绝缘特性试验

绝缘特性试验调试管理部刘大虎2011年03月7日

1绝缘特性测量的目的和意义检查电气设备绝缘性能的绝缘试验大致可分为绝缘特性试验和绝缘强度试验。绝缘特性试验是在较低的电压下，以比较简单的手段，从各种不同的角度鉴定绝缘的性能。绝缘特性试验一般包括：绝缘电阻测量、吸收比测量、极化指数测量、介质损耗因数测量。1绝缘特性测量的目的和意义绝缘特性试验主要用来判断绝缘的质量状态及发现可能出现的或整体缺陷，以判断设备是否能继续绝缘强度试验的一个辅助判断手段，出厂前的绝缘特性测量可作为日后维护上有价值的资料，以判断设备是否老化、受潮及其他原因引起的绝缘劣化等。2绝缘特性试验原理绝缘电阻是外施电压除以全电流后的值，由于电流是随时间变化的量。该电流通常由三部分组成：位移电流、吸收电流、泄漏电流组成。位移电流即电容电流，一般经0.5s基本衰减完毕；吸收电流是绝缘介质的极化，衰减较慢；泄漏电流是介质内部或表面移动的带电粒子产生的传导电流，一般不随时间变化。全电流的这种衰减现象称之为介质的吸收。2绝缘特性试验原理由于总的电流随着时间的增加而逐渐衰减，因此绝缘电阻随着增加逐渐上升，并趋向稳定。特别是绝缘性能良好时，需要很长的时间才能达到稳定值，且绝缘电阻值较高。反之，如果绝缘性能不好时，由于电阻电流较大，很快电流就达到稳定值，且绝缘电阻值较低。由此将60s与15s绝缘电阻值之比称为吸收比；10min与1min绝缘电阻值之比称为极化指数。2绝缘特性试验原理3绝缘特性试验方法绝缘电阻试验一般采用绝缘电阻表法，属于直流试验方法。一般直接读取15s和60的绝缘电阻值，R60/R15即吸收比；或读取1min与10min绝缘电阻值，R10/R1比值即极化指数。3150kVA和10kV以下变压器测量60s绝缘时一般采用2500V绝缘电阻表（量程不低于10000M）。其他使用5000V（量程不低于100000M）的绝缘电阻表。3绝缘特性试验方法由于测量时受到表面污秽或周围大气条件（特别是相对温度较高时）的影响，常会使得绝缘电阻降低很多，在实际测量中应充分考虑这些因素。一般在试验后，必须将电极短路接地10min以上，将剩余电荷尽量放完，然后再进行下一试验。3绝缘特性试验方法3绝缘特性试验方法4绝缘电阻试验结果的判定绝缘电阻、吸收比及极化指数的测量是评价电气设备绝缘质量的方法之一。由于绝缘电阻测试只需一个兆欧表就可以进行，而且是一种非破坏性试验，在现场使用十分方便，因此被广泛采用，通过绝缘电阻的测量有助于对绝缘状况做出正确的分析判断。绝缘电阻在某一电压范围内大致为不变的值，当绝缘介质受潮劣化或绝缘介质中存在缺陷时，在较低的电压下，绝缘电阻就呈现较低值。绝缘电阻的测定结果与温度有关，当温度上升时，绝缘电阻下降，一般测量温度要求在10-40度，温度小于85%。对于新安装和大修的电气设备进行的试验，称为交接验收试验，其目的是鉴定电气设备本身及其安装和大修的质量。交接验收试验和预防性试验的目的是一致的。由于电力设备在设计和制造过程中，不免存在一些质量问题，而且在安装过程中也可能出现损坏，由此将造成一些潜伏性缺陷。电力设备在运行中经常处于热，化学，机械振动以及其他因素的影响，其绝缘易出现劣化，甚至失去绝缘性能，造成事故。5外施交流耐压试验5.1目的：为保证出厂的电气设备安全可靠运行，必须使得设备的绝缘电气强度符合要求，即考核设备在正常工作和非正常状态下（如遭雷电过电压、操作过电压）能安全可靠运行，因此需对设备进行短时工频耐压的试验。5外施交流耐压试验5.2原理：短时工频耐受电压试验是对绝缘施加一次相应的额定耐受电压（有效值），其持续时间为1min。外施耐压试验时，被试绕组及其引线或相连元件均承受同一试验电压，而非被试绕组则短路接地。外施耐压试验的目的是考核绕组对地和绕组之间的主绝缘强度

。5外施交流耐压试验5外施交流耐压试验5.3试验方法：以变压器为例。试验接线原理图如下：5外施交流耐压试验对高压绕组进行外施耐压试验时，将高压绕组首末端相连，高压绕组首末端U1和U2为同一电位，设高压绕组对地电容为C1，高压绕组对低压绕组为C12，低压绕组对地电容为C2。高压绕组中从U1和U2端流过的电流方向相反，此电流产生的磁通在铁心中的方向相反，这样就变为通过空隙的漏磁，且在高压绕组上下各一半绕组中闭合，5外施交流耐压试验漏磁在绕组中会有感应电动势产生，因此绕组中点M的电位将和U1、U2端不同，但因电容电流很小，漏磁又通过空隙，漏磁链极小，故M点的电位和U1及U2的电位差别很小；低压绕组情况类似，可以认为高压绕组近似处于同一电位，低压绕组均处于地电位。不正确的接线：5外施交流耐压试验高压绕组的末端U2不接地，低压绕组U2端接地，U1端悬浮，铁心接地，油箱接地。高压绕组短接，低压绕组短接不接地。5外施交流耐压试验5外施交流耐压试验试验要求：试验加压要在试验电压的1/3以下合闸，检查测量装置指示是否政党，然后尽快升压，当电压高于75%额定耐压值时，则应以0.02U/s的速率上升，这样既能避免试品在接近试验电压U时耐压时间过长，又能在仪表上准确读数。在试验电压下保持规定时间后，应迅速降压，在降低到试验电压的1/3以下时，才可以分闸。不能在较高的电压下突然切断，以避免可能出现瞬变过程而导致发生过电压损坏设备或仪表。5外施交流耐压试验在试验过程中如果发生放电或击穿，则应立即切断电源，因为放电或击穿后产生的过电压可能导致试品损坏。5外施交流耐压试验5.4外施耐压试验结果的判断：在外施耐压试验时，如果未发现内部绝缘击空或局部损伤，则试验合格。目前，在工频耐压试验中主要还是依赖仪表指示的变化和被试品有否异常声响来进行判断。在试验过程中，仪表指示稳定不变，被试品无异常声响则可以判断试品通过外施耐压试验。如果仪表指示发生变化，被试品内部有放电声响则说明有问题，未能通过试验。在试验过程中，如仪表无明显变化，但试品内部有异响，应重复试验，并找出原因，消除异响。5外施交流耐压试验5.5试验操作：检查试品型号规格及试验电压；试品的绝缘性能试验（绝缘电阻、介损）是否已试验；试品外壳接地良好；非被试绕组短接并接地；对可能有空气的部位应放气；测量端子接线是否正确；5外施交流耐压试验确定试验变压器的容量及额定电压，如需要时应选择补偿装置的容量；检查测量和保护设备；按规程要求接线并注意对地距离；发出施加电压信号并按要求升压并仔细观察试品试验过程中的状态；填写试验记录，包括试验电压、电流、试验结果、日期、人员等。26工频谐振耐压试验的优点减少电源容量（包括变压器、调压器等）试品击穿时的故障电流减小电源中的谐波成分大大减少并联谐振：当输出电压满足要求，而试验变压器的容量不够时，还可以考虑并联谐振的方法6直流耐压试验6.1特点：试验设备轻便，容量小可同时测量泄漏电流。局放小，对绝缘的损伤小。不如交流耐压实验更接近真实工况。286直流耐压试验6.1整流直流高压的获得一半波整流和全波整流高压硅堆承受两倍的电源电压电压脉动系数29一半波整流和全波整流30二倍压整流回路(a)两倍电压（b)两倍电压（c）三倍电压带上负载后，三种倍压装置的输出电压会降低，并出现脉动31二倍压整流回路(a)两倍电压（b)两倍电压（c）三倍电压带上负载后，三种倍压装置的输出电压会降低，并出现脉动32倍压整流回路33三串级直流高压装置空载时，各点电压为：两级直流高压装置34串级直流高压装置35串级直流高压装置的参数计算平均电压：

脉动电压：

平均电压降落：

可见，脉动与电压降落与电源频率、级数、电容量、负载电流有关脉动系数：<5%(1)(2)(3)36减少串级直流高压装置的脉动的方法1合理选择级数n令得2取C’＝2CCn’的电压为其余电容器的一半，因而其高度可减小到一半。在相同的结构形式下，Cn’的电容量可为其他电容器的两倍，此时电压降落为：对于超高压直流装置，采用高电压、大电容量的电容器和高频整流是有利的与（2）式比较，减小3从上到下逐级增加电容，即Ck＝Ck’=kC实际很少采用37

直流耐压试验的基本接线6直流耐压试验在被试物上加上高于工作电压一定倍数的试验电压并经历一定时间的一种绝缘强度试验。在升压过程中，分阶段读取在该电压下的泄露电流值，绘出直流电压和泄露电流的关系曲线，用以衡量在直流试验电压下的绝缘情况。直流耐压试验的原理与绝缘电阻试验的原理相同，只是试验电源由高压整流装置供给，泄露电流用微安表测量。6直流耐压试验绝缘良好的被试品泄露电流曲线是近似直线，当绝缘受潮或有缺陷时，电流急剧增加。接线的两种方法：微安表接低压与微安表接高压。前者读数方便，但受杂散电流影响大。6直流耐压试验注意：安全警戒各绕组试验前均应接地。试验时仅开放被试相。再次试验前，应接地一小时。高压导线尽量短，直径尽量大，对地或接地体有足够距离。升压时将低压侧微安表短路。试验电源尽量稳定，可在电源处加稳压器，为微安表并联电容。7局部放电测量7.1目的：传统的观点认为，设备在经受短时工频耐压和冲击耐压后，便可保证长期运行，但随着电压等级的不断提高，在大量的运行事故中发现，一些电气在没有遭受任何过电压的情况下，也会发生绝缘故障。造成这些故障的原因是在长期运行过程中，其内部绝缘的某些薄弱部位在高场强作用下发生了局部放电，从而导致绝缘性能下降，在严重的局部放电长期作用下，甚至造成击穿。7局部放电测量因此，对于一些高压电气设备在长期工作下能否安全可靠运行，仅通过短时工频耐压和冲击耐压试验考核是不够的，尚须考核其局部放电性能。

制造厂对这项测试技术非常重视，现场也通过局放试验发现了多起运行中的或新安装的设备中的缺陷。7局部放电测量7.2起始电压和熄灭电压：当外施电压逐渐上升，达到能观察到局部放电时的最低电压，即为局部放电起始电压。当外施电压逐渐降低到观察不到局部放电时，外施电压的最高值即为局部放电熄灭电压。7局部放电测量在实际测量中，为避免因测试系统的灵敏度不同而造成测试结果的不可对比，一般规定一个放电量水平，当放电达到或一出现就超过这个水平时的外施电压有效值就作为局部放电起始电压，当放电低于这个水平时的漆黑一团电压的最高值作为局部放电熄灭电压。对油纸绝缘，通过起始放电电压高于额定电压，而对于固体绝缘，放电电压与额定电压相差不大。7局部放电测量实际放电量和视在放电量放电过程中，在介质内部移动的电荷量移为实际放电量。在施加电压的介质两端出现的脉动电荷称为视在放电量。实际放电量无法测量，视在放电量可以测量。7局部放电测量测量时通常将模拟实际放电的电荷注入试品两端，以此出现的脉冲电压作为基准，然后与局部放电发生时的放电脉冲电压相比较得到视在放电量，单位用皮库（pC）表示。由于气泡一般较小，视在放电量可能比实际放电量小得多，即使如此，视在放电量仍不失为度量实际放电量的一个合适参数。目前，均将视在放电量作为局部放电测量的直接控制参数。7局部放电测量7局部放电测量7.3试验方法：局部放电测量方法分为电测法和非电测法两大类。电测法应用较多的是脉冲电流法和无线电干扰电压法。非电测法主要有声测法、光测法等。目前，电测法已广泛用于局部放电的定量测量。非电测法由于至今没有一个标准的局部放电定量方法，使其应用受到限制。但通过测量非电信号，可测定局部放电部位。7局部放电测量脉冲电流法测试原理：当试品Cx产生一次局部放电时，其两端就会产生一个瞬时电压变化，此时在被试品Cx、耦合电容Ck和检测阻抗Zd组成的回路中产生一脉冲电流，脉冲电流小检测阻抗，在其两端产生脉冲电压，将此电压进行采集、放大和显示等处理，就可测定局部放电的一些如视在放电量的数据。7局部放电测量7局部放电测量下面以变压器为例说明试验方法及标准：对于设备最高电压大于170KV的变压器均要进行局部放电测量（属出厂试验项目）。被试绕组的中性点端子应接地，施加电压应按下图进行，在不大于1/3U2的电压下接通电源并增加到U2，持续