等过程中产生的。 由于这些异物的电导和介电常数不同于绝缘物，故在外施电压作用下，这些异物附近将具有比周用更高的 场强。当外施电压升髙到一定程度时，这些部位的场强超过了该处物质的游离场强，该处物质就产生游离 放电，称z为局部放电。气泡的介电常数比周圉绝缘物的介电常数小得多，气泡中的场强较人；气泡的击 穿场强乂比周田绝缘物的击穿场强低得多，所以，分散在绝缘物中的气泡常成为局部放电的发源地。如外 施加电压为交变的，则局部放电就具有重复的、发生与熄灭相交替的特征。由于局部放电是分散地发生在

22、极微小的空间内，所以它几乎并不影响当时整体绝缘物的击穿电压，但是，局部放电时产生的电子、离子 往复冲击绝缘物，会使绝缘物逐渐分解、破坏，分解出导电性的和化学活性的物质來，使绝缘物氧化、腐 烛；同时，使该处的局部电场畸变更烈，进一步加剧局部放电的强度：局部放电处也可能产生局部的高温， 使绝缘物老化、破坏。如果绝缘物在正常工作电压下就有一定程度的局部放电，则这种过程将在其正常工 作的全部时间中继续和发展，这显然将加速绝缘物的老化和破坏，发展到一定程度时，就可能导致绝缘物 的击穿。所以，测定绝缘物在不同电压下局部放电强度的规律，能预示绝缘的情况，也是估计绝缘电老化 速度的重要根据。分析含气泡的介质中

23、局部放电的过程时，可以采用如图17所示的等效电路。图中c*代农气泡电容；cb代表与cg串联部分介质的电容;cn代表其余部分介质的电容。气泡很小,g比cb大很多,g又比g大很多。电极间的总电容为:cgcbcx=cn+ cg + cb为分析简化计，假设气泡放电后，g即被完全短接而无残压，则此时电极间的总电容将为c产（c.+c,.） >c4,由于气泡中的局部放电儿乎是在瞬时（约10s）完成的，电源回路屮的电感使极板上的电荷量來不 及得到补充，于是，极板间的电压必将减小一微量乩 令qkx40；则6的意义可以理解为：绝缘内 部气泡以的放电反映到极板上，好彖是极板上的电荷中有q<被放电中和了似

24、的（使极板间电压减小同一微 量。这个电荷量被称为视在电荷量或视在放电量，通常以pc计，它是衡蜀局部放电强度的-个觅 要参数。衡量局部放电强度的其他参数还有如单次放电能量、放电次数频率、平均放电电流、平均放电功率等, 但以视在电荷量为普遍。局部放电会产生许多效应，可以利用这些效应來检测。但非电的测试法人都不够灵敏，不够方便。电 测试法屮以脉冲电流法应用最广，它是将被试品两端的电压突变转化为检测冋路中的脉冲电流。此法乂分 为直接法与平衡法，分述如下:*-|i带格式的：项目符号和編号-4=-4. 1直接法图18图19图18和图19表示直接法的两种基木电路，其目的都是要使被试品g局部放电时产生的脉冲电流作用 到检测用阻抗乙上，然后把zn上的电压经放人后送到测量仪器h中去。根据佥上的电压可推算出局部放 电视在电荷暈。为了达到这个目的，首先想到的是将乙直接与cx串联，如图18所示。由于变压器绕组对高频脉冲具 有很大的感抗，阻塞高频脉冲电流的流通，所以，必须另加耦介电容ck,给脉冲电流提供抵阻抗的通道。 ck必须无局部放电。g值不很大时，最好还应使ck值不小于c“为了防止电源噪音流入测量回路，也为了防止被试品局部放电电流脉冲分流到电源去，在电源回路屮 串入一低通滤波器z,它只允许工频电流通过而阻塞高频电流。另一种电路为：将图11