电气绝缘测试技术期末复习题

1、电气绝缘测试技术复习知识点第一章1、 绝缘电阻的定义 定义：施加于绝缘体上两导体之间的直流电压与流过绝缘体的稳态泄漏电流之比。 分类：体积电阻和表面电阻。P2 体积绝缘电阻 Rv=U/Iv表面绝缘电阻 Rs= U/IsRvRs 绝缘电阻是体积电阻与表面电阻并联组成的。具体关系请参考书上第4页性能：用绝缘电阻表征绝缘结构性能 体积电阻率的单位是（欧姆/米） 表面电阻率的单位是（欧姆） 1、绝缘电阻不仅与绝缘材料的性能有关，还决定于绝缘系统的形 状和尺寸；而电阻率则完全决定于绝缘材料的性能。 2、由于表面电阻率对外界的影响很敏感，所以绝缘材料的电阻率 一般是指体积电阻率。2、 影响绝缘电阻的因素（

2、1）温度 ：T R（v ） （离子电导为主体）（2）湿度：（% ） R（v ） 所以材料吸湿后，要先进行烘干在进行使用（3）电场E不高，一般R（v）与E无关（线性材料） 高场强是 E R（v ） （非线性材料） 电压升高时，绝缘体中有缺陷，也会导致绝缘电阻下降 （4）辐射：剂量 R（v ） （5）交联：无影响 ，高温下交联击穿强度高3、预处理的条件和目的 预处理的条件：规定大气压下，温度23+-2，相对湿度50+-5%，处理24小时； 预处理的目的：消除试品经历的历史条件不同对测试结果的影响4、 二三电极的优缺点 二电极 优点：结构简单 缺点：无法将体积电流与表面电流分开，存在边缘效应。 用途

3、：适用于薄膜材料的测试 三电极 优点：将体积电流与表面电流分开，消除了边缘效应，均化电场 缺点：高频下，存在T型干扰网络5、 电极材料的选材原则选择材料的原则：1. 导电性好2. 与被测材料紧密接触3. 化学性能稳定，不和被测材料发生化学反应4. 经济、操作方便试样的选择厚度：取决于材料的厚度。一般不超过4mm。大小：比电极的最大尺寸至少每边大7mm。电极的名称6、 高阻计法的测量原理图高阻计法（P15 图1-15） Rx=，Rn最大1012，放大器输入阻抗>1014。 高阻计负反馈放大电路，可测范围可达1017，测试误差为10%适用于绝缘材料性能的测试。（图见书上） 提高测量精度的方法

4、： 1、加大电压，但不能太高，以免击穿试样。 2、增大RN，但也不能太大，应保证Ri>>RN,一般RN=Ri/100 3、减小Ip，提示指示器的灵敏度 4、提高S，但应避免噪声的影响7、 影响绝缘电阻测量的因素及消除措施一、 误差的来源 1. 仪器的误差 电桥法：Rx=RN 检流计法：Rx= 2. 漏电流及其消除方法 漏电流有两种： 由高压泄露到测量极 IHM，Rx产生负误差（把合格判为不合格产品） 由测量极泄露到保护极IMG，Rx产生正误差（把不合格产品判为合格产品） 减小误差的措施: IH 在漏路径中放置接地金属物 IM 高阻计采用负反馈电路，等效输入阻抗为Rf（Rf比R小23

5、个数量级 外来电势：标准条件下使用仪器，良好屏蔽及接地 剩余电荷（退极化电流） 先测R v，后测Rs时；测Rv后要充分放电，一般不小于5分钟8、测量绝缘电阻的各种方法的特点及适用范围 1、直测法 （1）欧姆表法 特点：最方便 适用范围：灵敏度不高的场合，例如，现场的测试。测量范围为0-100M欧姆 （2）检流计法 特点：灵敏度高。电压范围100-1000V ；检测电流10*10（-10）A；最大电阻10（12） 10（13） 适用范围：工厂产品测试 （3）高阻计法 特点：两种方法：1.振动电容法 2.斩波式放大器 检测电流10（-10）欧姆 检测电阻10（14）欧姆 适用范围：适用于绝缘材料的

6、测试 2、比较法 （1）电桥法 优点：实验结果与试验电压无关，准确度最高，可测电阻10（14）欧姆，量程广。 缺点：需要人为调节，比较麻烦，操作不方便，在工程上为广泛应用。 （2）电流比较法 设备与检流法相同，测试过程、原理、公式不同，精度高。 适用范围：适用于产品绝缘的检测。 3、充放电法 （1）充电法 优点：与高阻计法比，提高测试灵敏度，满足更高绝缘电阻的测试，充放电法是目前为止 测量绝缘电阻“最灵敏”的一种方法，可达到10（19）欧姆 （2）自放电法 优点：测量线路简单 缺点： 适用范围：适用于试样的电容已知的试样 小结：对绝缘电阻的测试可以分为三大类： 1、直接发：检流计、高阻计 2、

7、比较法：电桥比较、电流比较 3、充放电法：充电、自放电 原理及测量范围 绝缘材料测试常用高阻计法 工程上较少用充放电法 要求精确测试用电桥比较法，但量程到1015。 第二章 1、 相对介电常数和损耗角正切值的定义、等效电路及串并联等效电路参数的关系 定义：1 在同一电极结构中，电极周围充满介质时的电容Cx与周围是真空似的电容C0之比 Cx用绝缘填充时电容 C0几何电容， 2 是样品在施加电压时所消耗的有功功率与无功功率的比值 对于并联等效阻抗 对于串联等效阻抗 tan=wRsCs 对于tan两者完全等效，即 得到 ，2、 影响相对介电常数和损耗角正切值的因素（图片见书上） r：1. 温度:2.

8、 湿度：受潮，r升高3. 电压 U E ，一般r不变但夹介质：E r （但增加幅度不大）4. 频率： tan 1. 温度: 2. 湿度：受潮，tan 3. 电压（或电场） 4. 频率：3、一般高压西林电桥的原理图，读数公式的推导及灵敏度分析 ZNZ3=ZxZ4 N +3=x+4 经推导：并tan< 0.1tan=wR4C4当w=100，R4= Tanx=C4（以F为单位的读数） 灵敏度分析：1. 试验电压与灵敏度成正比2. 电源频率f ，灵敏度3. CN ，灵敏度4. Zg ，灵敏度下降4、一般高压西林电桥的不足，高精密西林电桥进行哪些改进 一、 一般西林电桥存在不足 1、C、D平衡对屏

9、不等电位，分布 电容及漏导的影响2、R、R残余电感及杂散电容 二、消除分布电容、漏导 1、从用电压跟随器（驱动屏蔽技术） 2、构造辅桥（互格纳接地） 辅桥：辅助电源构造辅桥SM主轿测量调R,CSG不断反复SG 、SM同时平衡 三、减小、残余电感、杂散电容及的影响“找对称”ZxZ4=ZnZ3ZxZ4= ZnZ3x+4=N+3R1=R2=10000R4=R3=5、T型干扰网络对测试的影响，有几种机制 R2=R2临界= |tan|max= R2 tan=-由于三电极系统易构成“T型”干扰网络，对tan测试产生负误差，且误差与频率成正比，因此高频下tan的测量只能用二电极系统不采用三电极系统。 R2

10、tan=构成“T型”干扰网络有几种可能 三电极系统自身 屏蔽不良，且有接地的物体 测试极有气泡6、接地试品损耗角正切值的测量方法，各有什么优缺点一、 反接西林电桥（P34 图2-10）主桥处于高压侧（一） 采用绝缘杆 试验电压20KV以下（二） 法拉第笼 （P34 图2-10）一、 对角线接地西林电桥第一步：S1短路，S2开路，调C2，R2电桥平衡，平衡后固定C2、R2的值第二步：S1断开，S2接合，调C4，R4平衡 tan=wC4R4*7、强电场干扰下，可采取哪些方法测量，各有什么特点 措施： 屏蔽 在试品的测试的系统和干扰源之间使用，由于场地空间限制，只在实验室使用 移相法 缺点：需要专门

11、的移相器，接线复杂，测量时间长，场地使用受限 倒相法：正、反两次测量取平均值（精度要求不高） 优点：接线简单，速度快 缺点：准确度低，干扰强烈是更低*8、高频损耗测试技术与工频有何不同 1电极系统 工频：三电极系统 高频：二电极系统 2可调元件 工频：R、C 高频：C 3测试方法 工频：直接法（一次） 高频：替代法（二次） 9、 变电纳法测高频损耗的推导过程 由电路求I的函数 I0=f(w,L,C0) 去掉试品Ii=(w,L,Ci,Cp,Rp) 求Ur 不接试品： 接入试品： 试品电容： 第三章1. 介电强度试验的基本概念及影响因素 概念：指绝缘材料承受电场作用的能力 1. 温度T ，Eb（U

12、b） 对绝缘油 2. 固体：与P关系不大 气压P 液体：P ，Eb（Ub）稍微有些增大，但很小 气体： 3. 湿度：一般情况，受潮后Eb（Ub） 对于极不均匀电场下，相对湿度 ，Eb（Ub） 4. 直流：击穿电压在两者中间（接近工频） 电压的波形 工频：击穿电压最低 冲击：击穿电压最高 5. 电压作用时间t Eb（Ub） 6. 电压的极性效应：均匀场下 无负极：电晕起始电压低，击穿电压高 7. 厚度：d Ub Eb 2. 介电强度试验时，煤质、电极的选择原则 煤质：1.煤质的电场强度Em高 2.煤质的m、m要大，但m不能太大，引起热击穿 3.传热性能好3. 工频介电强度试验原理图，系统的组成及

13、各部分功能 T1：调压器-调节电压升压的方式和速度 T2：高压试验变压器-提供试验所需的工作高压 R1：保护电阻-限制试样击穿时流过变压器的电流 R2：保护电阻（保护对象球隙） G： 球隙（作用：1、保护对象C0-耐压试验 2、测量-击穿试验） （此图以老师讲的为准） C0 ：试样4. 工频高压的测试方法及各自特点 1.静电电压表法测量电压高，分辨率高，测量结果为有效值 2.球隙放电法优点：精度高缺点：麻烦 多数用于校正 3.电压互感器 精度高，造价高，适用于电力系统和高压试验 4.分压器法 5.测量绕组法 精度不高5. 直流高压发生器的原理图（倍压电路） 电压脉动系数的影响因素6. 直流高压

14、的测试方法 球隙击穿法 静电电压表 高电阻加毫安表法 电阻分压器 电阻分压器7. 冲击电压发生器的原理（P91 图3-27） 当Ca上电压近似Ci电压，球隙g放电停止，Ca通过Rt放电形成波尾。 波头：Tf3.25CaRf=1.2±30%us波尾：Tt0.7CaRt=50±2%us第四章1、 局部放电的含义、产生原因及其危害 定义：在电场作用下，绝缘中局部区域发生放电短路，但绝缘内部仍然保持绝缘性能的现象 原因：1、复合绝缘 2、介质中的缺陷-气隙、油隙、杂质 3、工艺和结构设计的缺陷使局部电场集中-电极尖角、毛刺、导电杂质 4、老化-绝缘的老化 危害：1、电气系统的局部放

15、电，对电信号产生干扰 2、局部放电引起的绝缘的老化 声、电、光、热、O3，在光、电、热作用下产生老化，丧失绝缘作用，导致性能下降，最终导 致击穿2、 局部放电表征参数 1、放电起始电压 当外电压上升时，达到能观察到出现局部放电的最低电压2、熄灭电压 当外电压逐渐下降时，到观察不到PD时，外加电压最高值 对油纸绝缘12 对固体绝缘两者相差不大3、 实际放电量qc 由于 4、视在放电量 5、 视电能量 W= 6、 放电相位7、 放电重复率8、 平均放电电流9、 放电功率4、 脉冲电流法（直接法）的原理图，测试原理及灵敏度分析 T1隔离变压器、T2调压器、T3高压试验变压器、F1低压滤波器、F2高压

16、滤波器、 Cx试品、Ck耦合电容器、Z检测阻抗、D检测仪、R保护电阻 原理图 P124 图4-11 a) 测试原理：如上 灵敏度分析：1、Z的接入形式 2、RC型检测阻抗 优点：频带较宽 缺点：灵敏度低 3、RLC型检测阻抗 优点：灵敏度高，抗干扰能力强 缺点：频带较窄，检测信号为震荡波，不利于分析局放机理 4、R型阻抗 优点：频带最宽 缺点：抗干扰能力差，灵敏度低5、 两种平衡法各自的特点 1、直测法 常遇到干扰，能抑制共模干扰的优良性能，广泛应用，灵敏度低 2、差分法 利用了与试样介质相同的电容器代替标准电容器，提高抗干扰能力6、 测量系统放大器的选择 1、RC型检测阻抗 选择宽低频放大器 2、RLC型检测阻抗 选择选频放大器7、 局部放电测试系统的分度校正 用模拟局部放电的校正脉冲，通过一个分度电容器，施加于试样两端，使试样两端注入瞬变电荷q，以此确定示波器单位高度代表的局部放电量8、 电缆PD定位 定位图 P149 图4-339、 局部放电的抗干扰技术 1、干扰的鉴别 （1）仪器本身的干扰：仪器的输入端短路，使仪器处于工作状态，并将灵