电气试验基础知识1

1、高压试验基础知识高压试验基础知识2内容提要内容提要 34567n一、试验工作的整体安排n1、交接试验：交接试验： 一般安排在电气设备安装竣工后，即将投一般安排在电气设备安装竣工后，即将投 入运行之前；但也有些项目入运行之前；但也有些项目必须必须在安装施在安装施 工中进行。比如测量变压器与铁芯绝缘的工中进行。比如测量变压器与铁芯绝缘的 各紧固件的绝缘电阻。各紧固件的绝缘电阻。n2 2、预防性试验：严格按照规程规定的试验周期安排，、预防性试验：严格按照规程规定的试验周期安排， 也可以根据实际情况，缩短或延长周期。也可以根据实际情况，缩短或延长周期。 8n二、对于绝缘试验的总体要求二、对于绝缘试验的

2、总体要求n1 1、气候条件的要求：、气候条件的要求： 绝缘试验：被试品温度不应低于绝缘试验：被试品温度不应低于+5+5，户外试验应在良好，户外试验应在良好 天气进行，空气湿度不高于天气进行，空气湿度不高于80%80%。 充油设备的上层油温是被测温度充油设备的上层油温是被测温度 温度低于5时，受潮设备的介质损耗试验测得的tg值误差较大，这是由于水在油中的溶解度随温度降低而降低，在低温下水析出并沉积在底部，甚至成冰。此时测出的tg值显然不易检出缺陷，而且仪器在低温下准确度也较差，故应尽可能避免在低于5时进行设备的介质损耗试验。9n2 2、试验顺序的要求：、试验顺序的要求： 应先进行非破坏性试验，最

3、后进行破坏性试验； 充油设备，只有在油试验合格后方可进行破坏性试验n3 3、试验电压极性的要求：、试验电压极性的要求： 进行直流高压试验，应采用负极性试验n4 4、额定电压高于实际使用工作电压时的试验电压的确定、额定电压高于实际使用工作电压时的试验电压的确定1）加强绝缘时，应按照设备的额定试验标准来确定；2）作为替代品时，应按实际使用的额定工作电压来确定；3）高海拔地区，应在安装地点，按实际使用的额定工作电压n5 5、非标准电压等级的电气设备、非标准电压等级的电气设备 可根据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计算10n6 6、连接在一起的多个电气设备绝缘试验的规定、连接在一起的

4、多个电气设备绝缘试验的规定 进行绝缘试验时，除制造厂装配的成套设备外，宜将连接在一起的各种设备分离开来单独试验。 同一试验标准的设备可以连在一起试验。为便于现场试验工作，已有出厂试验记录的同一电压等级不同试验标准的电气设备，在单独试验有困难时，也可以连在一起进行试验。试验标准应采用连接的各种设备中的最低标准。n7 7、充油设备静止时间的规定、充油设备静止时间的规定 油浸式变压器、电抗器及消弧线圈的绝缘试验应在充满合格油静置一定时间，待气泡消除后方可进行。11 静置时间按产品要求，当制造厂无规定时，对电压等级500kV 72h500kV 72h以上；以上；220220330kV 48h330kV

5、 48h以上；以上；110kV110kV及以下及以下 24h 24h以上。以上。n8 8、进口设备的交接试验标准、进口设备的交接试验标准 按合同规定的标准执行，不得低于我国现行电气设备交接试验标准 12n一、直流电压作用下流过绝缘介质的电流n直流电压加到绝缘介质上，会有一个随时间逐渐减小，最后趋于稳定的极微小的电流通过，这个电流由电容充电电流、吸收电流和泄漏电流构成。n1、电容充电电流Ic Ic的大小与电容量和外加的电压有关n Ic 实际上是介质分子快速极化的位移电流，瞬间即逝。13n2、吸收电流Ib Ib的大小与电容量和外加的电压有关n Ib实际上是偶极子缓慢移动引起的有损耗的极化（偶极子极

6、化、夹层极化）电流。n3、泄漏电流Ic Ic的大小与衰减的时间无关（不衰减），只与绝缘内部是否受潮，表面是否清洁等因素有关。n Ib的数值等于总电流I趋于稳定后的数值14n二、绝缘电阻、吸收比和极化指数二、绝缘电阻、吸收比和极化指数n1、绝缘电阻 ：电气设备绝缘层在直流电压作用下呈现的 电阻值。单位是M，现场采用绝缘电阻 表测量电阻。n绝缘电阻能灵敏反应绝缘状况，是否局部或整体受潮，有无过热老化甚至存在贯穿短路。n2、吸收比: 60s时的绝缘电阻值与15s时的绝缘电阻值的比值n K=R60s/R15s. 1.3n由于受介质吸收电流衰减的影响，绝缘电阻随时间逐步增大，一般高电压大容量的电气设备衰

7、减的时间较长(极化指数)。15n电气设备受潮、脏污或存在缺陷时，泄漏电流增电气设备受潮、脏污或存在缺陷时，泄漏电流增大，吸收电流相对减小，总电流随时间衰减平缓大，吸收电流相对减小，总电流随时间衰减平缓，绝缘电阻的变化也变得平缓。，绝缘电阻的变化也变得平缓。16n3 3、极化指数、极化指数n对大容量吸收过程较长的变压器、发电机、长电对大容量吸收过程较长的变压器、发电机、长电缆，吸收比不足以反映吸收过程，需要延长测试缆，吸收比不足以反映吸收过程，需要延长测试读取时间。读取时间。nK2=R10min/R1minn220kV及以上且容量为120MVA及以上的变压器，n200MW及以上的同步发电机17n

8、直流泄漏电压是非破坏性试验，直流耐压试验是破坏性试验n一、试验方法和特点n1、利用直流升压装置产生一个可以调节的试验用直流高压，施加在被试设备上。n2、特点n1）直流耐压试验和泄漏电流试验一般都结合进行，随着电压的升高，先分段读取泄漏电流值，最后进行直流耐压试验。18n2）试验结果准确，直流泄漏电流测量是利用微安表精确测量泄漏电流的大小，对被试品的绝缘状况可以作出更准确的判断。n3）试验电压高，可随意调节，试验电压稳定。根据被试品不同的电压等级施以相应的直流试验电压，这个电压较绝缘电阻表的电压高得多。如对110kV变压器一次绕组，需施加40kV直流高压。因此测泄漏电流比用绝缘电阻表测绝缘电阻更

9、易发现某些绝缘缺陷（如瓷质绝缘裂纹、局部损伤、绝缘油劣化、绝缘沿面炭化等）n4）根据泄露电流测量值可以换算出绝缘电阻值，而用绝缘电阻表一般不能换算出泄漏电流值。19n 5）试验仪器设备轻便（与交流耐压试验比较），适于现场使用。20n二、对直流试验电压的要求n1 1、直流高电压的产生、直流高电压的产生n一般用交流低压单相电源，经调压器调压、升压变升压，一般用交流低压单相电源，经调压器调压、升压变升压，然后经整流装置整流产生一个直流电压，最后经过滤波电然后经整流装置整流产生一个直流电压，最后经过滤波电容输出一个单极性、波形符合要求的直流电压容输出一个单极性、波形符合要求的直流电压21n2、对直流电

10、压极性和波形的要求n（1）对极性的要求：负极加压，正极接地，防止外绝缘的闪络和易于发现绝缘受潮等缺陷。n（2）对波形的要求：n波纹系数（脉动系数）S是指脉动幅值与算数平均值之比。S=Umax-Umin/2Ud3%n3、对试验电源容量的要求n试验时所需电流一般不超过1mA.22 n绝缘介质在交流电压下，可以看成由电容电流和电阻电流构成的并联回路。n通过电阻性电流IR与电容性电流Ic的比值，可以判断绝缘介质在交流电压下的损耗情况。从而判断被试品是否存在受潮和劣化。n介损正切值 ：电阻性电流IR R与电容性电流Ic的比值。n大纲要求：熟悉介损测量的原理、意义和测量方法大纲要求：熟悉介损测量的原理、意

11、义和测量方法n 熟悉影响测量结果的因素及消除方法熟悉影响测量结果的因素及消除方法 23n一、 测量的原理和意义测量的原理和意义24n如果绝缘内部的缺陷不是整体分布的， 对范围较小的局部缺陷反映不够灵敏。被试品体积电容越大，或局部集中缺陷越小， 对缺陷的反映就越不灵敏。25n二、 的测量方法的测量方法n1 1、西林电桥、西林电桥26n正接线：适用于被试品整体可以和地面隔离n反接线：适用于被试品整体不能和地面隔离 如测量变压器整体 。27n2 2、MM型介质试验器测试型介质试验器测试MM型介质试验器最高测试电压为型介质试验器最高测试电压为2500V2500V28n三、影响测试结果的因素和消除方法n

12、1、温度和湿度的影响n规程规定： 29n2、电场干扰及其消除方法n测试电力设备时，如果附近有带电设备，则会产生电场干扰。n提高电压可以减少干扰，正接线比负接线抗干扰强n1 1）屏蔽法）屏蔽法 用屏蔽线、屏蔽罩减少干扰；用屏蔽线、屏蔽罩减少干扰；n2 2）选相倒相法）选相倒相法 n3 3）移相法）移相法n4 4）干扰平衡法）干扰平衡法 施加一个反干扰电压施加一个反干扰电压30n3、避免磁场的干扰n主要措施：将测量仪器尽量远离干扰源。n外界磁场最显著的干扰是：在检流计回路产生感应电流。n4、表面泄漏及消除方法n当被试品体积电容很小时，影响很大，必须考虑如何消除表面泄漏。n利用屏蔽环将表面泄漏电流直

13、接回流到实验电源。31n四、实验结果的判断及注意事项n1 1、被试品具有较大电容时，、被试品具有较大电容时， n2 2、温度对、温度对32n工频交流耐压试验是用来考核电气设备的绝缘强度（绝缘裕度）的主要手段。n一、耐压试验的目的一、耐压试验的目的目的：考核电气设备是否具备规程规定的绝缘裕度。目的：考核电气设备是否具备规程规定的绝缘裕度。n二、交流耐压试验的分类二、交流耐压试验的分类n1 1、工频耐压试验、工频耐压试验n利用工频电源和升压设备产生工频高压利用工频电源和升压设备产生工频高压n电气设备的主绝缘、开关的断口绝缘、绕组之间或电气设备的主绝缘、开关的断口绝缘、绕组之间或绕组对地的绝缘。绕组

14、对地的绝缘。33n2 2、感应耐压试验、感应耐压试验n考核变压器、互感器绕组的匝间、层间、段间绝考核变压器、互感器绕组的匝间、层间、段间绝缘（统称纵绝缘）和绕组的相间绝缘强度，必须缘（统称纵绝缘）和绕组的相间绝缘强度，必须采取感应耐压试验。采取感应耐压试验。n感应耐压试验：利用本身电磁感应产生高压对被感应耐压试验：利用本身电磁感应产生高压对被 试品进行耐压试验试品进行耐压试验n规程要求：在低压绕组施加的试验电压（匝电压规程要求：在低压绕组施加的试验电压（匝电压） 一般为额定匝电压的一般为额定匝电压的2 2倍。为了避免铁倍。为了避免铁 芯的严重饱和，必须将试验电源的频率芯的严重饱和，必须将试验电

15、源的频率 不低于额定频率的不低于额定频率的2 2倍。倍。f100Hzf100Hz t=60 t=60100100f f34n三、工频耐压试验原理接线图n1、试验变压器保护电阻（水电阻、线绕电阻器、电抗器）n作用：降低被试品闪络或击穿时，试验变高压绕组出口端 的过电压，并限制了短路电流。但阻值不宜过大， 一般0.10.5/V35n2 2、球隙保护电阻、球隙保护电阻n1 1） 与保护球隙串联使用的电阻一般与保护球隙串联使用的电阻一般11V Vn作用：防止球隙放电时烧伤球面，同时也抑制可能出现的作用：防止球隙放电时烧伤球面，同时也抑制可能出现的n 球隙放电与被试品电容间产生振荡。球隙放电与被试品电容

16、间产生振荡。n2 2）与测量球隙串联使用的电阻）与测量球隙串联使用的电阻n一般试验电压为工频时一般试验电压为工频时11V V ；倍频时为；倍频时为0.50.5V Vn作用：与前面作用相同之外；测量用电阻还要防止引起测作用：与前面作用相同之外；测量用电阻还要防止引起测量误差。所以要求保护电阻尽可能小。量误差。所以要求保护电阻尽可能小。36n四、四、“容升容升”现象现象n1 1、定义：指工频耐压试验时，施加在被试品上的、定义：指工频耐压试验时，施加在被试品上的实际试验电压要大于由试验变低压侧电压乘试验实际试验电压要大于由试验变低压侧电压乘试验变压器变比的电压。变压器变比的电压。即即U U1 1KU

17、KU2 2n原因：试验变压器一、二次绕组的漏抗引起的。原因：试验变压器一、二次绕组的漏抗引起的。I 37通常，被试品都是电容性负荷，图中以Cx表示，当被试品电容Cx较大时，流过试验回路的电容电流Ic在试验变压器的漏抗XL上将引起与被试品电压UCX反向的压降，如图2所示，从而导致被试品上的电压比试验变压器高压侧的输出电压U还高，这种现象称为电容效应；也称容升现象。由于存在电容效应，所以就要求直接在被试品两端用测量球隙或静电电压表进行测量。3839n2 2、交流电路末端电压降低或升高的普遍规律、交流电路末端电压降低或升高的普遍规律1）电感性电流流经电感使末端电压产生的压降；2）电感性电流流经电容使

18、末端电压升高；3) 电容性电流流经电感使末端电压产生“容升”；4）电容性电流流经电容使末端电压产生的压降；n3 3、工频耐压试验影响、工频耐压试验影响“容升容升”的因素的因素n1）试验电流I1越大，“容升”越大；n2）一、二次漏抗越大， “容升”越大；n试验变阻抗越大、变比越大、额定容量越小， “容升”越大；40n五、工频耐压时试验电压的测量五、工频耐压时试验电压的测量n高压测量：由于高压输出端的“容升”现象，要求在高压输出端直接测量实际的电压值。n测量方法：分高压测量和低压测量。电容分压器、高压PT配低压表、静电电压表、高压侧接测量球隙校正、通过测量绕组测量。n1、高压直接测量：n1）电容分

19、压器 UT T=KcU2 Kc=C1+C2/C1n 试验电压：峰值电压除以2n 判断波形：峰值电压与有效电压之比是否 在20.0741n2）静电电压表 直接与被试品并接，承受高电压。容易受外磁场和天气条件的影响，现场很少采用。n3）空载校对n2、低压间接测量和负载比对法n根据容升电压数值，对低压测量的读数进行修正。n1）测量球隙 n在一定的大气压下，一定直径的铜球，球隙间的放电电压决定于球隙的距离。nS/D0.5 属于稍不均匀电场 ，最佳值0.10.4n不得高于被试品耐受电压的85%，一般取试验电压的80% 42n六、工频耐压试验方法和异常处理n1、一般规定n2、试验步骤和结果判断n1）先进行

20、其他绝缘试验，合格后再进行耐压试验n2）有绕组的要短接n3）一般要求1minn4）零起升压，75%后均匀升压，每秒2%；n5）密切监视，读取数据，均匀降压n6）无破坏性放电，认为通过n7）耐压试验前后，绝缘电阻无变化43n3、异常处理n1）升压或耐压过程中，出现电流上升、电压不变或下降，被试品冒烟、焦臭、闪络等现象，立即停止升压。n2）被试品为有机绝缘材料，试验后应触摸表面，n3）穿墙套管及母线绝缘子只要没有闪络或击穿，可认为耐压合格n4）中途失电，要补足时间44n4、试验时的谐振过电压n发生条件：1）被试品的电容电流很小，接近试验变的励磁电流。n2）试验变的铁心磁密度很高，升压时接近饱和n3

21、）试验接线是采用高阻抗调压。45n一、测量直流电阻的意义n防止线圈、开关触头或引接线等导电回路出现接触电阻过大，产生过热引起事故。n二、直流电阻的测试方法n1、直流压降法n计算电阻时，要考虑计算电阻时，要考虑电流表和电压表的内阻电流表和电压表的内阻r rA A 和和 r rV VA A图图 电压表的电压包含电流表的压降电压表的电压包含电流表的压降 Rx=U-Rx=U-IrIrA A /I/IB B图图 电流表的电流包含流过电压表的电流电流表的电流包含流过电压表的电流Rx=U/Rx=U/A A图适于大电阻图适于大电阻 B B图适于小电阻图适于小电阻 vrUI 46n2、平衡电桥法n单臂电桥的工作

22、原理对角A、C两端接电源，B、D之间连接一个检流计作“桥”，直接比较两端的电位。当达到平衡时桥两端电位相等，Ig=0。此时n3、单臂和双臂电桥A R 1B C D R 2R 3E K G RX312RRRRX47单臂电桥：测几欧姆的低电阻时，由于引线电阻和单臂电桥：测几欧姆的低电阻时，由于引线电阻和接触电阻接触电阻( (约约1010-2-21010-4-4),),已经不可忽略，致使已经不可忽略，致使测量值误差较大。不能测量测量值误差较大。不能测量1010-6-61010的低值电阻的低值电阻双臂电桥：在单臂电桥的基础上增加特殊结构，以双臂电桥：在单臂电桥的基础上增加特殊结构，以消除测试时连线和接

23、线柱接触电阻对测量结果的消除测试时连线和接线柱接触电阻对测量结果的影响。测量范围为影响。测量范围为1010-5 -51111，也有的测量范围上，也有的测量范围上限达限达2222。测量精度为。测量精度为0.2%0.2%。48n4、快速充电和自动测试仪n三、注意事项三、注意事项n1 1）测量电感性被试品时的充电过程）测量电感性被试品时的充电过程 如果用普通双臂电桥测量高电压大容量变压器的直流如果用普通双臂电桥测量高电压大容量变压器的直流电阻，需要很长的充电时间才能测得比较准确的结果。电阻，需要很长的充电时间才能测得比较准确的结果。n2 2）直流电阻与温度有关）直流电阻与温度有关 为了比较同一被试品

24、在不同温度下的测量结果，必须为了比较同一被试品在不同温度下的测量结果，必须进行温度换算。进行温度换算。n3 3）用电桥测量电阻选择适当的倍率）用电桥测量电阻选择适当的倍率49第八节第八节 接地电阻测量接地电阻测量n一、电力系统的接地和接地电阻一、电力系统的接地和接地电阻n1 1、电气装置接地的分类、电气装置接地的分类1 1）工作接地）工作接地2 2）保护接地）保护接地3 3）雷电保护接地）雷电保护接地n2 2、接地电阻、接地电阻n接地装置的接地电阻：接地体的电阻和接地线电阻的总和接地装置的接地电阻：接地体的电阻和接地线电阻的总和n工频接地电阻工频接地电阻/ /冲击接地电阻冲击接地电阻1150n

25、二、接地电阻的测量二、接地电阻的测量n1 1、接地电阻测量原理、接地电阻测量原理n接地电阻的数值主要由接地体附近约接地电阻的数值主要由接地体附近约20m20m半径范围内的电半径范围内的电阻决定。阻决定。n电压辅助电极电压辅助电极T T在在E E、F F中间中间是电位变化最平坦的区域，一般是电位变化最平坦的区域，一般E E和和T T、T T与与F F之间距离为之间距离为20m20m。RUIx51n2 2、接地电阻测量方法、接地电阻测量方法n常用常用ZC-8ZC-8型接地电阻表，属于电桥法型接地电阻表，属于电桥法n四个接线柱四个接线柱C1C1、C2C2、P1P1、P2P2nC1C1、C2C2构成电

26、流回路，构成电流回路，nP1P1、P2P2构成电压回路构成电压回路n当手摇发电机转速达到当手摇发电机转速达到120r/min120r/min时读取读数，并乘以倍率。时读取读数，并乘以倍率。52n三、接地电阻的允许值三、接地电阻的允许值n1 1、有效接地和低电阻接地系统的变电所、有效接地和低电阻接地系统的变电所n1kV以上中性点直接接地或经低电阻接地的变电所接地网的接地电阻应符合：nR R2000/I 2000/I 或或 R0.5 R0.5 n2 2、不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统、不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统n1）高压与低压共用接地装置n R R120/I120/I，但不能大于但

27、不能大于44n2）高压电气装置单独接地n R R250/I250/I，但不能大于但不能大于101053n3 3、低压电气设备的接地电阻、低压电气设备的接地电阻总容量在100kVA及以上，接地电阻不超过4；总容量在100kVA以下，接地电阻不超过10；n4 4、防雷接地、防雷接地n1）独立避雷针接地电阻不大于10；n2）与架空线直接连接的旋转电机进线端上避雷器接地电阻不大于354n19、低压电力设备，使用同一接地装置设备容量在100kVA以下，接地电阻应符合的要求为（ ）。n A不大于20 B不大于15 C不大于10n20、采用ZC-8型接地电阻表测量接地电阻，手摇发电机的转速要求达到（ ）。n

28、 A120r/min B200r/min C220r/min n21、工频耐压试验采用电容分压器直接测量高压侧试验电压的原理是：串联电容C1、C2上的电压分配与电容量成（ ）。n A正比 B反比 CU形函数关系n22、将用绝缘电阻表测量的60s时的绝缘电阻与15s时的绝缘电阻相比，称为（ ）。n A介质损失 B极化指数 C绝缘吸收比n23、进行绝缘试验时，户外试验应在良好的天气进行，且空气相对湿度一般不高于（ ）。n A95 B90n C85 D80n55n26、为了防止电气设备在投入运行时或运行中发生事故，必须对电气设备进行（ ），以便及时发现设备中潜伏的缺陷。n A电流测试 B频率测试n C功率测试 D高压试验nnn27、绝缘试验中，（ ）是指使用较低的试验电压或其他不会损伤绝缘的办法来测量绝缘的某些特性，从而判断绝缘内部是否存在缺陷。 n A破坏性试验 B