高电压课程试验部分

高电压课程试验部分第1页，共65页，2023年，2月20日，星期四第一节绝缘电阻测量一绝缘老化绝缘老化—电场、热、机械应力和环境因素等等，使其内部发生复杂的化学和物理变化，导致性能逐渐下降。绝缘老化的表现—变色、粉化、发泡、发粘等等。绝缘老化的类型—电老化、热老化、机械老化和环境老化等。1电老化电老化—在电场长期作用下绝缘发生的老化叫电老化。产生的原因—绝缘表面或者内部发生局部放电造成的。电老化的机理：1）带电质子轰击—带电质子撞击气隙壁上的时候，打断绝缘的化学链，破坏其分子结构。2）热效应—温度升高会发生热裂解。或促进氧化裂解。3）活性生成物（臭氧、氧化物）—这些生成物对绝缘材料发生化学反应，腐蚀绝缘体。4）辐射效应—局部放电可以产生可见光、紫外线等高能辐射，引起高聚物的裂解。5）机械力的效应—放电时产生的高压气体引起绝缘开裂。第2页，共65页，2023年，2月20日，星期四2热老化热老化—有机绝缘材料在的作用下发生了热降解。高压电气设备在运行中产生的热量导致绝缘材料的温度升高，温度升高影响绝缘材料的寿命。3机械老化电力设备中有很多因素产生机械应力，主要有设备旋转部分的振动或绝缘结构中介质部分与金属导体部分热膨胀系数不同而引起的周期性应力，以及绝缘材料承受的交变电场力等。机械应力的破坏主要表现为绝缘材料疲劳而产生裂纹或气穴，诱发电树枝的形成和生长。对于旋转电机等设备，其绝缘同时遭受电、热及机械应力的作用且都是占主导地位的应力。第三，对于运行在湿度较大的环境中的设备，湿度对绝缘材料尤其是潮气敏感材料（如聚酯等）老化过程的影响较大。4环境老化主要是水分、污染、氧气和辐射。在这些因素的作用下，绝缘表面发生腐蚀。第3页，共65页，2023年，2月20日，星期四二绝缘电阻和吸收比

1吸收现象图1双层介质的等值电路图2吸收曲线

许多电气设备的绝缘都是多层的，多层介质可粗略的使用双层介质来分析。如图1所示，当合上开关K后将直流电压加到绝缘上，电流表的读数变化如图2中曲线所示。开始的时候电流很大，以后逐渐缩小，最后等于一个常数Ig；当试品的电容较大时，这一逐渐缩小的过程进行的很慢，第4页，共65页，2023年，2月20日，星期四甚至多达数分钟或更长，这种逐渐“吸收电荷的现象叫做”吸收现象“，对应的电流ia称为吸收电流。流过试品的电流为其中是时间常数上式中ia与绝缘的均匀程度有关：如比较均匀R1C1≈R2C2吸收电流很小；如不均匀R1C1与R2C2差别很大，吸收现象明显。如果被试品绝缘受潮或者内部有集中性的缺陷，则绝缘电阻降低，Ig大大降低，ia迅速衰减。第5页，共65页，2023年，2月20日，星期四2吸收比其中：i15、R15加压15s时电流和相应的绝缘电阻值；i60、R60加压60s时的电流和相应的绝缘电阻值。当被试品原始干燥时，吸收现象明显。当绝缘受潮或有缺陷时，电流的吸收现象不明显第6页，共65页，2023年，2月20日，星期四一般K<1.3可判定绝缘受潮。3绝缘电阻和吸收比的试验1）兆欧表简介

绝缘电阻的测试最常用的仪表是绝缘电阻测试仪（兆欧表）。兆欧表通常有100V、250V、500V、1000V、2500V和5000V等类型。兆欧表是一种高值电阻测量仪表。用途非常广泛，我们一般常利用它检验一切电气设备和器材的电气绝缘程度。兆欧表的容量即最大输出电流值(输出端经毫安表短路测得)对吸收比和极化指数测量有一定的影响。测量吸收比和极化指数时应尽量采用大容量的兆欧表，即选用最大输出电流1mA及以上的兆欧表，以期得到较准确的测量结果。2）、兆欧表接线第7页，共65页，2023年，2月20日，星期四图3兆欧表实图图4测试接线图如图3、图4所示。被测绝缘电阻接到L和E接线柱之间时，指针的停留位置由电流线圈电流和电压线圈电流的比值决定。流过电压线圈的电流大小由分压电阻RV确定，而电流线圈的电流由被测绝缘电阻的大小确定。保护环G装在L接线柱的外圈，它与L接线柱绝缘，并接至手摇发电机的负极。保护环G的作用是排除由于导线绝缘层表面漏电电流和L，E接线柱间漏电电流第8页，共65页，2023年，2月20日，星期四所引起的误差。当天气潮湿时测量其他电气设备时（电气设备引出线瓷套表面会凝结一层极薄的水膜

），使用保护环G以避免被测设备表面漏电影响测量结果。4）试验步骤试验前要选择合适电压等级的绝缘电阻兆欧表，然后检查兆欧表是否正常。方法是：将兆欧表放在水平位置，将表的L端子与E端子开路，摇动把手到额定转速(一般120r／min)此时指针应指向“∞”；用线短接L端子与E端子，轻摇把手，指针应指“0”(注意轻摇以免打坏表针)。以恒定速度转动摇表把手(平均120r／min)，摇表指针渐逐上升，在摇表达额定转速后，分别读取15s和60s的电阻值并记录于试验数据表格表1中。试验名称及型品摇表电压电阻值(MΩ)绝缘电阻R60吸收比R60／R1515＂60＂表1试验数据表第9页，共65页，2023年，2月20日，星期四5）测量时的影响因素温度的影响：因为绝缘电阻随着温度的上升而减小，所以测量时必须记录温度，以便比较。避免残余电荷：残余电荷会对测验造成误差，试验前一定要充分放电。保证被试品表面清洁。6）测试的有效性对整体受潮、贯穿性的缺陷有效。第10页，共65页，2023年，2月20日，星期四一序言直流耐压试验电压较高，对发现绝缘某些局部缺陷具有特殊的作用，例如测量泄漏电流。一些大容量的交流设备，如电力电缆、也常常使用直流耐压试验代替交流耐压试验，至于高压直流输电设备更要进行直流高压试验。1直流高压产生回路应用最广泛的产生直流高压的方法是将交流电压通过整流元件整流而获得。其常用的半波整流电路如图1所示。从试验变压器T输出工频高压，经过高压硅堆D（整流器）的整流在滤波C电容器上就能得到直流高压Uc。Uc略等于试验变压器输出的工频电压Um。图1半波整流电路第二节泄漏电流测量第11页，共65页，2023年，2月20日，星期四R为保护电阻，主要作用是为了限制试品（或电容器C）击穿或闪络时以及当电源向电容器C突然充电时通过高压硅堆和变压器的电流，以免损坏。除了半波整流，其余的如全波和倍压整流这里不再介绍。2试验电压的要求直流电压是指单极性(正或负)的持续电压，它的幅值用算术平均值表示。由高电压整流装置产生的电压包含有脉动电压的成分，因此，高压绝缘试验中使用的直流电压，是由极性、平均值和脉动因数来表示。

根据不同试品的要求，试验电压应能满足试验的极性和电压值，还必须具有充分的电源容量。GB311.3规定，在输出工作电流下直流电压的脉动因数S应按下式计算，且S＜3%(见图2)，即

图2脉动电压波形第12页，共65页，2023年，2月20日，星期四式中Umax——直流电压的最大值；

Umin——直流电压的最小值：

Ud——直流电压的平均值。3直流高压的测量

直流高压的测量，有一些与工频交流相同，如可以用静电电压表和球隙直接测量试品两端的电压。虽然静电电压表测的是有效值，球隙是峰值，但只要直流电压脉动系数不大，他们与直流下的平均值都基本相同。具体的方法详见工频交流耐压试验部分。二泄漏电流的测量

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。

（3）泄漏电流测量用的微安表要比兆欧表精度高。第13页，共65页，2023年，2月20日，星期四1泄漏电流测试原理图3泄露电流试验接线图

图3中C为稳压电容，为了减小直流高压的脉动幅度，C值一般约为0.01-0.1μF，对于大电容量被试品，不用稳压电容。R为保护电阻，为了限制试品放电时的放电电流，保护硅堆、微安表及试验变压器，高压侧保护电阻器的电阻值可取：式中Ud和Id分别为直流试验电压值和试品电流

（a）微安表接在高压侧（b）被试品对地绝缘（c）被试品直接接地第14页，共65页，2023年，2月20日，星期四现场电气设备的绝缘有一端直接接地的，也有不直接接地的，微安表（μA）的接线位置视具体情况可有图3的数种接线。

图3中（a）和（b）接线图测量准确度较高，宜尽量采用。（c）测量误差较大，宜尽量不采用，只有在测量条件受到限制时才采用。

为了防止在试验过程中损坏微安表，微安表应加装保护（图4）。图4中L、Cm和C用来延缓试品击穿放电的电流陡度，防止微安表活动线圈匝间短路或对磁极放电。如果采用外接短路开关，一般只在读表时方才断开开关。

短路开关和微安表的接线必须正确，泄漏电流的引线必须先接到短路开关上，然后再用导线从短路开关上引到微安表，以避免试品击穿时，烧坏微安表。图4微安表的保护接线图

第15页，共65页，2023年，2月20日，星期四2测量结果分析测试时逐渐升高电压，并同时读取微安表（mA）数值和毫安表（μA）的数值，并将其绘制成曲线进行分析。这里被测的直流试验电压由直流微安表的指示值和高阻器的电阻值Rv得到。

图5是发电机泄漏电流变化曲线，图中：1—绝缘性能良好2—整体受潮3—存在集中性缺陷4—在0.5Us附近泄漏电流迅速上升，表明在运行电压下有击穿的危险。图5发电机泄露电流变化曲线3测试的有效性

比兆欧表更有效的发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷（如局部开裂、内部受潮、绝缘油劣化、绝缘纸沿面碳化等）。第16页，共65页，2023年，2月20日，星期四一介质的极化、电导和介质损耗1介质的极化平行板电容器在真空中的电容量为第三节介质损耗正切值（）的测量当板间插入固体介质后,电容增加为第17页，共65页，2023年，2月20日，星期四所以造成电容量增加的原因是由于介质的极化现象。最基本的极化形式有电子式极化、离子式极化和偶极子极化等三种，此外还有夹层极化和空间极化等。第18页，共65页，2023年，2月20日，星期四1）电子式极化当物质原子里的电子轨道受到外电场作用时，它将相对于原子核产生位移，这就是电子式极化。当外电场撤掉后，依靠正负电子间的吸引力，作用中心又马上重合，整体呈现非极性，所以这种极化没有损耗。2）离子式极化固体无机化合物多属离子式结构，如云母、陶瓷材料等。无外电场作用时，每个分子正负离子的作用中心是重合的，故不呈现极性。离子式极化也属于弹性极化，几乎没有损耗。3）偶极子极化偶极子是一种特殊的分子，它的正负电荷的中心不相重合，好像分子的一端带有正电荷、另一端带有负电荷一样，因而形成一个永久性的偶极矩。例如、蓖麻油、橡胶、胶木等都是常用的极性绝缘材料。第19页，共65页，2023年，2月20日，星期四如图1所示，当不存在电场时，这些偶极子杂乱无章地排序着，宏观电矩等于零，整个电介质对外不表现极性。当出现电场后偶极子沿电场方向转动，因而出现极性，这种极化称为偶极化和转向极化。

它是非弹性的,极化过程中需要消耗一定的能量。图1偶极子极化第20页，共65页，2023年，2月20日，星期四4）夹层极化由于介电常数和电导率的多种电解质组成的结缘结构，在加上外电场后各层电压将从开始是按介电常数分布逐渐过渡到稳定时按电导率分布。在电压重新分布过程中，夹层截面上会聚集起一些电荷，使整个介质等值电容增大，这种极化称为夹层极化。各种极化见表1。表1各种极化极化种类产生场合所需时间能量损耗产生原因电子式极化任何电介质10-15s无束缚电子运行轨道偏移离子式极化离子结构电介质10-13s几乎没有离子的相对偏移偶极子极化极性电介质10-10s~10-2s有偶极子的定向排列夹层极化多层介质交界面10-1s~数小时有自由电子移动第21页，共65页，2023年，2月20日，星期四2电介质的电导

任何电介质都不同程度地具有一定的电导性，只不过其电导率很小而以，表征电介质电导电性能的主要物理量即为电导率γ或其倒数—电阻率ρ。按照载流子的不同，电介质的导电可分为离子电导和电子电导两种，前者以离子为载流子，后者以自由电子为载流子。在正常情况下，电解质电导主要是离子电导，这同金属导体的主要电导依靠自由电子有本质的区别。

固体和液体介质的电导率γ和温度T的关系均可近似的用下式表示

式中A、B为常数，均与介质特性有关，但固体介质的常数B通常比液体介质B值大得多；T为绝对温度。上式表明，电介质的电导率随温度按指数规律上升，所以测量电解质和绝缘电阻时，必须注意温度问题。第22页，共65页，2023年，2月20日，星期四3电介质损耗

图2介质在交流电压作用下的电流向量图及功率三角形在直流作用下——介质中损耗仅由电导引起，无须引入介质损耗的概念。电介质能量损耗——介质在电压作用下有能量损耗第23页，共65页，2023年，2月20日，星期四从图2中可以看出,此时的介质损耗功率：式中，—电源角频率；

—介质损耗角；介质损耗角为功率因数角的余角，其正切又可称为介质损耗因数，常用百分数（％）来表示。通常均采用介质损耗角正切作为综合反映电介质损耗特性优劣的一个指标，测量和监控各种电力设备绝缘的值已成为电力系统中绝缘预防性试验最重要的项目之一。

如果介质损耗主要由极化所引起，则常采用串联等值电路；若介质损耗由电导引起，常采用并联等值电路。第24页，共65页，2023年，2月20日，星期四用两种等值电路所得出的和P理应相同。若U、Cp、ω已知，P最后取决于，即可以用大小表示P。二介质损耗正切角的测量1西林电桥原理

的测量常采用高压交流平衡电桥（西林电桥），不平衡电桥，或低功率因素瓦特表来测量、这里主要介绍西林电桥。西林电桥的接线如图3所示，被试品以并联等值电路表示。

图3西林电桥原理接线图第25页，共65页，2023年，2月20日，星期四图3中，被试品以并联等值电路表示，其等值电容和电阻分别为和；为可调的无感电阻；为高压标准电容器的电容；为可调电容；为定值无感电阻；P为交流检流计。调节和，使电桥达到平衡，即通过检流计P的电流为零,此时有由于通过桥臂CA和AD，CB和BD的电流分别均为和，所以各桥臂电压之比即相应的桥臂阻抗之比，即：式中第26页，共65页，2023年，2月20日，星期四可以求得试品电容和等值电阻介质并联等值电路的介质损耗角正切因为图3中，A,B两处接有放电管V，目的是防止、上出现高电压。第27页，共65页，2023年，2月20日，星期四2测量的影响因数1）外界电磁场的干扰影响：一种是由于存在杂散电容。另一种是由于交变磁场感应出干扰磁场。消除方法：将电桥的低压臂和检流计用金属网和屏蔽电缆线加以屏蔽。2）温度的影响：一般随温度的增高而增大。3）试验电压的影响（图4）：曲线1—良好绝缘在额定电压下，值几乎不变。曲线2—若绝缘存在空隙或气泡时，当所加电压尚不足以使气泡电离时，其与良好绝缘时无差别，但若所加电压能引起气泡电离或发生局部放电时，随U的升高而迅速增大，电压回落时电离要比电压上升时要更强一些，因而会出现闭环曲线。

图4与试验电压的典型关系曲线第28页，共65页，2023年，2月20日，星期四如果绝缘受潮，则电压较低时，就已经相当大，电压升高时，更将急剧增大；电压回落时，也要比电压上升时更大一些，因而形成了不闭合的分叉曲线。4）试品电容量的影响：对于电容量较小的试品，测量能有效的发现局部集中性缺陷和整体分布性缺陷。但对电容量较大的试品，测量只能发现整体分布性缺陷，此时要把它分解成几个彼此绝缘部分的被试品，分别测量各部分的值，能有效的发现缺陷。5）试品表面泄漏的影响：由于试品表面泄漏电阻总是与试品等值电阻相并联，所以会影响值。为了排除或减小这种影响，在测试前应先清楚绝缘表面的积污和水分，必要时还可以在绝缘表面上装设屏蔽极。

第29页，共65页，2023年，2月20日，星期四一序言电器绝缘内部存在缺陷是难免的，例如固体绝缘中的空隙、杂质，液体绝缘中的气泡等。这些空隙及气泡中或局部固体绝缘表面上的场强达到一定值时，就会发生局部放电。这种放电只存在于绝缘的局部位置，而不会立即形成贯穿性通道，称为局部放电。

局部放电试验的目的是发现设备结构和制造工艺的缺陷。例如：绝缘内部局部电场强度过高；金属部件有尖角；绝缘混入杂质或局部带有缺陷产品内部金属接地部件之间、导电体之间电气连接不良等，以便消除这些缺陷，防止局部放电对绝缘造成破坏。测量局部放电试验的内容包括测量视在放电量、放电重复律、局部放电起始电压和熄灭电压，甚至大致确定放电的具体位置。第四节局部放电测量第30页，共65页，2023年，2月20日，星期四图固体电介质树枝化击穿电树枝—由于局部放电引起的树枝称为电树枝。水树枝—在制造过程中残留了水分，或者运行过程中侵入了水分形成的。第31页，共65页，2023年，2月20日，星期四二局部放电的基本概念图1绝缘内部气隙局部放电的等值电路图1中，代表气隙的电容，代表与气隙串联的那部分介质的电容，代表其余完好部分的介质电容，Z代表对应于气隙放电脉冲频率的电源阻抗。整个系统的总电容为：第32页，共65页，2023年，2月20日，星期四在电源电压的作用下，上分到的电压为当达到该气隙的放电电压时，气隙内发生火花放电；当上的电压从迅速下降到熄灭电压（也称剩余电压）时，火花熄灭，完成一次局部放电。在此期间出现一个对应的局部放电电流脉冲。这一放电过程的时间很短，可认为瞬时完成。气隙每次放电所释放出的电荷量为由于Ca>>Cb,所以为真实放电量；但因、、、无法测的，也无法通过测量求得。第33页，共65页，2023年，2月20日，星期四在局部放电测量时候、通常测量视在放电量q。即根据气隙放电时试品上的电压变化和试品电容来确定放电电荷量。气隙放电引起的压降为，则上的电压变动为：视在放电量由于>>，所以视在放电量和真实放电量的关系为：可见qr>>q第34页，共65页，2023年，2月20日，星期四表征局部放电的参数:1)放电重复率(N):也称脉冲重复率,是在选定的时间间隔内测得的每秒发生放电脉冲的平均次数，表示局部放电的出现频率。与外加电压的大小有关，外加电压增大时，放电次数也随之增多。2)放电能量（W）：通常指一次局部放电所消耗的能量。

设气隙中开始局部放电时的外加电压瞬时值为，则设，则

第35页，共65页，2023年，2月20日，星期四3）其他参数：平均放电电流、放电的均方率、放电功率、局部放电起始电压（即）和局部放电熄灭电压。三局部放电的测量1脉冲电流法

现在国际上推荐三种测试局部放电的回路如图2所示；（a）并联测试回路（b）串联测试回路（c）桥式测试回路图2脉冲电流法局部放电测试回路第36页，共65页，2023年，2月20日，星期四图局部放电脉冲电流图局部放电超声波波形第37页，共65页，2023年，2月20日，星期四三种回路的基本目的都是使在一定电压作用下的被试品Cx中产生的局部放电电流脉冲流过检测阻抗Zm，然后把Zm上的电压或Zm及Zm上的电压差加以放大后送到检测仪器P上去，所测得的脉冲电压峰值与被试品的视在放电量成正比经过校准就能直接读出视在放电量的值，如果P为脉冲计数器，则测得的是放电重复率。Cx：一般试品都可以用一集中电容来表示Ck：为耦合电容，对工频电压来说，它起隔离作用Z：为阻塞电阻，可以让工频高电压作用到被试品上，但又阻止高压电源中的高频分量对测试回路产生干扰，也防止局部放电脉冲分流到电源中去。并联测试回路适用于被试品一端接地的情况，优点是流过Cx的工频电流不流过Zm。串联测试回路适用于被试品两端均对地绝缘的情况，如果试验变压器的入口电容和高压引线的杂散电容也足够大，可以省去电容Ck。以上两种测试回路都属直测（接）法，而桥式测试回路属于平衡法，此时Cx与Ck的低压端均对地绝缘，此时测量仪器P测得的是Zm和Zm上的电压差。这种测试回路的优点是抗干扰性能好。第38页，共65页，2023年，2月20日，星期四

2其余的检测方法1）噪声检测法：目前主要用超声波探测仪检测，特点是抗干扰能力强，使用方便，可以在运行中或耐压试验时检测局部放电，适合预防性试验的要求。2）光检测法：当发生沿面放电和电晕放电时常用该法。3）化学分析法：用气相色谱仪对绝缘油中溶解的气体进行色谱分析。通过分析绝缘油中溶解气体的成分和含量，能够判断设备内部隐藏的缺陷类型。优点：能发现充油电气设备中一些用其他试验方法不易发现的局部性缺陷（包括局部放电）。第39页，共65页，2023年，2月20日，星期四第五节绝缘油的气相色谱分析

当电气设备内部出现局部放电和局部过热的时候，缺陷附近就会分解而产生气体，并不断的溶解于绝缘油中。所以分析油中的气体含量和成分就可以知道隐藏缺陷的性质。工作流程：油样采取—油中脱气—气相色谱分析—判定故障性质。1.油样采取—采取运行中的电气设备油样。2.油中脱气—将油样经过喷嘴喷入真空罐内—使油中溶解的气体释放—将脱出的气体压缩至常压—用注射器抽取式样后进行分析。3.气相色谱分析第40页，共65页，2023年，2月20日，星期四（1）分析原理按两相状态分类色谱中共有两相1（相就是体系中的某一均匀部分）即固定相和流动相。如果流动相是气体就叫气相色谱；用液体作流动相的称为液相色谱。同样固定相也可以有两种状态，即固体吸附剂和载体涂固定液。这样按两相状态可将色谱分为四类，它们是：气相色谱，包括气—固色谱，气---液色谱；液相色谱，包括液---固色谱，液---液色谱。图分析流程图第41页，共65页，2023年，2月20日，星期四柱Ⅰ柱Ⅱ为色谱柱，主要用于检测气体的成分。其中柱Ⅰ（碳分子吸附剂）可以分离H2，O2，CO，CH4,CO2。柱Ⅱ（微球硅胶）可以分离CH4，C2H6，C2H4C3H8C2H2C3H6成分采用热导池鉴别器（H2和O2）及氢焰鉴定测器(CO,CO2)图气相色谱仪的使用流程第42页，共65页，2023年，2月20日，星期四实质上气相色谱分离是利用式样中个组分在色谱柱中的气相和固定相间的分配系数不同，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组分就在其中的两相间进行反复多次（１０３－１０６）的分配（吸附－脱附－放出）由于固定相对各种组分的吸附能力不同（即保存作用不同），因此各组份在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，便彼此分离，顺序离开色谱柱进入检测器，产生的离子流信号经放大后，在记录器上描绘出各组分的色谱峰，图芳香烃异构色谱图第43页，共65页，2023年，2月20日，星期四4利用油中气体浓度判别故障的方法三比值法：这种方法利用五种特征气体的三比值进行编码来判断变压器的故障性质。注意：只有当油中气体含量和产气的速率超标时才能使用。特征气体的比值比值编码范围C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6<0.10100.1~11001~3121>3222表IEC三比值的编码规则第44页，共65页，2023年，2月20日，星期四序号故障性质比值编码范围C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H61无故障0002低能量密度的局部放电0103高能量密度局部放电1104低能量放电1→201→25高能量放电1026低于150度的热故障0017150~300度低温范围内的热故障0208300~700度低温范围内的热故障0219高于700度低温范围内的热故障022表判断故障性质的IEC三比值法第45页，共65页，2023年，2月20日，星期四使用三比值法时应注意：（1）只有根据各组分含量注意值或产气速率值判断有可能存在故障时，才能进一步用三比值法判断故障的分类，对于气体含量正常的设备比值没有意义。（2）表中所列的每一种故障对应的一组比值都是典型的。对于多种故障联合作用，可能找不到对应的比值组合，此时应对这种不典型的组合作具体分析，从中可以得到故障复杂性和多重性的启示，例如121、122都可以解释为放电兼过热，又如在追踪监测中，发现比值组合方式由1012-122则可以判定故障可能是先有过热后发展成电弧放电兼过热。（3）特征气体的比值，应在故障不断产气过程中监测才有意义，如果故障产气过程停止或者设备已停运多时，将会使比值发生变化而带来判断误差。第46页，共65页，2023年，2月20日，星期四第六章电气设备绝缘的高压试验

工频交流耐压试验对绝缘的考验非常严格,能有效地发现较危险的集中性缺陷。它是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法，对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义,也是保证设备绝缘水平、避免发生绝缘事故的重要手段。

交流耐压试验有时可能使绝缘中的一些弱点更加发展，因此在试验前必须对试品先进行绝缘电阻、吸收比、泄漏电流和介质损耗等项目的试验，若试验结果合格方能进行交流耐压试验。否则,应及时处理，待各项指标合格后再进行交流耐压试验,以免造成不应有的绝缘损伤。

国家根据各种设备的绝缘材质和可能遭受的过电压倍数，规定了相应的出厂试验电压标准。具有夹层绝缘的设备，在长期运行电压的作用下，绝缘具有累积效应，所以现行有关标准规定运行中设备的试验电压，比出厂试验电压有所降低，且按不同设备区别对待（主要由设备的经济性和安全性来决定）。但对纯瓷套管、充油套管及支持绝缘子则例外，因为它们几乎没有累积效应，故对运行中的设备就取出厂试验电压标准。第47页，共65页，2023年，2月20日，星期四

一试验原理交流耐压试验的接线，应按被试品的要求（电压、容量）和现有试验设备条件来决定。通常试验变压器是成套设备（包括控制及调压设备），对调压及控制回路加以简化如图1所示。图1所示是串级升压的试验变压器，当试验变压器的输出电压不能满足试验所需的电压时，可采用串级升压的方法。进行交流耐压的被试品，一般为容性负荷，当被试品的电容量较大时，电容电流在试验变压器的漏抗上就会产生较大的压降。由于被试品上的电压与试验变压器漏抗上的电压相

图1交流耐压试验接线原理图第一节工频电压试验第48页，共65页，2023年，2月20日，星期四位相反，有可能使被试品上的电压比试验变压器的输出电压还高，因此要求在被试品上直接测量电压。

图1中的R1、R2是保护电阻，其目的是为了将过电流限制在试验变压器与被试品允许的范围内，但保护电阻不宜选得过大，太大了会由于负载电流而产生较大的压降和损耗；R1的另一作用是在被试品击穿时，防止试验变压器高压侧产生过大的电动力，R1按1Ω/V选取（对于大容量的被试品可适当选小些）。与保护球隙串联的保护电阻器R2，其电阻值通常取1Ω/V。过电压保护球间隙G，是为了限制试验回路可能出现的过电压，其放电电压调整为试验电压的1.1倍左右。C1、C2电容分压器；V电压表。

二试验设备1高压试验变压器

高压试验变压器，具有电压高、容量小（高压输出电流一般为0.1-1安培）、高压绕组一端接地、持续工作时间短的特点，在使用时应考虑这些特点。第49页，共65页，2023年，2月20日，星期四2调压器调压器应能从零开始平滑地调节电压，以满足试验所需要的任意电压。调压器的输出波形，应尽可能地接近正弦波，容量也应满足试验变压器的要求，通常与试验变压器容量相同。1）设备电压的选择根据被试设备对试验电压的要求，选用电压合适的试验变压器，并应考虑试验变压器低压侧电压是否和试验现场电源电压及调压器相符。2）试验电流的选择试验变压器的额定电流，应能满足过流被试品的电容电流和泄漏电流的要求。一般按试验时所加的电压和被试品的电容量来所需的试验电源，可按下式计算：试验所需的电源容量按下式计算：

第50页，共65页，2023年，2月20日，星期四1）自耦调压器自耦调压器的应用广泛，它具有体积小、重量轻、效率高、波形好等优点。自耦调压器是用移动碳刷接触调压，所以容量受到限制，适用于小容量调压。2）移卷调压器移卷调压器是通过移动一个可活动的线圈来调压的，移卷调压器的调压范围宽，并与试验变压器配套，电压可达10千伏。主要缺点是效率低、空载电流大，在低电压和接近额定电压下使用，波形容易发生畸变。三试验电压的测量1.在试验变压器低压侧测量对于一般瓷质绝缘、断路器、绝缘工具等，可测取试验变压器低压侧的电压，再通过变比换算至高压侧电压，适用于负荷容量比电源容量小得多，测量准确度要求不高的情况。2.用电压互感器测量将电压互感器的原边并接在被试品的两端在电压互感器的副边测量电压，根据测得的电压和电压互感器的变压比计算出高压侧的电压。为保证

第51页，共65页，2023年，2月20日，星期四测量的准确度，电压互感器的精度等级应不低于1级，电压表不低于0.5级。3用高压静电电压表测量用高压静电电压表测量工频高压的有效值，将高压静电电压表接于被试设备的两端，可直接读出加于被试设备上的高压。这种方法比较简单、准确，缺点是：测量时易受电磁场和风的影响，故一般被用于实验室测量。4用电容分压器测量用电容分压器测量高压的方法是目前现场经常采用的方法，分压器结构简单，携带方便准确度也比较高。现场常用的还有阻容分压器，接入并联电阻后使测量系统有良好的升降特性。5用球隙测量工频高压

球间隙的电场为稍不稳定的放电电压，放电时延很小，伏秒特性较平，分散性较小，在一定的球隙作用下具有相对稳定的放电电压。可测工频高压、直流高压、冲击高压分值。

第52页，共65页，2023年，2月20日，星期四测试要求先进行预防电试验，然后取三次连续读数的平均值作为测量值，各次放电时间间隙不小于1分钟，每次放电电压与平均值之间偏差<30%第53页，共65页，2023年，2月20日，星期四五试验分析对于绝缘良好的被试品，在交流耐压中不应击穿，是否击穿可根据下述现象来分析。1）被试品已击穿。但当被试品的容抗Xc与试验变压器的漏抗XL之比等于2时，虽然被试品已击穿。但电流表的指示不变（因为贿赂电抗X=∣Xc-XL∣，所以当被试品短路Xc=0时，回路中仍有XL存在，与被试品击穿前的电抗值是相等的，故电流表的指示不会发生变化）；当Xc与XL的比值小于2时，被试品击穿后，使试验回路的电抗增大，电流表指示反而下降。通常Xc》XL，不会