高压知识第1章

武汉大学电气工程学院关根志第一章电气设备的绝缘试验第一节绝缘电阻和吸收比试验一、绝缘电阻试验1.绝缘电阻试验是电气设备绝缘试验中一种最简单、最常用的试验方法2.当电气设备绝缘受潮，表面变脏，留有表面放电或击穿痕迹时，其绝缘电阻会显著下降。3.常采用的兆欧表输出电压有100v、250V、500V、1000V、2500V、5000V二、绝缘电阻试验的主要参数及技术指标1.电气设备绝缘的等值电路___电阻电容的混合电路图1-1双层电介质简化等值电路图1-2绝缘电阻变化曲线2.吸收现象曲线i和稳态电流Ig之间的面积为绝缘在充电过程中从电源“吸收”的电荷Qa。这种逐渐“吸收”电荷的现象就叫做“吸收现象”工程上用“吸收比”来反映绝缘状态是否良好3.吸收比K＝R60s/R15s（1－1）对于电容量较大的绝缘试品，K可采用下式表示：

K＝R10min/R1min（1－2）当绝缘受潮时，K值将变小当绝缘状况良好时，K值较大，其值远大于1一般认为如K<1.3时，就可判断绝缘可能受潮三、试验设备兆欧表线路端子（L）接地端子（E）屏蔽（或保护）端子（G）1－电缆金属铠装；2－电缆绝缘；3－导电芯图1－3绝缘电阻试验原理接线示意图四、绝缘电阻试验结果判断的基本方法1.绝缘电阻的大小与绝缘材料的结构、体积有关，与所用的兆欧表的电压高低有关，还与大气条件有关，因此，不能简单的用绝缘电阻的大小或吸收比来判断绝缘的好坏。2.所测绝缘电阻值和吸收比应与其出厂时的值比较，与历史数据相比较，与同批设备相比较，其变化不能超过规程允许的范围3.应结合绝缘电阻值与吸收比的变化结合起来综合考虑五、测量绝缘电阻的规定测试规定1.试验前应拆除被试设备电源及一切外连线，并将被试物短接后接地放电1min，电容量较大的应至少放电2min，以免触电2.校验兆欧表是否指零或无穷大3.用干燥清洁的柔软布擦去被试物的表面污垢4.用手摇式兆欧表时，应用恒定转速（120r/min）转动摇柄5.在测量吸收比时，应在兆欧表达到额定转速时计算时间，分别读取15s和60s的读数6.试验完毕或重复进行试验时，必须将被试物短接后对地充分放电。这样除可保证安全外，还可提高测试的准确性7.记录被试设备的铭牌、规范、所在位置及气象条件等测试时注意事项对于同杆双回架空线或双母线，当一路带电时，不得测量另一回路的绝缘电阻，以防感应高压损坏仪表和危及人身安全2.测量大容量电机和长电缆的绝缘电阻时，必须经过较长时间，才能得到正确的结果。使用手摇式兆欧表测量大容量设备的绝缘电阻时，试验结束时手不能停，耍先断开L线与被测设备之间的联接，再停止转动摇表，并立即对被测设备放电和接地，防止被试设备对兆欧表反充电损坏兆欧表和被测设备所带高电压电人3.如所测绝缘电阻过低，应进行分解试验，找出绝缘电阻最低的部分4.一般应在干燥、晴天、环境温度不低于50℃时进行测量5.测量绝缘的吸收比时，应避免记录时间带来的误差测试时注意事项(续)6.屏蔽环装设位置适当7.兆欧表的L和E端子接线不能对调8.兆欧表与被试品间的连线不能绞接或拖地9.采取兆欧表测量时，应设法消除外界电磁场干扰引起的误差10.为便于比较，对同一设备进行测量时，应采用同样的兆欧表、同样的接线六、影响测试绝缘电阻的主要因素1.湿度2.表面脏污和受潮3.被试设备剩余电荷4.兆欧表容量第二节泄漏电流和直流耐压试验一、泄漏电流试验1、泄漏电流的特点（1）试验电压高，并且可随意调节（2）泄漏电流可由微安表随时监视，灵敏度高，测量重复性也较好（3）根据泄漏电流测量值可以换算出绝缘电阻值（4）可以用或的关系曲线并测量吸收比来判断绝缘缺陷2、影响测量结果的主要因素1).高压连接导线一般都把微安表固定在升压变压器的上端，这时就必须用屏蔽线作为引线，也要用金属外壳把微安表屏蔽起来2).表面泄漏电流消除影响的办法：被试设备表面干燥、清洁、且高压端导线与接地端要保持足够的距离采用屏蔽环将表面泄漏电流直接短接，使之不流过微安表3).温度温度对泄漏电流测量结果有显著影响。温度升高，泄漏电流增大4).电源电压的非正弦波形供给整流设备的交流高压应该是正弦波形，否则对测量结果是有影响的。影响电压波形的主要是三次谐波5).加压速度对被试设备的泄漏电流本身而言，它与加压速度无关，但是用微安表所读取得并不一定是真实的泄漏电流，而可能是保护吸收电流在内的合成电流6).微安表接在不同位置微安表接的位置对测量结果有很大影响7).试验电压极性（2）极性效应在不均匀、不对称电场中，外加电压极性不同，其放电过程及放电电压不同

（1）电渗透现象使不同极性试验电压下油纸绝缘电气设备的泄漏电流测量值不同4、测量中的问题（一）从微安表中反映出来的情况（1）指针来回摆动这可能是由于电源波动、整流后直流电压的脉动系数比较大以及试验回路和被试设备有充放电过程所致。（2）指针周期性摆动这可能是由于回路存在的反充电所致，或者是被试设备绝缘不良产生周期性放电造成的。（3）指针突然冲击若向小冲击，可能是电源回路引起的；若向大冲击，可能是试验回路或被试设备出现闪络或产生间歇性放电引起的。（4）指针指示数值随测量时间而发生变化若逐渐下降，则可能是由于充电电流减小或被试设备表面绝缘电阻上升所致；若逐渐上升，往往是被试设备绝缘老化引起的。（5）测压用微安表不规则摆动这可能是由于测压电阻断线或接触不良所致。（6）指针反指这可能是由于被试设备经测压电阻放电所致。（7）接好线后，未加压时，微安表有指示

这可能是外界干扰太强或地电位抬高引起的。（二）从泄漏电流数值上反映出来的情况（1）泄漏电流过大这可能是由于测量回路中各设备的绝缘状况不佳或屏蔽不好所致，遇到这种情况时，应首先对实验设备和屏蔽进行认真检查，若确认无上述问题，则说明被试设备绝缘不良。（2）泄漏电流过小这可能是由于线路接错，微安表保护部分分流或有断脱现象所致。（3）当采用微安表在低压侧读数，且用差值法消除误差时，可能会出现负值这可能是由于高压线过长、空载时电晕电流大所致。因此高压引线应当尽量粗、短、无毛刺。（三）硅堆的异常情况在泄漏电流测量中，有时发生硅堆击穿现象，这是由于硅堆选择不当、均压不良或质量不佳所致。二、直流耐压试验直流耐压试验与交流耐压相比有以下几个特点：（1）设备较轻便（2）绝缘无介质极化损失（3）可制作伏安特性（4）在进行直流耐压试验时，一般都兼做泄漏电流测量，由于直流耐压试验时所加电压较高，故容易发现缺陷（5）易于发现某些设备的局部缺陷直流耐压试验能够发现某些交流耐压所不能发现的缺陷但这两试验不能互相代替，必须同时应用于预防性试验中，特别是电机、电缆等更应当作直流试验。（一）试验电压的确定

进行直流耐压试验时，外施电压的数值通常应参考该绝缘的交流耐压试验电压和交、直流下击穿电压之比，但主要是根据运行经验来确定。（二）试验电压的极性电力设备的绝缘分为内绝缘和外绝缘，外绝缘对地电场可以近似用棒—板电极构成的不对称、极不均匀电场中，气体间隙相同时，由于极性效应，负棒—正极的火花放电电压是正棒—负极的火花放电电压的2倍多。

直流耐压试验的时间可比交流耐压试验的时间（1min）长些直流耐压试验结果的分析判断，可参阅交流耐压试验分析判断的有关原则第三节电气设备的介质损失角正切值试验电介质：绝缘物质介质的等值电路及电流、电压的相量图介质损失角其正切值为：介质损耗为：测量可以发现绝缘的整体受潮、劣化、变质及小体积设备的局部缺陷一、介质损失角正切值的测量西林电桥（a）正接线（b）反接线试品ZN标准电容器CN无感电阻R3无感电阻R4与电容C4并联二、抗干扰措施采用平衡法测量时加设屏蔽采用移相电源倒相法采用非平衡法测量时异频电源补偿法三、影响测试的主要因素（1）温度的影响为了比较试验结果，对同一设备在不同温度下的变化必须将结果归算到一个巩固的基准温度，一般归算到20℃（2）湿度的影响在不同的湿度下测得的值也是有差别的，应在空气相对湿度小于80%下进行试验（3)绝缘的清洁度和表面泄漏电流的影响可以用清洁和干燥表面来将损失减到最小，也可采用涂硅油等办法来消除这种影响四、综合判断(比较法)（1）与设备历年（次）试验结果相互比较（2）与同类型设备试验结果相互比较（3）同一设备相间的试验结果相互比较（4）与《电力设备预防性试验规程》规定的“允许值”相互比较第四节绝缘油试验一、电气强度试验该电压即绝缘油的击穿电压（KV），或换算为击穿强度（KV/cm）电气强度试验，即测量绝缘油的瞬时击穿电压值试验接线与交流耐压试验相同，即在绝缘油中放上一定形状的标准试验电极，电极间加上工频电压，并以一定的速率逐渐升压，直至电极间的油隙击穿为止试验步骤及注意事项清洗油杯：试验前电极和油杯应先用汽油、苯或四氯化碳洗净烘干，洗涤时用洁净的丝绢，不可用布和棉纱。电极表面有烧伤痕迹的不可再用。调整好电极间距离，使其保持2.5毫米。油杯上要加玻璃盖或玻璃罩。试验在室温15~35℃，湿度不高于75%的条件下进行。油样处理：试油样送到试验室后，必须在不破坏原有储藏密封的状态下放置相当时间，直至油样接近室温。在油倒出前，应将储油容器颠倒数次，使油均匀混合，并尽可能不产生气泡。然后用被试油杯和电极冲洗两、三次。再将被试油杯壁徐徐注入油杯。盖上玻璃盖或玻璃罩，静置10分钟加压试验调节调压器使电压从零升起，升压速度约3千伏/秒，直至油隙击穿，并记录击穿电压值。这样重复试验5次，取平均值。击穿时的电流限制为了减少油击穿后产生的碳粒，应将击穿时的电流限制在5毫安左右。在每次击穿后要对电极间的油进行充分搅拌，并静置5分钟后再重复试验二、tgδ值的测量试验使用仪器（１）油杯有单圆筒式、双圆筒式及三接线柱电极式的。采用最多的是单圆筒式，又叫圆柱形电极。包括外电极（高压电极）、内电极（测量电极）和屏蔽电极三部分（２）交流平衡电桥常用的国产电桥有QS3型或其它可测量tgδ值小于0.01%灵敏度较高的电桥试验步骤（１）清洗油杯：先用有机溶剂将测量油杯仔细清洗并烘干（２）适当的试验电压和温度试验电压由测量油杯电极间隙大小而定，一般应保证间隙上的电场强度为1千伏/毫米。在注油试验前，还必须对空杯进行1.5倍工作电压的耐压试验除了在常温下测量油的tgδ值外，还必须将被直油样升温（变压器油要升温至70℃，电缆油要升温至100℃），测量高温下tgδ值性能判断变压器油、新油和再生油升温至70℃时的tgδ值应不大于0.5%运行中的油70℃时的tgδ值应不大于2%电缆油100℃时的tgδ值应不大于0.5%第五节交流耐压试验一、交流工频耐压试验的接线原理图1－7交流耐压试验接线图S1、S2—开关R1—保护电阻T2—试验变压器T1—调压器FU—熔断器P1、P2—测量线圈KM—过流继电器C1、C2—电容分压器G—保护球隙R2—球隙保护电阻Cx—被试绝缘1.串联谐振的试验方法串联补偿接线图串联谐振的优点①若被试品击穿，则谐振终止，高压消失②击穿后电流下降，不致于造成被试品击穿点扩大2.并联谐振（电流谐振）法当试验变压器的额定电压能满足试验电压的要求，但电流达不到被试品所需的试验电流时，可采用并联谐振对电流加以补偿，以解决容量不足的问题并联谐振接线图3.串并联谐振法当试验变压器的额定电压和额定电流都不能满足试验要求时，可同时运用串、并联谐振电路，通常成为串并联补偿法串并联谐振接线图采用串联、并联谐振和串并联谐振法的注意事项1）电源电压和频率要求稳定，应避免用电阻器调压；2）回路电阻R1要求足够的热容量，并保持稳定；3）试验电压直接在被试品两端测量；4）电感线圈应满足电流和绝缘强度的要求；5）对于并联谐振法，当被试品击穿而谐振停止时，试验变压器有过流的可能，因此，要求过流速断保护能可靠动作；6）对于串联谐振法，当被试品击穿时，回路中的电流减小电压降低，所以，除了正常的过流保护外，还应有欠压保护措施。操作规定（1）试验前应了解被试设备的非破坏性试验项目是否合格，一殷应在所有非破坏试验项目全部做完，且合格以后才做交流耐压试验，若有缺陷或异常，应在排除缺陷（如受潮时要干燥）或异常后再进行试验。（2）试验现场应围好遮栏，挂好标志牌，并派专人监视。

（3）试验前应将被试设备的绝缘表面擦拭干净。对多油设备应按有关规定使油静止一定时间，如大容量变压器，应使油静止12-20h，3~10kV变压器，应使油静止5~6h后再做试验。（4）调整保护球隙，使其放电电压为试验电压的105%~110%，连续试验三次，应无明显差别，并检查过流保护装置动作的可靠性。（5）根据试验接线图接好线后，应由专人检查，确认无误（包括引线对地距离、安全距离等）后方可准备加压。（6）加压铅要检查调压器是否在“零位”，若在“零位”方可加压，而且要在高呼“加高压”后才能实施操作。（7）升压过程中应监视电压表及其他表计的变化，当升至0.5倍额定试验电压时，读取被试设备的电容电流；当升至额定电压时，开始计算时间，时间到后缓慢降下电压。（8）对于升压速度，在1/3试验电压以下可以稍快一些，其后升压应均匀，约按每秒3%试验电压升压，或升至额定试验电压的时间为10~15s。（9）实验中若发现表针摆动或被试设备、实验设备发出异常响声、冒烟、冒火等，应立即降下电压，在高压侧挂上地线后，查明原因。（10）被试设备无明显规定者，一般耐压时间为1min，对绝缘棒等用具，耐压时间为5min，实验后应在挂上接地棒后触摸有关部位，应无发热现象。（11）试验电压值要认真确定，特别是发电机的耐压试验，一定要严格监督不耍升高到规定值以上。（12）实验前后应测量被试设备的绝缘电阻及吸收比，两次测量结果不应有明显差别。四、交流耐压试验结果的分析（1）被试设备一般经过交流耐压试验，在规定的持续时间内不发生击穿为合格，反之为不合格。（2）当被试设备为有机绝缘材料，经试验后，立刻进行触摸，如出现普遍或局部发热，都认为绝缘不良，需要处理（如烘烤），然后再进行试验。（3）对组合绝缘设备或有机绝缘材料，耐压前后期绝缘电阻不应下降30％，否则就认为不合格。对于纯瓷绝缘或表面以瓷绝缘为主的设备，易受当时气候条件的影响，可酌情处理。（4）在试验过程中若空气湿度、温度、或表面脏污等的影响，仅引起表面滑闪放电或空气放电，则不应认为不合格。在经过清洁、干燥等处理后，在进行试验；若并非由于外界因素影响，而是由于瓷件表面釉层绝缘损伤、老化等引起的（如加压后表面出现局部红火），则应认为不合格。（5）精心综合分析、判断。应当指出，有的设备及时通过了耐