高电压技术——(五)

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剂 臭氧和硝酸，使材料发生化学变化。
《高电压技术》第五讲 9
第四章
《高电压技术》第五讲 10
第四章
电气设备绝缘预防性试验
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。
U U R2C2 R1C1 i e R1 R2 C1 C2 2 R1 R2 R1 R2 2
电气设备绝缘预防性试验
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。


第四章
电气设备绝缘预防性试验
tg C 4 R4 100C 4 R4 10000 取R 4 （）， 并取C4的单位为F， 则tg C 4
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 C x 臂阻抗Z1和Z2上，因此它们被称为高 R3 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 因为tg 设备安全，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。
《高电压技术》第五讲 21
第四章
电气设备绝缘预防性试验
第三节 介质损耗角正切的测量

1、 tgδ测量的意义和原理
测量tgδ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； tgδ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；

3、 tgδ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。
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i第四章电气设备绝缘预防性试验高电压技术第五讲13第四章电气设备绝缘预防性试验高电压技术第五讲14第二节第二节绝缘电阻吸收比和泄漏电流的测量绝缘电阻吸收比和泄漏电流的测量令t15s和t60s瞬间的两个电流值i1560所对应的绝缘电阻分别为r1560则比值k60接近于稳态绝缘电阻值r601515601560第四章电气设备绝缘预防性试验高电压技术第五讲15第二节第二节绝缘电阻吸收比和泄漏电流的测量绝缘电阻吸收比和泄漏电流的测量来反映绝缘情况吸收比恒大于1且k大表示吸收现象越显著绝缘的性能越好
R60 U U I15 K1 R15 I 60 I15 I 60
《高电压技术》第五讲 14
第四章
电气设备绝缘预防性试验
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； 一旦绝缘严重受潮或有 大的缺陷时Ig显著增大，K1值 接近于1。
《高电压技术》第五讲 19
第四章
电气设备绝缘预防性试验
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。

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。
《高电压技术》第五讲 8
第四章
电气设备绝缘预防性试验
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
Z1 1 1 jC x Rx 1 jC N 1 1 jC 4 R4
Z2
Z 3 R3 Z4
1 tg C 4 R4 C x Rx
与用串联等值电路的计算结果相同。
《高电压技术》第五讲 24
R4C N C x R 1 2C 2 R 2 3 4 4 R3 1 2C42 R42 Rx 2C4 R42C N
《高电压技术》第五讲 22
第四章
电气设备绝缘预防性试验
第三节 介质损耗角正切的测量

2、测量tgδ用的西林电桥
西林电桥的工作原理
被试品以并联等值电路表示，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。
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1／2 时，泄漏电流就已急剧上升，那么这台发电机在 运行电压下(不必出现过电压)就可能会发生击穿。
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
《高电压技术》第五讲 5
第四章
电气设备绝缘预防性试验
第四章 电气设备绝缘预防性试验
在反接线的情况下,电桥调平衡的过程 以及所得的tgδ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。
《高电压技术》第五讲 26
第四章
电气设备绝缘预防性试验
第三节 介质损耗角正切的测量
若绝缘内的缺陷不是分布性而是集中性的，则tgδ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
tg
(
(C1tg1 C2tg 2 ) Cx

不同的绝缘部分串联
1 1 tg 1 tg 2 ) C C2 tg 1 1 1 C1 C 2
如果第二部分出现 故障，tgδ2上升， 而C2很小时，整个 tgδ变化不明显， 因此，大的试品应 尽量分开进行测量。

R4C N R4 CN 2 1 tg R3 1
《高电压技术》第五讲 25
第四章
电气设备绝缘预防性试验
第三节 介质损耗角正切的测量

2、测量tgδ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tgδ，而应改用下图所示的反接线法进行测量
《高电压技术》第五讲 20
第四章
电气设备绝缘预防性试验
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完全贯通的集中性 缺陷比兆欧表有效。
《高电压技术》第五讲 3
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
《高电压技术》第五讲 4
C1 C2 R1 R2 R1 R2
2
e
Ig
U R1 R2
2 t
U R2C2 R1C1 ia e 2 C1 C2 R1 R2 R1 R2
《高电压技术》第五讲 12
第四章
电气设备绝缘预防性试验
R
C C
1
C 2 R1 R2 R1 R2
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
《高电压技术》第五讲 6
第四章
电气设备绝缘预防性试验
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
部分组成。

（1）传导电流Ig，大小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 2 t 减。 U U R2C2 R1C1
i R1 R2

《高电压技术》第五讲 18
第四章
电气设备绝缘预防性试验
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。
2 2 2 t
C 2 R1 R2 R2C 2 R1C1 e 1

《高电压技术》第五讲 13
第四章
电气设备绝缘预防性试验
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∞
贯穿性缺陷。
《高电压技术》第五讲 16
第四章
电气设备绝缘预防性试验
《高电压技术》第五讲 17
第四章
电气设备绝缘预防性试验
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。
t
Ig
U R1 R2
2 t
U R2C2 R1C1 ia e C1 C2 2 R1 R2 R1 R2 《高电压技术》第五讲 11
第四章
电气设备绝缘预防性试验
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
《高电压技术》第五讲 15
第四章
电气设备绝缘预防性试验
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K2
R10 min K2 R1min

2、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
《高电压技术》第五讲 23
第四章
电气设备绝缘预防性试验
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
高电压技术
主讲教师：李 丹 13872606770 lucy2140@ 三峡大学电气与新能源学院输电线路系
第二篇
电气设备绝缘试验
《高电压技术》第五讲 2
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 集中性缺陷 分散性缺陷
二、绝缘缺陷的分类

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。

《高电压技术》第五讲 7
第四章
电气设备绝缘预防性试验

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