高压试验基本知识(绝缘试验实施导则)2011.7

1、东北电力科学研究院2011年7月 沈阳 第一节 高压试验的意义和分类一、高压试验的意义 及时发现设备中潜伏的缺陷1、交接试验的意义 安装竣工后交接验收时进行2、预防性试验的意义 及时发现电气设备在运行中出现的各种潜伏性缺陷二、高压试验的分类1、根据试验项目内容不同分类绝缘试验绝缘试验特性试验特性试验 非破坏性试验绝缘试验非破坏性试验破坏性试验绝缘电阻和吸收比测量直流泄漏电流测量绝缘介质损耗角正切值测量直流耐压试验交流耐压试验冲击耐压试验2、根据实验目的任务不同分类（1）交接试验（2）预防性试验（3）其他试验：临时性试验、带电测量和在线监测 第二节 高压试验的总体要求一、试验工作的计划安排1、交

2、接试验的计划安排2、预防性试验的安排计划 严格按照电力设备预防性试验规程规定的试验周期安排试验计划。有些设备按具体需要，在规程允许的范围内缩短或延长试验周期；通常将同一设备的预防性试验尽量安排在相同季节。二、对于绝缘试验的总体要求1、对气候条件的要求被试品温度不应低于+5，空气相对湿度一般不高于80%2、对试验顺序的要求 先非破坏性试验，后破坏性试验3、对试验电压极性的要求 直流高压试验采用负极性接线4、电力设备的额定电压高于实际使用工作电压的试验电压确定（1）当采用额定电压较高的设备以加强绝缘时，按额定电压确定试验电压。（2）当采用额定电压较高的设备作代用设备时，应按照实际使用的工作电压确定

3、试验电压。（3）为满足高海拔地区的要求而采用较高等级的设备时，应在安装地点按实际使用的额定工作电压确定其试验电压。5、非标准电压等级的电气设备试验电压的确定 若未规定其交流耐压试验电压值，可根据试验规程中规定的相邻电压等级的同类设备按比例采用插入法记算出试验电压。6、连在一起的多个电气设备的绝缘试验的规定 宜分开来单独试验7、充油设备静置时间的规定 静置时间按照制造厂要求执行，当制造厂无规定时，应根据设备额定电压满足以下要求： 500kV72h 220及330kV48h 110kV及以下24h8、对进口设备的交接试验标准： 按合同规定的标准执行；签订设备合同时应注意相同试验的试验标准不得低于我

4、国现行电气设备交接试验标准的规定。第三节绝缘电阻和吸收比试验i流过绝缘介质的总电流i1 充电电流i2 吸收电流i3 泄漏电流 等效电路图第三节绝缘电阻和吸收比试验一、直流电压作用下流过绝缘介质的电流 当电气设备绝缘的两端施加直流电压时，将有一电流流过绝缘介质，这个电流具有这样的性质：随时间而衰减，最后趋于一稳定值。将此电流进行分解，该电流可分为三个部分。 由充电电流、吸收电流、泄漏电流三部分组成。(1) 充电电流充电电流 瞬间电路中流过的最大电流是充电电流，它在电路开始阶段起主导作用。随着时间的延长，充电电流很快的减少并消失，消失的快慢取决于电容器电容量的大小，外施电压大小及电源内阻情况。(2

5、) 吸收电流吸收电流 吸收电流也是随时间变化的。电源接通的瞬间，由于电场的建立，在电场的作用下介质产生了极化现象，在极化的过程中，电介质中电荷由随机排列转变成有规律顺序的排列，排列时电荷的运动所产生的电流称为吸收电流。这个电流同样随着时间的延长而逐步消失，消失的快慢取决于介质材料的不均匀程度和介质的结构性质。它随时间的衰减比充电电流慢得多，在充电电流之后起主导的便是吸收电流。(3) 泄漏电流泄漏电流 从电压建立的开始，它始终存在，一直不随时间变化与电源共存的电流，也被称为泄漏电流。在充电电流、吸收电流过后，它起主导作用。它的大小取决于介质的本身传递电流的能力 。区别：充电电流i1：无损耗极化电

6、流，衰减特别迅速。吸收电流i2：有损耗极化电流，衰减缓慢。泄漏电流i3：大小与时间无关，不衰减，大小与绝缘内部是否受潮、表面是否清洁等因素有关。第三节绝缘电阻和吸收比试验i流过绝缘介质的总电流i1 充电电流i2 吸收电流i3 泄漏电流 等效电路图二、绝缘电阻、吸收比和极化指数1、绝缘电阻：、绝缘电阻： 是电气设备绝缘层在直流电压作用下呈现的电阻值。 R=U/i3（i3泄漏电流） 现场普遍采用绝缘电阻表来测量。2、吸收比：、吸收比： 是指60s时的绝缘电阻值（R60s）与15s时的绝缘电阻值（R15s）之比值。用K1表示。 大容量的电气设备，规程上规定不小于1.3。1.3K 1.3K 绝缘正常绝

7、缘正常绝缘可能受潮绝缘可能受潮3、极化指数：、极化指数： 对被试品进行绝缘电阻测试，读取10min时的绝缘电阻（R10min）和1min时的绝缘电阻，计算出比值R10min/R1min。用K2表示。 应用： 和测吸收比一样，测量极化指数也是为了判断被试品是否存在受潮、脏污等绝缘缺陷，只是测量极化指数是用于高电压、大容量绝缘电阻吸收曲线达到稳定值需要特别长时间的电气设备。 第四节 直流高压试验 产生直流高电压回路 半波整流 直流高压的产生 纹波波形 maxmin100%2dUUSU 直流耐压试验：直流耐压试验：考核电气设备的绝缘介质耐受直流高电压的能力，实质等效为在电容两端施加直流高电压，检查电

8、容两极板间绝缘介质在高电压电场作用下，经过一段规定时间的考核，进行观察有无异常情况的出现，能达到耐电强度为通过测试考核，出现放电、击穿或泄漏电流异常变化者则不能通过测试考核。 直流泄漏试验：直流泄漏试验：检查电气设备在直流高电压电场的作用下，实际通过设备绝缘层的电导电流，电导电流也被称为泄漏电流。此电流的大小标志着绝缘介质的绝缘程度及老化状况。 作用：作用：发现贯穿性受潮、脏物及导电通道一类的重要缺陷。 做法：做法：将微安表上读出的泄漏电流数值与以往测试的泄漏电流数值相对照，用来判断介质的绝缘现状及已老化程度。 一、试验方法和特点及注意事项 1、直流耐压试验和直流泄漏试验的方法： 直流耐压试验

9、：直流耐压试验： 1）一般将试验电压分为）一般将试验电压分为25段，每段幅度尽可能相等，升段，每段幅度尽可能相等，升压过程中要逐段进行电压、电流观察。压过程中要逐段进行电压、电流观察。 2）升压的速度要均匀，每秒钟）升压的速度要均匀，每秒钟1至至2kV，如果被试品容量大，如果被试品容量大，升压的速度要适当放慢，让被试品上的电荷慢慢积累，升升压的速度要适当放慢，让被试品上的电荷慢慢积累，升压时，随时监视电压表和电流表的情况进行升压。压时，随时监视电压表和电流表的情况进行升压。 3）升到最高电压后，按规程标准规定，在被试品上要保持）升到最高电压后，按规程标准规定，在被试品上要保持一定时间的稳定电压

10、。对电气设备的考核，时间不可随意一定时间的稳定电压。对电气设备的考核，时间不可随意延长或缩短。延长或缩短。 直流泄漏试验直流泄漏试验：1）观察测试每个电压段时的电导电流，每当升至一电压段）观察测试每个电压段时的电导电流，每当升至一电压段时，要停止升压，观测停止一分钟后的此电压段泄漏电流，时，要停止升压，观测停止一分钟后的此电压段泄漏电流，并做好记录。并做好记录。2）当升到最后电压段时，进行一分钟后泄漏电流的观测，）当升到最后电压段时，进行一分钟后泄漏电流的观测，再将最后电压段的耐压时间分成几个时间段来测试泄漏电再将最后电压段的耐压时间分成几个时间段来测试泄漏电流，每个时间段的时间长度应是相等的

11、。记录下每个时间流，每个时间段的时间长度应是相等的。记录下每个时间段的泄漏电流值。段的泄漏电流值。3）达到时间后迅速均匀的降下电压，切断电源，并进行放）达到时间后迅速均匀的降下电压，切断电源，并进行放电，来结束此次试验电，来结束此次试验 注意：注意：被试品的放电要注意安全，要使用绝缘竿通过放被试品的放电要注意安全，要使用绝缘竿通过放电电阻来放电，并注意放电要充分，放电时间要足够长，电电阻来放电，并注意放电要充分，放电时间要足够长，否则会带来不安全因素否则会带来不安全因素。2、直流泄漏电流测量和直流耐压试验测试中注意事项： 1）试验必须履行安全工作规程，高电压操作规定，明确确）试验必须履行安全工

12、作规程，高电压操作规定，明确确定操作人和监护人，并履行其职责定操作人和监护人，并履行其职责 2）试验前做好对试验设备泄漏情况的了解，对试品状况的）试验前做好对试验设备泄漏情况的了解，对试品状况的了解，对试验设备要进行了解，对试验设备要进行空升试验，空升试验，试验无问题后再接入试验无问题后再接入试品进行试验，试验的真实结果应为实测泄漏电流减去试试品进行试验，试验的真实结果应为实测泄漏电流减去试验设备的泄漏电流；测量直流高压必须用不低于验设备的泄漏电流；测量直流高压必须用不低于1.5级的级的表计。表计。 3）升压前分好电压段，升压时要逐段升压，读取每段相应）升压前分好电压段，升压时要逐段升压，读取

13、每段相应的泄漏值，要在一分钟后读取微安表指示稳定的泄漏值。的泄漏值，要在一分钟后读取微安表指示稳定的泄漏值。4）试验前应检查试验设备的摆放及接线，保证高电压下操）试验前应检查试验设备的摆放及接线，保证高电压下操作人员的安全距离，仪表观察应合理方便，试验接线应牢作人员的安全距离，仪表观察应合理方便，试验接线应牢固，调压器应在零位。固，调压器应在零位。5）试验中升压方法正确、测试读数精确、时间掌握准确。）试验中升压方法正确、测试读数精确、时间掌握准确。试验后将调压器退回零位、切断电源、试品放电。试验后将调压器退回零位、切断电源、试品放电。6）记录时要将当时温度记录以便进行换算，与上次测试结）记录时

14、要将当时温度记录以便进行换算，与上次测试结果进行对照比较。果进行对照比较。7）试验过程中若有击穿、闪络、微安表大幅度摆动或电流）试验过程中若有击穿、闪络、微安表大幅度摆动或电流突变等异常情况，立即降压断开电源，查明原因后，处理突变等异常情况，立即降压断开电源，查明原因后，处理完毕再做试验。完毕再做试验。8 8）将试验电压值保持规定的时间后，如试品无破坏性放电，微安表指针没有向增大方向突然摆动，则认为直流耐压试验通过 3、直流泄漏电流测量和直流耐压试验特点： 利用直流高压装置可以调节所需要的高电压，并利用微安表精确测量泄漏电流的大小。（1）试验电压较高，并可随意调节。（2）试验电压稳定，测量数据

15、精确（3）试验仪器轻便，适合现场试验携带。 试验项目举例：电力电缆试验、避雷器试验、35KV及以上油浸式电力变压器试验等。 二、对直流试验电压的要求1、直流高电压的产生用交流低压单相电源，经调压器调压、升压试验变压器升压，然后经整流装置产生直流电压，经滤波电容平稳波形。2 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不一定是真实的泄漏电流，可能包括一定的

16、电容电流和吸收电流，因此加压速度对试验结果也有影响。流和吸收电流，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地高压引线对地杂散电流及表杂散电流及表面泄漏电流示面泄漏电流示意图意图 3、对直流试验电压极性和波形的要求（1）对极性的要求 在现场的直流电压绝缘试验中，规程中规定采用负极性接线，即负极加压，正极接地。其目的是为了防止外绝缘的闪络和易于发现绝缘受潮等缺陷。（2）根据不同试品的要求，试验电压应能满足试验的极性和电压值，还必须具有充分的电源容量。GB311.3规定，在输出工作电流下直流电压的 脉动因数S应按下式计 算，且S

17、3%(见图2)，即SUUUmaxmind210000式中 Umax直流电压的最大值； Umin直流电压的最小值： Ud直流电压的平均值。 4、 泄漏电流的测量泄漏电流的测量 测量设备的泄漏电流和绝缘电阻本质上没有多大区别，但是泄漏电流的测量有如下特点：（1）试验电压比兆欧表高得多，绝缘本身的缺陷容易暴露，能发现一些尚未贯通的集中性缺陷。（2）通过测量泄漏电流和外加电压的关系有助于分析绝缘的缺陷类型。（3）泄漏电流测量用的微安表要比兆欧表精度高。 第五节 介质损耗角正切值的测量一、定义： 电阻性电流IR与电容性电流Ic的比值称为介质损耗角的正切值，用tan表示。 电介质的损耗：绝缘介质在交流电压

18、的作用下，介质中流过电流，电介质中的部分电能将转变成热能，这部分能量称为电介质损耗。做介质损失测试是对设备绝缘状况的有效判断。 介质损耗测试的办法：测试介质的损失角，即介质上所做功产生的热量对介质绝缘的影响。 介质中形成的电流分两部分：一部分是电容的无功电流，另一部分是引起损耗的有功电流。 有功电流又分为三部分电流，分别产生三种损耗： 电导损耗：由通过介质的电导电流引起的损耗； 极化损耗：极化过程中介质的电荷在交变电场下反复排列，作周期运动时克服摩擦所形成的吸收电流引起的损耗； 游离损耗：气体中的电晕，液体、固体中的局部放电生成的电流引起的损耗。当总电流I与电容电流Ic的夹角为，用角的正切即I

19、r与Ic的比值来表示介质损耗，成为介质损失角。通常由于很小，故有： tansin因此常常把tan就称作介质损失角。2、介质损失角的测试电路：（1）西林电桥介质损失角的测试电路：（1）西林电桥西林电桥的原理接线图 (a) 正接线 (b) 反接线调节调节R3R3、C4C4使电桥平衡，此时使电桥平衡，此时a a、b b两点电压相等，即两点电压相等，即R3R3、C4C4两端电两端电压相等。压相等。因为交流电路中电容阻抗为因为交流电路中电容阻抗为 。电路中。电路中R4R4、C4C4的并联阻抗为两者的并联阻抗为两者倒数和的倒数倒数和的倒数按阻抗元件分压原理，不难得到：按阻抗元件分压原理，不难得到：两边取倒

20、数得：两边取倒数得：按复数相等实部、虚部分别相等的规定得到按复数相等实部、虚部分别相等的规定得到按串按串联联模型介损定义：模型介损定义： , ,由于由于R4R4是固定的可以从是固定的可以从C4C4刻度刻度盘上读出介损，通过盘上读出介损，通过R3R3、R4R4、CnCn可以计算可以计算CxCx。 （2）数字电桥 数字电桥的测量回路还是一个桥。R3、R4两端的电压经过A/D采样送到计算机，求得进一步可求得试品介损和电容量。进一步可求得试品介损和电容量。 西林电桥测量CVT接线 西林电桥测量CVT中间变压器接线 西林电桥测量串极式PT二次绕组接线 西林电桥测量串极式PT支架接线两种接线的适用范围:

21、正接线适用于被试品整体可以与地隔离；反接线适用于被试品不能与地隔离时。 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3 影响影响tan测量的因素测量的因素五、测量tan时影响测试结果因素和消除方法：1、温度和湿度的影响2、电场干扰影响及消除方法： 测试时排除电场干扰的方法主要有屏蔽、选相、倒相法、移相法和采用反干扰平衡干扰等方法。3、避免外界磁场干扰4、试品表面泄露的影响及消除方法： 利用屏蔽环将表面泄

22、露电流直接回流到试验电源，避免表面泄漏电流进入仪器测量系统引起误差。但是试验中一般不加屏蔽环，加了会改变等值电路，除非天气潮湿需加屏蔽环。六、试验结果的判断及注意事项：1、被试品容量较大时， tan测试不能有效反映试品中可能存在的局部缺陷。2、注意温度影响3、试验电压变化对tan测试结果的影响。 第六节 交流耐压试验一、1.交流耐压试验目的和意义 交流耐压是在比运行条件更加严格的试验。是一种破坏性试验，是鉴定电力绝缘强度最有效和最直接的方法。因此，在进行耐压之前，必须先 进行绝缘电阻、泄漏电流、介损试验、绝缘油等非破坏性试验。合格后才可进行交流耐压试验，耐压试验对于原来的绝缘缺陷进一步发展、使

23、绝缘强度进一步降低虽然耐压试验不致于造成击穿，但会造成绝缘内部劣化的积累效应、创伤效应。 用来考核、检验和决定设备能否达到出厂标准； 是否达到施工验收标准； 是否达到运行、检修后再投入使用标准。 在诸多项目试验中，高压试验是最具有权威性和否决权的电气试验，具有一锤定音的效能性。2. 交流耐压试验的种类:（1）工频耐压试验(50Hz)（2）感应耐压试验(中频100-300Hz)（3）三倍频感应耐压试验（4）谐振耐压试验3. 试验设备 （1）工频变压器升压变压器(单级、串级） （2）谐振变压器谐振法产生高压（串联、并联） （3）变频电源4.交流高压的测量 （1)低压侧测量电压(容升) (2)用电压

24、互感器测量电压 (3)用电容分压器测量电压 (4) 静电电压表5试验接线及方法 交流耐压试验电感补偿回路（1）进行交流耐压试验时，电力设备被试端所有端子应短路连接并接高压，非被试端要短接可靠接地。（2）用峰值电压表测量电压。（3）升压速度必须控制，应从零开始，不可冲击合闸，在40%的试验电压内升压速度可不受限制，其后应均匀升压，速度约为每秒3%的试验电压。6.交流耐压试验的注意事项(1) 试验设备和表计的选择要适当，现场布置要合理，试验接线应正确可靠，高压部分须保持足够的安全距离，高压引线及其支持体都应有足够的机械强度和绝缘强度。试品及高压试验设备外壳均应可靠按地。(2)试验波形。对于大型电力

25、设备交流耐压应考虑它的影响，要求波形为正弦，应用示波器观察波形（如出现非正弦，要进行必要的补偿）。7.重要设备进行交流耐压时的注意事项 对重要的被试品（如发动机、变压器）进行交流耐压时，宜在高压侧设置保护球间隙，该球间隙的放电距离对发电机一般可整定在1-1.15倍电压所对应的放电距离；对变压器整定1.15-1.2倍电压所对应的放电距离。进行试验前，保护球隙应在现场施加已知电压进行整定 8、工频耐压试验时的“容升”现象1、定义： 所谓“容升”现象，是指工频耐压试验时，施加在试品上实际试验电压要大于由试验变压器低压侧电压乘以变压器变比所得的电压。 U1KU22、产生原因： 试验时的容性电流流经试验变压器一、二次绕组时在漏抗上的压降所致。在同样的试验电流时，有如下关系：（1）试验变压器阻抗电压愈大，“容升”数值愈大（2）试验变压器额定电压比愈大，“容升”数值愈大（3）试验变压器的额定容量愈小，“容升”数值愈大 容升效应