高压试验基础(1)

1、1 l 电气试验的作用和意义电气试验的作用和意义l 高压电气试验人员要求高压电气试验人员要求l 电气试验的分类电气试验的分类l 试验结果的判断分析试验结果的判断分析l 电气设备绝缘基本知识电气设备绝缘基本知识l 绝缘电阻试验绝缘电阻试验l 直流泄漏电流试验直流泄漏电流试验l 绝缘介质损失角的测量绝缘介质损失角的测量2 电力设备在设计制造及运输安装中可能留存潜伏性故障。在运行中，也会出现劣化。 有关统计，电力系统60以上的停电事故是由设备绝缘缺陷引起的。设备绝缘的劣化，都有一个发展过程，在这个过程中，绝缘材料会产生一些物理，化学变化，这些变化反映出绝缘状态的改变 试验人员通过各种试验手段，了解掌

2、握绝缘情况，以便在故障发展的初期就能够及时准确发现缺陷并及时处理，做到防患于未然。 国家、行业规定，进行各种试验。3 电气试验人员在保证设备安全方面担负着重要责任，力争既要不放过设备隐患，造成设备事故，又要不误判断，将合格设备判断为不合格，造成检修人员的额外、无效劳动。做一个合格的电气试验人员，必须具备以下条件： 一、具备全面的安全技术知识。 安规、工作票、接地、验电、放电、不少于2人 二、具有全面熟练的试验技术。了解电气设备的型式、用途、结构及原理;了解各种绝缘材料的性能结构用途;熟悉检修工艺及试验流程；熟悉主接线及系统运行方式；熟悉试验设备的原理、结构、使用方法，排除简单的故障；熟悉各种影

3、响试验结果的因素及排除方法等 三、具有严肃认真的工作作风。 周密准备、正确接线操作、准确判断、详细纪录4 电气试验按电气设备的寿命流程一般可分为：出厂试电气试验按电气设备的寿命流程一般可分为：出厂试验、交接试验、大修试验和预防性试验。验、交接试验、大修试验和预防性试验。 出厂试验出厂试验：是检查产品设计、制造、工艺的质量，防止不合格品出厂。任何电气设备的出厂应附合格的出厂试验报告，以供后续的试验和运行参考。 交接试验交接试验：主要是电气设备投运前按照规程和厂家技术标准等来检查产品有无缺陷、运输途中有无损坏、最终判断它能否投入运行并且为预防性试验积累参考数据等。 预防性试验预防性试验：是电气设备

4、在投运后，按照一定的周期来检查运行中的设备有无绝缘缺陷和其他缺陷等。 特殊试验：为故障分析、问题查找而进行的试验。如分包压降试验、电位外移试验5 按照试验的性质和要求，电气试验又分为绝缘试验绝缘试验和特性试验两大类。和特性试验两大类。 绝缘试验可分为非破坏性试验和破坏性试验绝缘试验可分为非破坏性试验和破坏性试验：非破坏性试验即用较低的电压，不损坏设备绝缘的方法来判断缺陷，它有绝缘电阻、tg试验、油色谱分析等，能够发现设备绝缘的整体性缺陷，其灵敏性还是有限，但目前这类试验仍是一种必要的有效的手段；破坏性试验如交流耐压试验，因其电压较高，易于发现设备的集中性缺陷，其缺点是会给设备造成绝缘损伤积累，

5、影响其使用寿命。破坏性试验必须在非破坏性试验合破坏性试验必须在非破坏性试验合格后进行。格后进行。 特性试验特性试验主要是对设备的电气和机械方面的特性进行测试，如断路器的分合闸时间参数、GIS和断路器的主回路接触电阻、电流电压互感器的变比误差、极性、伏安特性曲线，变压器的直流电阻等。6绝缘在线监测 定期绝缘预防性试验，要停电后才能试验，难以根据设备绝缘状况灵活地选择试验周期，工作集中，劳动强度大。另外，一般预防性试验施加电压低，难以反应真实运行电压下的绝缘性能。在线监测则克服了上述缺点。 红外技术用于在线检测 局部放电的在线监测 油中气体含量的在线监测 避雷器的带电测试7 每一项预防性试验项目对

6、反映不同绝缘介质、缺陷性质的各种特点及灵敏度各不相同，因此，对各项预防性试验结果不能孤立地，单独地对设备作出试验结论. 必须将试验结果联系起来，进行系统地，全面地分析比较，并结合各种试验方法的有效性及设备的历史情况，根据试验结果变化规律和趋势，进行全面综合分析后做出判断。才能对被试设备的绝缘状态和缺陷性质作出科学的结论。8（1）与电气设备出厂、交接及历年试验结果相互比较。（2）与同类型设备试验结果相互比较。（3）同一设备不同相之间的试验结果相互比较。（4）与电气设备预防性试验规程规定的“允许值”相互比较。 910 11 绝缘材料：简单的说就是使带电体与其他部分隔离的材料。电阻率为1091022

7、 cm的物质所构成的材料在电工技术上称为绝缘材料，又称电介质。绝缘材料对直流电流有非常大的阻力，在直流电压作用下，除了有极微小的表面泄漏电流外，实际上几乎是不导电的，而对于交流电流则有电容电流通过，但也认为是不导电的。12 绝缘是电气设备结构的重要组成部分，其作用是将不同电位的导体分开，使各自保持应有的电位。 绝缘材料在电工产品中是必不可少的材料。例如一台300MW汽轮发电机就需绝缘漆10t、云母制品8t、层压板5t、漆布和薄膜约1t；按我国发电设备装机容量及与之配套的电工设备的绝缘材料消耗平均为65t/10MW，由此可见绝缘材料在电工设备中所占比例是很大的。 13 电气设备绝缘，一般有气体、

8、液体和固体三类，三者及其不同的组合构成了各种电气设备的绝缘。 常用的固态材料有绝绝缘纸、层压板、橡皮、塑料、油漆、玻璃、陶瓷、云母等。常用的液态材料有变压器油等。气态材料中以空气、氮气、六氟化硫等用得较多。 14 制造过程遗留。如在电机的制造过程中，由绝缘导体并成线棒（或绕成线圈），然后包上绝缘，再经过热压（或浸胶等），在嵌入槽 后还要并头、引线等直到成品试验，经过了一系列的工序，绝缘要多次受到较大机械力的作用，从而造成绝缘损伤。所以定子绕组在制造厂里进行的多次中间试验电压应逐步递减。 运行中外界作用。15电压的作用。 对于绝缘材料而言，一般其击穿电压、电气强度的值越高越好,电气强度是在规定条

9、件下发生击穿时电压与承受外施电压的两电极间距离之商，也就是单位厚度所承受的击穿电压。温度的作用。 绝缘材料的绝缘性能与温度有密切的关系。温度越高，绝缘材料的绝缘性能越差。为保证绝缘强度，每种绝缘材料都有一个适当的最高允许工作温度，在此温度以下，可以长期安全地使用，超过这个温度就会迅速老化。当进行与设备的环境条件如温度、湿度、油温等有关的各种测量时(如、绝缘电阻、tg、泄漏电流、直流电阻试验等)，应同时测量被试品和周围空气的温度和湿度。 机械力的作用。 载流导体之间还受到电动力电动力的作用，不断地振动。可能引起垫块及绑带松动，线圈变形，线匝间发生位移及绝缘受损伤等。统计证明，长时承受的振动越大处

10、，绝缘的事故率就越高。化学的作用。大自然的作用。16 集中性缺陷。如设备的瓷瓶开裂，电缆局部有气隙等； 分布性缺陷。即电气设备的整体绝缘下降(普遍受潮、老化) 。 17 陡河电厂7号发电机定子绕组相间短路 18 大港电厂2号发电机转子接地19 大同超高压供电公司500kV断路器内部放电故障2021 绝缘电阻是指在绝缘体的临界电压以下，施加直流电压U-时，测量其所含的离子沿电场方向移动形成的电导电流Ig，应用欧姆定律所确定的比值。 当夹层绝缘体施加直流电压时，产生的电流分为3部分：电导电流、电容电流、吸收电流。22 离子电导电流：电介质中的自由带点离子，在电场的作用下，沿电场方向移动，形成离子电

11、导电流。 电子电导电流：电介质中的自由带点电子，在电场的作用下，沿电场方向移动，形成电子电导电流。 自由电子是在强电场作用下，离子与分子碰撞产生的。 电介质中出现电子电导电流时，表明绝缘体已经被击穿。 电介质的电导都指离子电导电流。23 温度的影响。电介质的温度增加，定向运动的离子数和速度都会增加，所以电导剧增即电阻剧减。 电场强度的影响。电场强度较小时，电导率几乎与电场强度无关。电场强度较大时，随着电场强度增加，分子离解为离子的数量增加，电导率增加。 湿度的影响。暴露在大气中的液体电介质的电导随大气湿度增加而增加，多孔性材料的电导随大气湿度增加而剧烈增加。246.3电容电流与吸收电流 电介质

12、的极化-电介质中的荷电质点在电场作用下相应于电场方向产生有限位移的现象。 电子式极化 离子式极化 偶极子松弛极化 夹层极化252627 电子式极化与离子式极化称为弹性极化，形成了电容电流。 其余称为松弛极化，形成了吸收电流。28吸收现象 当在电介质上加直流电压时，初始瞬间电流很大，以后在一定时间内逐渐衰减，最后稳定下来。电流变化的这三个阶段表现了不同的物理现象。 初始瞬间电流是由电介质的弹性极化所决定，弹性极化建立的时间很快，电荷移动迅速，所呈现的电流就很大持续的时间也很短，这一电流称为电容电流。 接着随时间缓慢衰减的电流，是由电介质的夹层极化和松弛极化所引起的，它们建立的时间愈长，则这一电流

13、衰减也愈慢，直至松弛极化完成，这一过程称为吸收现象，这个电流称为吸收电流。 最后不随时间变化的稳定电流是由电介质的电导决定的，称为电导电流。296.4吸收比与极化指数 一般将60s和15s时绝缘电阻的比值R60R15，称为吸收比。测量这一比值的试验叫做吸收比试验。绝缘受潮时K1下降，K1的最小值为1。变压器绝缘要求K1值大于1.3。 对于吸收过程较长的大容量设备有时用R60R15吸收比值尚不足以反映绝缘介质的电流吸收全过程。为了更好地判断绝缘是否受潮，可采用较长时间的绝缘电阻比值进行衡量，称为绝缘的极化指数。3031绝缘电阻表绝缘电阻表（兆欧表、摇表）一、按电源形式：1.手摇式绝缘电阻表（摇表

14、）2.电动式绝缘电阻表 普通式电动式绝缘电阻表 水内冷发电机专用绝缘电阻表二、按电压等级：500V、1000V、2500V、5000V32手摇式兆欧表工作原理“线路”端子L-接于被试设备的高压导体上；“地”端子E-接于被试设备的外壳或地上；“屏蔽”端子G-接于被试设备的高压护环上，以消除表面泄漏电流的影响。33 兆欧表的内部结构是由电源和测量机构组成。电源是手摇发电机，测量机构为电流线圈和电压线圈组成的磁电式流比计机构。当摇动兆欧表时，发电机产生的电压施加试品上，这时在电流线圈和电压线圈中有两个电流流过，两线圈绕向相反，将会产生两个不同方向的旋转力矩，二者平衡时指针指示的数值就是绝缘电阻的数值

15、。 随着科技的发展，目前电动数字式兆欧表已经普遍应用，其量程可以切换，测量速度快而且准确，体积小、质量轻，适合现场使用。34水内冷发电机专用绝缘电阻表 水内冷发电机通水时，因为水的导电性，用普通摇表测量出来电阻为水阻，其值很小。且必须使用水内冷发电机专用绝缘电阻表 通水测量时，由于要供给较大的流经内冷水的电流，绝缘电阻表需要有足够的电源容量 水内冷发电机专用绝缘电阻表可补偿水路中极化电动势对测量的影响。 汇水环和外界的定冷水的管路是通过连接法兰绝缘的。因外界的定冷水的管路接地，屏蔽的是：摇表加压后，在水中产生的泄漏电流。 35366.5测绝缘的步骤和注意事项被试品与外部的连接全部拆除，并对地充

16、分放电。 非被试部分应短路接地。回路中有电子元器件时，应取下或短接。选择合适电压等级及型式的绝缘电阻表检查绝缘电阻表的好坏，开路为无穷大，短路则为零。 在均匀转速下，即加压状态下（数字绝缘电阻表），将“L”引至测试端，读取吸收比或极化指数。测试读数正常后，将“L”先从测试线上拆开，再摇表停止，或“OFF”，（能自放电的绝缘电阻表例外）否则可能造成对会损坏绝缘电阻表。将测试品对地充分放电。有泄漏影响时，可加屏蔽至“G”端，屏蔽线应靠近被试品的加压端，以免绝缘电阻表过载。对大容量电气设备如发电机和长距离电缆等，前后必须充分放电。37影响绝缘电阻测量的因素 湿度的影响 随着周围环境的变化，电力设备的

17、吸湿程度也随着发生变化。湿度增大时，绝缘因毛细管的作用，将吸收较多的水分，使电导率增加，降低了绝缘电阻的数值，尤其对表面泄漏电流的影响更大。温度的影响 一般来讲，温度变化10度，绝缘电阻的变化达一倍。每次测量不可能在同一温度下进行，因此，必要时应对绝缘电阻数值进行温度换算。必要时应对绝缘电阻数值进行温度换算。 表面脏污的影响 试品表面脏污会使表面电阻率大大降低，使绝缘电阻下降，在这种情况下必须消除表面泄漏电流的影响，以获得正确的测量结果。 残余电荷的影响 对有残余电荷被试设备进行试验时，会出现虚假的现象，当残余电荷的极性与兆欧表的极性相同时，会使测量结果虚假的增大。当残余电荷的极性与兆欧表的极

18、性相反时，会使测量结果虚假的减小。因此，对大容量的设备进行绝缘电阻测量前，应对设备进行充分的放电。 此外，兆欧表的连线铰接或拖地也会使测量结果变小，外界电场的干扰以及测量时L端子和E端子接反都会对结果产生一定的影响，测量时应全面考虑，综合判断。387. 直流泄漏试验的原理及方法直流泄漏试验的原理及方法39直流泄漏试验的原理直流泄漏试验的原理 测量绝缘体的直流泄漏电流与测量绝缘电阻的原理基本相同。 不同之处 是直流泄漏试验的电压一般比兆欧表电压高，并可任意调节，因而可以比兆欧表更有效地发现绝缘中一些尚未贯通的集中性绝缘缺陷。 一般直流兆欧表的电压在2.5KV以下，比某些电气设备的工作电压要低得多

19、。如果认为兆欧表的测量电压太低，还可以采用加直流高压来测量电气设备的泄漏电流。40直流泄漏试验的特点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，如图所示。（3）泄漏电流测量用的微安表，精度高，对缺陷的反映灵敏度高。 4142直流泄漏试验的方法直流泄漏试验的方法 直流泄漏电流与直流耐压试验的测量一致。 但作用不同，前者是用于检查绝缘状况，试验电压相对较低。后者是考验绝缘的耐电强度，其试验电压较高。43试验步骤（1）

20、根据已有的试验设备和被试设备的条件，选择合适的试验接线。（2）绘出试验接线图，进行接线。（3）试验前必须经第二人检查，察看接线是否正确，各仪表的量程、位置是否合乎规定，调压器是否在零位。（4）微安表如装有短路刀闸，必须置于短路位置，如为多量程者，在试验之初，还应接于最大量程上。（5）给上电源电压以后，再合上升压回路开关，调节高压侧的输出电压，使其分级逐步升高到所需要的试验电压值。一般每一试验分成5级逐级升高。（6）试验前必须先测量试具与接线的泄漏电流，并记录下来。确定无异状后，才能将被试物接入试验回路进行试验。最后从测定被试物时所得到的泄漏电流中，减去试验设备与接线本身的泄漏电流即为被试物的实

21、际泄漏电流值，试验设备与接线本身的泄漏电流比例过大，会影响试验结果的正确性，如有这种情况，应采取措施。（7）升压试验前，应先打开微安表的短路闸刀，看微安表有无指数。若有较大的指数时，应查明其原因，经清除后，再行试验。（8）按照已经划分并计算出的各级电压，逐段升高电压。每升压一次，待微安表的指示稳定后，即可读取相应的泄漏电流值（一般在调到该级试验电压后一分钟），并作好记录。如微安表指针稍有摆动，可读取摆动范围的平均值。如果发现泄漏电流有迅速上升的现象或其它异常现象，应立即停止实验。对不要求作直流耐压试验的设备，只要测出各级试验电压所对应的泄漏电流值即可。（9）试验完毕，应先将调压器退回零位，切断

22、调压器电源，再切断其它附属试验设备的电源，最后切断总电源。（10）每次试验完毕，必须将被试物经电阻对地放电。根据放电火花的大小，大概了解被试电气设备的绝缘情况。放电时应使用绝缘棒，并带橡胶绝缘手套。44发电机直流耐压及泄漏试验接线A.微安表在高压 B.微安表在低压45试验结果的影响因素1.湿度、表面脏污的影响 擦拭表面，并应用屏蔽电极。2.温度的影响 必要时进行换算。有条件最好在运行温度测量，如发电机在热态时进行。3.残余电荷的影响 对大容量的设备进行测量前，应对设备进行充分的放电。 4.高压引线对地泄漏电流的影响 使用屏蔽线、采取增加导线直径、减少尖端、增加防晕罩或增加对地距离、缩短导线距离

23、等46注意事项必须遵守高压试验操作注意事项采用半波整流接线方法时，整流二极管的最高使用电压，不得超过其额定反峰电压的一半。负极性直流电压下对绝缘的考核更严格，应采应采用负极性。用负极性。尽量以高压接微安表读数，确保反映绝缘内部的泄漏电流。水内冷发电机应以低压屏蔽接线。47试验结果的分析判断 与规定值进行比较 比较法 直流泄漏电流值应符合有关标准规定，并为以后预试比较判断留存依据。 利用电流电压表的曲线分析 利用泄漏电流和外加电压曲线分析，良好绝缘应为一近似直线。488.介质损失角正切值的tg的原理及测量49电介质的损耗 在交流或直流电场中，电介质都要消耗电能，称为电介质损耗。电介质的损耗分以下

24、三类： 电导损耗 游离损耗 极化损耗 工程实际中，无法明确区分损耗种类，以介质中流过电流的有功与无功分量比值表示，即tg50tg大小与介质性质有关。与绝缘体的结构、形状、几何尺寸无关。51测量tg的目的 当绝缘中通过有功电流时，可以引起绝缘发热。导致绝缘老化加速，造成击穿。而介质损失因数正是反映交流下绝缘电导大小的物理量。 测量tg是一项普遍采用且能有效检测绝缘缺陷的试验方法。 通过测量tg，可以反映出绝缘的一系列缺陷，如绝缘老化、受潮，油或浸渍物脏污、绝缘中气隙放电等。52 tg不能反映大电容被试物的局部集中缺陷。不能反映大电容被试物的局部集中缺陷。主设备容量愈大,其电容量亦愈大,在电力系统

25、中的位置亦愈重要,而用tg来判断其绝缘状况的灵敏度则愈低. 在tg的机理研究中,把绝缘结构看成是并联回路,其设备的总的介质损耗: tg=(C1tg1+C2tg2+Cntgn)/(C1+C2+Cn)由此式可看出电容量对tg的影响.例如,某台变压器绝缘的某部分(如瓷套管)有缺陷,介质损耗显著升高,甚至达到不能允许的程度,而其余部分良好. 所以常用分解测量tg的方法来更有效地发现缺陷。53绝缘中存在气隙时介质损失角与外加电压的关系曲线从tg增加的陡度，可反映出绝缘老化的程度，如发电机的介损增量试验。54测量用仪器交流平衡电桥：西林电桥 QS1：包括桥体及标准电容器两部分，与QS3西林电桥相比，虽然测

26、量精度较低，但携带方便、操作简单，适合现场使用。由于电桥及标准电容器CN专门加强绝缘，可反接线测量。 QS3：桥体是按低压设计，只能按正接线使用，通常在试验室内作较精密的测量，如校验QS1型电桥，测量绝缘油等。交流不平衡电桥：M型介质试验器数字式自动介损电桥 AI6000E55QS1型西林电桥原理电桥平衡时，G中电流为零， Zx/Z3=Zn/Z456 Cx=Cn(R4/R3); tgx=CxRx=C4R4 通常取R4=10000/，f=50 tg=1000000C4(以F计)=C4（以F计）即当电桥调到平衡时，即当电桥调到平衡时，C4的微法数就等于被的微法数就等于被试品的试品的tg值值同时测量

27、电容同时测量电容Cx,有时对于判断绝缘状况也是有时对于判断绝缘状况也是价值的。价值的。57QS1型西林电桥的使用 额定工作电压为10kV。两种基本接线方式两种基本接线方式 正接线：正常接线，要求两极对地绝缘。桥体处于低压，安全方便，不受被试品对地寄生电容影响，测量准确 反接线：适用于一极接地情况。桥体处于高压，高压电极连同引线的寄生电容将与被试电容并联，误差大。58QS1电桥两种基本接线方式两种基本接线方式59QS1西林电桥的外界干扰现场试验时，存在电场、磁场及表面电导等的干扰。（一）电场干扰消除方法 屏蔽法 倒相法 移相法（二）磁场干扰消除方法 远离 转换角度（三）被试品表面电导的影响60A

28、I-6000E型自动抗干扰精密介质损型自动抗干扰精密介质损耗测量仪耗测量仪61 一、主要功能 具有正具有正/反接线，内反接线，内/外标准电容，内外标准电容，内/外高压多种工作模式，可做各种常规外高压多种工作模式，可做各种常规 介损试验，介损试验，不需外接任何辅助设备。不需外接任何辅助设备。 一体化设计，大屏幕背光LCD显示，中文图文菜单，缓速连续升压，可迅速 降压，电流电压实时监示。 测试数据内容丰富，可自动分辨电容、电感、电阻型试品 采用变频抗干扰，在采用变频抗干扰，在200%干扰下仍能准确测量。干扰下仍能准确测量。 自动识别50Hz / 60Hz电网。 支持发电机供电，即使频率波动大，也可正常工作。 具有自动识别外接电源频率38Hz72Hz功能，支持用串连谐振电源做高电压介损试支持用串连谐振电源做高电压介损试验验。 具有具有CVT自激磁测量接口，自激磁测量接口，C1/C2可一次可一次 接线同时测出接线同时测出，无须换线和外接任何配件。 可以设置高压电压/电流、低压电压/电流4个保护限制，确保人身、设备安全。 自动补偿母线接地影响，可不拆母线引下线进行测量自动补偿母线接地影响，可不拆母线引下线进行测