电气设备绝缘的检测与诊断-交流耐压试验（高电压技术）

第三章电气设备绝缘特性的检测和诊断3-1绝缘电阻和吸收比的测量3-2泄漏电流的测量3-3介质损失角正切值的测量3-4局部放电的测量3-5绝缘油实验3-6交流耐压实验3-7直流耐压试验一、交流耐压试验目的与要求1、交流耐压试验的目的交流耐压试验是考验被试品绝缘承受各种过电压能力的有效方法，特别是工频耐压试验的电压、波形、频率和在被试品绝缘内部电压的分布，均符合在工频电压下运行时的实际情况，因此能真实有效地发现绝缘缺陷。3-6耐压实验工频交流耐压试验最有效最直接的试验方法二、交流耐压试验的要求●交流耐压试验应该在被试品的绝缘电阻及吸收比的测量、直流泄漏电流的测量及介质损失角正切值测量均符合要求后进行。●交流耐压试验必须选择合适的试验电压和耐压时间。试验电压越高，被试品被击穿的可能性越大；反之，试验电压越低，又不能及时发现缺陷。另外，试验标准中规定交流耐压的时间为1min，一方面这是为了便于观察试品的情况，使有缺陷的绝缘来得及暴露出来；另一方面，又不至于因时间过长而引起绝缘损伤，甚至使合格的绝缘造成热击穿。1、试验接线及各元件的作用三、试验设备与试验接线试验变压器控制箱1-调压器——逐渐调节输入电压（不允许突然加压或突然切断电源）2-试验变压器——获得所需的实验电压3-高压测量仪表——直接测量作用在被试品两端的电压4-保护球隙——防止因误操作或发生谐振时，在被试品两端出现过高的电压而损坏被试品（其放电电压通常调整在实验电压的115%~120%）5-毫安表——监视回路电流6-R1——①限制被试品发生闪络时回路电流②防止出现截波而损坏试变的纵绝缘。（一般取0.1Ω/V，常用水电阻）7-R2——限制保护球隙放电时的回路电流，一免烧伤球表面，影响放电电压的特性。（一般取0.1~0.5Ω/V，常用水电阻）组成元件及作用VaxEFAXax为低压绕组AX为高压绕组FE为测量绕组调压器自耦式——漏抗小、功耗小、体积小、波形畸变少，价格低，但容量小移卷式——容量大，但漏抗大，波形畸变少电动—发电机组——波形好，可均匀调压，不受电网电压质量的影响，但投资大试验变压器1、与普通电力变压器相比，具有的特点多为单相式（分单套管和双套管两种类型）电压高（>750KV可采用串接方式来获得）绝缘裕度小短时工作制容量小多为容性负荷2、容量的确定S=2πfCU2×10-3（KVA）式中U——试验电压（KV，有效值）;C——被试品电容（μF）

f——频率（Hz)2.工频高压的测量（一）在低压侧间接测量（对小容量试品）在试变的低压绕组上用电压表测量，再乘以变比K，即U2=KU1（二）在高压侧直接测量（对大容量试品）容升效应按测量设备的不同可分为1、球隙（1）原理：在均匀（或稍不均匀）电场中，击穿电压分散性小，一定的距离d对应一定的击穿电压Ub。为此，应保证d≤0.5D（D为铜球直径）。球隙要保持光滑，测试时应取4~5次平均值。（2）特点可测量DCHV、ACHV和冲击高压，测AC时是幅值。（3）适用范围高压试验室2）特点可测DCHV、ACHV，测AC时是有效值。2、静电电压表1）原理可动电极在电场力作用下带动反光镜转动并折射到标尺上指示。3）适用范围高压实验室3、电容分压器

(1)原理K为分压比，C1为高压臂电容，C2为低压臂电容。如图所示：（2）特点可测ACHV，有效值。（3）适用范围工程现场、实验室4、电压互感器工程现场，≤250kV的电压3、试验结果分析加压一分钟内无任何异常现象即为合格。

(1)电流表指示情况1）XC/XL=2时，击穿前后试验回路电流不变;2）XC/XL>2时，击穿前后试验回路电流上升;3）XC/XL<2时，击穿前后试验回路电流下降;（2）有否异声、冒烟、跳火、燃烧（3）对有机绝缘材料，耐压后有否发热（4）对有机绝缘材料，耐压后R∞有否严重下降（一般不得超过30%）4、试验注意事项（1）试验应记录气象条件（2）工频耐压只能检测有线圈设备的主绝缘缺陷，纵绝缘缺陷往往不能测出。（3）对大容量试品(如电缆、电容器）的交流耐压试验通常采用串联谐振法、超低频试验法。高电压技术—交流耐压试验

导言交流耐压试验电气设备的绝缘结构在运行中要经受工作电压、暂时过电压、雷电过电压以及操作过电压的作用，而交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度最有效和最直接的方法。

交流耐压试验的意义和特点1交流耐压试验设备2试验步骤和注意事项4实操演练6目录CONTENTS交流高压的测量3对交流耐压试验结果分析判断5交流耐压试验拓展7交流耐压试验会描绘工频耐压试验回路，懂得回路中各元件的作用目标了解交流耐压试验目的和特点及试验电压、试验时间的确定知晓试验变压器与普通变压器的区别，会根据被试品选择试验变压器的容量领会交流耐压在高压侧直接测量的原因（容升效应）掌握工频耐压试验的接线、试验方法及注意事项，能初步分析判断工频耐压的试验结果交流耐压试验会根据被试品计算与选择试验变压器的容量目标了解交流高压试验设备（试验变压器）的作业和特点了解调压器的类型及其特点，一般了解串级试验变压器的原理了解交流高电压的测量设备及方法了解交流高压试验设备（串联谐振试验装置）的原理及意义01交流耐压试验的意义和特点工频交流耐压试验能有效地发现绝缘中危险的集中性缺陷，可以鉴定电气设备的耐电强度（优点）。但对于固体有机绝缘，在较高的交流电压作用时，会使绝缘中的一些弱点进一步发展，引起绝缘内部的累积效应（缺点）。按规程要求施加工频试验电压，要求持续1min，这个时间规定一是为了保证全面观察被试品的情况，使绝缘中危险的缺陷来得及暴露出来，同时也是为了不致于因时间太长而引起不应有的绝缘损伤，甚至使本来合格的绝缘产生热击穿。意义特点耐压时间一.交流耐压试验的意义和特点02交流耐压试验设备T——试验变压器，用来升高电压；AV——调压器，用来调节试验变压器的输出电压；G——保护球隙，用来限制试验时可能产生的过电压，以保护被试品；R1——保护电阻，用来限制被试品突然击穿时在试验变压器上产生的过电压及限制流过试验变压器的短路电流电流，一般取0.1～1Ω/V；R2

——球隙保护电阻，用来限制球隙击穿时流过球隙的短路电流，以保护球隙不被灼伤，一般取0.1～0.5Ω/V；CX——被试品。交流耐压试验原理接线图Ty—调压器；T—试验变压器；R—限流电阻；r—球隙保护电阻；G—球间隙；Cx—被试品电容；C1、C2—电容分压器高、低压臂；PV—电压表二.交流耐压试验设备试验变1.电压高2.绝缘裕度小4.漏抗较大3.短时工作，发热轻5.容量小高压试验变压器一般为单相，原理上与电力变压器并无区别，但由于使用中的特殊要求，在结构和性能上有如上特点二.交流耐压试验设备213优点：调压范围广、漏抗小、波形畸变小、体积小、价格低局限：易发热，容量小自耦调压器感应调压器移圈式调压器优点：容量大局限：漏抗大，输出波形有不同程度的畸变调压性能与移圈式调压器相似，但输出波形畸变较大，漏抗较大，价格较贵，很少采用4电动发电机组优点：不受电网电压质量影响，可得到很好的正弦电压波形和均匀的电压调节，适用于要求高的场合。局限：价格昂贵，运行费用高二.交流耐压试验设备03交流高压的测量01低压侧测量的方法是在工频试验变压器的低压侧或测量线圈(一般工频试验变压器中设有仪表线圈或称测量线圈)的引出端接上相应量程的电压表，然后通过换算，确定高压侧的电压。低压侧测量02在对重要设备、特别是容量较大的设备进行工频耐压试验时，由于“容升效应”的存在，要求直接在被试品的两端测量电压，否则将会产生很大的测量误差；也可能会人为的造成绝缘损伤。被试品的电容量及试验变压器的漏抗越大，则“电容效应”越显著。高压侧测量工频试验变压器在耐压试验时的简化等值电路电容效应引起的电压升高原理示意三.交流高压的测量1.静电电压表测量工频电压有效值3.电容分压器测试法高压侧测量方法2.球隙测量工频电压幅值4.电压互感器测试法三.交流高压的测量04试验步骤和注意事项选择试验设备与接线图现场布置与接线调整保护球隙确定试验电压值根据被试品情况与现有仪器条件，选择合适的试验方法与试验仪器根据相关标准，恰当的确定交流耐压试验值非被试相应可靠接地，接线应由第二人复核无误空升均匀缓慢地升压，调整球隙距离由于交流耐压试验会使绝缘中的一些缺陷更加发展，对绝缘有一定的破坏，所以必须在做了其他试验(包括直流耐压试验)之后，并查明通过其他各项试验，设备绝没有发现什么问题，才能进行交流耐压试验。若通过其他项目的试验，认为设备绝缘存在问题，应查明原因，并加以消除，否则不应轻率地决定作交流压试验四.试验步骤和注意事项耐压后的检查记录进行耐压耐压后应进行绝缘复核，并进行充分放电接地按规定速度进行升压，并密切观察现场情况是否异常记录时应包含温度、天气状况等四.试验步骤和注意事项05交流耐压试验结果分析判断1.耐压中发生击穿被试物是否发生击穿可通过下列情况进行分析：a.表计的指示b.电磁开关的动作情况c.耐压中其它异常情况2.耐压后普遍或局部发热对有机绝缘，耐压试验以后经试验人员触摸，若出现普遍的或局部的发热，都应认为绝缘不良(如受潮)，需进行处理(如干燥)3.耐压后绝缘明显下降对综合绝缘的设备，或者有机绝缘，其耐压后的绝缘电阻与耐压前的比较不应明显下降，否则须进一步查明原因。4.沿面闪络或空气放电若经清洁、干燥处理后，耐压中仍然发生沿面闪络或局部有火红现象，则说明绝缘存在问题，如老化、表面损耗过大等。五.交流耐压试验结果分析判断06交流耐压试验实操演练手车开关断口间耐压原理接线图10kV手车式真空断路器交流耐压试验实操演练六.交流耐压试验实操演练交流耐压各仪器接线示意六.交流耐压试验实操演练10kV手车式真空断路器交流耐压试验实操演练手车开关实物示意图六.交流耐压试验实操演练10kV手车式真空断路器交流耐压试验实操演练试验变与球隙实物示意图六.交流耐压试验实操演练10kV手车式真空断路器交流耐压试验实操演练调压控制箱实物示意图六.交流耐压试验实操演练10kV手车式真空断路器交流耐压试验实操演练07交流高压耐压试验拓展1.倍频感应耐压2.串级高压试验变压器3.串联谐振试验4.冲击耐压试验1.倍频感应耐压随着电压等级的提高，线圈类电气设备的匝间绝缘相对比较薄弱，于是对匝间绝缘的考验就显得极其重要，因为在额定频率下，施加1.2倍的额定电压时，铁芯磁通将达到饱和，励磁电流将急剧增加。故给铁芯施加1.3倍额定值以上的工频激磁电压是行不通的，只有提高励磁电源频率来提高绕组匝间电压，才能达到预期的电压。一般感应耐压试验频率为100、150、200H，是工频的整数倍，故称为倍频感应耐压。倍频感应耐压试验是指在被试品低压绕组上施加倍频电压，在高压绕组或中压绕组上感应产生高压进行的试验。当试验所采用的频率超过100Hz时，为了避免频率的提高加重对绝缘的负担，应缩短试验的时间。倍频耐压意义耐压时间七.交流耐压试验拓展单台试验变压器的电压更高时，其制造费用随电压的升高而迅速增加，同时在机械机构和绝缘上都有困难，试验变压器的体积和重量也随之急剧增加，所以目前单台试验变压器的额定电压很少超过750kV。当需要更高的输出电压时，可将2～3台试验变压器串接起来使用，使它们的电压互相叠加得到更高的电压，并且使单台试验变的绝缘结构大为简化。2.串级高压试验变压器T1、T2、T3—三级试验变压器；1—低压绕组；2—高压绕组；3、4—累接绕组；Z1、Z2—绝缘支柱；TM—调压器；T0—被试品七.交流耐压试验拓展在现场耐压试验中，当被试品的试验电压较高或电容值较大，试验变压器的额定电压或容量不能满足要求时，可采用串联谐振试验装置进行试验。试验的原理接线图和等值电路如左所示，等值电路中R为代表整个试验回路损耗的等值电阻，L为可调电感和电源设备漏感之和，Cx为被试品电容。3.串联谐振试验T—励磁变压器；L—电感；R—限流电阻；UCx—被试品上的电压；Cx—被试品电容；C1、C2—电容分压器高、低压臂；PV—电压表七.交流耐压试验拓展3.串联谐振试验当回路发生谐振时，XL=XC串联谐振实物示意图七.