电力设备试验技术基础知识讲解

可有效地发现：（1）两极间有穿透性的导电通道
（2）整体受潮或局部严重受潮
（3）表面污秽
不能发现的缺陷：（1）大容量设备中的局部缺陷
（2）绝缘的老化 判断方法：（1）绝缘电阻应该大于规定的允许值。
（2）应将测得的值和同一设备过去的数据（包括 出厂数据）；各相之间的数据比较；同类设备的数据进 行比较。由于影响绝缘电阻的因素太多，在国内外都强 调将“比较” 作为分析判断的有力的措施。
变压器的用途和分类
变压器是一种静止电机，它可以将一种电压的电能转 换为另一种电压的电能。进行阻抗变换和测量大电流、高 电压。
第四章 介质损耗角因数tgδ试验
第一节 tgδ测量的原理和意义
（一）电介质损耗的基本概念
在电场作用下，电介质要产生能量损耗，在直流电场的作用 下， 电介质中没有周期性的极化过程，只要外加电压还没到达引起局部放 电的数值，介质中的损耗将仅由电导所引起。在交流电场下,流过电介 质的电流包含有功分量和无功分量，即:
高压引线及高压输出端均暴露在中气中，其对地、对绝缘支撑物和 邻近设备等均有一定的杂散电流、泄漏电流流过。
1 ～3 －微安装位置；T －试验变压器；V －高压硅堆；
第三节 影响测量泄漏电流的因素
在PA1位置时 在PA2位置时 在PA3位置时
IPA1=I0+I3+I4+I5 IPA2=I0+I1+I2+I3+I4+I5 IPA3=I0+I5
随着电子技术的发展，许多高压测试设备，都做成 智能化、“傻瓜式”，功能集中，操作方便。
-tgδ产生的主要原因
1. 被试品的自身电容量相对小； 2. 周围的杂散电容太大； 3. 被试品的电容不集中、分布过长； 4. 在潮湿大气条件下瓷套表面凝结水膜； 5. 套管抽压小套管绝缘电阻降低； 6. 试验装置屏蔽不完善。
第三节 影响tgδ测量的因素及处理措施
（1）外界电磁场干扰——屏蔽 （2）温度的影响——尽可能在10~30℃的条件下测量 （3）试验电压的影响——测量tgδ与 U的关系，有助
（一般5～10kV) 于判断绝缘的状态和缺陷的类型；
（4）试品表面泄漏的影响——将试品擦拭干净，必要时
加屏蔽
（5）试品电容量的影响——对电容量大的试品，测 tgδ
试品出现-tgδ 时，是没有物理意义的。因此当 出现(-tgδ)时，必须查明原因。
第二篇 电气设备预防性试验
第一章 电力变压器试验（预防性试验项目）
1. 测量绕组绝缘电阻和吸收比、极化指数： 2. 测量绕组泄漏电流； 3. 测量绕组介质损失耗tgδ ； 4.电容型套管的介质损耗tgδ 、电容量及绝缘电阻； 5.铁芯对地绝缘电阻，夹件对地绝缘电阻： 6. 测量绕组的直流电阻； 7.检查绕组所有分接的电压比； 8.校验三相变压器的组别、单相变压器的极性 9.绝缘油试验及油中溶解气体色谱分析；
(3)根据泄漏电流测量值可以换算出绝缘电阻值，而 用兆欧表测出的绝缘电阻值， 一般不能换算出泄 漏电流值。
(4)泄漏电流试验时可以作出泄漏电流与加压时间的 关系曲线和泄漏电流与所加电压关系曲线，通过这 些曲线可以判断绝缘状况。
第பைடு நூலகம்节 测量设备及接线
半波整流电路
第三节 影响测量泄漏电流的因素
一、高压引线的影响
tg1
C2 C
t g 2
因为局部集中缺陷部分很小，它的等值电容C2也很小
C C1 C2 C1
tg
tg1
C2 C
tg 2
C C1 C2 C1
tg
tg1
C2 C
tg 2
如果被试品的体积小，C小， tg tg1 容易发现集中性缺陷；
被试品体积大，C也大， tg tg1 集中性缺陷不容易被发现。
(3)表面状态的影响：表面的污染、受潮使绝缘体的表面电阻下降，从而 使绝缘电阻也下降。
(4)试验电压大小的影响：随着试验电压的增加，绝缘电阻会减少．对良 好的干燥绝缘的影响较小。所以对于不同电压等级的电气设备应采用 不同电压的兆欧表。
(5)电气设备上剩余电荷的影响：剩余电荷的存在使被测数值会出现虚假 现象(增大或减小)，所以在测试前应对被试设备进行充分的放电。
第一章 绝缘电阻、吸收比、极化指数的测量
第一节 绝缘电阻、吸收比的原理:
电容电流i1 吸收电流i2 电导电流i3
i(t)=i1(t)+i2(t)+i3 绝缘电阻Ri=U/i3
R60s=U/i(60s) [R(t)=U/I(t)] 吸收比K=R60s/R15s 极化指数PI= R10m/R1m
体积绝缘电阻和表面绝缘电阻
由于流过绝缘介质的电流有表面电流和体积电流之分， 所以绝缘电阻也有体积绝缘电阻和表面绝缘电阻之分。 我们真正关心的是体积绝缘电阻。当绝缘受潮或有其他 贯通性缺陷的时候，体积绝缘电阻会明显降低，因此测 量试品绝缘电阻时，应采取屏蔽措施，排除表面绝缘电 阻的影响，以便测得真实准确的体积绝缘电阻。
电力设备试验技术基 础知识讲解
第一篇
电力设备常规试验的基本知识与基本方法
电力设备试验的种类：出厂试验、交接试验、 预防性试验。
电力设备交接试验
电气设备通常是由专门电气安装单位施工安 装的，安装结束后，安装单位在正式移交给使用 单位时，要对电气设备进行试验，这种试验称为 电气设备的交接试验。
交接试验的目的是鉴定电力设备本身及其安 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。
第三节 影响测量泄漏电流的因素
二、温度的影响
与绝缘电阻测量相同，温度对泄漏电流测量结果影响较 大，温度升高，绝缘电阻下降，泄漏电流增大，不同试品及 不同材料、不同结构的试品其变化特性不同，经验证明，对 于H级绝缘发电机的泄漏电流，温度每升高10℃，泄漏电流 增加O．6倍。因此，对不同温度下测得的泄漏电流值进行比 较时，应考虑温度的影响。＜规程＞给出了部分设备不向温 度下的泄漏电流参考值。
I0 ------流过试品内部的体积泄漏电流； I1 ------高压硅堆及硅堆至微安表高压引线对地杂散电流； I2 ------屏蔽线对地杂散电流； I3 ------高压引线和高压端通过空气对地的杂散电流； I4 ------高压引线输出端及加压端对邻近设备的杂散电流； I5 ------设备高压端通过外壳表面对地的泄漏电流。
I IR IC
I
I IR IC
IR IC
～U
U
I
IR
R CP IC
δ
φ
U
第一节 tgδ测量的原理和意义
P = U I cosφ = U IR= U IC tgδ = U2 ω Cp tgδ
式中: ω—电源角频率； φ—功率因数角； δ—介质损耗角。 tg I R U / R 1 IC UC P CP R
(2)吸收比:采用读数为60s和15s(或30s)的绝缘电阻的比值。 我国采用15s。该值和温度无关,不用进行温度的换算， 便于比较。可以较好地判断绝缘是否受潮，适用于电容 量较大的设备。
K1
R60 R15
U / I60 U / I15
I15 I 60
当绝缘受潮时，泄漏电流大，占总电流的比例也大， R60″和R15″的数值就相接近，故比值接近于1 ；当绝 缘干燥时，泄漏电流就小，占总电流的比例也小，R 60″比R 15″就大，故比值就大于1 ，一般认为，R 60″ ／R 15″≥1．3 为干燥绝缘。
(6)兆欧表容量的影响：兆欧表容量要求越大越好，推荐采用2mA及以上 的兆欧表。
(7)接线和表计型式的影响：对同一设备应采用同一型式的表计和接线方 式，否则也会出现误判断。
第二章直流泄漏电流试验
第一节 泄漏电流试验的原理及特点：
将直流电压加到绝缘体上， 其泄漏电流是不断衰减的．在 加压到一定时间以后，微安表 的读数就等于泄漏电流值。绝 缘良好时，泄漏电流和电压的 关系几乎呈一直线，且上升较 小；
不灵敏，应分别测量各部分的tgδ
测量tgδ不能有效发现大容量试品局部绝缘缺陷的原因
存在局部缺陷的绝缘及等值电路：
2
U
U C1
C2
R1
R2
1
良好部分绝缘的损耗： P1 C1U 2tg1 局部集中缺陷部分的损耗： P2 C2U 2tg2
绝缘体的总损耗： P P1 P2
CU 2tg
tg
C1 C
产生介质损耗的主要原因
一、电介质电导引起的损耗 二、极化引起的损耗 三、局部放电引起的损耗
电桥平衡原理：
Rx
I1
C I2
Cx
CN
U
A
P
B
R4
R3
C4
D
这样以微法为单位的C4值，就等于试品的tgδ值, 为读数方便,西林电桥面板上C4的显示值就标记成 试品的tgδ值.
第二节 测量方式
一、介质损耗测量接线方式: 有两种接线方式，即正接线、反接线。
第三节 影响测量泄漏电流的因素
三、电源电压的非正弦波形对测量结果的影响
电源电压的非正弦波会造成输出高压的偏低或偏 高，因而影响测量结果。
第三节 影响测量泄漏电流的因素
四、加压速度对泄漏电流测量结果的影响 五、残余电荷的影响
残余电荷极性与直流输出电压同极性时， 泄漏电流有偏小误差；极性相反时，有偏大误 差。 六、直流输出电压极性对测量结果的影响
第二节 绝缘电阻、吸收比、极化指数的测量
(1)绝缘电阻:所谓绝缘电阻就是指加于试品上直流电压与 流过试品的泄漏电流之比，它可以发现绝缘的整体和贯 通性受湖、贯通性的集中缺陷。对大容量设备的局部缺 陷反映不灵敏。
R=U/i3
U----加于试品两端的电压，V； i3----对应于电压U，试品中的泄漏电流，μA R----试品的绝缘电阻，MΩ
正接线：Ｄ点接
地，Ｃ点接高压， 试品两端不能接地。 U 电桥可调部分处于 低电位，调试方便 安全，主要用于可 对地绝缘的试品。
Rx A
R3
I1
C I2
Cx P
CN B
R4
C4
D
第二节 测量方式
C
反接线：Ｄ点接
高压，Ｃ点接地，
Rx
试品一端直接接地。
Cx
CN
电桥本体应有高绝 缘强度，有可靠的 接地线 ，适用于 现场试验。
第三节绝缘电阻、吸收比、极化指数的测量接线
E
Rb1 Rx
Rb2
L G
为减小测量误差，应增大Rb2，故屏蔽环应靠近E端子
第四节 影响绝缘电阻测量的因素
（1）湿度影响：当空气的相对湿度增大时，绝缘体受潮，从而使绝缘 电阻降低。要求相对湿度小于80％。
(2)温度影响：当温度升高时．绝缘的电导增大而使绝缘电阻降低。为了 进行比较必须对温度进行修正。
A R3
P
B
R4
C4
D
U
接线方式比较:
(1)正接线。试品两端对地绝缘．电桥处于低电位，试 验电压不受电桥绝缘水平限制，易于排除高压端对地 杂散电流对实际测量结果的影响，抗干扰性强。测量 变压器套管、电压互感器、电流互感器等； (2)反接线。该接线适用于被试品—端接地。测量时电 桥处于高电位，试验电压受电桥绝缘水平限制，高压 端对地杂散电容不易消除，抗干扰性差。测量变压器 等设备。
直流输出电压一般为极为负极性，不采用正 极性。
第四节 异常现象分析及注意事项
一、异常分析
二、注意事项： (1) 按要求接线 (2) 升压应均匀分级进行，不可太快。 (3) 升压中若出现击穿、闪络等异常现象，应马上 降压断 开电源，并查明原因。 (4)试验完毕，降压、断开电源后，均应先对被试品充分放 电才能更改接线。
电力设备预防性试验
电力设备预防性试验是指对已投入运行的 设备按规定的试验条件(如规定的试验设备、 环境条件、试验方法和试验电压等)、试验项 目、试验周期所进行的定期检查或试验．以发 现运行中电力设备的隐患、预防发生事故或电 力设备损坏。它是判断电力设备能否继续投入 运行并保证安全运行的重要措施。
常规预试缺点：试验时需要停电、试验时 间集中、工作量大、试验电压低、试验周期长， 灵敏性、有效性值得研究。
(3)极化指数:采用读数为10min和1min的绝缘电阻的比值。 该值和温度无关．不用进行温度的换算，便于比较。可
以很好地判断绝缘受潮,适用于各种电气设备绝缘系统。
K2 R10min R1min
极化指数（PI） 的原理和吸收比相似， 所用的时间更 长，即R10 min／R1min 。当绝缘受潮或污染时，接 近于1 ；干燥时，PI就大于1。
绝缘受潮时，泄漏电流则上 升较大；当绝缘有贯通性缺陷 时，泄漏电流将猛增，和电压 的关系就不是直线了。因此， 通过泄漏电流和电压之间变化 的关系曲线就可以判断绝缘的 好坏。
第一节 泄漏电流试验特点（与绝缘电阻测试比较）
(1)试验电压较高，并且可随意调节。
(2)用微安表监测泄漏电流，灵敏度高。可多次重复 比较。