高压试验报告

介质损耗角正切值的测量阳江华0843031509实验目的：学习使用QS1型西林电桥测量介质损耗正切值的方法。

知识要点：介质损耗：由电导引起的损耗和某些有损极化（如偶极子极化、夹层极化等）引起的损耗总称介质损耗。

绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。

损耗角：介质损耗角为功率因数角的余角δ。

介质损耗是表征介质交流损耗的参数（直流损耗用电导就可表征），包括电导损耗和电偶损耗；测量tgδ值对检测大面积分布性绝缘缺陷或贯穿性绝缘缺陷较灵敏和有效，但对局部性非贯穿性绝缘缺陷却不灵敏和不太有效。

中性介质的介质损耗主要是电导损耗，极性介质的介质损耗则由电导损耗和电偶损耗两部分组成。

实验原理：绝缘介质中的介质损耗（P=ωC u2tgδ）以介质损耗角δ的正切值(tgδ)来表征,介质损耗角正切值等于介质有功电流和电容电流之比。

用测量tgδ值来评价绝缘的好坏的方法是很有效的，因而被广泛采用，它能发现下述的一些绝缘缺陷：绝缘介质的整体受潮；绝缘介质中含有气体等杂质；浸渍物及油等的不均匀或脏污。

测量介质损耗正切值的方法较多，主要有平衡电桥法（QS1），不平衡电桥法及瓦特表法。

目前，我国多采用平衡电桥法，特别是工业现场广泛采用QS1型西林电桥。

这种电桥工作电压为10Kv，电桥面板如图2-1所示，其工作原理及操作方法简介如下：⑴．检流计调谐钮⑵．检流计调零钮⑶．C4电容箱（tgδ）⑷．R3电阻箱⑸．微调电阻ρ（R3桥臂）⑹．灵敏度调节钮⑺．检流计电源开关 ⑻．检流计标尺框 ⑼．+tg δ/-tg δ及接通Ⅰ/断开/接通Ⅱ切换钮 ⑽．检流计电源插座 ⑾．接地 ⑿．低压电容测量 ⒀．分流器选择钮 ⒁．桥体引出线原理接线图如图2-2所示，桥臂BC 接入标准电容C N （一般C N =50pf ），桥臂BD 由固定的无感电阻R 4和可调电容C 4并联组成，桥臂AD 接入可调电阻R 3，对角线AB 上接入检流计G ，剩下一个桥臂AC 就接被试品C X 。

高压试验电压加在CD 之间，测量时只要调节R 3和C 4就可使G 中的电流为零，此时电桥达到平衡。

由电桥平衡原理有：BDCB AD CA U U U U =即： BD CB AD CA Z Z Z Z = （式2-1）各桥臂阻抗分别为： XX XX CA R C j R Z Z ⋅+==ϖ1 44441R C j R Z Z BD ⋅+==ϖ33R Z Z AD == NN CB C j Z Z ϖ1== 将各桥臂阻抗代入式2-？，并使等式两边的实部和虚部分别相等，可得：34R R C C N X ⋅= 44R C tg ⋅⋅=ϖδ （式2-2） 在电桥中，R 4的数值取为=10000/π=3184（Ω），电源频率ω=100π，因此： tg δ= C 4（μf ） （式2-3）即在C 4电容箱的刻度盘上完全可以将C 4的电容值直接刻度成tg δ值（实际上是刻度成tg δ（%）值），便于直读。

注意：反接线法桥体内为高压，电桥箱体必须良好接地，电桥引出线应架空与地绝缘。

操作时注意安全。

仪器设备： 电缆TE2000抗干扰介质损耗测试仪试验接线图：1、正接接线图2、反接接线图实验数据：实验数据分析：计算平均值得电容Cx=15431.67pF.介质损耗随电压变化的曲线如下：由该图可看出，介质损耗没有随着电压的增大而增大，反而有所减小，这说明电缆的绝缘性良好。

绝缘电阻R=tgδ/wCx=0.0011167/[2*50*3.14*1.543167*10^(-5)]=0.23Ω介质损耗与材料的化学组成、显微结构、工作频率、环境温度和湿度、负荷大小和作用时间等许多因素有关。

避雷器试验实验目的：了解阀型避雷器的种类、型号、规格、工作原理及不同种类避雷器的结构和适用范围，掌握阀型避雷器电气预防性试验的项目、具体内容、试验标准及试验方法。

知识要点：灭弧电压：指保证避雷器能够在工频续流第一次过零值时灭弧的条件下，允许加在避雷器上的最高工频电压。

冲击放电电压：绝缘介质在冲击电压作用下发生击穿时的电压。

工频放电电压：施加于有串联间隙避雷器两端使其全部串联间隙放电的最小工频电压的有效值。

残压：当流过放电电流时保护器指定端的峰值电压，也可以叫做雷电放电电流通过防雷设备时，其端子间呈现的电压。

工频续流：避雷器动作后，流过避雷器的工频电流。

切断比：避雷器的工频放电电压下限与灭弧电压的比值。

冲击系数：同一接地系统在大电流冲击下呈现的冲击电阻与工频电流下的工频接地电阻的比值普通阀型避雷器阀片热容量小，磁吹阀型避雷器阀片热容量较大。

普通阀型避雷器只用于限制大气过电压，磁吹阀型避雷器既可用于限制大气过电压也可用于限制内部过电压。

实验项目：1．FS-10型避雷器试验（1）．绝缘电阻检查（2）．工频放电电压测试2．FZ-15型避雷器试验（1）．绝缘电阻检查（2）．泄漏电流及非线性系数的测试实验原理：阀型避雷器分普通型和磁吹型两类，普通型又分FS型（配电型）和FZ型（站用型）两种。

它们的作用过程都是在雷电波入侵时击穿火花间隙，通过阀片（非线性电阻）泄导雷电流并限制残压值，在雷电过后又通过阀片减小工频续流并通过火花间隙的自然熄弧能力在工频续流第一次过零时切断之，避雷器实际工作时的通流时间≯10ms（半个工频周期）。

FS 型避雷器的结构最简单，如图4-1所示，由火花间隙和非线性电阻（阀片）串联组成。

FZ 型避雷器的结构特点是在火花间隙上并联有均压电阻（也为非线性电阻），如图4-2所示，加上均压电阻后，工频电压将按电阻分布，从而大大改善间隙工频电压的分布均匀度，提高避雷器的保护性能。

非线性电阻的伏安特性式为：U=CIα，其中C为材料系数，α即为非线性系数（普通型阀片的α≈0.2、磁吹型阀片的α≈0.24、FZ型避雷器因均压电阻的影响，其整体α≈0.35～0.45），其伏安特性曲线如图4-3所示。

可见流过非线性电阻的电流越大，其阻值越小，反之其阻值越大，这种特性对避雷器泄导雷电流并限制残压，减小并切断工频续流都很有利。

另外，FS型避雷器的工作电压较低（≤10kv），而FZ型避雷器工作电压可做到220kv。

FZ型避雷器中的非线性电阻（均压电阻和阀片）的热容量较FS型为大，因其工作时要长期流过工频漏电流（很小、微安级）。

磁吹型避雷器有FCZ型（电站用）和FCD 型（旋转电机用）两种，其结构与FZ型相似，间隙上都有均压电阻，只是磁吹型避雷器采用磁吹间隙，并配有磁场线圈和辅助间隙。

由于以上结构上的不同，所以对FS型和FZ（FCZ、FCD）型避雷器的预防性试验项目和标准都有很大的不同。

根据《电力设备预防性试验规程》，对FS型避雷器主要应做绝缘电阻检查和工频放电电压试验，对FZ（及FCZ、FCD）型避雷器则应做绝缘电阻检查和直流泄漏电流及非线性系数的测试。

只有在其解体检修后才要求做工频放电电压试验（需要专门设备）。

避雷器其它的预防性试验还包括底座绝缘电阻的检查、放电计数器的检查及瓷套密封性检查等。

避雷器试验应在每年雷雨季节前及大修后或必要时进行。

绝缘电阻的检查应采用电压≥2500v 及量程≥2500M Ω的兆欧表。

要求对于FS 型避雷器绝缘电阻应不低于2500M Ω；FZ （FCZ 、FCD ）型避雷器绝缘电阻与前次或同类型的测试值比较，不应有明显差别。

FS 型避雷器的工频放电电压试验的合格值如表4-1所列。

表4-1 FS 型避雷器的工频放电电压值：FZ 型避雷器的直流泄漏电流及非线性系数的测试的试验电压及电导电流值如表4-2所列，所测泄漏电流值还应与历年数据相比较，不应有显著变化，同相元件电导电流差值不应大于30%。

表4-2 FZ 型避雷器的直流泄漏试验电压及电导电流值：电导电流差值按式4-1计算：()%100%maxminmax ⋅-=∆I I I I （式4-1） 非线性系数按式4-2计算：⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛=1212log log I I U U α （式4-2）同相组合元件的非线性系数差值不应大于0.5。

图4-1 FS型避雷器结构及图4-2 FZ型避雷器图4-3 非线性电阻的电路示意图电路示意图伏安特性曲线仪器设备：50/5试验装置一套水阻一只高压硅堆一只滤波电容一只微安表一只电压表一只高压静电电压表一只FS-10型避雷器一只FZ-15型避雷器一只实验接线图：图4-4 绝缘电阻测试接线图图4-5 FS型避雷器工频放电实验接线图（a）微安表接在避雷器处（b）微安表接在试验变压器尾端图4-6 FZ型避雷器工频放电实验接线图实验步骤：1．FS-10型避雷器试验（1）．绝缘电阻检查测试接线如图4-4所示，测试前应把避雷器表面清洁干净，检查有无外伤，两端头有无松动及锈蚀。

测试时避雷器应竖放，先检查兆欧表的零位和最大偏转位，然后夹好接线，以120转/分的速度匀速摇转兆欧表，读取稳定的读数；为消除表面泄露的影响，可做一屏蔽环并接于兆欧表的G端，使表面泄露不影响读数。

（2）．工频放电电压测试测试接线如图4-5所示，试验电路中应设保护电阻R，用来限制击穿放电时的放电电流，要求将此电流幅值限制到0.7A以下，以避免放电烧坏火花间隙；控制电路应设电流速断保护，要求间隙放电后在0.5s内切断电源。

电压测量可在低压侧进行，并通过变比折算出高压侧电压，试验步骤：①检查接线正确后，接通电源；②合上高压试验开关，匀速升压（≈2kv/s），直至避雷器击穿放电，并记录此时的电压值，然后将调压器电压降至零，断开高压试验开关；③重复步骤②三次，每次间隔时间不小于1min，取三次放电电压平均值为此避雷器的工频放电电压；④切断电源。

2．FZ-15型避雷器试验（1）．绝缘电阻检查测试方法与测FS型避雷器绝缘电阻时相同。

（2）．泄漏电流及非线性系数的测试测试接线如图4-6所示，注意高压硅堆的方向应使试验电压呈负极性，要求试验电压的脉动系数不大于±1.5%，一般是在回路上并接0.01～0.1μf的滤波电容C，保护电阻R应使避雷器放电时的放电电流不大于硅堆最大允许电流，应直接测量加在避雷器上的试验电压（一般用静电电压表测量），测量准确度应在3级或以上，电导电流可在图中A、B、C三处测量，以A处为优选，注意在C处测量时除避雷器外的其它试验设备的接地端应接于试验变压器的X端，并空升一次以检查其它泄露情况。

电流测量准确度应在0.5级或以上，试验步骤：①检查接线正确后，接通电源；②合上高压试验开关，匀速升压（≈2kv/s ）至U 1，记录此时的电导电流（I 1），然后继续匀速升压至U 2，并记录此时的电导电流（I 2），完毕后将电压降至零，断开高压试验开关，切断电源；③放电，对滤波电容。

一般先通过电阻放电，然后再直接放电并挂上接地线。