绝缘实验简介

高电压实验的目的和任务

1.熟悉和掌握高电压试验的基本技术。2.通过试验，培养同学分析问题和解决问题的能力，使同学们初步掌握进行高压试验研究的一些基本方法。3.树立安全第一的观点，保证人身和设备的安全是进行高压试验特别强调的问题，思想上必须自始至终保持高度的重视。绝缘中的缺陷分类绝缘中的缺陷可分为两类:一类是局部性或集中性的缺陷另一类是整体性或分布性的缺陷:整体绝缘老化、变质、受潮、绝缘性能下降▼绝缘试验的类型1、非破坏性试验（检查性试验）：指在较低的电压下或用其他不损伤绝缘的方法测量绝缘的各种特性，由此判断绝缘内部的缺陷。绝缘电阻和吸收比、泄漏电流、介质损耗角正切、电压分布、局部放电、油中溶解气体的色谱分析2、破坏性试验（耐压试验）：指在绝缘上施加高于工作电压的试验电压，直接检验绝缘的耐压水平。交流耐压、直流耐压、冲击耐压▼绝缘试验的类型第一节绝缘电阻、吸收比和泄漏电流的测量1.多层介质的吸收现象随时间ｔ↑，ｉ最终达Ig

电压按电容反比分配电压按电阻正比分配电压过渡过程：时间常数衰减很快,几秒内就进入稳态则2、绝缘电阻施加直流电压时测得的电阻，通常指吸收电流衰减完毕后测得的稳态电阻值。吸收比：K1>1，K1值越大，表示吸收现象越显著，绝缘的性能越好绝缘状态的判定

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

测试功效:可有效地发现：（1）两极间有穿透性的导电通道（2）整体受潮或局部严重受潮（3）表面污秽不能发现的缺陷：(1)绝缘中的局部缺陷(2)绝缘的老化判断方法：将所测电阻值与标准及以往历史数据比较测量绝缘电阻与吸收比的方法测量仪表：为了测准吸收比，需用灵敏度足够高的兆欧表。晶体管兆欧表：采用电池供电，晶体管振荡器产生交变电压，经变压器升压及倍压整流后输出直流电压兆欧表的电压：

500、、1000、2500、5000V等兆欧表选择：根据设备电压等级的不同，选用不同电压的兆欧表。例：额定电压1kV及以下者使用1000V兆欧表；1kV以上者使用2500V兆欧表。兆欧表的工作原理及接线图注意事项(1)先拆除被试品的电源和对外一切连线,将其接地并放电(2)待手摇发电机稳定以后,再将两端子接在试品上(3)60秒后再读数(4)对大容量试品,测好以后先断两端子接线,后停手摇发电机(5)注意温度和湿度的较正3.泄漏电流测量试验电压比兆欧表工作电压高得多:35kV以下设备：10～30kV110kV及以上设备：40kV能发现兆欧表不能发现的某些绝缘缺陷电压可随意调节，可监测泄漏电流的变化1234发电机泄漏电流变化曲线1—良好绝缘；2—受潮绝缘；3—有集中性缺陷；4—有危险的集中性缺陷泄漏电流实验接线图VkV~Taba接线：测量准确，μA表在低压侧，读数操作安全，但试品不接地b接线：试品一端接地，测量系统在高压侧。为防止测量系统和试品高压侧电极及引线的电晕，需加屏蔽。仪表在高压侧，操作观察时特别注意安全二.介质损耗角正切的测量1．测试功效有效：ａ．整体受潮、全面老化

b．小电容试品的严重局部缺陷

c．绕组上附积油泥

d．绝缘油脏污劣化等

很少有效：大容量设备的局部缺陷2.西林电桥通常施加5～10kV交流电压电桥平衡时：即：或∵∴∵取则：3.西林电桥接线正接线：Ｄ点接地，Ｃ点接高压，试品两端不能接地。电桥可调部分处于低电位，调试方便安全，主要用于实验室试验反接线：Ｄ点接高压，Ｃ点接地，试品一端直接接地。电桥本体应有高绝缘强度，有可靠的接地线，适用于现场试验西林电桥反接线4.测量的影响因素（1）外界电磁场干扰——屏蔽（2）温度的影响——尽可能在10~30℃的条件下测量（3）试验电压的影响——测量与的关系，有助（一般5～10kV)

于判断绝缘的状态和缺陷的类型，图3-11（5）试品电容量的影响——对电容量大的试品，测不灵敏，应分别测量各部分的（4）试品表面泄漏的影响——将试品擦拭干净，必要时加屏蔽第四节

局部放电的测量局部放电的概述局部放电的概念指由于电气设备内部绝缘里面存在的弱点，在一定外施电压下发生的局部的重复击穿和熄灭现象局部放电的危害局部放电发生在绝缘内部的气隙或气泡之中，在这个很小的空间内电场强度很大。它的放电能量很小，所以它的存在并不影响电气设备的短时绝缘强度。但如一个电气设备在运行电压下长期存在局部放电现象，这些微弱的放电能量和由此产生的一些不良效应，就可以慢慢地损坏绝缘，日积月累，最后可导致整个绝缘被击穿，发生电气设备的突发性故障局部放电的特点介质内部发生局部放电时，会发生许多现象。有些属于电的：如电脉冲的产生，介质损耗的增大和电磁波放射；有些属于非电的：如光、热、噪音、气体压力的变化和化学变化局部放电的检测这些现象都可以用来判断局部放电是否存在，因此检测的方法也可以分为电的和非电的两类气隙ΙⅡZ~ΙⅡ局部放电等值电路极板间总电容气泡很小，Cg比Cb大，Ca比Cg大很多形成时间局部放电机理电极间加上交流电压U，则Cg上的电压为Ug

＝UCb/(Cb+Cg)第一次局部放电Ug随外加电压U升高，当U上升到Us瞬时值，Ug到达气系的放电电压，Cg气隙放电。于是Cg上的电压一下子从Ug下降到Ur，然后放电熄灭Ur为残余电压，接近为零每次放电对应一个局部放电电流脉冲。这一放电过程的时间很短（10-8数量级），可认为瞬时完成。每次放电，电压瞬时下降量为△Ug＝

Us－

Ur第二次局部放电第一次放电结束，Cg上的电压将再次上升，当它再次升到

Ug时，Cg再次放电，电压再次降到

Ur，放电再次熄灭放电过程不断循环表征局部放电的重要参数真实放电量qr当气隙放电时，放电总电容Cg′：Cg′上的电压变化为(Us－Ur)，故每次放电释放的电荷qr由于Ca>>Cb注意：试验中式中的各个量，都是无法实测得到的。所以要寻求其它能反映局部放电的量来测量。⑴视在放电量（q）Z~ΙⅡZ~ΙⅡ注意：其表达式中的量都是可以测得的。它是局部放电试验中的重要参量视在放电量q气隙放电引起的压降(Us－Ur)按反比分配在Ca、Cb上，Ca的电压变动为由于电压的变动，相当于试品放掉电荷q由于Ca>>Cb真实放电量qr和视在放电量q的关系由于Ca>>Cb，可知真实放电量qr比视在放电量q大得多,但二者存在比例关系，q值能相对的反应qr的值⑵放电重复率（N）⑶放电能量（W）指一次局部放电所消耗的能量其中：q为视在放电量，Ui为局部放电起始电压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。3.局部放电检测方法伴随局部放电会出现许多现象：电气方面的如电流脉冲、介质损耗增大、电磁波辐射等；非电方面的如光、热、噪声、气压变化、化学变化等，利用这些派生现象可以对局部放电进行测量。(1).非电检测法超声波检测法Ultra-highFrequency,UHF（声测法)工作原理：通过检测局放产生的声波信号实现局放测量特点：抗干扰能力强，使用方便，可以在运行中或耐压实验时检测局部放电，常用作放电定位。目前体外特高频传感的GIS局部放电在线检测、定位和诊断，研究佷活跃用于局部放电测量的超声检测系统，一般都包括三个基本部分，即声电转换、电信号放大以及信号显示。声电转换前置放大电光转换光电转换主放大显示光纤传输声测量系统的方框图原理：通过测量局放产生的光辐射实现局放测量。光电转换后，通过检测光电流的特性可以实现局放类型识别。沿面放电和电晕放电用光测法效果较好光检测法用气相色谱仪，通过检测变压器油分解出的各种气体的组成和浓度来确定故障（局放、过热等）状态。局部放电引起的气相色谱特征是C2H2

和H2

的含量较大。特点：灵敏度高，操作简单，且设备不需要停电，适合在线绝缘监测。色谱分析法（DGA,DissolvedGasAnalysis)(2).电气检测法脉冲电流法原理：发生局部放电时，试品两端出现瞬时的电压降落，在检测回路中引起一高频脉冲电流，将它变换成电压脉冲后用示波器等测量其波形或幅值，由于其大小与视在放电量成正比，经过校准就能得到视在放电量，一般单位用pC此方法灵敏度高，应用广泛。

局部放电测量的基本回路—电检测法

发生局放时，试品两端会出现一个瞬时的电压变化，在检测回路中引起一高频脉冲电流，将它转化成电脉冲后就可以进行测量。（a）串联测量回路Ck—耦合电容，为Cx与检测阻抗Zm之间提供一个低阻抗的通道（电源本身由于高频感抗而无法提供），Ck内部必须无局放，值较大以增大Zm上的信号；Z—低通滤波器，以防局放时放电脉冲被电源的杂散电容旁路，同时也可阻止电源本身的干扰脉冲进入试品和测量支路局放并联、桥式测量回路（b）并联测量回路（c）桥式测量回路适合于试品一端接地的情况外部干扰在Zm和Z`m上的干扰信号基本抵消测量仪器：示波器，峰值表，脉冲计数器电压分布的测量

高压输电线路绝缘子串电压分布模型一、绝缘子串的等值电路及电压分布曲线电压分布的测量

检测零值绝缘子火花间隙法——短路叉小球放电法红外热像仪法测量电压分布阻容分压法因为悬式绝缘子的机械强度较高，并且按需要可以组合成适合各种电压等级、各种机械荷载的绝缘子串，因而被广泛使用。

5.1工频耐压试验工频耐压试验：是交流设备的基本耐压方式。是鉴定电气设备性能最严格、最有效的直接方法，能有效发现较危险的集中性缺陷。它对判断电气设备是否投入运行具有决定性的意义。是保证设备绝缘水平，避免发生绝缘事故的重要手段。方法：1min工频耐压试验

在绝缘上施加工频试验电压1min,若不发生绝缘闪络、击穿和其它异常现象，则认为绝缘是合格的。

进行工频试验时，不允许直接使用电网的工频电压，必须使用专门的高压发生装置。工频高压的产生方法：高压试验变压器或其串级装置串联谐振回路获得工频高压(针对电缆、电容器等电容量较大的被试品）一、工频高电压的产生国标规定：在设备绝缘上加上工频试验电压1min，不发生闪络或击穿现象，认为设备合格，否则不合格。工频耐压原理接线：调压设备试验变压器过电流保护装置测量球隙被试品过电流保护装置工频耐压试验的接线电压高容量小试验变压器高压侧电流I和额定容量P主要取决于试品的电容，即体积小绝缘裕度小连续运行时间短,不需要复杂的冷却系统漏抗较大(短路电流较小),可降低机械强度方面的要求高压试验变压器的特点

试验变压器结构图试验变压器结构图1.低压绕组2、高压绕组3、铁芯4、外壳5、高压套管6、均压环7、绝缘支柱变压器的体积和重量近似地与其额定电压的三次方成比例。当所需的工频试验电压很高（例如超过750kV）时，再采用单台试验变压器来产生在技术和经济上不合理。U≥1000kV时,采用若干台试验变压器组成串级装置来满足要求。串级试验变压器工频高电压的产生工频高压的产生

T1的容量为T2的容量为各级试验变压器的容量不一样，T1的容量为

T2的容量为

总的制造容量为而串级装置的输出容量为

串级装置的容量利用率为

n级串级装置的容量利用率为工频高压的产生双套管户内串级试验变压器

户外串级试验变压器

3.常用的调压装置如果在试验变压器初级绕组上突然从零开始升压，由于励磁涌流在被试品上产生过高的在电压，或者试验中突然切断电源，由于切除空载变压器也将引起过电压。因此，必须通过调压器升压和降压。(1)自耦调压器(2)移圈式调压器(3)电动发电机组(4)感应调压器工频高电压的产生谐振时

工频谐振工频高电压的产生1、低压侧测量2、高压侧测量（静电电压表、电容分压器、球隙、高压电容器和整流装置串联）低压侧测量不准，因为具有容升效应工频高电压的测量1.静电电压表可测量直流、交流，测的是有效值2.电容分压器配电压仪表工频高电压的测量分压器图片3.球隙唯一能直接测量高达数兆伏的各类高压峰值的测量装置。球隙在峰值放电，测量电压是峰值，可测量直流、交流和冲击电压4、高压电容器和整流装置串联工频高电压的测量球隙的优点击穿时延小，具有比较稳定的放电电压值和较高的测量精度50%冲击放电电压与静态（交流或直流）放电电压的幅值几乎相等。不必对湿度进行校正。国际电工委员会综合比较了各国高压试验室所得实验数据编制成标准球隙放电电压表。工频高电压的测量测试球隙二.直流高压试验

1.直流高压试验的场合

被试品的电容量很大的设备(如长电缆、电力电容器)常用直流高电压试验来代替工频电压试验。对直流输电设备进行直流高压试验。泄漏电流测量2.直流高压试验的特点

试验设备容量小，重量轻，便于现场试验；可同时进行泄漏电流测量直流耐压试验更能有效发现电机定子端部的绝缘缺陷对绝缘损伤小对交流电气设备绝缘的考验不如交流耐压试验接近实际3高压直流的产生将工频高电压经高压整流器而变换成直流高电压。利用倍压整流原理制成的直流高压串级装置（或称串级直流高压发生器)能产生出更高的直流试验电压。高压直流的产生

半波整流

T~VT~V1123V2倍压整流

2Um+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

Um串级直流高压发生器

UoRor空载输出电压：Uo＝2nUmUm－电源交流电