电气设备绝缘的检测与诊断（高电压技术课件）

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直流耐压试验绝缘试验，可分为型式试验、出厂试验、交接试验、预防性试验等。1、绝缘预防性试验的定义

——对运行中的电气设备绝缘按规定定期进行的试验工作。2、绝缘预防性试验的意义

——及时发现运行中电气设备的绝缘缺陷，防患于未然。第三章电气设备绝缘特性的检测和诊断一、绝缘试验及其意义二、绝缘缺陷的分类⒈集中性缺陷２、分布性缺陷三、绝缘预防性试验的分类1、绝缘特性试验（非破坏性试验）——实验电压较低，不会损坏绝缘;主要包括：绝缘电阻及吸收比测量、泄漏电流测量、介损测量、局部放电测量、色谱分析等等。2、耐压试验（破坏性试验）——实验电压较高，有可能损伤绝缘。主要包括：交流耐压（又分为工频、串联谐振、三倍频、超低频0.1HZ）、直流耐压和冲击耐压等。先做非破坏性实验，再做破坏性实验。一、测试设备——兆欧表1、类型按电源类型分：手摇式和晶体管式。按输出的额定直流电压分：500、1000、2500、5000V；测试1KV及以上的电气设备一般选用2500V的兆欧表;

测试1KV以下的电气设备一般选用1000V或500V的兆欧表。3-1绝缘电阻和吸收比的测量2、原理接线——流比计原理辨识四种类型绝缘电阻表3、兆欧表的接线端子（1）E（接地端子）——非被试导体短接并接地（2）L（线路端子）——接到被试导体（3）G（屏蔽端子）——接被试导电附近的绝缘表面上。屏蔽端子的作用：消除被试品绝缘表面泄漏电流对测量结果的影响。以变压器、三芯电力电缆为被试品的试验接线图二、测试功效1、绝缘电阻2、吸收比K一般地，K＞1.3绝缘良好;K＜1.3可能受潮或有严重的集中性缺陷。通常规定加压60s时所测得的数值为被试品的绝缘电阻注意：如果被试品容量很小或绝缘较均匀时不无实用价值绝缘良好时，PI一般不小于1.5。对大型电机或大型电力变压器以及电容器等3、极化指数PI4、测试的有效性与局限性有效性：（1）严重受潮（2）有穿透性的导电通道（3）表面污秽局限性：非贯穿性的局部缺陷保证测试的安全性与准确性防止反充电而烧坏绝缘表的电流线圈三、测量步骤1、测试前：停电

→

放电→拆线→选表→验表2、测试时：接好电路（但L端子除外）→驱动摇表（120转/分）→待指针指向“∞”→接上L线开始记时→读取R15S读取R60S→→3、测试后拆下L线停止摇表

放电→→

四、影响测量结果的主要因素

1、温度

T↑→R∞↓↓，按指数函数的规律下降

2、湿度：

h↑→R∞↓3、放电时间要保证放电时间>充电时间，否则测试结果偏大

4、表面状态的影响

有、无屏蔽的测试结果比较？？

通常采用三比较法，即

①与规程比较

②与历史资料比较（纵向比较）

③与同类产品比较（横向比较）五、测量结果的分析判断高电压技术—绝缘试验概述

绝缘试验意义1绝缘试验分类2试验相关要求3在线监测技术4目录CONTENTS绝缘试验概述01绝缘试验意义意义：按照规定的试验方法对绝缘性能进行测试或试验，以发现设备绝缘缺陷，掌握电气设备绝缘的状况。02绝缘缺陷有一些是制造时潜伏下的，另一些则是运行中在外界作用的影响下发展起来的。如工作电压、过电压、大气影响(潮湿等)、机械力、热、化学等。01绝缘试验意义悬式绝缘子的瓷质开裂，发电机绝缘局部磨损，以及其他的机械损伤、开裂等等电机、变压器、套管等绝缘中的有机材料的受潮、劣化、变质等等集中性缺陷分布性缺陷绝缘试验意义02绝缘试验分类缘特特性试验也称非破坏性试验，是在较低的电压下或是用其他不会损伤绝缘的办法来测量绝缘的各种特性，判断绝缘内部有无缺陷。如：绝缘电阻试验、泄漏电流试验、局部放电试验、介质损失角正切值tan试验等。缺点：不能只靠它来可靠地判断绝缘耐压水平绝缘试验分类绝缘耐压试验也称破坏性试验。这类试验对绝缘的考验是严格的，能揭露那些危险性较大的集中性缺陷，保证绝缘有一定的水平或裕度。如：直流耐压试验、交流耐压试验、雷击和操作过电压冲击耐压试验等。缺点是可能会在耐压试验时给绝缘造成一定的损伤。绝缘试验分类绝缘试验绝缘特性试验绝缘电阻试验直流泄漏试验介质损耗正切值（tanδ）的试验局部放电试验其他试验等绝缘耐压试验交流耐压试验直流耐压试验雷电冲击电压试验操作冲击电压试验常见绝缘试验项目绝缘试验分类各类设备预防性试验项目设备名称试验项目电力变压器电力电缆高压套管断路器发电机SF6真空绝缘电阻试验√√√√√√直流泄漏试验√√—√—√直流耐压试验—√———√介质损耗因数试验√√√——〇绝缘油试验√√△——√微量水分试验△—△√——油中溶解气体试验△—△———局部放电试验——△———交流耐压试验〇√〇〇√—备注：“√”表示须进行；“—”表示不进行；“△”表示仅高电压及大容量设备需进行；“〇”表示大修后进行。绝缘试验分类03试验相关要求（1）试验日期及天气条件。如试验日期、天气、温度、湿度等（2）被试设备的铭牌数据，产品序号，安装位置（3）试验设备及仪表、仪器的型号及校验状况（4）试验方法和接线。（5）试验数据。（6）试验分析及结论。（7）试验人员的签名。试验记录试验报告试验数据的确定试验结果的分析试验相关要求试脸记录试验报告（1）试验接线、试验方法是否合理，试验电压，电流测量是否准确（2）仪器、仪表损坏、容量不足或型号选择不对也会对试验结果产生较大的影响（3）被试设备的表面状况会对试验结果会产生很大的影响（4）环境条件，特别是温度、湿度对试验结果会造成很大的影响（5）试验时要采取切实可行的措施来排除电磁场干抗试验数据的确定试验结果的分析试验相关要求（1）将试验结果与规程、标准进行对比。（2）将试验结果与历史数掲进行对比（3）将试验结果与同类设备的试验结果进行对比（4）将试验结果与多种试验项目数据进行综合分析（5）将试验结果同设备的结构和组成结合起来（6）将试验结果同设备的运行情况结合起来进行分析试脸记录试验报告试验数据的确定试验结果的分析试验相关要求04绝缘在线监测技术213可诊断设备的缺陷有过热缺陷(导体接触不良、铁芯漏磁异常等)，非过热缺陷(设备缺油、受潮等)红外热成像利用气相色谱分析仪对绝缘油中溶解气体的组分及其含量进行分析测试，可有效判断变压器和其他充油电气设备内部的潜伏性故障油中溶解气体分析测量其在运行电压下的总泄漏电流及阻性电流分量、避雷器阀片的受潮、老化等故障金属氧化物避雷器阻性电流分量测试绝缘在线监测技术高电压技术—绝缘电阻和吸收比的测量绝缘电阻表的工作原理1绝缘电阻和吸收比的测量2影响测量结果的主要因素4实操演练6目录CONTENTS试验步骤和注意事项3测量结果的分析判断5绝缘电阻和吸收比的测量了解兆欧表的工作原理、分类及三个外接端子（L、G、E）目标领会绝缘电阻、吸收比和极化指数的含义掌握用兆欧表测量绝缘电阻的接线方法和测试方法知晓影响绝缘电阻测试结果的因素及注意事项能初步分析判断绝缘电阻的测试结果（三比较法）绝缘电阻和吸收比的测量导言绝缘电阻、吸收比的测量

测量电气设备的绝缘电阻，是检测绝缘状态的最简便和最常用的方法之一，通过测量可以发现绝缘整体或贯通性受潮、脏污，绝缘油劣化，绝缘击穿和严重老化等缺陷。绝缘电阻通常采用绝缘电阻表（也称兆欧表、摇表）进行测量。绝缘电阻和吸收比的测量第一部分绝缘电阻表的工作原理绝缘电阻和吸收比的测量手摇式绝缘电阻表数字式绝缘电阻表常用的绝缘电阻表的额定电压有500V、1000V、2500V、5000V等几种绝缘电阻表一.绝缘电阻表的工作原理G为电源，电压线圈LV和电流线圈LA绕向相反、相互垂直且固定在同一转轴上，它们处在同一个永久磁场中，由于没有弹簧游丝，当没有电流通过时，指针可以停留在任一偏转角α位置，RV、RA分别为分压电阻（包括电压线圈的电阻）和限流电阻（包括电流线圈的电阻），RX为被试品绝缘电阻。01流比计原理一.绝缘电阻表的工作原理02线路端子L接于被试设备的高压导体上，接地端子E接被试品的接地端、外壳等处，屏蔽端子G直接与电源的负极相连，接于被试设备的屏蔽环。流比计原理一.绝缘电阻表的工作原理目前现场已广泛采用数字式绝缘电阻表，它采用整流电源，可根据需要选择电压量程，当在被试品绝缘上施加电压时，取被试品电压、电流信号经A/D转换，简单数值计算，用液晶数显方式给出结果。一.绝缘电阻表的工作原理第二部分绝缘电阻和吸收比的测量绝缘电阻和吸收比的测量01绝缘介质在直流电压的作用下会产生极化、电导等物理过程，直流电压下的流过绝缘介质的总电流i由电容电流i1、吸收电流i2、电导电流i3构成。02由于电介质的极化吸收现象，流过绝缘的电流要经过一个过渡过程才达到稳态值，通常认为加压60s时，通过绝缘的吸收电流已衰减至接近于零。二.绝缘电阻和吸收比的测量KR60”P通常取加压60s时所测得的数值为被试品的绝缘电阻。绝缘电阻R60”绝缘电阻极化指数P绝缘电阻吸收比K吸收比K与被试绝缘的尺寸无关，只取决于绝缘本身的特性。大型电机或大型电力变压器及电容器等，吸收现象特别显著。二.绝缘电阻和吸收比的测量第三部分试验步骤和注意事项绝缘电阻和吸收比的测量检查绝缘电阻表对被试品断电放电清洁被试品选择绝缘电阻表绝缘电阻表使用前应进行“0”、“∞”校验选择合适的测试电压，避免损坏被试品绝缘测试前应进行充分放电，尤其是大容量设备清洁外表面脏污等三.试验步骤与注意事项测量绝缘电阻对被试品放电记录接线待示数稳定后读取数值，数据异常的应进行分解试验、加屏蔽按要求接线，测试连接线应尽可能短测试结束后，应进行充分放电记录时应包含温度、天气状况等三.试验步骤与注意事项第四部分影响测量结果的主要因素绝缘电阻和吸收比的测量湿度与脏污主要影响绝缘表面泄漏电流，使绝缘电阻降低剩余电荷的存在，影响吸收比与绝缘电阻测量一般温度每上升10℃，绝缘电阻约减小1.5～2倍1.温度的影响2.湿度和表面脏污的影响4.感应电压的影响感应电压造成指针不稳定甚至损坏仪器3.放电时间的影响四.影响测量结果的主要因素第五部分测量结果的分析判断绝缘电阻和吸收比的测量1、绝缘电阻、吸收比和极化指数的数值所测得的绝缘电阻、吸收比和极化指数的数值不应小于一般允许值(参照相关规程)。若低于一般允许值，应进一步分析，查明原因。对电容量较大的高压电气设备的绝缘状况，除了绝缘数值外，主要还以吸收比和极化指数的大小作为判断的依据。如果吸收比和极化指数有明显下降者，说明绝缘受潮或油质严重劣化。五.测量结果的分析判断2、试验数值的相互比较1）与被试设备出厂、交接、大修前后和耐压前后的数值进行比较（纵比）2）与其他同类设备比较，同一设备各相间比较（横比）。比较结果均不应有明显的降低或较大的差异，否则应引起注意，对重要的设备必须查明原因五.测量结果的分析判断3、排除温度、湿度、脏污的影响由于温度、湿度、脏污等条件对绝缘电阻的影响根明显，所以在对试验结果进行分析判断时，应排除这些因素的影响，特别应考虑温度的影响。应设法将不同温度下所测得的绝缘电阻换算到同一温度的基础上再进行比较。R1、R2分别为温度t1、t2时绝缘电阻。五.测量结果的分析判断第六部分实操演练绝缘电阻和吸收比的测量10kV变压器绝缘电阻测试原理接线图屏蔽环安装位置示意10kV变压器绝缘电阻试验实操演练六.实操演练各类绝缘电阻表10kV变压器绝缘电阻试验实操演练六.实操演练变压器实物示意图10kV变压器绝缘电阻试验实操演练六.实操演练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、泄漏电流的概念3-2泄漏电流的测量泄漏电流是表征绝缘材料绝缘性能的一个重要参数。泄漏电流是在绝缘介质的两个电极之间施加直流电压后，绝缘介质内部导电离子定向移动形成的电阻性电流。二、泄漏电流测量试验的特点发现缺陷有效性高所加的直流电压一般要比兆欧表电压高，并可任意调节易判断缺陷性质在泄漏试验时，记下不同电压下的泄漏电流值并画成曲线。根据曲线的形状可判断缺陷的性质发现缺陷的灵敏度高采用灵敏度很高的微安表测量，其刻度均匀，读数精确泄漏电流/μAUsI1I21234某发电机泄漏电流与试验电压的关系

测量功效试验原理与测量绝缘电阻类似，但还有其特点：

(1)试验电压较高，能发现一些尚未完全贯穿的集中性缺陷;(2)测试电压可调，可制作泄漏电流与试验电压的关系曲线，更有助于对绝缘状况的全面分析;(3)直流耐压试验可与泄漏电流试验（分级加压）同时进行

综上所述，泄漏电流试验比测量绝缘电阻更有效、更灵敏。

三、实验接线

（1）微安表在高压侧优点：测量误差较小。缺点：操作不方便、不安全。（2）微安表在低压侧又可分为试品两极可对地绝缘与试品一极需接地两种情况。优点：操作较方便较安全。缺点：测量误差较大。实验接线图的解析T1为调压器----------调节电压T2为工频试验变压器------交流低压变交流高压使得电压满足实验要求，现场实验时可采用电压互感器代替（被试品电导较小，实验电流一般不超过1MA二极管即高压硅堆--------整流作用C为滤波电容-------使得整流电压平稳，C越大，加于被试品上的电压越平稳，数值越接近交流高压幅值。CX为被试品电容------当其值较大时，可以不加滤波电容器，但其值较小时，需接入一个0.1UF左右的电容器，减小电压脉动。R为保护电阻或叫限流电阻-------限制被试品被击穿时的短路电流的大小不超过高压硅堆和实验变压器的允许值。其值取10Ω/V,通常用玻璃管或有机玻璃管冲入水溶液制成。微安表-----做测量泄漏电流用，量程根据被试品的种类和绝缘情况适当选择试验方法1、对被试品施加电压额定电压为35KV及以下的电气设备施加30KV的直流电压；对额定电压为110KV及以上的设备施加40KV的直流电压；2、读数试验时按每级0.5倍试验电压阶段升高电压，每阶段停留1MIN后，微安表的读数即为泄漏电流值3、把泄漏电流与加压时间的关系，泄漏电流与试验电压的关系绘制成曲线。

五、测量时的注意事项

（1）微安表必须进行保护(读数值时才打开)

（2）试验电容量小的被试品应加稳压电容脉动系数S不应大于3%

（3）实验完毕后，应对被试品充分放电。

六、影响测量结果的主要因素

1、温度、时间的影响一般读取60秒时的数值

2、表面泄漏的影响

3、试验回路出现电晕造成的误差七、测量结果的分析判断（1）作i=f（u）曲线，即绝缘伏安特性（2）三比较法微安表及保护高电压技术—泄漏电流的测量了解原子的结构及电离的概念学习目标能初步分析判断泄漏电流的测试结果（i-u曲线）了解各种直流高压产生的基本原理及试验回路介绍掌握直流泄漏电流的接线方法和测试方法知晓影响泄漏电流测试结果的因素及注意事项理解直流泄漏电流试验的目的和特点01泄漏电流的概念泄漏电流的概念泄漏电流是表征绝缘材料绝缘性能的一个重要参数。泄漏电流是在绝缘介质的两个电极之间施加直流电压后，绝缘介质内部导电离子定向移动形成的电阻性电流。泄漏电流的概念02泄漏电流测量试验的特点泄漏电流测量试验的特点发现缺陷有效性高所加的直流电压一般要比兆欧表电压高，并可任意调节易判断缺陷性质在泄漏试验时，记下不同电压下的泄漏电流值并画成曲线。根据曲线的形状可判断缺陷的性质发现缺陷的灵敏度高采用灵敏度很高的微安表测量，其刻度均匀，读数精确泄漏电流测量试验的特点泄漏电流测量试验的特点泄漏电流测量试验的特点某发电机泄漏电流与试验电压的关系泄漏电流测量试验的特点测量功效

试验原理与测量绝缘电阻类似，但还有其特点：

(1)试验电压较高，能发现一些尚未完全贯穿的集中性缺陷;(2)测试电压可调，可制作泄漏电流与试验电压的关系曲线，更有助于对绝缘状况的全面分析;(3)直流耐压试验可与泄漏电流试验（分级加压）同时进行综上所述，泄漏电流试验比测量绝缘电阻更有效、更灵敏。03实验接线(1）微安表在高压侧优点：测量误差较小。缺点：操作不方便、不安全。（2）微安表在低压侧又可分为试品两极可对地绝缘与试品一极需接地两种情况。优点：操作较方便较安全。缺点：测量误差较大。实验接线实验接线实验接线实验接线图的解析实验接线实验接线图的解析T1为调压器----------调节电压T2为工频试验变压器------交流低压变交流高压使得电压满足实验要求，现场实验时可采用电压互感器代替（被试品电导较小，实验电流一般不超过1MA二极管即高压硅堆--------整流作用C为滤波电容-------使得整流电压平稳，C越大，加于被试品上的电压越平稳，数值越接近交流高压幅值。CX为被试品电容------当其值较大时，可以不加滤波电容器，但其值较小时，需接入一个0.1UF左右的电容器，减小电压脉动。R为保护电阻或叫限流电阻-------限制被试品被击穿时的短路电流的大小不超过高压硅堆和实验变压器的允许值。其值取10Ω/V,通常用玻璃管或有机玻璃管冲入水溶液制成。微安表-----做测量泄漏电流用，量程根据被试品的种类和绝缘情况适当选择04实验方法实验方法1、对被试品施加电压额定电压为35KV及以下的电气设备施加30KV的直流电压；对额定电压为110KV及以上的设备施加40KV的直流电压；2、读数试验时按每级0.5倍试验电压阶段升高电压，每阶段停留1MIN后，微安表的读数即为泄漏电流值3、把泄漏电流与加压时间的关系，泄漏电流与试验电压的关系绘制成曲线。05测量时注意事项123微安表必须进行保护(读数值时才打开)试验电容量小的被试品应加稳压电容脉动系数S不应大于3%实验完毕后，应对被试品充分放电。测量时注意事项06影响测量结果的主要因素影响测量结果的主要因素

1、温度、时间的影响一般读取60秒时的数值

2、表面泄漏的影响

3、试验回路出现电晕造成的误差07测量结果的分析判断电压作用时间测量结果的分析判断

（1）作i=f（u）曲线，即绝缘伏安特性（2）三比较法测量结果的分析判断微安表及保护测量结果的分析判断测量结果的分析判断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、试验目的与特点1、介质损耗角正切的概念。3-3介质损失角正切值的测量tanδ——反映绝缘介质在交流电压作用下，介质中有功电流分量和无功电流分量的比值，是衡量交流有功损耗大小的特征参数，其值越小，意味着绝缘的介质损耗越小二、介质损耗角正切测量目的有效性（1）受潮；（2）穿透性导电通道（3）绝缘内含气泡的游离，绝缘分层、脱壳（4）绝缘有脏污、劣化老化；（5）小等值电容被试品存在严重局部缺陷局限性对非穿透的局部损坏则不易发现，并且被试绝缘体积越大，反映局部缺陷越发不容易,故对尺寸较大的设备应分解测试。三、介质损耗角正切测量的特点假设集中性缺陷部分的绝缘与良好部分绝缘为并联关系

结论：对非穿透的局部损坏则不易发现，并且被试绝缘体积越大，反映局部缺陷越发不容易,故对尺寸较大的设备应分解测试。局部缺陷被掩盖！tgδ如果C4的单位取μf，则在数值上tgδ=C4四、测试设备1、用西林电桥测量tgδ的工作原理西林电桥基于西林电桥微机产品ZX——被试品CN——无损耗标准电容器（真空，约50pf）

R3——可调无感电阻

Z4——无感电阻R4与可调电容C4并联高压臂，在电桥外低压臂，在电桥本体内2、接线方式（1）正接线特点：被试品两端均对地绝缘优点：测试误差较小，测试时较为安全（电桥本体处于低电位）缺点：不便于进行现场测试（现场设备多为一端接地）（2）反接线特点：被试品一端接地优点：便于进行现场测试缺点：测试误差较大，测试时较危险（电桥本体处于高电位）3、测量时的注意事项（1）无论采用何种接线，电桥本体必须良好接地。（2）应在检流计灵敏度最低时切合电源（3）应尽量解体测试4、影响测量结果的主要因素（1）外界电场干扰（2）外界磁场干扰（3）温度的影响（4）试验电压的影响现场测试电压一般取10KV（5）被试品电容量的影响（6）表面泄漏电流的影响测试前应清除绝缘表面的积污和水分，必要时可在绝缘表面安装屏蔽环5、减小误差的措施（1）加设屏蔽（2）采用移相电源（可消除同频率的电场干扰）通过改变试验电源的相位，使得与干扰源反相（3）采用倒相法将电源正接、反接各测一次（4）采用数字滤波技术时域信号→频域信号→采用软件技术滤除干扰信号→计算tgδ真实值TE2000抗干扰介质损耗全自动测试仪信号输入接地柱电源插座及电源开关高压输出指示灯电流表过流开关高压输出端口可以拖地使用的高压线电力变压器高压侧对低压侧现场试验试品试验方法试验电压高压输出测量端屏蔽接地C1反接法1kV低压线圈地高压线圈外壳C2正接法10kV高压线圈低压线圈外壳C3反接法10kV高压线圈地低压线圈外壳电力变压器介损测试等值电路

电力变压器介损试验接线3C2C1C3C2C1C3C2C1C高压绕组低压绕组高压绕组高压绕组低压绕组低压绕组（a）高压绕组-对低压绕组及地；（b）低压绕组-对高压绕组及地；（c）高、低压绕组-对地(a)(b)(c)1.三比较法2.绕组的tgδ在20℃时不大于下列数值：330～500kV为0.6%；66～220kV为0.8%；35kV及以下为1.5%3.除tanδ值以外，还应注意CX的变化情况五、测量结果的分析判断高电压技术—介质损耗角正切值的测量

导言介质损失角正切值tgδ的测量介质损失角正切值tgδ是设备绝缘品质的重要指标，测量tgδ是判断电气设备绝缘状态的一项灵敏有效的方法。通过测量可以发现电气设备绝缘整体受潮、劣化变质以及小体积被试品中的严重局部性缺陷。基本原理-西林电桥1影响测试的主要因素2试验步骤和注意事项4实操演练6目录CONTENTS试验设备及常用接线3试验数据分析判断5介质损失角正切值tgδ的测量了解测量介质损耗因数tgδ的基本原理目标领会介质损耗因数tgδ测量的目的和特点掌握测量介质损耗因数tgδ的接线方法和特点知晓影响tgδ测试结果的因素及注意事项能初步分析判断tgδ的测试结果介质损失角正切值tgδ的测量01基本原理-西林电桥反接法西林电桥是一种交流电桥，配以合适的标准电容器，可在高电压下测量电气设备电容值和tgδ值。桥臂1为被试品；Cx、Rx为被试品的电容和电阻；桥臂2为高压标准电容器；桥臂3、4处在电桥本体内，分别为可调无感电阻和定值无感电阻与可调电容器的并联支路；G为交流检流计。基本原理-西林电桥反接法正接线时，被试品处于高压侧，两端均对地绝缘，此时桥体处于低压侧，操作安全方便，测试误差较小；但不便现场测试。反接线时，被试品一端接地，检流计G及调节元件R3、C4均处于高压端，相对不安全不方便，测试误差较大。但便于现场测试。基本原理-西林电桥02影响测试的主要因素主要因素1.外界电场干扰2.外界磁场干扰3.温度5.被试品电容量4.试验电压6.表面泄漏电流影响测试的主要因素1外界电场的干扰电场干扰的示意图外界电场干扰主要是干扰电源（包括试验用高压电源和试验现场高压带电体）通过带电设备与被试设备之间的电容耦合造成的。影响测试的主要因素电场干扰时的相量图当干扰结果使的相量端点落在阴影部分的圆弧上时，tgδ值将变为负值，这时电桥在正常接线下已无法达到平衡，只有把C4从桥臂4换接到桥臂3与R3并联（即将倒向开关打到-tgδ的位置），才能使电桥平衡，此时：1外界电场的干扰影响测试的主要因素电场干扰时的相量图为避免干扰，最根本的办法是尽量离开干扰源，或者加电场屏蔽，即用金属屏蔽罩或网将被试品与干扰源隔开，并将屏蔽罩与电桥本体相连，以消除的影响，但在现场中往往难以实现。对于同频率的干扰，还可以采用移相法或倒相法来消除或减小对tgδ的测量误差。1外界电场的干扰影响测试的主要因素电场干扰时的相量图测量时将电源正接和反接各测一次，得到两组测量结果C1、tgδ1和C1、tgδ1，根据这两组数据计算出电容Cx和tgδ。为分析方便，可假定电源的相位不变，而干扰的相位改变180°，这样得到的结果与干扰相位不变电源相位改变180°是完全一致的。1外界电场的干扰影响测试的主要因素用倒相法消除干扰的相量图当干扰不大，即tgδ1与tgδ2相差不大，C1与C2相差不大时：1外界电场的干扰影响测试的主要因素外界磁场干扰主要是测试现场附近有漏磁通较大的设备（电抗器、通信的滤波器等）时，其交变磁场作用于电桥检流计内的电流线圈回路而造成的。为了消除磁场干扰，可设法将电桥移到磁场干扰范围以外。若不能做到，则可以改变检流计极性开关进行两次测量，用两次测量的平均值作为测量结果，以减小磁场干扰的影响。2外界磁场的干扰影响测试的主要因素温度对tgδ占有直接影响，影响的程度随材料、结构的不同而异。一般情况下，tgδ是随温度上升而增加的。现场试验时，设备温度是变化的，为便于比较，应将不同温度下测得的tgδ值换算至20℃。应当指出，由于被试品真实的平均温度是很难准确测定的，换算方法也不很准确，故换算后往往有很大误差，因此，应尽可能在10～30℃的温度下进行测量。3温度的影响影响测试的主要因素4试验电压的影响tgδ与电压的关系曲线良好绝缘的tgδ不随电压的升高而明显增加,当绝缘内部有缺陷时，则tgδ将随试验电压的升高而明显增加。几种典型的情况：1)曲线1是绝缘良好的情况，其tg

几乎不随电压的升高而增加，仅在电压很高时才略有增加。2)曲线2为绝缘老化时的示例，在气隙起始游离之前，tg

比良好绝缘的低，过了起始游离点后则迅速升高，而且起始游离电压也比良好绝缘的低。影响测试的主要因素tgδ与电压的关系曲线3)曲线3为绝缘中存在气隙的示例，在试验电压未达到气体起始游离之前，tg

值稳定，但电压增高气隙游离后，tg

急剧增大，曲线出现转折，当逐步降压后测量时，由于气体放电可能已随时间和电压的增加而增强，故tg

高于升压时相同电压下的值。直至气体放电终止，曲线才又重合，因而形成闭口环路状。4试验电压的影响影响测试的主要因素tgδ与电压的关系曲线4)曲线4是绝缘受潮的情况，在较低电压下，tg

已较大，随电压的升高tg

继续增大，在逐步降压时，由于介质损失的增大已使介质发热温度升高，所以tg

不能与原数值相重合，而以高于升压时的数值下降，形成开口环状曲线。4试验电压的影响影响测试的主要因素5被试品电容量的影响对电容最较小的设备（套管、互感器、耦合电容器等），测量tgδ能有效地发现局部集中性的和整体分布性的缺陷。但对电容量较大的设备（如大、中型发电机、变压器，电力电缆，电力电容器等），测量tgδ只能发现绝缘的整体分布性缺陷，因为局部集中性的缺陷所引起的损失增加只占总损失的极小部分。对于可以分解为几个彼此绝缘的部分的被试品，应解体分别测量其各个部分的tgδ值，这样能更有效地发现缺陷。影响测试的主要因素6表面泄漏电流的影响被试品表面泄漏可能影响反映被试品内部绝缘状况的tgδ值。在被试品的Cx较小时需特别注意。为了消除或减小这种影响，测试前将被试品表面擦干净，必要时可加屏蔽。影响测试的主要因素03介质损耗正切角试验设备变频介质损耗因数测试仪介质损耗正切值的工作环境基本都在变电站内，测试干扰十分严重时，采用变频测量能得到准确可靠的结果。变频介质损耗因数测量仪采用自动变频在干扰频率50Hz两侧（45Hz和55Hz）各测一个点，然后推算50Hz频率下数据。实际上，平均前的两个介损值已十分接近，即使不平均也完全有参考价值。介质损耗正切角试验设备正接法、反接法原理接线图介质损耗正切角试验设备自激法原理接线图C1：上节电容，C2：下节电容，δ：C2分压电容低压端介质损耗正切角试验设备04试验步骤和注意事项1试验步骤a)将被试品断电，先充分放电后有效接地。b)检查电容量及介质损耗测试仪及测试线是否正常，记录设备油温等相应参数，对设备外绝缘及小套管等部位进行清洁，防止脏污等问题影响测试数据；c)根据被试品类型及内部结构选择相应的接线方式。常见设备接线方式：变压器、油浸倒立式电流互感器采用反接法；油浸正立式电流互感器及分压电容采用正接法；CVT采用自激法测量；d)将被试品试验接线并检查确认接线正确，变压器、电流互感器等设备非加压绕组应短路接地。试验步骤和注意事项e)设置试验仪器参数。试验电压应根据加压部位的绝缘水平选取，正常采用10kV，若加压部位为小套管或互感器二次绕组等，应降低电压至2.0-3.0kV；f)试验电压升压至试验电压后读取电容值和介损值，降压至零，然后断开电源；g)将测试数据与初值进行比对，确认无误后对充分放电后拆线，恢复被试设备试验前接线状态，结束试验。若试验数据异常，应排除试验接线，表面脏污等各种影响因素后重新按照以上步骤开展测试，直至确认数据的正确性。1试验步骤试验步骤和注意事项2注意事项a)测试时记录现场温度及空气湿度。b)被试品连同油浸绕组测量温度以上层油温为准，尽量使每次测量的温度相近，且应在变压器上层油温低于50℃时测量，不同温度下的tanδ值应换算到同一温度下进行c)测试完成切断高压电源并对被试品充分放电，在再次升压前，先取下放电棒，防止带接地放电棒升压。d)测试过程中测试设备和被试品外壳必须良好接地。e)测试数据超标时应考虑被试品表面污秽、环境湿度等因素，必要时可对被试品表面进行清洁或干燥处理后重新测量。试验步骤和注意事项05试验数据分析判断1电力变压器介质损耗因数与历年的数值比较不应有显著变化（一般不大于30%），20℃时的tanδ按下表进行判断Um（kV）35及以下66-220220330-50020℃时tanδ0.0150.0080.0080.006试验数据分析判断2高压套管套管测得的tanδ(%)按下表进行综合判断；电容型套管的电容值与出厂值或上一次试验值的差别超出±5%时应查明原因。Um（kV）20-3566-110220-500充油型0.0350.015/油纸电容型0.0100.0100.008充胶型0.0350.020/胶纸电容型0.0300.0150.010胶纸型0.0350.020/试验数据分析判断3电流互感器1）电容量初值差不超过±5%（警示值）2）运行中介质损耗因数tanδ不大于下表的数值要求（注意值）且与历年数据相比不应有显著变化。Um（kV）20-3566-110220330-500油纸电容型/0.010.0080.007充油型0.0350.025//胶纸电容型0.030.025//当电容型电流互感器末屏对地绝缘电阻小于1000MΩ时，应测量末屏对地tanδ，其值不大于2%试验数据分析判断4电压互感器1）电磁式电压互感器介质损耗因数tanδ不大于下表数值要求2）电容式电压互感器a）电容量偏差不超过额定值的-5%至+10%。b）介质损耗因数tanδ：≤0.005（油纸绝缘）≤0.002（膜纸复合）温度（℃）51020304035kV及以下0.020.0250.0350.0550.08035kV以上0.0150.0200.0250.0400.055试验数据分析判断

将各设备测试结果与有关数据比较，包括同一设备的各相的数据，同类设备间的数据，出厂试验数据，耐压前后数据，与历次同温度下的数据比较等。为便于比较，宜将不同温度下测得的数值换算至20℃，20℃~80℃温度范围内,经验公式为：

tanδ=tanδ0×1.3(t-t0)式中tanδ0：温度为t0时的介质损耗因数值（一般取t0=20℃）

tanδ：温度为t时的介质损耗因数值。若试验结果超标，结合绝缘电阻、绝缘油试验、耐压、红外成像、高压介损等试验项目结果综合判断。试验数据分析判断06实操演练本节主要结合110kV正立油浸式电流互感器的介质损耗正切值的测量的具体实操过程，详细介绍介质损耗正切值的测量方法及相关安全注意事项。实操演练1一次绕组对末屏电流互感器正接法测量一次绕组对末屏的tanδ及电容（一次绕组最外层有末屏引出）采用高压电桥正接线实操演练2末屏对地电流互感器反接法电流互感器进水受潮以后，水分一般沉积在底部，最容易使底部和末屏绝缘受潮。采用反接线测量末屏对地的tanδ和电容，在末屏与油箱座之间加压，将初级绕组接到电桥的“E”端屏蔽，试验时施加电压根据末屏绝缘水平和测量灵敏度选择，一般可取2～3kV。实操演练高电压技术—局部放电测试

导言局部放电测试局部放电是指设备绝缘系统中有部分绝缘被击穿的电气放电现象，是由绝缘局部区域内的弱点所造成的。局部放电虽然不会立即形成贯穿性的导电通道，但它产生的物理和化学效应却会使缺陷进一步扩大，到达一定程度后，就会导致绝缘的击穿和损坏。测定绝缘在不同电压下的局部放电强度和变化趋势就能预示绝缘的状况及电老化速度。基本原理1检测方法2试验步骤和注意事项4实操演练6目录CONTENTS试验接线3试验数据分析判断5局部放电测试一般了解局部放电产生的机理及相关参数目标了解局部放电的概念及测量的目的一般了解局部放电产生的测量方法一般了解局部放电试验的干扰及消除措施一般了解局部放电试验结果的分析判断局部放电测试01局部放电基本原理绝缘内部气隙局部放电的等值电路设在电介质内部g处存在一个气隙（气泡）Cg——气隙的电容Cb——与气隙串联的绝缘部分的电容Ca——其余完好绝缘部分的电容g——放电间隙，击穿值等于g处气隙发生火花放电

Z——相应于气隙放电脉冲频率的电源阻抗一.局部放电基本原理局部放电时电压电流变化曲线

在电源电压的作用下，Cg上分到的电压为：

虚线所示，当达到气隙的放电电压时，气隙内发生火花放电，放电产生的空间电荷建立反电场，使其上的电压急剧下降到剩余电压时，火花熄灭，完成一次局部放电。一.局部放电基本原理局部放电时的电压电流变化曲线随着外加电压的继续上升，Cg重新获得充电，当ug又达到Us时，气隙发生第二次放电，依此类推。气隙每放电一次，其电压瞬间下降，同时产生一个对应的局部放电电流脉冲，由于发生一次局部放电过程的时间很短，约为10-8s数量级，可以认为是瞬时完成的，故放电脉冲电流表现为与时间轴垂直的一条直线。一.局部放电基本原理气隙放电时，其放电电荷量为

因为，所以

qr为实际放电量，但因Cg、Cb等在实际中无法测定，因此qr很难测得。一.局部放电基本原理由于气隙放电引起的电压变动将按反比分配在Ca和Cb上（因从气隙两端看，Ca和Cb串联连接），因而Ca上的电压变动△Ua为

也就是说，当气隙放电时，被试品两端的电压会下降，这相当于被试品放掉电荷

式中q为视在放电量，通常以它作为衡量局部放电强度的一个重要参数。一.局部放电基本原理通过上面两个公式可得

由于，所以视在放电量q要比实际放电量qr小得多，但它们之间存在比例关系，因而q值可以相对地反映qr的大小。一.局部放电基本原理02局部放电检测方法电气设备绝缘内部发生局部放电时将伴随着出现许多外部现象，有些外部现象属于电现象，如产生电流脉冲、引起介质损耗增大、产生电磁波辐射等；有些属于非电现象，如产生光、热、噪声、气压变化和分解物等。可以利用这些现象对局部放电进行检测，根据被检测量的性质不同，局部放电的检测方法可分为电气检测法和非电检测法两大类。二.局部放电检测方法非电检测法的灵敏度较低，多用于定性检测，即只能判断是否存在局部放电，而不能作定量的分析。目前应用得比较广泛和成功的是电气检测法，特别是测量绝缘内部气隙发生局部放电时的电脉冲，它不仅可以灵敏地检出是否存在局部放电，还可判定放电强弱程度。非电检测法电气检测法二.局部放电检测方法213利用超声波检测技术来测定局部放电产生的超声波，从而分析放电的位置和放电的程度。这种方法较简单，抗干扰性能好，但灵敏度较低超声波法由于局部放电在放电点会发热，当故障较严重时，局部热效应明显。既不灵敏又不能定量，因而很少在现场测量使用。热检测法利用光电倍增技术来测定局部放电产生的光。较适宜暴露在外表面的电晕放电和沿面放电的检测光检测法1非电检测法4在局部放电作用下，有各种分解物或生成物出现，可以用色谱分析及光谱分析来确定分解物或生成物的成分和含量，从而判断设备内部隐藏的缺陷类型和强度测分解物法二.局部放电检测方法213由于局部放电会产生频谱很宽的脉冲信号（从几千赫到几十兆赫），所以可以利用无线电干扰仪测量局部放电的脉冲信号。灵敏度很高。无线电干扰测量法局部放电产生的电荷交换，使被试品两端出现电压脉动，并在检测回路中引起高频脉冲电流。在回路中的检测阻抗上就可取得代表局部放电的脉冲信号，从而进行测量。测量的是视在放电量。脉冲电流法由于局部放电伴随着能量损耗，所以可以用电桥来测量被试品的介损值随外施电压的变化，由局部放电损耗变化来分析被试品的状况。介质损耗法2电气检测法二.局部放电检测方法03局部放电试验接线a）试验电压下，试品的工频电容电流超出测量阻抗Zm允许值，或试品的接地部位固定接地时，可采用图a试验回路，俗称并联法。b）试验电压下，试品的工频电容电流符合测量阻抗Zm允许值时，可采用图b试验回路，俗称串联法。c）试验电压下，图a、b试验回路有过高的干扰信号时，可采用图c试验回路，俗称平衡法。三.局部放电试验接线局部放电测试仪局部放电接线图三.局部放电试验接线1变压器局部放电接线图(a)单相励磁基本原理接线；(b)三相励磁基本原理接线；(c)在套管抽头测量和校准接线Cb—变压器套管电容三.局部放电试验接线2互感器局部放电接线图(a)电流互感器；(b)电压互感器Ck—耦合电容器；C—铁芯；Zm—测量阻抗；F—外壳；L1、L2—电流互感器一次绕组端子；K1、K2—电流互感器二次绕组端子；A、X—电压互感器一次绕组端子；a、x—电压互感器二次绕组端子;三.局部放电试验接线3套管局部放电接线图Cb—套管电容；CS—杂散电容；L—电容末屏；Zm—测量阻抗备注：变压器或电抗器套管局部放电试验时，其下部必须浸入一合适的油筒内三.局部放电试验接线04试验步骤及注意事项1、校准视在放电量接好整个试验回路，一般采用直接校准法将已知电荷量注入试品两端，记录指示系统响应值。2、测定背景噪声水平测定并记录所有测量电路上的背景噪声水平，其值应低于规定的视在放电量的50%，当试品允许放电量较低(如小于10pC)时，则背景噪声水平可以允许到试品允许放电量的100%。现场试验时，如以上条件达不到，可以允许有个别能分辨是干扰信号并且不影响测量读数的脉冲，过滤掉无法清除的背景局部放电量后，开始读取放电量。1试验步骤四.试验步骤及注意事项3、开始加压，进行局部放电试验1）变压器a) 首先将试验电压升到下进行测量，保持5min；然后试验电压升到U2，保持5min；b) 接着试验电压升到U1，除另有规定，当试验电压频率等于或小于2倍额定频率时，全电压下试验电压时间为60s,当试验电压频率大于2倍额定频率时，全电压下试验时间为,但不少于15s。；最后电压降到U2下再进行测量，保持30min/60min。当在感应耐压试验同时进行局部试验时，U1值即为感应耐压试验值。当仅作为局部放电试验时，U1则为预加电压。1试验步骤四.试验步骤及注意事项3、开始加压，进行局部放电试验1）变压器c) 测量应在所有分级绝缘绕组的线端进行。对于自耦连接的一对较高电压、较低电压绕组的线端，也应同时测量，并分别用校准方波进行校准。d) 在电压升至U2及由U2再下降的过程中，应记下起始、熄灭放电电压。e) 在整个试验时间内应连续观察放电波形，并按一定的时间间隔记录放电量Q。放电量的读取，以相对稳定的最高重复脉冲为准，偶尔发生的较高的脉冲可忽略，但应作好记录备查。整个试验期间试品不发生击穿；在U2的第二阶段的时间内，所有测量端子测得的放电量Q，连续地维持在允许的限值内，并无明显地、不断地向允许的限值内增长的趋势，则试品合格。1试验步骤四.试验步骤及注意事项3、开始加压，进行局部放电试验1）变压器f) 如果放电量曾超出允许限值，但之后又下降并低于允许的限值，则试验应继续进行，直到此后30min/60min的期间内局部放电量不超过允许的限值，试品才合格。利用变压器套管电容作为耦合电容Ck，并在其末屏端子对地串接测量阻抗Zm。

四.试验步骤及注意事项1试验步骤3、开始加压，进行局部放电试验2）互感器a) 电压互感器试验的预加电压，可采用150Hz或其它合适的频率作为试验电源。b) 试验应在不大于1/3测量电压下接通电源，然后按试验标准进行测量，最后降到1/3测量电压下，方能切除电源。1试验步骤四.试验步骤及注意事项3、开始加压，进行局部放电试验3）套管a) 变压器或电抗器套管局部放电试验时，其下部必须浸入一合适的油筒内，注入筒内的油应符合油质试验的有关标准，并静止48h后才能进行试验。套管局部放电的试验电压，由试验变压器外施产生，可选用电流互感器试验时的试验变压器。b) 穿墙或其它形式的套管的试验不需放入油筒。1试验步骤四.试验步骤及注意事项3、开始加压，进行局部放电试验4）耦合电容器(或电容式电压互感器)a) 耦合电容器的试验接线与套管相同，有电容末屏端子的，可利用该端子与下法兰之间，串接测量阻抗Zm，下法兰直接接地。b) 若无电容末屏端子引出的，则需将试品对地绝缘，然后在下法兰对地之间串接测量阻抗Zm。4、记录放电量在整个试验时间内应连续观察放电波形，并按5分钟时间间隔记录放电量Q。1试验步骤四.试验步骤及注意事项1、放电量校准a) 每次使用前应检查校准方波发生器电池是否充足电。b) 从串联电容到被试品的引线应尽可能短直并采用带屏蔽层的电缆，串联电容与校准方波发生器之间的连线最好选用同轴电缆，以免造成校准方波的波形畸变。2注意事项四.试验步骤及注意事项2、局部放电的干扰与抑制试验时，应使干扰水平抑制到最低水平。a) 采用屏蔽式电源隔离变压器及低通滤波器抑制电源干扰。b) 选用没有内部放电的试验变压器和耦合电容器，外露电极应有合适的屏蔽罩。c) 试验回路采用一点接地，降低接地干扰。d) 将试品置于屏蔽良好的试验室，并采用平衡法、对称法和模拟天线法的测试回路，抑制辐射干扰。2注意事项四.试验步骤及注意事项2、局部放电的干扰与抑制e) 远离不接地金属物产生的感应悬浮电位放电或采用接地的方式消除悬浮电位放电干扰。f) 在高压端部采用防晕措施(如防晕环等)，高压引线采用无晕的导电圆管，以及保证各连接部位的良好接触等措施消除电晕放电和各连接处接触放电的干扰。g) 使用的试验变压器和耦合电容器的局部放电水平应控制在一定的允许量以下，降低其内部放电干扰。建议采用无局部放电变压器。h) 测量回路与被试品的连线应尽可能缩短。试验回路应尽可能紧凑，被试品周围的物体应良好接地。2注意事项四.试验步骤及注意事项05试验数据分析判断有关设备局部放电量允许水平a)根据DL/T417《电力设备局部放电现场测量导则》要求，有关设备的局部放电量的允许水平如右表。b）若视在放电量超出标准，根据试品放电的特征、与施加电压及时间的规律，区分并剔除由外界干扰引起的高频脉冲信号。五.试验数据及分析判断06局部放电实操演练

本节主要结合110kV变压器局部放电的具体实操试验过程，详细介绍变压器局部放电试验方法及相关安全注意事项。六.局部放电实操演练110kV变压器局部放电测试接线示意图六.局部放电实操演练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、绝缘油的检验分新油、投运前的油、运行中的油。不同阶段的油质检验有不同的试验项目和标准要求。二、绝缘油电气性能试验1、电气强度（击穿电压）试验在标准油杯中进行2、介质损耗因数的测量使用精度较高的西林电桥3-5绝缘油实验三、油中溶解气体的气相色谱分析1、基本原理变压器油（碳氢化合物）——在电、热、氧、水等因素作用下

逐渐裂解

H2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2等气体。

热、电

产生绝缘纸

逐渐分解

CO、CO2及少量的碳氢化合物因此，利用所形成的气体组分、含量及其增长规律，可以鉴别故障的性质、程度及其发展情况。典型色谱图2、故障判断法（1）特征气体法“总烃”是指CH4、C2H6、C2H4、C2H2的总量。如右表所示（2）三比值法

C2H2/C2H4，CH4/H2，C2H4/C2H6故障的类型主要的气体组分次要的气体组分油过热CH4、C2H4H2、C2H6油及纸过热CH4、C2H4、CO、CO2H2、C2H6油纸中局部放电H2、CH4、C2H2、COC2H6、CO2油中火花放电C2H2、H2油中电弧H2、C2H2CH4、C2H4、C2H6油纸中电弧H2、C2H2、CO、CO2CH4、C2H4、C2H6受潮或油中有气泡H2三、油中气体的脱气、分离与定量

脱气:吹气法、薄膜法分离：气相色谱柱（可将不同气体分离）、气敏传感器（仅对某种气体敏感）定量：半导体元件高电压技术—绝缘油试验

导言绝缘油试验在充油的高压电气设备中如变压器、互感器、断路器等，绝缘油起着绝缘、冷却和灭弧的作用。用油浸渍的纤维性固体绝缘，能有效地防止潮气的直接进入并填充了固体绝缘中的空隙，显著地加强了绝缘。在采用油纸绝缘结构的设备中，通过对绝缘油的各种分析试验，可以监测绝缘油的性能指标，了解设备内部的状态及其发展趋势。导言绝缘油试验绝缘油的检验项目主要包括电气性能试验（击穿电压和介质损耗因数或电阻率）、杂质含量分析（如微量水等）、油中溶解气体的色谱分析（氢气、甲烷等）、油中糠醛含量以及物理化学性能分析（凝点、闪点、水溶性酸pH值等）。绝缘油电气性能试验1油中溶解气体的气相色谱分析2试验数据分析判断4目录CONTENTS试验步骤及注意事项3实操演练5绝缘油试验了解绝缘油电气试验的意义及试验方法目标了解绝缘油试验的基本项目了解油中溶解气体的气相色谱分析的目的及原理一般了解油中溶解气体色谱的分析方法绝缘油试验01绝缘油电气性能试验绝缘油经常进行的电气性能试验主要有两项，即电气强度试验和介质损耗因数试验。影响绝缘油电气强度的主要因素是油中的水分和杂质。油的介质损耗因数即tg

值能够反映油质受到污染或老化，对油中可溶性的极性物质、轻微污染、老化产物或中性胶质以及微量的金属化合物极为灵敏。这是因为电介质在交变电场作用下，因电导、松弛极化和电离要产生能量损耗，当含有较多的杂质时，这些杂质的离子都是油的电导和松弛极化的主要载流子，必然会使该油的tg

值增大。绝缘油老化后，生成的极性基和极性物质，同样也使油的电导和松弛极化加剧。绝缘油电气性能试验1电气强度（击穿电压）试验油击穿强度试验接线电气强度试验是基于测量在油杯中绝缘油的瞬时击穿电压值。试验的接线如图所示，绝缘油中放入一定形状的标准试验电极，在电极间施加工频电压，按一定的速度升压，直至电极间的油隙击穿。该电压即为绝缘油的击穿电压（kV）或换算为击穿强度（kV/cm）。绝缘油电气性能试验油击穿强度试验电极尺寸标准电极主要有平板电极、球形电极和球盖形电极，由于平板电极对水分含量的反应不如球形电极敏感，所以现在普遍使用球形电极。1电气强度（击穿电压）试验绝缘油电气性能试验油样应在不破坏原密封的状态下在试验室中放置一定时间，使油样接近环境温度。在倒油前应使油混匀并尽量避免产生气泡，然后用油样将油杯和电极冲洗2－3次，将油样沿杯壁徐徐注人油杯，盖上杯罩，静置10min。试验时零起升压，速度约3kV/s（另一些方法规定为2kV/s)，直至油隙击穿，记录击穿电压值。这样重复5次（另一些方法规定重复6次）取平均值为测定值。为了减少油击穿后产生碳粒，应将击穿时的电流限制在5mA左右。在每次击穿后应对电极间的油进行充分搅拌，并静置5min后再试验。1电气强度（击穿电压）试验绝缘油电气性能试验测量绝缘油的介质损耗因数（tgδ值），首先取油样后，将油倒入专用油杯中，利用高压西林电桥在工频电压下进行测量绝缘油的tgδ值是随温度的升高而按指数规律剧增的。因此，除了在常温下测量油的tgδ值外，还必须测量油样高温下的tgδ值，如变压器油升温至90℃，电缆油升温到100℃。这是因为在低温下，合格油与不合格油的测量值有时差别不大，所以判断油质的好坏应以高温下测得的tgδ值为准，同时由于合格油的tgδ值随温度升高增长的较慢，而不合格油的tgδ值却随着温度升高增长的较快，这种差别，使我们更易于区分油质的好坏。2介质损耗因数的测量绝缘油电气性能试验由于绝缘油的介质损耗通常主要是由电导损耗所决定，所以绝缘油的电导（相应的绝缘电阻）也直接反映了它的tg值。因此，有时可以用测量绝缘油的电阻率来代替tg值的测量。测定油的电阻率采用专用的电阻率测定仪。电阻率仪所需的油样量更少，并可同时测定多个油样。2介质损耗因数的测量绝缘油电气性能试验02油中溶解气体的气相色谱分析在新绝缘油的溶解气体中，通常含有约70％的N2、30％的O2以及0．3％左右的CO2气体，一般不含有C1、C2之类的低分子烃（主要指甲烷、乙烷、乙烯和乙炔，合称总烃）。但是由于一些油处理设备的加热系统存在的死角，有时可能出现微量的乙烯甚至极微量的乙炔。1充油设备内部故障产生的气体油中溶解气体的气相色谱分析设备正常运行时，在电磁场、温度、水份等因素的作用下，绝缘油和绝缘材料会发生缓慢的分解和氧化，产生少量CO2、CO和微量的低分子烃，但其数量与故障产生的气体量相比要少得多。当设备内部出现故障时，主要是过热性故障（电流效应）和放电性故障（电压效应），绝缘油和固体绝缘材料裂解的速度大大加快，油中的CO2、CO、H2和低分子烃类的气体含量显著地增加。在故障初期时，通过分析油中溶解的这些气体，就能及早确定设备的内部故障。1充油设备内部故障产生的气体油中溶解气体的气相色谱分析在故障情况下并不是所有的各种气体成分都同时增长，而是有的气体不增加，或不明显地增加，这取决于故障的性质和类型，与故障性质密切相关的气体则显著地增加。油中各种溶解气体对应的故障性质见表2特征气体油中溶解气体的气相色谱分析2特征气体分析的气体分析目的推荐的气体O2了解脱气程度和密封的情况，严重过热时O2也会极度消耗而明显的减少N2在进行氮气测定时，可了解氮气饱和程度，与氧气的比值可以更准确地分析氧气的消耗程度。在正常情况下，氧气、氮气、二氧化之和还可以算出油的总含气量必测的气体H2与甲烷之比可判别并了解过热温度，或了解是否有过热放电和受潮情况CH4甲烷了解过热故障的热点温度情况C2H6乙烷C2H4乙烯C2H2乙炔了解有无放电现象或存在较高的热点温度CO了解固体绝缘的老化情况或者内部平均温度是否过高CO2与一氧化碳结合，可了解固体绝缘是否有热分解油中溶解气体的气相色谱分析（1）脱气对油中溶解气体进行分析，首先需要把溶于油中的气体分离出来。目前普遍使用的脱气方法是机械振荡法，它是利用油中气体在油气两相之间重建平衡的原理所建立起来的溶解平衡法。这种脱气方法能把误差降低到5％左右，提高了测试结果的准确性和可比性，其重复性和再现性能满足要求。不足之处是在平衡后的气体中所得到的气体浓度（烯和炔）大约为油中原有浓度的1/2左右。3油中溶解气体色谱分析方法油中溶解气体的气相色谱分析3油中溶解气体色谱分析方法色谱工作站气相色谱仪主要由气源、减压阀及管道系统、脱气装置、净化器、色谱仪、工作站及电源组成。油中溶解气体的气相色谱分析3油中溶解气体色谱分析方法常用色谱分析流程图当前使用的气相色谱仪一般是双柱双鉴定器的多气路系统，一个鉴定器是“热导检测器”，用于测定组分中的H2、O2；另一个鉴定器是“氢火焰离子化检测器”,用于测定CH4、C2H6、C2H4、C2H2和转化成CH4形式的CO2、CO的含量。色谱仪的灵敏度和最小检测浓度主要取决于所用的鉴定器。非电量信号经鉴定器转变成电信号后，由记录仪记录下来，形成色谱图。油中溶解气体的气相色谱分析3油中溶解气体色谱分析方法典型色谱图典型色谱图：它是一个有序的脉冲峰图，一个脉冲峰代表了一个气体组分，而峰高或峰面积则反映了该气体的浓度，所以通过色谱图既可对被测的气体定性也可对其定量分析。油中溶解气体的气相色谱分析4故障判断故障类型主要气体组分次要气体组分油过热CH4,C2H4H2,C2H6油和纸过热CH4,C2H4,CO,CO2H2,C2H6油纸绝缘中局部放电H2,CH4,COC2H2,C2H6,CO2油中火花放电H2,C2H2

油中电弧H2,C2H2CH4,C2H4,C2H6油和纸中电弧H2,C2H2,C0,CO2CH4,C2H4,C2H6注：进水受潮或油中气泡可能使氢气含量升高。油中溶解气体的气相色谱分析当特征气体明显增加时，应与标准规定的注意值进行比较。各种气体的注意值不是划分设备有无故障的唯一标准，但当气体浓度达到注意值时，应缩短检测周期进行跟踪分析，查明原因消除缺陷。要对设备故障的严重性做出正确的判断，不能仅根据分析结果的绝对值，必须考虑故障的发展趋势，进行产气率的计算。产气率有两种表示方法——绝对产气率和相对产气率。绝对产气率是指每运行日产生某种气体的平均值；相对产气率是指每运行月（或折算到月）某种气体含量增加原有值的百分数的平均值，一般来说总烃的相对产气率大于10％时，应引起注意，但对总烃起始含量很低的设备不宜采用此判据。4故障判断油中溶解气体的气相色谱分析当油中溶解气体中的总烃、乙炔和氢气三项中有一项测定值和产气率超过注意值时，应对几种气体的组合特征进行判断或按相关气体的比值进行判断，以解故障的性质、类型。不同故障类型所形成的气体组合特征见下表：4故障判断序号故障类型气体的组合特征1裸金属过热总烃高，CO、C2H2均在正常范围2金属过热并涉及固体绝缘总烃高，开放式变压器CO＞300ppm、乙炔在正常范围3固体绝缘过热总烃在100ppm左右，开放式变压器CO＞300ppm4金属过热并有放电总烃高，C2H2＞5ppm，H2含量较高5火花放电总烃不高，C2H2＞10ppm，H2含量较高6电弧放电总烃高，乙炔含量高并成为总烃的主要成分，H2含量也高7H2含量＞100ppm，而其他指标均正常，有多种原因应具体分析油中溶解气体的气相色谱分析三比值法是在热动力学和实践的基础上，用五种气体的三对比值以不同的编码表示作为判断充油电气设备故障类型的方法，编码规则如下：4故障判断气体范围比值范围的编码C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6＜0.1010≥0.1～＜1100≥1～＜3121≥3222油中溶解气体的气相色谱分析三比值法故障类型的判别方法如下：4故障判断C2H2/C2H4CH4/H2C2H4/C2H6故障类型判断故障实例001低温过热＜150℃绝缘导线过热，注意CO2和CO含量及CO2/CO20低温过热（150-300℃）分接开关接触不良，引线夹件螺丝松动或接头焊接不良，涡流引起的铜过热，铁芯漏磁，局部短路，层间绝缘不良，铁芯多点接地21中温过热（300-700℃）0、1、22高温过热（＞7