高电压技术第三四章课件

高电压技术第三四章文档ppt高电压技术第三四章文档ppt1绝缘缺陷和绝缘试验绝缘缺陷分类：集中性缺陷：如悬式绝缘子的瓷件开裂，发电机绝缘局部磨损、挤压开裂，等分布性缺陷：指整体绝缘性能下降,如大面积受潮、老化等绝缘维修技术包括：预防性维修（定期维修）：以预防性试验为基础状态维修（预知维修）：以在线检测试验为基础按试验目的，绝缘试验分类：出厂试验、预防性试验、交接试验，等按电压高低，绝缘试验分类：非破坏性试验（检查性试验）：在较低电压下测定绝缘的某些方面的特性及其变化情况，从而间接判断绝缘的状况。破坏性试验（耐压试验）：模拟设备绝缘在运行中可能受到的危险的过电压状况，对绝缘施加与之等价的高电压来进行试验，从而考验绝缘耐受这类电压的能力。两类试验均必不可少，各有特点，不能相互代替，只能互为补充。绝缘缺陷和绝缘试验绝缘缺陷分类：23.1绝缘电阻的测量3.1绝缘电阻的测量3绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(1)绝缘电阻：一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的综合性参数多层介质的吸收现象：根据等值电路，电流开始时很大、逐步减小、最后稳定于常数Ig，绝缘等效电容在充电过程中逐渐“吸收”电荷的现象电容电流对应的电荷并没有传递，而是在两端积累双层介质的等值电路加入直流电压后电流吸收现象吸收的电荷对应电流图中的阴影部分吸收电流传导电流绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(1)绝缘电阻：一切电介质4绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(2)t=0，电压按电容反比分配t=∞时，电压按电阻正比分配动态充电电流为，时间常数传导电流吸收电流R1C1=R2C2时，无吸收电流绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(2)t=0，电压按电容反5绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(3)绝缘电阻：直流电压与充电电流之比，其值随时间不断变化通常指：吸收电流衰减完毕后的稳态电阻评价方法1：绝缘电阻。可能时间长，或变化范围大（和结构有关）和历史值相比，根据变化趋势确定损害程度评价方法2：吸收比：15S和60S两个时刻电流值的比值。绝缘良好：k1>=1.3Ig比例小；时间常数大，吸收电流明显。绝缘损坏：反之Ig比例大；时间常数小，15S时吸收电流衰减完可以排除绝缘结构、体积尺寸的影响。也有例外：如R1C1=R2C2时无吸收电流，无法应用

R值和K1值判断结果矛盾绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(3)绝缘电阻：直流电压与6绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(4)评价方法3：结合R值和k1评价方法4：吸收比和极化指数结合。极化指数：1分钟和10分钟的电流比值可解决时间常数很长的情况仍需进一步探索新方法绝缘劣化过程的非线性。某些集中缺陷已相当严重但还未贯通时，耐压试验时可被击穿，但R，K1，K2却不低其它测量方法：手摇式兆欧表，数字式兆欧表记录环境温度、湿度，进行补偿、换算绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(4)评价方法3：结合R值7与气隙串联的固体介质电容Cb<<气隙电容Cg（气隙很短）间接测量：低压侧测量再比例换算，由于容升效应，不准确出厂试验、预防性试验、交接试验，等双层介质的等值电路加入直流电压后电流人工制造一个工频交流高压、直流高压、雷电冲击高压、操作冲击高压等，模拟电气设备的绝缘在运行中受到的工作电压，用以考验各种绝缘耐受这些高电压作用的能力随电压的变化曲线可判断绝缘是否受潮，含有气泡及老化程度容升效应：考虑变压器漏抗，容性负载所获得的电压高于试验变压器的输出。绝缘电阻：一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的综合性参数测试手段的影响：有功电流非常小，易受测试环节引入的误差影响。和历史值相比，根据变化趋势确定损害程度为保证测试精度，需要频率接近工频；直流高压下，局放弱，破坏性弱状态维修（预知维修）：以在线检测试验为基础两类试验均必不可少，各有特点，不能相互代替，只能互为补充。表面清洁时，电压分布由绝缘电阻、电容和杂散电容决定3.2介质损耗角正切的测量与气隙串联的固体介质电容Cb<<气隙电容Cg（气隙很短）38介质损耗角正切的意义和测量方法

tgδ是绝缘品质的重要指标：超过相关标准，则意味着电介质严重发热，有爆炸的危险；或绝缘有严重缺陷。标准见P68表3-1能反映绝缘的整体性缺陷，小容量试品中的严重局部缺陷随电压的变化曲线可判断绝缘是否受潮，含有气泡及老化程度西林电桥

tgδ测量方法谐波波形分析法（基波）过零相位比较法异频电源法影响tgδ的测量的因素：T、湿度、U、试品表面泄漏、试品电容量。介质损耗角正切的意义和测量方法tgδ是绝缘品质的重要指标：9西林电桥测量方法原理图调节可调电阻和电容，使检流计电流为0调节过程略。手动方法复杂、慢，自动调节快、稳定，但硬件复杂，价格贵则外界电磁场干扰介质中电流（特别是有功分量）非常微弱，极易受电磁干扰干扰路径：电场通过杂散电容流入，磁场通过感应电流流入消除方法：电桥本体用金属网屏蔽，引线用屏蔽电缆西林电桥测量方法原理图外界电磁场干扰10谐波波形分析法（1）将电压、电流信号离散后进行FFT，求出基波分量相位则优点：FFT算法，抗谐波、零漂、温漂；不需要对波形进行前期加工（如滤波）缺点：易受工频干扰，PT、CT、调理电路等易引入误差，电流幅值小谐波波形分析法（1）将电压、电流信号离散后进行FFT，求出11通过强弱电转换和A/D可以将电压和电流信号采集为u(k)、i(k)（k=1,2,…,N）,则谐波波形分析法（2）通过强弱电转换和A/D可以将电压和电流信号采集为u(k)、i12过零相位比较法实现过程：对电压、电流信号，进行滤波、放大过零比较变为方波，测量电流电压方波的时间差，换算相位优点：相位测量变换为时间测量，灵敏度和精度高缺点：易受波形畸变引起的过零点偏移影响。计数器f0Nt过零相位比较法实现过程：计数器f0Nt13异频电源法提高实验电源频率，进行测量不是一种独立的方法，需要结合前几种方法测试优点：tgδ抗现场工频干扰缺点：tgδ随频率变化。为保证测试精度，需要频率接近工频；为了抗工频干扰，需要测试频率远离工频。

需要折中异频电源法提高实验电源频率，进行测量14影响介质损耗角测量精度的因素（1）温度：tgδ与温度关系，且因材料、结构而异，一般随温度上升而增大湿度：介质受潮后，损失增加试验电压：良好绝缘，额定电压内tgδ几乎不变介质内存在气泡、分层时，气泡未电离前tgδ几乎不变，局部放电后将迅速上升；电压回落时，电力更强，形成闭环曲线绝缘受潮时，低压时tgδ就很大，电压升高时，tgδ急剧增大，电压回落时，比上升时更大一些，形成不闭合的分岔曲线可通过随电压变化趋势，判断绝缘状态或缺陷类型1-良好绝缘2-绝缘中存在气隙3-受潮绝缘影响介质损耗角测量精度的因素（1）温度：tgδ与温度关系，15影响介质损耗角测量精度的因素（2）表面泄漏：表面电导>>体积电导试品电容量：对小容量试品，能发现局部集中性和整体分布性缺陷；对大容量试品，只能能反映整体性缺陷。测试手段的影响：有功电流非常小，易受测试环节引入的误差影响。

影响介质损耗角测量精度的因素（2）163.3局部放电的测量3.3局部放电的测量17局部放电的基础知识局部放电是介质老化的重要原因之一。局部放电的发生机理：以固体介质含气隙为例，气隙介电常数小，场强高；气隙电气强度小。气隙先击穿。局部放电的破坏过程：长期局部放电将使绝缘劣化损伤逐步扩大最终导致绝缘击穿局部放电的破坏机理机械：带电粒子不断撞击绝缘，引起破坏热能：热量不能散发，温度升高引起热崩溃，或气隙膨胀辐射：放电区强烈的离子复合产生高能辐射线腐蚀：放电时产生强氧化剂、腐蚀剂等，使绝缘材料发生化学破坏局部放电的基础知识局部放电是介质老化的重要原因之一。18固体介质含小气隙的局部放电（1）固体介质含小气隙的局部放电示意图和等值电路与气隙串联的固体介质电容Cb<<气隙电容Cg（气隙很短）Cb<<固体其余完好部分电容Ca

介质中气隙局部放电示意图和等值电路气隙上的电压气隙上的电场强度固体介质含小气隙的局部放电（1）固体介质含小气隙的局部放电示19评价方法4：吸收比和极化指数结合。与一次局部放电对应的，出现一次放电电流脉冲。状态维修（预知维修）：以在线检测试验为基础绝缘良好：k1>=1.R2>>R1，C1>>C2表面清洁时，电压分布由绝缘电阻、电容和杂散电容决定绝缘电阻：直流电压与充电电流之比，其值随时间不断变化用静电电压表测量直流高压平均值对球隙的结构、布置和连接，IEC和国标有严格的规定。影响tgδ的测量的因素：T、湿度、U、试品表面泄漏、试品电容量。辐射：放电区强烈的离子复合产生高能辐射线主要用来检验绝缘在工频电压下的性能，按试验目的，绝缘试验分类：绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(3)辐射：放电区强烈的离子复合产生高能辐射线固体介质含小气隙的局部放电（2）一次局部放电过程：气隙电压增大到放电电压Us气隙放电电压急剧下降到剩余电压Ur火花熄灭。与一次局部放电对应的，出现一次放电电流脉冲。持续时间很短，瞬时完成。气隙电压恢复，再次放电，周而复始每次放电的真实放电量：等效电容：Cb与Ca串联后再与Cg并理解放电过程评价方法4：吸收比和极化指数结合。固体介质含小气隙的局部放电20固体介质含小气隙的局部放电（3）放电引起的介质整体电压波动介质电压变化很小介质整体的视在放电量：视在放电量和介质整体电压波动可测量视在放电量远远小于实际放电量交流电压下，半周期内放电可以重复发生多次直流电压下，局放放电次数和破坏性比交流电压差直流电压下，电压大小和方向不变气隙被击穿，空间电荷建立反电场，放电就熄灭空间电荷需要通过介质电导中和后，才开始第二次放电单位时间内，放电次数比交流下低的多固体介质含小气隙的局部放电（3）放电引起的介质整体电压波动21局部放电的参数表征局部放电的基本参数：放电重复率、放电能量，视在放电量。放电重复率（N）：在选定的时间间隔内测得的每秒发生脉冲的平均次数。表示局放的频度，和外加电压大小有关视在放电量：视在放电能量：一次局放所消耗的能量其它：放电功率、局放起始电压、熄灭电压等q-为视在放电量Ui-为局放起始电压局部放电的参数表征局部放电的基本参数：q-为视在放电量22局部放电的测量局放检测方法：电气检测、非电气检测电气检测方法：脉冲电流法。将局放电流通过检测阻抗Zm，检测Zm电压差无线电干扰测量法。灵敏度高。介质损耗法。测量tgδ随外加电压的变化。灵敏度低。非电检测法超声波法。外壁贴装压电元件，测量超声波灵敏度不高，但抗干扰性能好光学分析法。测量局放产生的光。直观，但灵敏度不高化学分析法。对绝缘油中溶解的气体进行气相色谱分析。在变压器局放监测中最为成熟。局部放电的测量局放检测方法：电气检测、非电气检测233.4电压分布的测量3.4电压分布的测量24电压分布测量的作用电压沿绝缘表面的分布表面清洁时，电压分布由绝缘电阻、电容和杂散电容决定表面污染、受潮时，由表面电导决定绝缘某部分损坏时，表面电压分布会有明显改变。推论：测量表面电压分布可发现绝缘缺陷电压分布测量的作用电压沿绝缘表面的分布25线路绝缘子串的电压分布C为各绝缘子的本体电容，CE为各片对地电容，CL为各片对导线电容受绝缘子对地、对导线电容影响，电压沿绝缘子分布不均匀。绝缘子串数越多，电压越不均匀应对措施：安装均压环。某片绝缘子电压比标准低一半以上，则可认为劣质绝缘子

U12nClCeC4710131619221246810线路绝缘子串的电压分布C为各绝缘子的本体电容，CE为各片对26测量绝缘子串电压分布的方法电阻杆、电容杆分压光电测杆：将绝缘子两端电位差转变为光信号，传输到地面，再转换成电信号非接触式：红外热像，超声波等。

测量绝缘子串电压分布的方法电阻杆、电容杆分压27第四章

绝缘的高电压试验第四章

绝缘的高电压试验28什么是绝缘的高电压试验？

人工制造一个工频交流高压、直流高压、雷电冲击高压、操作冲击高压等，模拟电气设备的绝缘在运行中受到的工作电压，用以考验各种绝缘耐受这些高电压作用的能力检查性试验：加压低于工作电压；高电压试验：加压要高于正常运行电压具有破坏性试验的性质一般于设备交接期、运行试验周期、大修改造后、或怀疑设备有缺陷时进行，以发现设备隐患避免设备事故或界定责任。主要内容:一.工频高压试验二.直流高电压试验三.冲击高电压试验主要内容什么是绝缘的高电压试验？主要内容29电压高：高于正常额定电压。可用于：同步发电机、高压电动机、电力电缆、电容器图4-13（a）：两个半波整流回路的叠加影响tgδ的测量的因素：T、湿度、U、试品表面泄漏、试品电容量。间接测量：低压侧测量再比例换算，由于容升效应，不准确不是一种独立的方法，需要结合前几种方法测试为了抗工频干扰，需要测试频率远离工频。持续时间很短，瞬时完成。测量tgδ随外加电压的变化。调节可调电阻和电容，使检流计电流为0机械：带电粒子不断撞击绝缘，引起破坏也可用来等效检验绝缘对操作过电压和雷电过电压的耐受能力。为保证测试精度，需要频率接近工频；整流充电电源、冲击电压发生器、被试品、冲击电压测量系统、控制回路对变压器和电抗器内绝缘，还要雷电冲击截波试验（1.4.1工频高电压试验电压高：高于正常额定电压。4.1工频高电压试验30工频高压试验的目的方法：对绝缘加之等价的工频高电压来进行试验，考验耐受过电压的能力，暴露在预防性试验中未发现的缺陷，尤其对局部缺陷更加有效。工频高压试验的作用主要用来检验绝缘在工频电压下的性能，也可用来等效检验绝缘对操作过电压和雷电过电压的耐受能力。由于冲击高压试验设备仪器短缺冲击电压的电气强度远高于交流，故，用交流耐压试验代替冲击耐压试验时可以降低电压等级工频高压试验的目的方法：对绝缘加之等价的工频高电压来进行试验31工频高压试验的电路(1)基本电路，单级

工频高压试验的电路(1)基本电路，单级32工频高压试验的电路(2)串级试验:U试>500-750kV单台变压器在制造、运输均有困难，因此只能串级方式工频高压试验的电路(2)串级试验:U试>500-750kV33高压试验变压器的结构和性能特点一般为单相，原理和单相电力变压器相同。但也有特点：电压高：高于正常额定电压。如110kV等级电力变压器，工频试验电压为220kV我国及世界发达国家最高试验变压器为2250kV,个别国家为3000kV容量小：主要是获得高压，不是为了传输功率。只提供试品电容电流、漏导电流、局部放电电流、预放电电流对于>250kV试验变压器，高压侧电流1A可满足大多试品的需要对人工污秽试验等少数特殊情况，要求5~15A体积小：容量小、体积小。电压高、套管大绝缘裕度小：不考虑雷电、操作过电压，绝缘裕度小连续运行时间短：一般为1min，发热较轻，不需要散热装置漏抗较大：漏抗大、短路电流小，降低对绕组机械强度要求试验变压器为容性负荷，电力变压器为感性负荷。试验变压器需要经常放电。高压试验变压器的结构和性能特点一般为单相，原理和单相电力变压34也可用来等效检验绝缘对操作过电压和雷电过电压的耐受能力。加球隙保护，防止试验电压过高对试品的伤害等效电容：Cb与Ca串联后再与Cg并第四章

绝缘的高电压试验机械：带电粒子不断撞击绝缘，引起破坏工频高电压的测量（1）表面清洁时，电压分布由绝缘电阻、电容和杂散电容决定对大容量试品，只能能反映整体性缺陷。辐射：放电区强烈的离子复合产生高能辐射线漏抗较大：漏抗大、短路电流小，降低对绕组机械强度要求即施加三次正极性和三次负极性雷电冲击波（1.异频电源法表面污染、受潮时，由表面电导决定t=∞时，电压按电阻正比分配体积小：容量小、体积小。工频高电压的测量（1）容升效应：考虑变压器漏抗，容性负载所获得的电压高于试验变压器的输出。工频高电压的测量：按IEC和我国国标规定，工频高压的测量无论峰值还是有效值，误差不大于±3%。间接测量：低压侧测量再比例换算，由于容升效应，不准确球隙测压器：击穿电压决定于球隙距离。基本设备，是唯一能直接测量高达兆伏的测量装置传统方法，现较少采用对球隙的结构、布置和连接，IEC和国标有严格的规定。见附录一精确度较高、投资小操作复杂、不方便受气候条件影响，特别是湿度、污秽、球表面情况测量值为峰值，可测量直流、交流、冲击电压也可用来等效检验绝缘对操作过电压和雷电过电压的耐受能力。工频35工频高电压的测量（2）静电电压表：利用静电力的效应：可活动的平行板在电场下受到静电力，加外力使之平衡，则平衡力可反应电压大小峰值电压表：利用整流电路，测量电容电流半波幅值，分压器配低压表计测量：一般用电容式分压器，工频电压不高时（<100kV），可用电阻分压器工频高电压的测量（2）静电电压表：利用静电力的效应：可活动的36工频高电压试验中应注意的问题容升效应保护电阻，主电路保护电阻R1，球隙保护电阻R2在试品或球隙击穿时，限制击穿电流试品击穿时，可能产生过电压：变压器漏抗和试品电容振荡波形畸变：铁芯饱和引起

工频高电压试验中应注意的问题容升效应374.2直流高电压试验4.2直流高电压试验38基本概念直流高压试验：测量泄漏电流。用于：直流高压电力设备替代工频高压试验。大容量交流设备需要的电容电流很大，难以满足要求。如电缆、电容器等。直流只有泄漏电流，无电容电流，容量小可用于：同步发电机、高压电动机、电力电缆、电容器直流电压的电气强度远高于交流，故，用直流耐压试验代替交流耐压试验时需提高电压等级产生直流高电压的方法：半波整流回路、倍压整流回路、串级直流发生器基本概念直流高压试验：测量泄漏电流。39半波整流回路（1）和低压半波整流回路基本相同。多了一个限流电阻，限制起始充电电流和故障电流T:高压试验变压器V:整流元件（硅堆）C:稳压电容Rb:保护电阻Rf:限流电阻T.O.:被试品半波整流回路（1）和低压半波整流回路基本相同。多了一个限流40半波整流回路（2）直流具有脉动性质，平均直流电压：脉动幅值：脉动系数：根据IEC和国标要求，加在试品上的直流电压的脉动系数不超过5%半波整流回路（2）直流具有脉动性质，41倍压整流回路图4-13（a）：两个半波整流回路的叠加变压器次级绕组对地绝缘图4-13（b）：负半波：V1给C1充电，V1，V2给C2充电。正半波：C1、V2给C2充电

倍压整流回路图4-13（a）：两个半波整流回路的叠加42串级直流发生器以倍压整流回路为基础，串联n级串接级数n增加时，电压脉动、脉动系数以及电压降落将随之增大保护电阻容量要足够

串级直流发生器以倍压整流回路为基础，串联n级43直流电压的测量IEC和国标：直流电压测量误差不大于3%，脉动幅值测量误差不大于10%棒-棒间隙测压器测量直流高压的最大值。类似于球隙用静电电压表测量直流高压平均值分压器配合低压表计测量高值电阻串接微安表

直流高压试验方式：与交流高压试验一样加压时间需较长时间，完成绝缘中的极化和吸收，电压分布才趋于稳定，故一般采用5－10min.有些15min.泄漏电流为微安级，容量小、重量轻直流高压下，局放弱，破坏性弱直流电压的电气强度远高于交流，故，交流设备作直流耐压试验需提高电压等级需特别注意试验后对试品和滤波电容的充分放电直流电压的测量IEC和国标：直流电压测量误差不大于3%，脉44整流充电电源、冲击电压发生器、被试品、冲击电压测量系统、控制回路出厂试验、预防性试验、交接试验，等为了抗工频干扰，需要测试频率远离工频。干扰路径：电场通过杂散电容流入，磁场通过感应电流流入可用于：同步发电机、高压电动机、电力电缆、电容器2介质损耗角正切的测量可用于：同步发电机、高压电动机、电力电缆、电容器分压器配合低压表计测量固体介质含小气隙的局部放电（1）以倍压整流回路为基础，串联n级过零相位比较法t=∞时，电压按电阻正比分配Cb<<固体其余完好部分电容Ca直流电压的电气强度远高于交流，故，用直流耐压试验代替交流耐压试验时需提高电压等级直流电压下，局放放电次数和破坏性比交流电压差4.3冲击高电压试验整流充电电源、冲击电压发生器、被试品、冲击电压测量系统、控制45基本概念冲击高电压试验：研究各种高压电气设备在雷电过电压、操作过电压作用下的绝缘性能或保护性能>220kV的设备必须做冲击高电压试验;<220kV的设备冲击高电压试验可用工频耐压实验替代投资大、操作复杂、技术性强，因此一般不具备这种试验条件未列入绝缘预防性试验内容冲击电压发生器：是高压试验室的标志最高达7200kV，甚至更高冲击试验通常由5部分组成：整流充电电源、冲击电压发生器、被试品、冲击电压测量系统、控制回路基本概念冲击高电压试验：研究各种高压电气设备在雷电过电压、操46单级冲击电压发生器R2>>R1，C1>>C2波前时间由R1、C2决定半波时间（波长时间）由（C1+C2）和R2决定

T1－视在波前时间；T2－视在半峰值时间；Um－冲击电压峰值单级冲击电压发生器R2>>R1，C1>>C2T1－视在波47多级冲击电压发生器可产生数兆伏的冲击电压基本原理：并联充电、串联放电

多级冲击电压发生器可产生数兆伏的冲击电压48基本测试方法雷电冲击耐压试验采用：三次冲击法，即施加三次正极性和三次负极性雷电冲击波（1.2/50uS）对变压器和电抗器内绝缘，还要雷电冲击截波试验（1.2/2~5uS）加球隙保护，防止试验电压过高对试品的伤害对冲击电压测量的要求更好的瞬变响应特征：冲击波作用时间短，变化快。既要测幅值、又要记录波形国标：幅值测量误差不大于3%，时间测量误差不大于10%基本测试方法雷电冲击耐压试验采用：三次冲击法，49谢谢观看！谢谢观看！50高电压技术第三四章文档ppt高电压技术第三四章文档ppt51绝缘缺陷和绝缘试验绝缘缺陷分类：集中性缺陷：如悬式绝缘子的瓷件开裂，发电机绝缘局部磨损、挤压开裂，等分布性缺陷：指整体绝缘性能下降,如大面积受潮、老化等绝缘维修技术包括：预防性维修（定期维修）：以预防性试验为基础状态维修（预知维修）：以在线检测试验为基础按试验目的，绝缘试验分类：出厂试验、预防性试验、交接试验，等按电压高低，绝缘试验分类：非破坏性试验（检查性试验）：在较低电压下测定绝缘的某些方面的特性及其变化情况，从而间接判断绝缘的状况。破坏性试验（耐压试验）：模拟设备绝缘在运行中可能受到的危险的过电压状况，对绝缘施加与之等价的高电压来进行试验，从而考验绝缘耐受这类电压的能力。两类试验均必不可少，各有特点，不能相互代替，只能互为补充。绝缘缺陷和绝缘试验绝缘缺陷分类：523.1绝缘电阻的测量3.1绝缘电阻的测量53绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(1)绝缘电阻：一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的综合性参数多层介质的吸收现象：根据等值电路，电流开始时很大、逐步减小、最后稳定于常数Ig，绝缘等效电容在充电过程中逐渐“吸收”电荷的现象电容电流对应的电荷并没有传递，而是在两端积累双层介质的等值电路加入直流电压后电流吸收现象吸收的电荷对应电流图中的阴影部分吸收电流传导电流绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(1)绝缘电阻：一切电介质54绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(2)t=0，电压按电容反比分配t=∞时，电压按电阻正比分配动态充电电流为，时间常数传导电流吸收电流R1C1=R2C2时，无吸收电流绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(2)t=0，电压按电容反55绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(3)绝缘电阻：直流电压与充电电流之比，其值随时间不断变化通常指：吸收电流衰减完毕后的稳态电阻评价方法1：绝缘电阻。可能时间长，或变化范围大（和结构有关）和历史值相比，根据变化趋势确定损害程度评价方法2：吸收比：15S和60S两个时刻电流值的比值。绝缘良好：k1>=1.3Ig比例小；时间常数大，吸收电流明显。绝缘损坏：反之Ig比例大；时间常数小，15S时吸收电流衰减完可以排除绝缘结构、体积尺寸的影响。也有例外：如R1C1=R2C2时无吸收电流，无法应用

R值和K1值判断结果矛盾绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(3)绝缘电阻：直流电压与56绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(4)评价方法3：结合R值和k1评价方法4：吸收比和极化指数结合。极化指数：1分钟和10分钟的电流比值可解决时间常数很长的情况仍需进一步探索新方法绝缘劣化过程的非线性。某些集中缺陷已相当严重但还未贯通时，耐压试验时可被击穿，但R，K1，K2却不低其它测量方法：手摇式兆欧表，数字式兆欧表记录环境温度、湿度，进行补偿、换算绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(4)评价方法3：结合R值57与气隙串联的固体介质电容Cb<<气隙电容Cg（气隙很短）间接测量：低压侧测量再比例换算，由于容升效应，不准确出厂试验、预防性试验、交接试验，等双层介质的等值电路加入直流电压后电流人工制造一个工频交流高压、直流高压、雷电冲击高压、操作冲击高压等，模拟电气设备的绝缘在运行中受到的工作电压，用以考验各种绝缘耐受这些高电压作用的能力随电压的变化曲线可判断绝缘是否受潮，含有气泡及老化程度容升效应：考虑变压器漏抗，容性负载所获得的电压高于试验变压器的输出。绝缘电阻：一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的综合性参数测试手段的影响：有功电流非常小，易受测试环节引入的误差影响。和历史值相比，根据变化趋势确定损害程度为保证测试精度，需要频率接近工频；直流高压下，局放弱，破坏性弱状态维修（预知维修）：以在线检测试验为基础两类试验均必不可少，各有特点，不能相互代替，只能互为补充。表面清洁时，电压分布由绝缘电阻、电容和杂散电容决定3.2介质损耗角正切的测量与气隙串联的固体介质电容Cb<<气隙电容Cg（气隙很短）358介质损耗角正切的意义和测量方法

tgδ是绝缘品质的重要指标：超过相关标准，则意味着电介质严重发热，有爆炸的危险；或绝缘有严重缺陷。标准见P68表3-1能反映绝缘的整体性缺陷，小容量试品中的严重局部缺陷随电压的变化曲线可判断绝缘是否受潮，含有气泡及老化程度西林电桥

tgδ测量方法谐波波形分析法（基波）过零相位比较法异频电源法影响tgδ的测量的因素：T、湿度、U、试品表面泄漏、试品电容量。介质损耗角正切的意义和测量方法tgδ是绝缘品质的重要指标：59西林电桥测量方法原理图调节可调电阻和电容，使检流计电流为0调节过程略。手动方法复杂、慢，自动调节快、稳定，但硬件复杂，价格贵则外界电磁场干扰介质中电流（特别是有功分量）非常微弱，极易受电磁干扰干扰路径：电场通过杂散电容流入，磁场通过感应电流流入消除方法：电桥本体用金属网屏蔽，引线用屏蔽电缆西林电桥测量方法原理图外界电磁场干扰60谐波波形分析法（1）将电压、电流信号离散后进行FFT，求出基波分量相位则优点：FFT算法，抗谐波、零漂、温漂；不需要对波形进行前期加工（如滤波）缺点：易受工频干扰，PT、CT、调理电路等易引入误差，电流幅值小谐波波形分析法（1）将电压、电流信号离散后进行FFT，求出61通过强弱电转换和A/D可以将电压和电流信号采集为u(k)、i(k)（k=1,2,…,N）,则谐波波形分析法（2）通过强弱电转换和A/D可以将电压和电流信号采集为u(k)、i62过零相位比较法实现过程：对电压、电流信号，进行滤波、放大过零比较变为方波，测量电流电压方波的时间差，换算相位优点：相位测量变换为时间测量，灵敏度和精度高缺点：易受波形畸变引起的过零点偏移影响。计数器f0Nt过零相位比较法实现过程：计数器f0Nt63异频电源法提高实验电源频率，进行测量不是一种独立的方法，需要结合前几种方法测试优点：tgδ抗现场工频干扰缺点：tgδ随频率变化。为保证测试精度，需要频率接近工频；为了抗工频干扰，需要测试频率远离工频。

需要折中异频电源法提高实验电源频率，进行测量64影响介质损耗角测量精度的因素（1）温度：tgδ与温度关系，且因材料、结构而异，一般随温度上升而增大湿度：介质受潮后，损失增加试验电压：良好绝缘，额定电压内tgδ几乎不变介质内存在气泡、分层时，气泡未电离前tgδ几乎不变，局部放电后将迅速上升；电压回落时，电力更强，形成闭环曲线绝缘受潮时，低压时tgδ就很大，电压升高时，tgδ急剧增大，电压回落时，比上升时更大一些，形成不闭合的分岔曲线可通过随电压变化趋势，判断绝缘状态或缺陷类型1-良好绝缘2-绝缘中存在气隙3-受潮绝缘影响介质损耗角测量精度的因素（1）温度：tgδ与温度关系，65影响介质损耗角测量精度的因素（2）表面泄漏：表面电导>>体积电导试品电容量：对小容量试品，能发现局部集中性和整体分布性缺陷；对大容量试品，只能能反映整体性缺陷。测试手段的影响：有功电流非常小，易受测试环节引入的误差影响。

影响介质损耗角测量精度的因素（2）663.3局部放电的测量3.3局部放电的测量67局部放电的基础知识局部放电是介质老化的重要原因之一。局部放电的发生机理：以固体介质含气隙为例，气隙介电常数小，场强高；气隙电气强度小。气隙先击穿。局部放电的破坏过程：长期局部放电将使绝缘劣化损伤逐步扩大最终导致绝缘击穿局部放电的破坏机理机械：带电粒子不断撞击绝缘，引起破坏热能：热量不能散发，温度升高引起热崩溃，或气隙膨胀辐射：放电区强烈的离子复合产生高能辐射线腐蚀：放电时产生强氧化剂、腐蚀剂等，使绝缘材料发生化学破坏局部放电的基础知识局部放电是介质老化的重要原因之一。68固体介质含小气隙的局部放电（1）固体介质含小气隙的局部放电示意图和等值电路与气隙串联的固体介质电容Cb<<气隙电容Cg（气隙很短）Cb<<固体其余完好部分电容Ca

介质中气隙局部放电示意图和等值电路气隙上的电压气隙上的电场强度固体介质含小气隙的局部放电（1）固体介质含小气隙的局部放电示69评价方法4：吸收比和极化指数结合。与一次局部放电对应的，出现一次放电电流脉冲。状态维修（预知维修）：以在线检测试验为基础绝缘良好：k1>=1.R2>>R1，C1>>C2表面清洁时，电压分布由绝缘电阻、电容和杂散电容决定绝缘电阻：直流电压与充电电流之比，其值随时间不断变化用静电电压表测量直流高压平均值对球隙的结构、布置和连接，IEC和国标有严格的规定。影响tgδ的测量的因素：T、湿度、U、试品表面泄漏、试品电容量。辐射：放电区强烈的离子复合产生高能辐射线主要用来检验绝缘在工频电压下的性能，按试验目的，绝缘试验分类：绝缘电阻的测量-多层介质的吸收现象(3)辐射：放电区强烈的离子复合产生高能辐射线固体介质含小气隙的局部放电（2）一次局部放电过程：气隙电压增大到放电电压Us气隙放电电压急剧下降到剩余电压Ur火花熄灭。与一次局部放电对应的，出现一次放电电流脉冲。持续时间很短，瞬时完成。气隙电压恢复，再次放电，周而复始每次放电的真实放电量：等效电容：Cb与Ca串联后再与Cg并理解放电过程评价方法4：吸收比和极化指数结合。固体介质含小气隙的局部放电70固体介质含小气隙的局部放电（3）放电引起的介质整体电压波动介质电压变化很小介质整体的视在放电量：视在放电量和介质整体电压波动可测量视在放电量远远小于实际放电量交流电压下，半周期内放电可以重复发生多次直流电压下，局放放电次数和破坏性比交流电压差直流电压下，电压大小和方向不变气隙被击穿，空间电荷建立反电场，放电就熄灭空间电荷需要通过介质电导中和后，才开始第二次放电单位时间内，放电次数比交流下低的多固体介质含小气隙的局部放电（3）放电引起的介质整体电压波动71局部放电的参数表征局部放电的基本参数：放电重复率、放电能量，视在放电量。放电重复率（N）：在选定的时间间隔内测得的每秒发生脉冲的平均次数。表示局放的频度，和外加电压大小有关视在放电量：视在放电能量：一次局放所消耗的能量其它：放电功率、局放起始电压、熄灭电压等q-为视在放电量Ui-为局放起始电压局部放电的参数表征局部放电的基本参数：q-为视在放电量72局部放电的测量局放检测方法：电气检测、非电气检测电气检测方法：脉冲电流法。将局放电流通过检测阻抗Zm，检测Zm电压差无线电干扰测量法。灵敏度高。介质损耗法。测量tgδ随外加电压的变化。灵敏度低。非电检测法超声波法。外壁贴装压电元件，测量超声波灵敏度不高，但抗干扰性能好光学分析法。测量局放产生的光。直观，但灵敏度不高化学分析法。对绝缘油中溶解的气体进行气相色谱分析。在变压器局放监测中最为成熟。局部放电的测量局放检测方法：电气检测、非电气检测733.4电压分布的测量3.4电压分布的测量74电压分布测量的作用电压沿绝缘表面的分布表面清洁时，电压分布由绝缘电阻、电容和杂散电容决定表面污染、受潮时，由表面电导决定绝缘某部分损坏时，表面电压分布会有明显改变。推论：测量表面电压分布可发现绝缘缺陷电压分布测量的作用电压沿绝缘表面的分布75线路绝缘子串的电压分布C为各绝缘子的本体电容，CE为各片对地电容，CL为各片对导线电容受绝缘子对地、对导线电容影响，电压沿绝缘子分布不均匀。绝缘子串数越多，电压越不均匀应对措施：安装均压环。某片绝缘子电压比标准低一半以上，则可认为劣质绝缘子

U12nClCeC4710131619221246810线路绝缘子串的电压分布C为各绝缘子的本体电容，CE为各片对76测量绝缘子串电压分布的方法电阻杆、电容杆分压光电测杆：将绝缘子两端电位差转变为光信号，传输到地面，再转换成电信号非接触式：红外热像，超声波等。

测量绝缘子串电压分布的方法电阻杆、电容杆分压77第四章

绝缘的高电压试验第四章

绝缘的高电压试验78什么是绝缘的高电压试验？

人工制造一个工频交流高压、直流高压、雷电冲击高压、操作冲击高压等，模拟电气设备的绝缘在运行中受到的工作电压，用以考验各种绝缘耐受这些高电压作用的能力检查性试验：加压低于工作电压；高电压试验：加压要高于正常运行电压具有破坏性试验的性质一般于设备交接期、运行试验周期、大修改造后、或怀疑设备有缺陷时进行，以发现设备隐患避免设备事故或界定责任。主要内容:一.工频高压试验二.直流高电压试验三.冲击高电压试验主要内容什么是绝缘的高电压试验？主要内容79电压高：高于正常额定电压。可用于：同步发电机、高压电动机、电力电缆、电容器图4-13（a）：两个半波整流回路的叠加影响tgδ的测量的因素：T、湿度、U、试品表面泄漏、试品电容量。间接测量：低压侧测量再比例换算，由于容升效应，不准确不是一种独立的方法，需要结合前几种方法测试为了抗工频干扰，需要测试频率远离工频。持续时间很短，瞬时完成。测量tgδ随外加电压的变化。调节可调电阻和电容，使检流计电流为0机械：带电粒子不断撞击绝缘，引起破坏也可用来等效检验绝缘对操作过电压和雷电过电压的耐受能力。为保证测试精度，需要频率接近工频；整流充电电源、冲击电压发生器、被试品、冲击电压测量系统、控制回路对变压器和电抗器内绝缘，还要雷电冲击截波试验（1.4.1工频高电压试验电压高：高于正常额定电压。4.1工频高电压试验80工频高压试验的目的方法：对绝缘加之等价的工频高电压来进行试验，考验耐受过电压的能力，暴露在预防性试验中未发现的缺陷，尤其对局部缺陷更加有效。工频高压试验的作用主要用来检验绝缘在工频电压下的性能，也可用来等效检验绝缘对操作过电压和雷电过电压的耐受能力。由于冲击高压试验设备仪器短缺冲击电压的电气强度远高于交流，故，用交流耐压试验代替冲击耐压试验时可以降低电压等级工频高压试验的目的方法：对绝缘加之等价的工频高电压来进行试验81工频高压试验的电路(1)基本电路，单级

工频高压试验的电路(1)基本电路，单级82工频高压试验的电路(2)串级试验:U试>500-750kV单台变压器在制造、运输均有困难，因此只能串级方式工频高压试验的电路(2)串级试验:U试>500-750kV83高压试验变压器的结构和性能特点一般为单相，原理和单相电力变压器相同。但也有特点：电压高：高于正常额定电压。如110kV等级电力变压器，工频试验电压为220kV我国及世界发达国家最高试验变压器为2250kV,个别国家为3000kV容量小：主要是获得高压，不是为了传输功率。只提供试品电容电流、漏导电流、局部放电电流、预放电电流对于>250kV试验变压器，高压侧电流1A可满足大多试品的需要对人工污秽试验等少数特殊情况，要求5~15A体积小：容量小、体积小。电压高、套管大绝缘裕度小：不考虑雷电、操作过电压，绝缘裕度小连续运行时间短：一般为1min，发热较轻，不需要散热装置漏抗较大：漏抗大、短路电流小，降低对绕组机械强度要求试验变压器为容性负荷，电力变压器为感性负荷。试验变压器需要经常放电。高压试验变压器的结构和性能特点一般为单相，原理和单相电力变压84也可用来等效检验绝缘对操作过电压和雷电过电压的耐受能力。加球隙保护，防止试验电压过高对试品的伤害等效电容：Cb与Ca串联后再与Cg并第四章

绝缘的高电压试验机械：带电粒子不断撞击绝缘，引起破坏工频高电压的测量（1）表面清洁时，电压分布由绝缘电阻、电容和杂散电容决定对大容量试品，只能能反映整体性缺陷。辐射：放电区强烈的离子复合产生高能辐射线漏抗较大：漏抗大、短路电流小，降低对绕组机械强度要求即施加三次正极性和三次负极性雷电冲击波（1.异频电源法表面污染、受潮时，由表面电导决定t=∞时，电压按电阻正比分配体积小：容量小、体积小。工频高电压的测量（1）容升效应：考虑变压器漏抗，容性负载所获得的电压高于试验变压器的输出。工频高电压的测量：按IEC和我国国标规定，工频高压的测量无论峰值还是有效值，误差不大于±3%。间接测量：低压侧测量再比例换算，由于容升效应，不准确球隙测压器：击穿电压决定于球隙距离。基本设备，是唯一能直接测量高达兆伏的测量装置传统方法，现较少采用对球隙的结构、布置和连接，IEC和国标有严格的规定。见附录一精确度较高、投资小操作复杂、不方便受气候条件影响，特别是湿度、污秽、球表面情况测量值为峰值，可测量直流、交流、冲击电压也可用来等效检验绝缘对操作过电压和雷电过电压的耐受能力。工频85工频高电压的测量（2）静电电压表：利用静电力的效应：可活动的平行板在电场下受到静电力，加外力使之平衡，则平衡力可反应电压大小峰值电压表：利用整流电路，测量电容电流半波幅值，分压器配低压表计测量：一般用电容式分压器，工频电压不高时（<100kV），可用电阻分压器工频高电压的测量（2）静电电压表：利用静电力的效应：可活动的86工频高电压试验中应注意的问题容升效应保护电阻，主电路保护电阻R1，球隙保护电阻R2在试品或球隙击穿时，限制击穿电流试品击穿时，可能产生过电压：变压器漏抗和试品电容振荡波形畸变：铁芯饱和引起

工频高电压试验中应注意的问题容升效应874.2直流高电压试验4.2直流高电压试验88基本概念直流高压试验：测量泄漏电流。用于：直流高压电力设备替代工频高压试验。大容量交流设备需要的电容电流很大，难以满足要求。如电缆、电容器等。直流只有泄漏电流，无电容