第三章电气设备绝缘实验

第三章 电气设备绝缘试验

3.1 概述

缺陷：

① 整体性或分布性缺陷：整体老化，变质，绝缘性能下降 ② 局部性或集中性缺陷：例开裂，局部机械损伤 非破坏性试验：绝缘电阻和吸收比 耐压试验：工频、直流冲击

3.2 绝缘电阻和吸收比测量

∵电气设备中大多采用组合绝缘和层式结构

∴在直流下均有明显的吸收现象，使外电路中有一个随时间而衰减的吸收电流 一、多层介质的吸收现象 当C 大时，衰减慢

图中用斜线表示的面积为绝缘在充电过程中逐渐“吸收”的电荷Qa 。这种逐渐“吸收”电荷的现象叫做吸收现象

图3-1 双层介质的等值电路 图3-2绝缘的吸收现象

在S 刚合闸瞬间（t=0+时刻），双层介质上的电压按电容反比分配

U

c

c c u 2

12

10

+=

U

c

c c u

2

11

20

+

=

当到达稳态时（t →∞）双层介质上的电压按电阻正比分配

U

R

R R u 2

11

1+=

∞

U

R

R

R u

2

1

2

2+

=

∞

∵吸收现象，U 10≠U 1∞，U 20≠U 2∞。从S 合闸到稳态的过渡过程的时间常数

)(

2

1

2

1

1

2

c c

R

R R R +

+=

τ

流过电流表的电流：i I

a

g

i +

=

，i a 为吸收电流；若C R C

R 2

2

1

1≈

吸收电流比，

吸收现象不明显。

绝缘电阻：指吸收电流i a 按指数规律衰减完毕后所测得的稳态电阻值。t →∞时，可得R R

R 2

1

+

=

∞

即等于两层介质电阻的串联值。

能发现的缺陷：绝缘或整体受潮；局部严重受潮；贯穿性缺陷。例如下定子绝缘局部发生裂纹形成贯穿性导电通道时。 局限性：

①大型设备（大型发电机、变压器等）的吸收电流很大，吸收过程可达数分钟，测稳态电阻，耗费时间长。

②有些设备如电机，由I g 那部分所反映的绝缘电阻有很大的范围，这与该设备的几何尺寸（或其容量）有密切关系。因而难以给出绝缘值作为判断标准，只能与历史值比较。 吸收比，I

I R

R k t t t t 2

11

2

1=

=，同一试品在不同时刻的绝缘电阻的比值

R

R ︒

︒=

1560 ，（3-2）∴排出了绝缘结构体积尺寸的影响

一般以k 1≥1.3作为设备绝缘状态良好的标准亦不尽合适。例如油浸变压器有时

会出现下述情况。有些变压器的k 1虽大于1.3 但k 值较低；有些变压器的k 1<1.3 但k 值高。 极化指数R

R k min

1min 102

=

，按国际惯例，将min

10

2=t 和min 11=t 时的绝缘电阻比值

定义为k 2。

Notice ：仅凭R ∞,k 1,k 2测量结果来判断绝缘状态仍是不够可靠的。

兆欧表的原理接线图

g ：手摇（或电动）直流发电机，或交流发电机经晶体二极管整流；M ：流比计的测量机构，处在永磁磁场中的可动部分电压线圈1和电流线圈2

直流电压加到两个并联支路上→两线圈中的电流产生的力矩方向相反→在力矩差的作用下使可动部分旋转→平衡时指针偏转的角度α正比于I

I 2

1

∵并联支路内的电流分配是与电阻成反比的，∴偏转角的大小可以反映出被试电阻的大小。

G 端子：消除被试物表面泄露电流的影响。 若不接G ，测得的绝缘电阻=R 表面//R 体积。 常用量程：500kV,1000kV,2500kV 对u e ≥1kV ，应使用2500V 摇表 ① 注意保持转速的恒定

② 当试品电容较大时，测量后须先把兆欧表从测量回路断开，再停转发电机，试品电容电流反充损害仪表。

原因都是：被试品一般具有一定的电容量，电压的变动将引起电容电流的变化；使指针摇摆不定。 数字式兆欧表：

用整流电源，用户可根据需要选择电压量程。当在试品绝缘上施加电压时，取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。

3.3 介质损耗角正切的测量

能发现：受潮、老化等分布性缺陷，反映整体的损耗情况。 不能发现集中性缺陷。

当绝缘由两部分并联组成时，其整体的介质损耗为这二部分之和。

p p

p 2

1

+

=

δδ

δ2

22

1

12

2

tg

w tg w wctg c U c U

U

+=

c

tg

tg

tg c

c

δδ

δ2

2

1

1

+=

c c

c 2

1

+

=

∵v v 12《，则得c c 12

《，c c 12≠ ∴δδ

δ

2

1

21

tg

tg

tg c

c +

=

因c

c 1

2

很小，当↑

δ

2

tg 时并不能使总的δtg 明显增加。