第9讲：绝缘性能测试

高电压技术高电压工程系李黎leeli@回顾组合绝缘绝缘子的绝缘高压套管的绝缘2本次课程第二篇：绝缘实验绝缘电阻测试绝缘电阻吸收比摇表的使用泄漏电流测量——微安表介损正切的测量设备：西林电桥倒相法原理34第二篇：电气设备绝缘试验大量试验以了解设备绝缘状况，确保安全运行非破坏性试验：绝缘性能测试破坏性试验：耐压测试54.1绝缘电阻试验电气设备的绝缘，绝大多数是——组合绝缘。双层介质的吸收现象：吸收电流：由空间电荷极化造成6介质受电过程：合上S，C1和C2被充电，起始时刻7稳态后，绝缘电压按电阻分配8由电路理论的三要素法：9泄漏电流Ig吸收电流ia当绝缘严重受潮或出现导电性缺陷时，R1、R2或两者之和显著减小，Ig大大增加，而Ia迅速衰减由KCL10绝缘电阻所测绝缘电阻是随测量时间变化而变化的，只有当t＝∞时，其测量值为R=R∞，但在绝缘电阻试验中，特别是电容量较大时，很难测量R∞的值，因此，在实际试验中，规程规定，只需测量60s时的绝缘电阻值，即R60S的值，当电容量特别大时，吸收现象特别明显，如大型发电机，可以采用10min时的绝缘电阻值。

11定义吸收比K：

加压60秒时的绝缘电阻与15秒时电阻之比值

对大电容量试品（也称极化指数P）：

为加压10分钟时的绝缘电阻与1分钟时电阻之比值电力设备预防性试验规程等规定：

电力变压器及大型发电机凡采用沥青浸胶及烘卷云母绝缘者：K值应不小于1.3，P值应不小于1.5；大型发电机采用环氧粉云母者：K值应不小于1.6，P应不小于2.0；发电机容量在200MW及以上，推荐测量K2值。12

绝缘状态的判定1，若绝缘内部有集中性导电通道，或绝缘严重受潮，则电阻R1

、R2会显著降低，泄漏电流大大增加，时间常数τ大为减小，吸收电流迅速衰减。2，即使绝缘部分受潮，只要R1与R2中的一个数值降低，τ值也会大为减小，吸收电流仍会迅速衰减，3,绝缘不良会造成吸收比K（及极化指数P，下同）的下降。当K＝1或接近于1，则设备基本丧失绝缘能力。

K<1.3时，就可判断绝缘可能受潮不同绝缘状态下的绝缘电阻的变化曲线绝缘电阻的工程测量兆欧表（摇表）微安表1314兆欧表原理（手摇式俗称摇表）I1流过R1，产生力矩M1，I2流过R2＋Rx，产生力矩M2，角度α反映力矩差Rx——绝缘电阻摇表（兆欧表）实物1516L/E/G三端子采用兆欧表消除表面泄漏电流的影响线路端子L接地端子E保护端子G泄漏电流测量——微安表17交流电源经整流输出直流高压，PV2用于测量被试品上所加的直流高压，泄漏电流用设置于被试品TO高压端（图中a处）或低压端（图中b处）的微安表进行测量。对被试品一端接地，且接地线不易解开的情况（如变压器），微安表接在a处；此时需要将微安表及其与被试品相连的高压引线加以等电位屏蔽微安表实物18微安表的保护放电管P与微安表支路并联，当泄漏电流超过一定值时，电阻R上的压降使放电管放电。并联电容C’的作用是使指针指向更稳定。微安表平时被闭合的开关S短路，S只在需要读数时打开。1920绝缘电阻试验的用途可发现普遍性缺陷两极间有穿透性的导电通道受潮表面污垢（比较有无屏蔽极时的值即可）因施加电压低，不可发现，绝缘中的局部缺陷（裂缝、气泡、开裂等）绝缘的老化（仍保持高阻值）214.2介质损耗角正切的测量与绝缘电阻的测量相比，介质损耗因数是表征绝缘功率损耗大小的特征参数，与绝缘的体积大小无关。tgδ在反映集中缺陷时不灵敏，测tgδ法适合检测分布性的绝缘缺陷。大型设备应按分解部分测量tgδ4.2.1可检测的缺陷种类224.2.2测量原理

一、西林电桥

高压臂：代表试品的Zx；无损耗的标准电容CN

低压臂：处在桥箱体内的可调无感电阻R3（Z3）；无感电阻R4和可调电容C4的并联（Z4）

电桥平衡：检流计G检零

保护：放电管

西林电桥的基本回路西林电桥实物2324

电桥的平衡条件：导纳平衡

25工频下，角频率固定，R4固定 ω=2πf=100π tgδ=ωR4C4=KC4×106

式中C4的单位是F，若C4以μF计则可得到

tgδ=KC4

式中K的单位为F-1。26现场的变通措施：反接法适用情况：现场大型设备固定接地时问题：桥本体处于高电位，操作困难对策：当电桥电压不高时（如≤10kV），可用绝缘材料做操作把手；当电桥电压较高时，操作者与桥本体在法拉第笼内27二、影响测量准确度的因素

1、外界电磁场的干扰

（1）杂散电容：高压引线与低压臂之间有电场的影响，可以看作其间有杂散电容Cs。由于低压臂的电位很低，Cx和CN的电容量很小，如CN一般只有50100pF，杂散电容Cs的引入，会产生测量误差。若附近另有高压源，其间的杂散电容Cs会引入干扰电流iS，也会造成测量误差。还有外界高压电源的干扰（2）电场干扰：杂散电容导致的干扰电流（3）磁场干扰：电桥接线内感应干扰电势，影响平衡

28抗干扰措施（1）屏蔽29

现场的试品：难以实现屏蔽，故干扰较严重

两次测量法（倒相法）：第一次测得tg1和Cx，然后倒换试验变压器原边电源线的两头(试验电压U的相位转180)，测得第二次的数值tg2和Cx，可用下式计算得准确的tg和Cx值：

西林电桥的基本回路（2)倒相法

＝

30倒相法原理损耗电流矢量分别在x轴和y轴进行投影：倒相法原理tgδ是很小的值，因此近似有：代入相关值：3132三、角差测量法原理：通过直接测量