第3章电气设备的绝缘试验

1、第第3章章 电气设备的绝缘试验电气设备的绝缘试验 3.1 绝缘电阻及吸收比的测量绝缘电阻及吸收比的测量3.2 泄漏电流的测量泄漏电流的测量3.3 介质损失角介质损失角tan的测量的测量3.4 局部放电的测量局部放电的测量3.5 绝缘油的气相色谱分析绝缘油的气相色谱分析3.6 交流耐压试验交流耐压试验 3.7 直流耐压试验直流耐压试验3.8 各种试验方法的特点各种试验方法的特点3.9 绝缘在线监测绝缘在线监测3.10 试验记录、试验报告及试验结果分析试验记录、试验报告及试验结果分析 缺陷产生根源缺陷产生根源制造或修理过程中潜伏下来的制造或修理过程中潜伏下来的运输及保管过程中形成的运输及保管过程中

2、形成的运行中绝缘老化发展起来的运行中绝缘老化发展起来的缺陷分类缺陷分类局部性（集中性）缺陷局部性（集中性）缺陷整体性（分布性）缺陷整体性（分布性）缺陷预防性试验方法的分类：预防性试验方法的分类：a. 破坏性试验，或叫耐压试验。破坏性试验，或叫耐压试验。b. 非破坏性试验（在较低的电压下或用其它不会损伤绝缘非破坏性试验（在较低的电压下或用其它不会损伤绝缘的办法来测量绝缘的各种特性，从而判断绝缘的内部缺陷）的办法来测量绝缘的各种特性，从而判断绝缘的内部缺陷） 破坏性试验和非破坏性试验各有其特点，所反映的绝缘破坏性试验和非破坏性试验各有其特点，所反映的绝缘缺陷的性质是不同的，且对不同的绝缘结构和材料

3、的有效缺陷的性质是不同的，且对不同的绝缘结构和材料的有效性也不一样。性也不一样。电气设备绝缘缺陷的分类：电气设备绝缘缺陷的分类： 集中性缺陷（例如悬式绝缘子的瓷质开裂；发电机绝缘集中性缺陷（例如悬式绝缘子的瓷质开裂；发电机绝缘局部磨损、挤压破裂；电缆绝缘逐渐损坏等）局部磨损、挤压破裂；电缆绝缘逐渐损坏等）b. 分布式缺陷（电气设备整体绝缘性能下降，如电机、变分布式缺陷（电气设备整体绝缘性能下降，如电机、变压器、套管中有机绝缘材料的受潮、老化、变质）压器、套管中有机绝缘材料的受潮、老化、变质） 集中性的缺陷3.1 绝缘电阻及吸收比的测量绝缘电阻及吸收比的测量3.1.1 绝缘电阻的测量绝缘电阻的测

4、量规定以加压1min时测定的电阻值作为被试品的 -绝缘电阻绝缘电阻 作用：作用： 能发现绝缘受潮或有集中性的导电通道、表面脏污、绝缘油劣化、绝缘击穿和绝缘老化等。兆欧表的原理兆欧表的原理 直流输出电压：直流输出电压：250V、500V、1000V、2500V、5000VI1I2RX试验接线试验接线L接被试品的高压导体接被试品的高压导体E接被试品外壳或地接被试品外壳或地 G接被试品的屏蔽环或屏蔽电极接被试品的屏蔽环或屏蔽电极 测量电力电缆绝缘电阻的试验接线测量电力电缆绝缘电阻的试验接线 双层介质的吸收现象双层介质的吸收现象A1C2C1R2R1U2UKU双层介质的等值电路双层介质的等值电路 gIg

5、Iiot吸收曲线吸收曲线 211212120CCtUUUUCCCC：12121212RRtUUUUR RR R：121212()R RCCRR阴影部分的面积为绝缘在充电过程阴影部分的面积为绝缘在充电过程中逐渐中逐渐“吸收吸收”的电荷。的电荷。这种逐渐这种逐渐“吸收吸收”电荷的现象叫做电荷的现象叫做“吸收现象吸收现象”，对应的电流称为吸，对应的电流称为吸收电流。它是由于介质中偶极子逐收电流。它是由于介质中偶极子逐渐转向，并沿电场方向排列而产生渐转向，并沿电场方向排列而产生的。的。 3.1.2 吸收比的测量吸收比的测量组合绝缘和层式绝缘结构的电气设备，在组合绝缘和层式绝缘结构的电气设备，在直流电压

6、下均有明显的直流电压下均有明显的吸收现象吸收现象，即电路即电路中的电流随时间中的电流随时间而衰减。而衰减。 12222211222121222211221212122222112221212121222211()()()()()+()() ()()(gtCtRgatCRgaaUIRRduCR CR CiCUedtCCR RuU R CR CUieRRRCCRRRiIiU R CR CUiiieRRCCRRR RiIiU R CR CiC流过外回路的电流传导电流吸收电流2121212) ()teCRRR R当试品绝缘比较均匀时，有当试品绝缘比较均匀时，有 ，则吸收电流甚小，吸收现象不明显。，则吸

7、收电流甚小，吸收现象不明显。当试品绝缘很不均匀时，当试品绝缘很不均匀时， ，则吸收电流较大，吸收现象很明显。，则吸收电流较大，吸收现象很明显。1122RCR C1122RCR CA1C2C1R2R1U2UKU双层介质的等值电路双层介质的等值电路 606015156015URIIKURII吸收比： 当绝缘受潮或有缺陷时，电流的吸收现象不明显，总当绝缘受潮或有缺陷时，电流的吸收现象不明显，总电流随时间下降较缓慢，而试品的绝缘电阻与电流成反比。电流随时间下降较缓慢，而试品的绝缘电阻与电流成反比。因此，根据的变化，就可以初步判断绝缘的状况。因此，根据的变化，就可以初步判断绝缘的状况。 显然，对于不均匀

8、试品的绝缘，如果绝缘状况良好，则吸收现象明显，值远大于1；如果绝缘严重受潮，由于Ig大增，Ia迅速衰减，K值接近于1。 1.3K 1.3K 绝缘正常绝缘正常绝缘可能受潮绝缘可能受潮极化指数极化指数 101RPR定义：定义：t=10min和和t=1min时的绝缘电阻的比值时的绝缘电阻的比值 如绝缘良好，如绝缘良好，P则值应大于某一定值则值应大于某一定值 特点：特点：测量吸收比与测量绝缘电阻相似，但它所加的直流电压高的多，可以发现兆欧表测量绝缘电阻不能发现的某些缺陷。2. 试验方法和影响测量结果的因素试验方法和影响测量结果的因素（1）为了避免被试品上可能存留残余电荷而造成误差，试验）为了避免被试品

9、上可能存留残余电荷而造成误差，试验前应将试品接地放电一段时间；前应将试品接地放电一段时间；（2）试验时，将被试品接于）试验时，将被试品接于L、E之间，如果被试品表面的之间，如果被试品表面的泄漏电流较大，为避免表面泄漏电流的影响，必须加以屏蔽，泄漏电流较大，为避免表面泄漏电流的影响，必须加以屏蔽，屏蔽线应接在兆欧表屏蔽端屏蔽线应接在兆欧表屏蔽端G上；上；（3）驱动兆欧表达到额定转速，并保持恒定；）驱动兆欧表达到额定转速，并保持恒定；（4）测量吸收比时，先驱动兆欧表达额定转速，待指针指到）测量吸收比时，先驱动兆欧表达额定转速，待指针指到时，用绝缘工具将火线迅速接至试品上，同时记录时间，时，用绝缘工

10、具将火线迅速接至试品上，同时记录时间，分别读取分别读取15s和和60s的绝缘电阻值；的绝缘电阻值；（5）测试时必须记录温度。）测试时必须记录温度。 3.1.3 测量绝缘电阻的规定测量绝缘电阻的规定1) 测试前应先拆除被试品的电源及对外的一切连线，将其接测试前应先拆除被试品的电源及对外的一切连线，将其接 地，并充分放电。地，并充分放电。2) 测试时保持手摇发电机手柄的转速均匀，大约每分钟测试时保持手摇发电机手柄的转速均匀，大约每分钟120转，待转速稳定后，接上被试品，待指针读数稳定后，开始转，待转速稳定后，接上被试品，待指针读数稳定后，开始读数。读数。3) 测试完毕后，先断开接线端测试完毕后，先

11、断开接线端L，再停止摇手柄，再停止摇手柄M，以免被，以免被试品电容在测量时充电电荷经兆欧表放电而损坏兆欧表。这试品电容在测量时充电电荷经兆欧表放电而损坏兆欧表。这一点在测试大电容量设备时更要注意。一点在测试大电容量设备时更要注意。 4) 测量时记录温度，不同温度下的测量值应换算到同一温度测量时记录温度，不同温度下的测量值应换算到同一温度下方可比较。下方可比较。5) 兆欧表的线路端子与接地端子引出线不要靠在一起，接线兆欧表的线路端子与接地端子引出线不要靠在一起，接线路端的导线不可放在地上。路端的导线不可放在地上。6) 为消除残余电荷的影响，试验前应将被试品充分放电，大为消除残余电荷的影响，试验前

12、应将被试品充分放电，大电容量设备放电时间至少需要电容量设备放电时间至少需要510min。3.1.4 影响测量绝缘电阻的因素影响测量绝缘电阻的因素 温度的影响温度的影响2. 湿度及表面脏污的影响湿度及表面脏污的影响 相对湿度相对湿度绝缘吸收水分绝缘吸收水分表面形成水膜表面形成水膜绝缘电阻绝缘电阻温度温度离子数离子数离子运动速度离子运动速度电导电流电导电流绝缘电阻绝缘电阻3. 残余电荷的影响残余电荷的影响4. 感应电压的影响感应电压的影响3.1.5 测量结果的分析判断测量结果的分析判断 1.1.与与规程规程规定的允许值比较；规定的允许值比较； 2.2.与历史资料比较（纵向比较）；与历史资料比较（纵

13、向比较）； 3.3.与同类产品比较（横向比较）。与同类产品比较（横向比较）。3.2 泄漏电流的测量泄漏电流的测量作用：作用：试验原理和作用与绝缘电阻试验相似，只是试试验原理和作用与绝缘电阻试验相似，只是试验电压较高，用微安表监视，因而测量灵敏度较验电压较高，用微安表监视，因而测量灵敏度较高。高。 它能较灵敏有效地发现像变压器套管密封不严它能较灵敏有效地发现像变压器套管密封不严进水，高压套管有裂纹，绝缘纸杯沿面炭化，变进水，高压套管有裂纹，绝缘纸杯沿面炭化，变压器油劣化以及内部受潮等其他试验项目不易发压器油劣化以及内部受潮等其他试验项目不易发现的缺陷。现的缺陷。 泄漏电流的测量电路泄漏电流的测量

14、电路测量泄漏电流的电路图测量泄漏电流的电路图T.O.被试品；被试品；H高电位电极；高电位电极；L低电位电极；低电位电极；A直流电位表；直流电位表；R保护电阻；保护电阻；P放电管；放电管；T.O.AHLSPKRC某设备绝缘的泄漏电流曲线某设备绝缘的泄漏电流曲线曲线曲线1：绝缘良好；曲线：绝缘良好；曲线2：绝缘受潮；：绝缘受潮；曲线曲线3：绝缘中有未贯通的集中性缺陷；：绝缘中有未贯通的集中性缺陷；曲线曲线4：绝缘有击穿的危险：绝缘有击穿的危险11010101101010DIIII（加上电压 分钟后的电流）极化指数（加上电压分钟后的电流）（加上电压分钟后的电流）泄漏指数（开始放电分钟后的电流） 绝缘

15、材料受潮后，与吸收电流相比，泄漏电流会增加。绝缘材料受潮后，与吸收电流相比，泄漏电流会增加。当介质上所加电压去掉后，介质放电会出现吸收过程类似的当介质上所加电压去掉后，介质放电会出现吸收过程类似的过程，但没有泄漏电流现象。由此可根据下面的极化指数和过程，但没有泄漏电流现象。由此可根据下面的极化指数和泄漏指数来判断受潮程度。泄漏指数来判断受潮程度。 对于旋转电机，如果极化指数小于对于旋转电机，如果极化指数小于1.5，泄漏指数大于，泄漏指数大于30，就可以判定为受潮。，就可以判定为受潮。3.2.1 试验接线试验接线测量泄漏电流电路原理接线图测量泄漏电流电路原理接线图 测量泄漏电流本质上也是测量绝缘

16、电阻，只是所用的直流电测量泄漏电流本质上也是测量绝缘电阻，只是所用的直流电压较高压较高(10kV以上以上)，因此能发现一些尚未完全贯通的集中性，因此能发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷，比兆欧表更有效。缺陷，比兆欧表更有效。注意事项：注意事项：电流表的位置电流表的位置屏蔽屏蔽(电流表、屏蔽电流表、屏蔽)试验完毕泄放剩余电荷试验完毕泄放剩余电荷 此接线适合于被试绝缘一极接地的情况：此接线适合于被试绝缘一极接地的情况： 微安表接于高压端，不受高压对地杂散微安表接于高压端，不受高压对地杂散电流的影响，测量结果较准确；为了避免由电流的影响，测量结果较准确；为了避免由微安表到被试品的连线上产生的电晕及沿微

17、微安表到被试品的连线上产生的电晕及沿微安表绝缘支柱表面的泄漏电流流过微安表，安表绝缘支柱表面的泄漏电流流过微安表，需将微安表及从微安表至被试品的引线屏蔽需将微安表及从微安表至被试品的引线屏蔽起来。起来。 微安表处于高压端，给读数及切换量程微安表处于高压端，给读数及切换量程带来不便。带来不便。 微安表接于高压侧微安表接于高压侧(PA1) 微安表接在接地端，读数和切换量程安全、微安表接在接地端，读数和切换量程安全、方便；方便； 高压部分对外界物体的杂散电流入地时都高压部分对外界物体的杂散电流入地时都不会流过微安表，所以不用加屏蔽，测量不会流过微安表，所以不用加屏蔽，测量比较精确。比较精确。 要求被

18、试绝缘的两极都不能接地，仅适合要求被试绝缘的两极都不能接地，仅适合于那些接地端可与地分开的电气设备。于那些接地端可与地分开的电气设备。 2. 微安表接于低压侧微安表接于低压侧(PA3)3. 微安表接在试验变压器微安表接在试验变压器T2一次（高压）绕组尾部一次（高压）绕组尾部成套直流高压装置中的微安表采用这种接线成套直流高压装置中的微安表采用这种接线 对于良好的绝缘，电流值较小，对于良好的绝缘，电流值较小，泄漏电流随电压而线性上升，如泄漏电流随电压而线性上升，如曲线曲线1；如果绝缘受潮，那么电；如果绝缘受潮，那么电流值加大，如曲线流值加大，如曲线2；绝缘中有；绝缘中有集中性缺陷，如曲线集中性缺陷

19、，如曲线3。当泄漏电流超过一定数值，应尽当泄漏电流超过一定数值，应尽可能找出原因加以消除。如果可能找出原因加以消除。如果0.5Ut（试验电压为（试验电压为Ut）附近泄）附近泄漏电流已经迅速上升，如曲线漏电流已经迅速上升，如曲线4，则这台发电机在运行时（不计及则这台发电机在运行时（不计及过电压）就有击穿的危险。过电压）就有击穿的危险。3.3.2 影响测量泄漏电流的因素影响测量泄漏电流的因素 温度的影响温度的影响 温度升高，绝缘电阻下降，泄漏电流增大。温度升高，绝缘电阻下降，泄漏电流增大。2. 升压速度的影响升压速度的影响 由于泄漏电流存在吸收过程，由于泄漏电流存在吸收过程，lmin时的泄漏电流不

20、时的泄漏电流不一定是真实的泄漏电流，可能包括一定的电容电流一定是真实的泄漏电流，可能包括一定的电容电流和吸收电流，因此加压速度对试验结果也有影响。和吸收电流，因此加压速度对试验结果也有影响。3. 残余电荷的影响残余电荷的影响4. 高压引线的影响高压引线的影响高压引线对高压引线对地杂散电流地杂散电流及表面泄漏及表面泄漏电流示意图电流示意图 测量泄漏电流应注意的事项：测量泄漏电流应注意的事项：u电压的稳定性电压的稳定性 直流电压的脉动系数不大于直流电压的脉动系数不大于3%，电压降落尽可，电压降落尽可能低。能低。u杂散电流造成的误差杂散电流造成的误差 要求直流高压部分不发生电晕，或者高压引线要求直流

21、高压部分不发生电晕，或者高压引线采用屏蔽线，被试品的低压极和测量装置用接采用屏蔽线，被试品的低压极和测量装置用接地屏蔽笼屏蔽起来。地屏蔽笼屏蔽起来。u微安表必须进行保护；微安表必须进行保护；u被试品电容量小时应加稳压电容；被试品电容量小时应加稳压电容；u试验结束后应充分放电。试验结束后应充分放电。 u被试品的接地被试品的接地 有些设备一端必须直接接地，测量系统串接在有些设备一端必须直接接地，测量系统串接在高压侧回路中。应将测量系统放在屏蔽笼中，高压侧回路中。应将测量系统放在屏蔽笼中，尽可能将试品的高压极和引线屏蔽起来。尽可能将试品的高压极和引线屏蔽起来。测量泄漏电流应注意的事项：测量泄漏电流应

22、注意的事项：测量结果的分析判断测量结果的分析判断: : 是否符合规程规定值；是否符合规程规定值；2.2.与前一次测试结果相比应无明显变化；与前一次测试结果相比应无明显变化；3.3.同一设备三相之间或同类设备间相互比较。同一设备三相之间或同类设备间相互比较。3.3 介质损失角介质损失角tan的测量的测量3.3.1 测量介质损失角测量介质损失角tan的意义及适用范围的意义及适用范围意义：意义：介质的功率损耗介质的功率损耗P与介质损失角正切与介质损失角正切tan成正成正比，在一定的电压和频率下，它能够反映电比，在一定的电压和频率下，它能够反映电介质内单位体积中能量的损耗，而与介质尺介质内单位体积中能

23、量的损耗，而与介质尺寸大小无关。寸大小无关。 适用范围：适用范围：是判断绝缘状态的一种比较灵敏和有效的方是判断绝缘状态的一种比较灵敏和有效的方法，特别是对于绝缘整体受潮，老化等集中法，特别是对于绝缘整体受潮，老化等集中性缺陷和小容量试品的严重局部性缺陷。性缺陷和小容量试品的严重局部性缺陷。 判断绝缘内部是否存在局部放电及绝缘老化判断绝缘内部是否存在局部放电及绝缘老化的程度的程度 不能灵敏反映大容量发电机、变压器和电力不能灵敏反映大容量发电机、变压器和电力电缆绝缘中的局部性缺陷，体积越大也越不电缆绝缘中的局部性缺陷，体积越大也越不灵敏。灵敏。3.3.2 西林电桥的基本原理西林电桥的基本原理平衡电

24、桥法平衡电桥法 、不平衡电桥法、不平衡电桥法 、瓦特表法、瓦特表法 、相敏电路法、相敏电路法 QS1型西林电桥的原理接线图型西林电桥的原理接线图 (a) 正接线正接线 (b) 反接线反接线试品为试品为Cx, Rx，CN为标准电容器，为标准电容器，G为检流计，为检流计，R3，C4和和R4为为电桥的低压臂。电桥的低压臂。正接法：正接法：被试品两端均不接地被试品两端均不接地反接法：反接法：被试品一端接地，电桥调节部被试品一端接地，电桥调节部分处于高电位之下分处于高电位之下44411CjRZxxxCjRZ1NNCjZ133ZRNx34ZZZZ4xN4x344111()1jRjRjCCCRRjCx33N

25、N44XCCRRRCRCxxX44tgC RC R使用方法：使用方法： 调节调节R3、C4，使电桥平衡，即检流计中的电流为零。，使电桥平衡，即检流计中的电流为零。410000,100R64tan10 C*通常取通常取 R4为为106，则，则C4(以微法表示以微法表示)的值即为的值即为tg 。高电压工程基础高电压工程基础数字化测量方法数字化测量方法 数字化测量数字化测量tg ，不仅可以很容易地调节电桥平衡，而，不仅可以很容易地调节电桥平衡，而且可以防止外界干扰。且可以防止外界干扰。 原理：利用传感器从试品上取得所需的电压信号原理：利用传感器从试品上取得所需的电压信号U和电和电流信号流信号I，经前

26、置，经前置A/D转换电路数字化后，送至数据处理计转换电路数字化后，送至数据处理计算机或单片机，经数据处理后算出电流电压之间的相位差算机或单片机，经数据处理后算出电流电压之间的相位差 ，最后得到最后得到tg 的测量值。的测量值。3.3.3 影响影响tan测量的因素测量的因素 外界电场干扰下的外界电场干扰下的tan试验（试验（电容耦合电容耦合） 2. 外界磁场的影响（外界磁场的影响（电磁场干扰电磁场干扰） 3. 温度的影响温度的影响 4. 试验电压的影响试验电压的影响5. 表面泄漏电流的影响表面泄漏电流的影响21()/1021tantan1.3tt 外界电场干扰主要是干扰电源（包括试验用高压电源和

27、试验现场高外界电场干扰主要是干扰电源（包括试验用高压电源和试验现场高压带电体）通过带电设备与被试设备之间的电容耦合造成的。压带电体）通过带电设备与被试设备之间的电容耦合造成的。1.外界电场干扰下的外界电场干扰下的tan试验试验（电容耦合）（电容耦合） 为避免干扰，最根本的办法是尽量离开干为避免干扰，最根本的办法是尽量离开干扰源，或者加电场屏蔽，但在现场中往往难扰源，或者加电场屏蔽，但在现场中往往难以实现。对于同频率的干扰，可以采用移相以实现。对于同频率的干扰，可以采用移相法或倒相法来消除或减小对法或倒相法来消除或减小对tantan 的测量误差。的测量误差。 外电场干扰外电场干扰加设屏蔽加设屏蔽

28、采用移相电源采用移相电源采用倒相法采用倒相法采用异频电源采用异频电源2. 外界磁场的影响外界磁场的影响（电磁场干扰电磁场干扰） 主要是由测试现场附近漏磁通较大的设备产生的交变磁场主要是由测试现场附近漏磁通较大的设备产生的交变磁场作用于电桥检流计内的电流线圈回路造成的。作用于电桥检流计内的电流线圈回路造成的。 为了消除磁场干扰，可设法将电桥移到磁场干扰范围为了消除磁场干扰，可设法将电桥移到磁场干扰范围以外。若不能做到，则可以改变检流计极性开关进行两次以外。若不能做到，则可以改变检流计极性开关进行两次测量，用两次测量的平均值作为测量结果，以减小磁场干测量，用两次测量的平均值作为测量结果，以减小磁场

29、干扰的影响。扰的影响。外磁场干扰外磁场干扰检流计极性转换开关倒向检流计极性转换开关倒向 温度对温度对tan 的的影响随材料、结构的不同而不同。影响随材料、结构的不同而不同。一般情况下，一般情况下，tan 随温度上升而增加。现场试验随温度上升而增加。现场试验时，设备温度是变化的，为便于比较，应将不同时，设备温度是变化的，为便于比较，应将不同温度下测得的温度下测得的tan 值换算至值换算至20。 由于被试品真实的平均温度很难准确测定，由于被试品真实的平均温度很难准确测定，换算方法也不很准确，换算后往往有很大误差，换算方法也不很准确，换算后往往有很大误差，因此，应尽可能在因此，应尽可能在1030的温

30、度下进行测量。的温度下进行测量。 3. 温度的影响温度的影响 21()/1021tantan1.3tt良好绝缘的良好绝缘的tan 不随电压的升高而明显增加不随电压的升高而明显增加,当绝当绝缘内部有缺陷时，缘内部有缺陷时，tan 将随试验电压的升高而明将随试验电压的升高而明显增加。显增加。 4.试验电压的影响试验电压的影响良好绝缘良好绝缘(A)：试验电压上升至额定工作电压前，：试验电压上升至额定工作电压前， tg 一直是一直是恒定的，仅当电压很高时才略有增加。恒定的，仅当电压很高时才略有增加。tg-U特性曲线含气隙的绝缘含气隙的绝缘(B)和外加电压达到局部放电起始电压后，和外加电压达到局部放电起

31、始电压后， tg 急剧增加，这是因气隙中的放电增加了功率损失；而电压下急剧增加，这是因气隙中的放电增加了功率损失；而电压下降时降时tg 曲线在电压上升时曲线的上侧，直到局部放电熄灭，曲线在电压上升时曲线的上侧，直到局部放电熄灭，曲线才又重合，成为闭合回线。曲线才又重合，成为闭合回线。已老化的绝缘已老化的绝缘(C)在低电压时，其在低电压时，其tg 甚至可能比良好的绝缘还甚至可能比良好的绝缘还低，但当电压升至超过局部放电起始电压后，急剧增加，且低，但当电压升至超过局部放电起始电压后，急剧增加，且也具有闭合回线部分。也具有闭合回线部分。受潮绝缘受潮绝缘(D)在较低电压时在较低电压时tg 已较大，随电

32、压的升高已较大，随电压的升高tg 继续继续增大，但当增大，但当当逐步降压时，因绝缘已发热、温度升高，当逐步降压时，因绝缘已发热、温度升高， tg 不不能与原数值相重合，形成开口曲线。能与原数值相重合，形成开口曲线。被试品表面泄漏可能影响反映被试品内部被试品表面泄漏可能影响反映被试品内部绝缘状况的绝缘状况的tan 值。在被试品的值。在被试品的CX小时需小时需特别注意。为了消除或减小这种影响，测特别注意。为了消除或减小这种影响，测试前将被试品表面擦干净，必要时可加屏试前将被试品表面擦干净，必要时可加屏蔽。蔽。 5. 表面泄漏电流的影响表面泄漏电流的影响对电容量较小的设备，测量对电容量较小的设备，测

33、量tan 能有效地发现局部性的和能有效地发现局部性的和整体性的缺陷。对电容量较大的设备，由于局部性的缺陷整体性的缺陷。对电容量较大的设备，由于局部性的缺陷所引起的损失增加只占总损失的极小部分，此时测量所引起的损失增加只占总损失的极小部分，此时测量tan 只能发现绝缘的整体性缺陷。只能发现绝缘的整体性缺陷。对于可以分解为几个彼此绝缘的部分的被试品，应分别测对于可以分解为几个彼此绝缘的部分的被试品，应分别测量其各个部分的量其各个部分的tan 值，这样能更有效地发现缺陷。值，这样能更有效地发现缺陷。6 6. .被试品电容量的影响被试品电容量的影响1.1.无论采用何种接线方式，电桥本体必须良好接地。无

34、论采用何种接线方式，电桥本体必须良好接地。2.2.为防止检流计损坏，应在检流计灵敏度最低时接通为防止检流计损坏，应在检流计灵敏度最低时接通或断开电源。或断开电源。3.3.对能分开的被试品应尽量分开测试。因为当体积较对能分开的被试品应尽量分开测试。因为当体积较大的设备中存在局部缺陷时，测量总体的大的设备中存在局部缺陷时，测量总体的tantan 值不易值不易反映出这些局部缺陷；而对体积较小的设备，测反映出这些局部缺陷；而对体积较小的设备，测tantan 值就容易发现局部缺陷。值就容易发现局部缺陷。测量时的注意事项测量时的注意事项:测量结果的分析判断测量结果的分析判断: 是否符合规程规定值；是否符合

35、规程规定值；2.2.与前一次测试结果相比应无明显变化；与前一次测试结果相比应无明显变化；3.3.同一设备三相之间或同类设备间相互比较。同一设备三相之间或同类设备间相互比较。3.4 局部放电的测量局部放电的测量3.4.1 局部放电的物理过程局部放电的物理过程当外施电压升高到一定程度时，高压设备绝缘内当外施电压升高到一定程度时，高压设备绝缘内部缺陷部位的场强超过了该处物质的电离场强，部缺陷部位的场强超过了该处物质的电离场强，该处物质就产生电离放电，称之为该处物质就产生电离放电，称之为局部放电局部放电 。检测意义：检测意义：绝缘内部存在局部性缺陷，将加速绝缘内部存在局部性缺陷，将加速绝缘物的老化和破

36、坏，慢慢的损坏绝缘，日积绝缘物的老化和破坏，慢慢的损坏绝缘，日积月累，可能最终导致整个绝缘被击穿。因此，月累，可能最终导致整个绝缘被击穿。因此，测定电气设备在不同电压下的局部放电强度和测定电气设备在不同电压下的局部放电强度和发展趋势，就能判断绝缘内是否存在局部缺陷发展趋势，就能判断绝缘内是否存在局部缺陷以及介质老化的速度和目前的状态。以及介质老化的速度和目前的状态。 局部放电的测试局部放电的测试局部放电的检测量：局部放电的检测量： 视在放电量视在放电量 q、放电能量、放电能量W 局部放电的危害：局部放电的危害： 局部放电将加速绝缘物的老化和破坏，发展到一定程局部放电将加速绝缘物的老化和破坏，发

37、展到一定程度时，可能导致整个绝缘的击穿。所以，测定电气设备在度时，可能导致整个绝缘的击穿。所以，测定电气设备在不同电压下局部放电强度与变化规律，能预示设备的绝缘不同电压下局部放电强度与变化规律，能预示设备的绝缘状态，也是估计绝缘电老化速度的重要依据。状态，也是估计绝缘电老化速度的重要依据。衡量局部放电强度的参量：衡量局部放电强度的参量： 放电的重复率（放电频率），平均放电电流、平均放放电的重复率（放电频率），平均放电电流、平均放电功率、局部放电的起始电压与熄灭电压等。电功率、局部放电的起始电压与熄灭电压等。3.4.2 局部放电的测量原理及其主要参数局部放电的测量原理及其主要参数局部放电的三电容

38、模型：局部放电的三电容模型：以三个电容来表征介质内部存在缺陷时的局以三个电容来表征介质内部存在缺陷时的局部放电的机理部放电的机理介质内部气隙放电的三电容模型介质内部气隙放电的三电容模型(a)具有气泡的介质剖面具有气泡的介质剖面 (b)等值电路等值电路Cg：气泡的电容；：气泡的电容；Cb：和：和Cg相串联部分介质的电容；相串联部分介质的电容；Cm：其余大部分绝缘的电容：其余大部分绝缘的电容气泡很小，气泡很小，Cg比比Cb大，大，Cm 比比Cg大很多大很多电极间加上交流电压电极间加上交流电压u，Cg上的电压为上的电压为UgbggbCUuCC含气泡的介质含气泡的介质(a)示意图示意图 (b)等值电路

39、等值电路1电极；电极；2绝缘介质；绝缘介质；3气泡气泡bggbCUuCC1. ug随外加电压随外加电压u升高，当升高，当u上升到上升到Us瞬时值，瞬时值，ug到达到达Cg的放电电压的放电电压Ug时，时，Cg的气隙的气隙放电。于是放电。于是Cg上的电压一下上的电压一下子从子从Ug下降到下降到Ur，然后放电，然后放电熄灭。熄灭。Ur叫做残余电压，它可以接叫做残余电压，它可以接近为零值，也可以为小于近为零值，也可以为小于Ug （均绝对值）的其他值（均绝对值）的其他值.局部放电时气隙中的电压和电流变化局部放电时气隙中的电压和电流变化bggbCUuCC2. 放电火花熄灭，放电火花熄灭，Cg上的电上的电压

40、将再次上升，此时压将再次上升，此时Cg及及Cb已经有了一个初始的直流已经有了一个初始的直流电压，此后的电压，此后的ug值与上式表值与上式表达的值在绝对值上要小一个达的值在绝对值上要小一个（Ug-Ur）值。）值。外加电压仍在上升，外加电压仍在上升，Cg上的上的电压也顺势而上升，当它再电压也顺势而上升，当它再次升到次升到Ug时，时，Cg再次放电，再次放电，电压再次降到电压再次降到Ur，放电再次，放电再次熄灭熄灭局部放电时气隙中的电压和电流变化局部放电时气隙中的电压和电流变化Cg上的电压从上的电压从Ug突变为突变为Ur（均绝对值）的一瞬间，就是局部放（均绝对值）的一瞬间，就是局部放电脉冲的形成时刻，

41、此时通过电脉冲的形成时刻，此时通过Cg有一脉冲电流，局部放电时气有一脉冲电流，局部放电时气泡中的电压和电流的变化如图所示泡中的电压和电流的变化如图所示:局部放电时气隙中的电压和电流变化局部放电时气隙中的电压和电流变化局部放电时的电压电流变化曲线局部放电时的电压电流变化曲线 (a)电压变化曲线电压变化曲线 (b)电流变化曲线电流变化曲线局部放电的检测量：局部放电的检测量：1）视在放电量（视在电荷量）视在放电量（视在电荷量） 110rCqqCC2）放电重复率（脉冲重复率）（）放电重复率（脉冲重复率）（N） 3）单次放电能量（）单次放电能量（W） 12sWqU还包含：平均放电电流、放电的均方率、放电

42、功率、局部还包含：平均放电电流、放电的均方率、放电功率、局部放电起始和熄灭电压。放电起始和熄灭电压。 3.4.3 局部放电的测量方法局部放电的测量方法1非电检测法非电检测法超声波探测法超声波探测法 利用超声波探测器，检测局部放电产生的超声波利用超声波探测器，检测局部放电产生的超声波光检测法光检测法光电倍增技术光电倍增技术 绝缘油的气相色谱分析法绝缘油的气相色谱分析法油样内所含的气体组成的含量油样内所含的气体组成的含量 2电气测量法电气测量法无线电干扰测量法、介损测量法、脉冲电流测量法无线电干扰测量法、介损测量法、脉冲电流测量法 测量局部放电的基本回路测量局部放电的基本回路(a)并联测试回路并联

43、测试回路 (b)串联测试回路串联测试回路 (c)桥式测试回路桥式测试回路检测原理：检测原理：耦合电容器为被试品和测量阻抗之间提耦合电容器为被试品和测量阻抗之间提供一个低阻抗的通道。被试品一发生局供一个低阻抗的通道。被试品一发生局部放电，因被试品部放电，因被试品Cx、耦合电容、耦合电容Ck和检和检测阻抗测阻抗Zm构成的回路内有电流流过，就构成的回路内有电流流过，就可由检出阻抗把与脉冲电流成比例的脉可由检出阻抗把与脉冲电流成比例的脉冲电压检测出来，检测到的信号通过放冲电压检测出来，检测到的信号通过放大器送到测量仪器上。大器送到测量仪器上。 并联法并联法试品一端接地试品一端接地串联法串联法试品对地绝

44、缘试品对地绝缘直接法直接法桥式测量检测特点桥式测量检测特点： 抗干扰能力好抗干扰能力好 3.4.4 局部放电测量中的抗干扰措施局部放电测量中的抗干扰措施 建屏蔽室，在屏蔽室内作局部放电试验。建屏蔽室，在屏蔽室内作局部放电试验。 2) 选用没有内部放电的试验变压器和耦合电容器，外露选用没有内部放电的试验变压器和耦合电容器，外露电极应有合适的屏蔽罩。电极应有合适的屏蔽罩。3) 选取抗干扰性能优越的测量回路选取抗干扰性能优越的测量回路 4)将高压试验变压器、检测回路和测量仪器三者的地线将高压试验变压器、检测回路和测量仪器三者的地线连成一体，并采用一根地线相连连成一体，并采用一根地线相连5) 试验电源

45、采用独立电源，可避免来自电网的干扰。试验电源采用独立电源，可避免来自电网的干扰。 6) 提高试验回路中各元件的起晕电压提高试验回路中各元件的起晕电压 7) 合理选择放大器的频带和调谐放大电路的谐振频率合理选择放大器的频带和调谐放大电路的谐振频率 试验规程规定了某些设备在规定电压下的试验规程规定了某些设备在规定电压下的允许视在放电量，可将测量结果与规定值进行允许视在放电量，可将测量结果与规定值进行比较。如规程中没有给出规定值，则应在实践比较。如规程中没有给出规定值，则应在实践中积累数据，以获取判断标准。中积累数据，以获取判断标准。测量结果的分析判断测量结果的分析判断:3.5 绝缘油的气相色谱分析

46、绝缘油的气相色谱分析 分新油、投运前的油和运行中的油的分新油、投运前的油和运行中的油的检验三个阶段。检验三个阶段。不同阶段的油质检验有不同的试验项不同阶段的油质检验有不同的试验项目和标准要求。目和标准要求。绝缘油电气性能试验绝缘油电气性能试验: : 1.电气性能试验的意义电气性能试验的意义 用于检测油中所含水分、杂质及老化情况。用于检测油中所含水分、杂质及老化情况。 2.电气强度（击穿电压）试验电气强度（击穿电压）试验 -标准油杯中进行标准油杯中进行 3.介质损耗因数（介质损耗因数（tan值）的测量值）的测量 -使用精度较高的西林电桥使用精度较高的西林电桥 4.用绝缘油的电阻率代替用绝缘油的电

47、阻率代替tan -专用的电阻率测定仪专用的电阻率测定仪3.5.1 充油电气设备内部产生气体充油电气设备内部产生气体被分析的气体被分析的气体分分 析析 目目 的的推荐推荐检测检测气体气体O2了解脱气程度和密封（或漏气）情况，严重过热时了解脱气程度和密封（或漏气）情况，严重过热时O2也会因极也会因极度消耗而明显减少度消耗而明显减少N2进行进行N2测定，可了解测定，可了解N2饱和程度，与饱和程度，与O2的比值可更准确的分析的比值可更准确的分析O2的消耗情况。在正常情况下，的消耗情况。在正常情况下，N2、O2和和CO2之和还能估算出之和还能估算出油的总含气量油的总含气量必必 测测气气 体体H2与甲烷之

48、比可判别并了解过热温度，或了解是否有局部放电情与甲烷之比可判别并了解过热温度，或了解是否有局部放电情况和受潮情况况和受潮情况CH4了解过热故障的热点温度情况了解过热故障的热点温度情况C2H6C2H4C2H2了解有无放电现象或存在极高的热点温度了解有无放电现象或存在极高的热点温度CO了解固体绝缘的老化情况或内部平均温度是否过热了解固体绝缘的老化情况或内部平均温度是否过热CO2与与CO结合，有时可了解固体绝缘有无热分解结合，有时可了解固体绝缘有无热分解根据油中气体含量判断设备内部故障根据油中气体含量判断设备内部故障 新绝缘油中溶解的气体主要是新绝缘油中溶解的气体主要是空气，即空气，即N2（70%）

49、、）、O2（30%）、）、CO2（0.3%）； 设备正常运行时，在电磁场、温度、水分等因设备正常运行时，在电磁场、温度、水分等因素的作用下，绝缘油和绝缘材料会发生缓慢地分解素的作用下，绝缘油和绝缘材料会发生缓慢地分解和氧化，产生少量和氧化，产生少量CO2、CO和微量的低分子烃；和微量的低分子烃；设备内部出现故障时，主要是过热性故障（电流设备内部出现故障时，主要是过热性故障（电流效应）和放电性故障（电压效应），绝缘油和固体效应）和放电性故障（电压效应），绝缘油和固体绝缘材料裂解的速度大大加快，油中的绝缘材料裂解的速度大大加快，油中的CO2、CO、H2和低分子烃类的气体含量显著地增加。和低分子烃类

50、的气体含量显著地增加。各种绝缘缺陷的特征：各种绝缘缺陷的特征：a. 变压器内部存在金属部分局部过热：变压器内部存在金属部分局部过热：总烃含量较高，其中总烃含量较高，其中 甲烷（甲烷（CH4）、乙烯（）、乙烯（C2H4）也较多；）也较多；b. 固体绝缘（如纸、木材等）热分解：固体绝缘（如纸、木材等）热分解：CO、CO2含量高；含量高；c. 局部放电：局部放电：乙炔（乙炔（C2H2）和）和H2的含量较大。的含量较大。气相色谱试验的优点：气相色谱试验的优点： 可以发现充油电气设备中某些用可以发现充油电气设备中某些用tg 等方法所不能发现等方法所不能发现的局部性缺陷（如局部过热、局部放电），迅速简便，

51、不需的局部性缺陷（如局部过热、局部放电），迅速简便，不需要设备停电，适合于预防性试验的要求。可以及时掌握变压要设备停电，适合于预防性试验的要求。可以及时掌握变压器、互感器等设备的运行情况，有效地防止了事故的发生。器、互感器等设备的运行情况，有效地防止了事故的发生。3.5.2 气相色谱分析法简介气相色谱分析法简介高电压工程基础高电压工程基础气相色谱分析试验方法：气相色谱分析试验方法： 取出运行中电气设备的油样，将油样经喷嘴喷入真空取出运行中电气设备的油样，将油样经喷嘴喷入真空罐内，使油中溶解的气体迅速释放出来。然后将脱出的气罐内，使油中溶解的气体迅速释放出来。然后将脱出的气体压缩至常压，用注射器

52、抽取试样后进行分析。体压缩至常压，用注射器抽取试样后进行分析。色谱柱：色谱柱：U形或圆形或圆盘形管，装有吸附盘形管，装有吸附剂，当气样注入管剂，当气样注入管中后，吸附剂便能中后，吸附剂便能使不同成分的气体使不同成分的气体先后流出色谱柱先后流出色谱柱 H2、O2、CH4、CO2 CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C2H2、C3H61特征气体法特征气体法故故 障障 类类 型型主要气体组分主要气体组分次要气体组分次要气体组分油过热油过热CH4，C2H4H2，C2H6油和纸过热油和纸过热CH4，C2H4，CO，CO2H2，C2H6油纸绝缘中局部放电油纸绝缘中局部放电H2，CH4，C2H2，COC2

53、H6，CO2油中火花放电油中火花放电C2H2，H2油中电弧油中电弧H2，C2H2CH4，C2H4，C2H6油和纸中电弧油和纸中电弧H2，C2H2，CO2，COCH4，C2H4，C2H6进水受潮或油中有气泡进水受潮或油中有气泡H2不同故障类型产生的气体组分不同故障类型产生的气体组分 2依据气体含量的注意值和产气率依据气体含量的注意值和产气率 设设 备备气体组分气体组分含含 量量330kV330kV220 kV220 kV220 kV220 kV110 kV110 kV变压器和变压器和电抗器电抗器总烃总烃150150150150乙炔乙炔1 15 5氢氢150150150150套套 管管甲烷甲烷10

54、0100100100乙炔乙炔1 12 2氢氢500500500500电流互感电流互感器器总烃总烃100100100100乙炔乙炔1 12 2氢氢150150150150电压互感电压互感器器总烃总烃100100100100乙炔乙炔2 23 3氢氢150150150150油中溶解气体含量的注意值油中溶解气体含量的注意值 产气率：产气率：绝对产气率、相对产气率绝对产气率、相对产气率绝对产气率：绝对产气率：每运行日产生某种气体的平均值每运行日产生某种气体的平均值相对产气率：相对产气率：每运行一个月（或折算到月）某每运行一个月（或折算到月）某种气体含量增加原有值的百分数的平均值。种气体含量增加原有值的百

55、分数的平均值。3三比值法三比值法 2242424226C HCHC HC HC HH、编码规则编码规则用三比值法判断故障类型用三比值法判断故障类型色谱分析判断中的注意事项：色谱分析判断中的注意事项：(l)(l)检修时带油电焊的设备应在电焊前后均取样检修时带油电焊的设备应在电焊前后均取样进行色谱分析，以便查证，防止造成误判断。进行色谱分析，以便查证，防止造成误判断。(2)(2)检修时在变压器内使用过灭火剂或曾使用其检修时在变压器内使用过灭火剂或曾使用其他卤化物时，应作好记录。他卤化物时，应作好记录。(3)(3)注意气体的其他来源。注意气体的其他来源。 (4)(4)在特征气体的含量正常时，有时因空

56、气的漏在特征气体的含量正常时，有时因空气的漏入或呼吸通道堵塞而引起气体继电器动作，应入或呼吸通道堵塞而引起气体继电器动作，应检查检查O O2 2含量的变化并作具体分析。含量的变化并作具体分析。3.6 交流耐压试验交流耐压试验工频耐压试验工频耐压试验 感应耐压试验感应耐压试验冲击电压试验冲击电压试验 电气设备的绝缘结构在运行中要经受电气设备的绝缘结构在运行中要经受工作电工作电压、暂时过电压、雷电过电压以及操作过电压、暂时过电压、雷电过电压以及操作过电压压的作用，而交流耐压试验是鉴定电气设备的作用，而交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度的最严格、最有效和最直接的方法。绝缘强度的最严格、最有效和最直接

57、的方法。 3.6.1 工频高压的产生工频高压的产生试验变压器试验变压器: 用于高压试验的特制变压器用于高压试验的特制变压器特点：特点：具有容量不很大、额定电压较高、允许具有容量不很大、额定电压较高、允许持续工作时间短、多工作在电容性负荷下、经持续工作时间短、多工作在电容性负荷下、经常要放电、通常高压绕组一端接地、不需要附常要放电、通常高压绕组一端接地、不需要附加散热装置、体积较小等特点。加散热装置、体积较小等特点。 调压器：调压器： 自耦变压器、感应调压器自耦变压器、感应调压器 移圈式变压器、电动发电机组移圈式变压器、电动发电机组 特点：特点：a.电压电压国产单台工频试验变压器的额定电压（国产

58、单台工频试验变压器的额定电压（kV）有以下等级：）有以下等级：5、10、25、35、50、100、150、250、300、500、750b.调压与波形调压与波形电压波形应该是正负半波对称的正弦波，频率在电压波形应该是正负半波对称的正弦波，频率在4555Hz之间；之间；波顶系数在波顶系数在2 20.07范围内；范围内；调压装置应能够按照要求的速度连续、平稳调节电压。调压装置应能够按照要求的速度连续、平稳调节电压。c.容量容量 9210CUUIPc工频交流耐压试验耐压试验对试品的考核比较严格，但是它可能对试品造成潜在的伤害。试验电压值：一般考虑到运行中绝缘的变化，预防性试验的工频交流耐压试验电压值

59、均取得比出厂试验电压低些，而且对不同情况的设备区别对待，主要由运行经验来决定。【例】在大修以前发电机定子绕组的工频试验电压取1.5倍额定电压；对于运行20年以上的发电机，由于绝缘较老，可取1.3-1.5倍额定电压或者更低些来做耐压试验；但对与架空线路直接连接的运行20年以上的发电机，考虑到运行中雷电过电压侵袭的可能性较大，为了安全，仍要求用1.5倍额定电压来做耐压试验。【例】GIS现场试验时，交流耐压试验的电压值一般取为工厂试验电压的80%。试验时间：交流耐压试验中，加至试验标准的电压后，要求持续1min的耐压时间。规定是为了便于观察被试品的情况，同时也是为了使已经开始击穿的缺陷来得及暴露出来

60、。耐压时间不应过长，以免引起不应有的绝缘损伤，甚至使本来合格的绝缘可能发生热击穿。试验波形：试验电压的波形应接近正弦。一般用高压试验变压器及调压器产生可调电压。调压器应尽量采用自耦式，它不仅体积小，漏抗也小，因而试验变压器激磁电流中的谐波分量在调压器上产生的压降也小，故试验变压器的原边电压波形畸变较小，副边电压的波形也就接近正弦。如果自耦调压器的容量不够，则可以采用移圈式调压器，不过后者的漏抗较大，会使电压波形发生畸变，为改善波形可在试验变压器原边并联以由电感、电容串联组成的滤波器把谐波滤掉。工频试验变压器与电力变压器的比较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试验变压器与电