1、主讲教师：李 丹 13872606770 三峡大学电气与新能源学院输电线路系,高电压技术,第二篇 电气设备绝缘试验,概 论,一、绝缘故障形成原因 制造时潜伏下来 运行中在外界作用的影响下发展起来的 二、绝缘缺陷的分类 集中性缺陷 分散性缺陷,概 论,三、绝缘试验分类 1、预防性试验（绝缘特性试验） 也称非破坏性试验 在较低的电压或是用其它不会损坏绝缘的办法来测量绝缘的各种特性，从而判断绝缘内部有无缺陷。 特点： （1）无破坏性 （2）综合分析 （3）能全面检查缺陷的性质和程序,概 论,三、绝缘试验分类 2、高电压试验 也称破坏性试验 模仿设备绝缘在运行中可能出现的各种电压，对绝缘施加与之相等价
2、或更为严峻的电压，从而考验绝缘耐受这类电压的能力。 特点： （1）最有效 （2）具有破坏性,第四章 电气设备绝缘预防性试验,第1节 绝缘的老化 第2节 绝缘电阻、吸收比和泄漏电流的测量 第3节 介质损耗角正切的测量 第4节 局部放电的测量 第5节 电压分布的测量 第6节 绝缘状态的综合判断,第一节 绝缘的老化,1、绝缘老化的概念 电气设备的绝缘在长期运行过程中会发生一系列物理变化和化学变化，致使其电气、机械及其他性能逐渐劣化的现象。 促使绝缘老化的原因 主要有热、电和机械力的作用 还有水分（潮气）、氧化、各种射线、微生物等因素作用。,第一节 绝缘的老化,2、电介质的热老化 在高温的作用下，电介
3、质在短时间内就会发生明显的劣化；即使温度不太高，但如作用时间很长，绝缘性能也会发生不可逆的劣化，这就是介质的热老化。 温度绝缘老化寿命 耐热性 是绝缘材料的一个十分重要的性能指标，通常将固体和液体介质的耐热性划分为若干个等级。,第一节 绝缘的老化,3、电介质的电老化 在外加高电压或强电场作用下发生的老化。 产生原因： 介质中出现局部放电 局部放电的危害（引起固体介质腐蚀、老化和损坏） 放电产生的电粒子不断撞击绝缘引起破坏； 放电能量有一部分转变为热能，热量无法散出使绝缘温度升高产生裂解； 局部放电区强烈的离子复合产生高能辐射线，引起材料分解； 气隙中含有的氧和氮在放电条件下可产生强氧化剂和腐蚀
4、剂臭氧和硝酸，使材料发生化学变化。,第一节 绝缘的老化,4、其它影响因素 机械应力 环境条件 5、小 结 电气设备的使用寿命一般取决于其绝缘的寿命，后者与老化过程密切相关； 通过绝缘试验判别其老化程度是十分重要的。 绝缘老化的原因主要有热、电和机械力的作用，此外还有水分、氧化、各种射线、微生物等因素的作用。,第二节 绝缘电阻、吸收比和泄漏电流的测量,1、双层介质的吸收现象 许多电气设备的绝缘是多层的，多层介质的特性可以粗略的用双层介质模型来分析。,第二节 绝缘电阻、吸收比和泄漏电流的测量,1、双层介质的吸收现象 由上式可知，加上试验电压后，流过试品的电流由两部分组成。 （1）传导电流Ig，大小
5、与试品总的绝缘电阻成反比； （2）吸收电流ia，大小与试品绝缘的均匀程度密切相关。 如果被试品绝缘严重受潮或绝缘内部有集中性导电通道，则绝缘电阻值显著降低，Ig将大大增加，ia迅速衰减。,第二节 绝缘电阻、吸收比和泄漏电流的测量,1、双层介质的吸收现象 通常用吸收比K1来反映绝缘情况 令t=15s和t=60s瞬间的两个电流值I15和I60所对应的绝缘电阻分别为R15和R60，则比值K1即为吸收比，一般R60接近于稳态绝缘电阻值R,第二节 绝缘电阻、吸收比和泄漏电流的测量,1、双层介质的吸收现象 通常用吸收比K1来反映绝缘情况,吸收比恒大于1，且K1值越大表示吸收现象越显著、绝缘的性能越好；一旦
6、绝缘严重受潮或有大的缺陷时Ig显著增大，K1值接近于1。,第二节 绝缘电阻、吸收比和泄漏电流的测量,1、双层介质的吸收现象 对于大型电机，还采用10min和1min时绝缘电阻之比，即极化指数K22、绝缘电阻和吸收比的测量 手摇式兆欧表（摇表） 通过测量绝缘电阻和吸收比可以判断试品是否受潮或贯穿性缺陷。,第二节 绝缘电阻、吸收比和泄漏电流的测量,2、绝缘电阻和吸收比的测量 判别方法 （1）同试验规程比较 （2）横向比较 （3）纵向比较 测量注意事项 （1）试验前应将试品接地放电一定时间。对容量较大的试品，一般要求5-10min。 （2）高压测试连接线应尽量保持架空，确需使用支撑时，要确认支撑物的
7、绝缘对被试品绝缘测量结果的影响极小。 （3）绝缘电阻与试品温度有十分显著的关系。,第二节 绝缘电阻、吸收比和泄漏电流的测量,3、泄漏电流的测量 本质上也是测量绝缘电阻，只是所用的直流电压较高（10kV），故发现一些还未完全贯通的集中性缺陷比兆欧表有效。 另一方面，这时施加在试品上的直流电压是逐渐增大的，这样就可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。,1、绝缘良好的发电机，泄漏电流值较小，且随电压呈线性上升； 2、如果绝缘受潮，电流值变大，但基本上仍随电压线性上升； 3、表示绝缘中已有集中性缺陷，应尽可能找出原因加以消除； 4、如果在电压尚未到直流耐压试验电压的12时，泄漏电流就已急剧上升，那么
8、这台发电机在运行电压下(不必出现过电压)就可能会发生击穿。,第二节 绝缘电阻、吸收比和泄漏电流的测量,3、泄漏电流的测量 本质上也是测量绝缘电阻，只是所用的直流电压较高（10kV），故发现一些还未完全贯通的集中性缺陷比兆欧表有效。 另一方面，这时施加在试品上的直流电压是逐渐增大的，这样就可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。,第二节 绝缘电阻、吸收比和泄漏电流的测量,小 结 绝缘电阻是一切电介质和绝缘结构的绝缘状态最基本的综合特性参数。 电气设备中大多采用组合绝缘和层式结构，故在直流电压下均有明显的吸收现象，测量绝缘电阻和吸收比可以判断试品是否受潮或贯穿性缺陷. 泄漏电流的测量在发现一些还未
9、完全贯通的集中性缺陷比兆欧表有效。,第三节 介质损耗角正切的测量,1、 tg测量的意义和原理 测量tg能反映绝缘的整体性缺陷（例如全面老化）和小电容试品中的严重局部性缺陷。 判断绝缘是否受潮、含有气泡及老化的程度； tg是反映绝缘功率损耗大小的特性参数，与绝缘的体积大小无关； 若绝缘内的缺陷不是分布性而是集中性的，则tg有时反映就不灵敏。 当试品由不同的介质组成时 不同的绝缘部分并联不同的绝缘部分串联,如果第二部分出现故障，tg2上升，而C2很小时，整个tg变化不明显，因此，大的试品应尽量分开进行测量。,第三节 介质损耗角正切的测量,2、测量tg用的西林电桥 西林电桥的工作原理,被试品以并联等
10、值电路表示，其等值电容和电阻分别为Cx和Rx；R3为可调的无感电阻；CN为高压标准电容器的电容；C4为可调电容；R4为定值无感电阻；G为交流检流计。,调节R3和C4，使电桥达到平衡，即通过检流计的电流为零，此时有UCA/UAD=UCB/UBD,由于通过桥臂CA和AD，CB和BD的电流分别均为I1和I2，所以各桥臂电压之比即相应的桥臂阻抗之比即Z1/Z3=Z2/Z4 或 Z1Z4=Z2Z3,与用串联等值电路的计算结果相同。,通常桥臂阻抗Z1和Z2要比Z3和Z4大得多，所以工作电压主要作用在桥臂阻抗Z1和Z2上，因此它们被称为高压臂，而Z3和Z4为低压臂，其作用电压往往只有数伏。为了确保人身和设备
11、安全，在低压臂上并联有放电管（A、B两点对地），以防止在R3、C4等需要调节的元件上出现高压。,第三节 介质损耗角正切的测量,2、测量tg用的西林电桥 西林电桥的反接线法 由于绝大多数电气设备的金属外壳是直接放在接地底座上的，换言之，被试品的一极往往是固定接地的。这时就不能用上述正接线来测量它们的tg，而应改用下图所示的反接线法进行测量,在反接线的情况下,电桥调平衡的过程以及所得的tg和Cx的关系式均与正接线无异，不同的是接地点移到C点，原来的两个调节臂直接接到高电压下，此时R3，C4，检流计G和屏蔽网均处于高电位，故必须保证足够的绝缘水平和采取可靠的保护措施。,第三节 介质损耗角正切的测量,
12、3、 tg测量的影响因素 （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tg随温度的增高而增大。 需记录温度换算至20时的值进行比较。 （3）试验电压的影响 良好绝缘在额定电压下无影响,1-良好的绝缘 2-绝缘中存在气隙 3-受潮绝缘,第三节 介质损耗角正切的测量,3、 tg测量的影响因素 （4）试品电容量的影响 对于电容量较小的试品，能有效的发现局部集中性缺陷和整体分布性缺陷。（套管、互感器等）。 对电容量较大的试品，只能发现整体分布性缺陷。（大中型发电机、变压器
13、、电力电缆、电力电容器等）。 对于可以分解成几个彼此绝缘部分的被试品，分别测量各部分的tg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Rx相并联，所以会影响tg值。 为了排除或减小这种影响，在测试前应清除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。,第三节 介质损耗角正切的测量,小 结 测量tg值是判断电气设备绝缘状态的一项灵敏有效的方法。 tg值的测量，最常用的是西林电桥。西林电桥有正接线和反接线两种接线方式，当电桥平衡时， tg=C4的微法数。 tg的测量受一系列外界因素的影响。试验中应尽可能采用屏蔽，除污等方法消除这些影响。 测量tg对局部的集中性缺陷反映不灵敏，所以测量时尽可能分部测量。,第四节 局部放电的测量,1、局部放电的定义 在固体、液体介质中，由于杂质（水分、气泡或金属粒子等）或毛刺引起电场的畸变，在强电场作用下，使得这些部位的场强超过该处物质的电离场强，产生电离放电，称为局部放电。 测定电气设备在不同电压下的局部放电强度和发展趋势，就能判断绝缘内是否存在局部缺陷以及介质老化的速度和目前的状态。 局部放电的测量已成为确定产品质量和进行绝缘预防性试验的重要项目之一。,
