绝缘特性试验

3绝缘特性试验方法

由于测量时受到表面污秽或周围大气条 件（特别是相对温度较高时）的影响， 常会使得绝缘电阻降低很多，在实际测 量中应充分考虑这些因素。一般在试验 后，必须将电极短路接地10min以上， 将剩余电荷尽量放完，然后再进行下一 试验。
3绝缘特性试验方法
3绝缘特性试验方法
4绝缘电阻试验结果的判定
绝缘特性试验
调试管理部 刘大虎 2011年03月7日
1绝缘特性测量的目的和意义

检查电气设备绝缘性能的绝缘试验大致 可分为绝缘特性试验和绝缘强度试验。 绝缘特性试验是在较低的电压下，以比 较简单的手段，从各种不同的角度鉴定 绝缘的性能。绝缘特性试验一般包括： 绝缘电阻测量、吸收比测量、极化指数 测量、介质损耗因数测量。
2绝缘特性试验原理
3绝缘特性试验方法
绝缘电阻试验一般采用绝缘电阻表法， 属于直流试验方法。一般直接读取15s和 60的绝缘电阻值，R60/R15即吸收比； 或读取1min与10min绝缘电阻值， R10/R1比值即极化指数。 3150kVA和10kV以下变压器测量60s绝 缘时一般采用2500V绝缘电阻表（量程 不低于10000M）。其他使用5000V（量 程不低于100000M）的绝缘电阻表。

6直流耐压试验
绝缘良好的被试品泄露电流曲线是近似 直线，当绝缘受潮或有缺陷时，电流急 剧增加。 接线的两种方法： 微安表接低压与微安表接高压。前者读 数方便，但受杂散电流影响大。

6直流耐压试验
注意： 安全警戒 各绕组试验前均应接地。试验时仅开放 被试相。再次试验前，应接地一小时。 高压导线尽量短，直径尽量大，对地或 接地体有足够距离。 升压时将低压侧微安表短路。 试验电源尽量稳定，可在电源处加稳压 器，为微安表并联电容。
对于新安装和大修的电气设备进行的试 验，称为交接验收试验，其目的是鉴定 电气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。 由于电力设备在设计和制造过程中，不 免存在一些质量问题，而且在安装过程 中也可能出现损坏，由此将造成一些潜 伏性缺陷。电力设备在运行中经常处于 热，化学，机械振动以及其他因素的影 响，其绝缘易出现劣化，甚至失去绝缘 性能，造成事故。
(1)
i p 4n3 3n 2 2n U p 2nUm U p fC 6
(2)
平均电压：
U p 2nUm U p 2nUm
ip 6 fC
(4n3 3n 2 2n)
(3)
脉动系数：
S U / U p
<5%
可见，脉动与电压降落与电源频率、级数、电容量、负载电流有关
绝缘电阻、吸收比及极化指数的测量是评价 电气设备绝缘质量的方法之一。由于绝缘电阻测 试只需一个兆欧表就可以进行，而且是一种非破 坏性试验，在现场使用十分方便，因此被广泛采 用，通过绝缘电阻的测量有助于对绝缘状况做出 正确的分析判断。绝缘电阻在某一电压范围内大 致为不变的值，当绝缘介质受潮劣化或绝缘介质 中存在缺陷时，在较低的电压下，绝缘电阻就呈 现较低值。绝缘电阻的测定结果与温度有关，当 温度上升时，绝缘电阻下降，一般测量温度要求 在10-40度，温度小于85%。

5外施交流耐压试验
5.1目的：为保证出厂的电气设备安全可靠 运行，必须使得设备的绝缘电气强度符 合要求，即考核设备在正常工作和非正 常状态下（如遭雷电过电压、操作过电 压）能安全可靠运行，因此需对设备进 行短时工频耐压的试验。
5外施交流耐压试验
5.2原理： 短时工频耐受电压试验是对绝缘施加一 次相应的额定耐受电压（有效值），其 持续时间为1min。 外施耐压试验时，被试绕组及其引线或 相连元件均承受同一试验电压，而非被 试绕组则短路接地。外施耐压试验的目 的是考核绕组对地和绕组之间的主绝缘 强度 。
2绝缘特性试验原理

由于总的电流随着时间的增加而逐渐衰 减，因此绝缘电阻随着增加逐渐上升， 并趋向稳定。特别是绝缘性能良好时， 需要很长的时间才能达到稳定值，且绝 缘电阻值较高。反之，如果绝缘性能不 好时，由于电阻电流较大，很快电流就 达到稳定值，且绝缘电阻值较低。由此 将60s与15s绝缘电阻值之比称为吸收比 ；10min与1min绝缘电阻值之比称为极 化指数。
5外施交流耐压试验
漏磁在绕组中会有感应电动势产生，因 此绕组中点M的电位将和U1、U2端不同 ，但因电容电流很小，漏磁又通过空隙 ，漏磁链极小，故M点的电位和U1及U2 的电位差别很小；低压绕组情况类似， 可以认为高压绕组近似处于同一电位， 低压绕组均处于地电位。 不正确的接线：

5外施交流耐压试验
2Um
0
t
32
三 串级直流高压装置 两级直流高压装置
V4
4
5
C4
C3
2
C1
1
V1
V2
3
4U m
V3
空载时，各点电压为 ： U U sin t
1 m
C2
U 2 U m U m sin t
U 3 2U m
U 4 3U m U m sin t
高压绕组的末端U2不接地，低压绕组U2 端接地，U1端悬浮，铁心接地，油箱接 地。 高压绕组短接，低压绕组短接不接地。

5外施交流耐压试验
5外施交流耐压试验
试验要求：试验加压要在试验电压的1/3以下 合闸，检查测量装置指示是否政党，然后尽快升 压，当电压高于75%额定耐压值时，则应以 0.02U/s的速率上升，这样既能避免试品在接近试 验电压U时耐压时间过长，又能在仪表上准确读 数。在试验电压下保持规定时间后，应迅速降压 ，在降低到试验电压的1/3以下时，才可以分闸。 不能在较高的电压下突然切断，以避免可能出现 瞬变过程而导致发生过电压损坏设备或仪表。
30
（c） 三倍电压
二 倍压整流回路T
T
V1
1
C1
2
V2 C2
3
C1
V1
C2 V2
(a) 两倍电压
T V2
V3
（b)两倍电压
C2 C1
V1
C3
带上负载后，三种倍 压装置的输出电压会 降低，并出现脉动
31
（c） 三倍电压
u
u1
Um
0
T 1
t
C1
2
V2 C2
3
V1
u
u2
2Um
倍压整流回路
0
t
u u3
6直流耐压试验
6.1整流直流高压的获得 一 半波整流和全波整流
V T R R’
C
RL
高压硅堆承受两倍的电源电压 U max U min I U av U av av RL 2
Um Umax
U
2U
S
U
U av
电压脉动 系数
Umin
uav
U av U 2 fRLC
28
一 半波整流和全波整流

工频谐振耐压试验的优点
1 减少电源容量（包括变压器、调压器 等） 2 试品击穿时的故障电流减小 3 电源中的谐波成分大大减少
并联谐振： 当输出电压满足要求，而试验变压器的容量不够时， 还可以考虑并联谐振的方法
26
6直流耐压试验
6.1特点： 1 试验设备轻便，容量小 2 可同时测量泄漏电流。 3 局放小，对绝缘的损伤小。 4 不如交流耐压实验更接近真实工况。
1绝缘特性测量的目的和意义

绝缘特性试验主要用来判断绝缘的质量 状态及发现可能出现的或整体缺陷，以 判断设备是否能继续绝缘强度试验的一 个辅助判断手段，出厂前的绝缘特性测 量可作为日后维护上有价值的资料，以 判断设备是否老化、受潮及其他原因引 起的绝缘劣化等。
2绝缘特性试验原理

绝缘电阻是外施电压除以全电流后的值， 由于电流是随时间变化的量。该电流通 常由三部分组成：位移电流、吸收电流、 泄漏电流组成。位移电流即电容电流， 一般经0.5s基本衰减完毕；吸收电流是 绝缘介质的极化，衰减较慢；泄漏电流 是介质内部或表面移动的带电粒子产生 的传导电流，一般不随时间变化。全电 流的这种衰减现象称之为介质的吸收。

7局部放电测量
7.1目的： 传统的观点认为，设备在经受短时工频耐压 和冲击耐压后，便可保证长期运行，但随着电压 等级的不断提高，在大量的运行事故中发现，一 些电气在没有遭受任何过电压的情况下，也会发 生绝缘故障。造成这些故障的原因是在长期运行 过程中，其内部绝缘的某些薄弱部位在高场强作 用下发生了局部放电，从而导致绝缘性能下降， 在严重的局部放电长期作用下，甚至造成击穿。
T D1
1 Uo Um 2
C D2
RL
U D 2U m
D1 T D2
Uo Um
C
RL
UD Um
D3
D4
29
二 倍压整流回路T
T
V1
1
C1
2
V2 C2
3
C1
V1
C2 V2
(a) 两倍电压
T V2
V3
（b)两倍电压
C2 C1
V1
C3
带上负载后，三种倍 压装置的输出电压会 降低，并出现脉动
5外施交流耐压试验
5.5试验操作： 检查试品型号规格及试验电压； 试品的绝缘性能试验（绝缘电阻、介损）是否已 试验； 试品外壳接地良好； 非被试绕组短接并接地； 对可能有空气的部位应放气； 测量端子接线是否正确；
5外施交流耐压试验
确定试验变压器的容量及额定电压，如 需要时应选择补偿装置的容量； 检查测量和保护设备； 按规程要求接线并注意对地距离； 发出施加电压信号并按要求升压并仔细 观察试品试验过程中的状态； 填写试验记录，包括试验电压、电流、 试验结果、日期、人员等。
35
减少串级直流高压装置的脉动的方法
1 合理选择级数n
令
U p n 0
得
n最佳
fC Um Ip
对于超高压直流装置，采用高电压、大电容量的电容器和高频整流是有利的
2 取C’＝2C
Cn’的电压为其余电容器的一半，因而其高度可减小到一半。在相同的结 构形式下，Cn’的电容量可为其他电容器的两倍，此时电压降落为：
U p
Ip 3 fC
( 2 n n)
3
Ip 6 fC
(4n 3 2n)
与（2）式比较，减小
3 从上到下逐级增加电容，即Ck＝Ck’=kC
U
nI p 2 fC
U n
2
Ip fCLeabharlann Baidu
实际很少采用
36
直流耐压试验的基本接线
37
6直流耐压试验
在被试物上加上高于工作电压一定倍数 的试验电压并经历一定时间的一种绝缘 强度试验。在升压过程中，分阶段读取 在该电压下的泄露电流值，绘出直流电 压和泄露电流的关系曲线，用以衡量在 直流试验电压下的绝缘情况。 直流耐压试验的原理与绝缘电阻试验的 原理相同，只是试验电源由高压整流装 置供给，泄露电流用微安表测量。
7局部放电测量
因此，对于一些高压电气设备在长 期工作下能否安全可靠运行，仅通过短 时工频耐压和冲击耐压试验考核是不够 的，尚须考核其局部放电性能。 制造厂对这项测试技术非常重视， 现场也通过局放试验发现了多起运行中 的或新安装的设备中的缺陷。
5外施交流耐压试验

在试验过程中如果发生放电或击穿，则 应立即切断电源，因为放电或击穿后产 生的过电压可能导致试品损坏。
5外施交流耐压试验
5.4外施耐压试验结果的判断： 在外施耐压试验时，如果未发现内部绝缘击空或 局部损伤，则试验合格。目前，在工频耐压试验 中主要还是依赖仪表指示的变化和被试品有否异 常声响来进行判断。在试验过程中，仪表指示稳 定不变，被试品无异常声响则可以判断试品通过 外施耐压试验。如果仪表指示发生变化，被试品 内部有放电声响则说明有问题，未能通过试验。 在试验过程中，如仪表无明显变化，但试品内部 有异响，应重复试验，并找出原因，消除异响。
5外施交流耐压试验
5外施交流耐压试验
5.3试验方法： 以变压器为例。试验接线原理图如下：
5外施交流耐压试验

对高压绕组进行外施耐压试验时，将高 压绕组首末端相连，高压绕组首末端U1 和U2为同一电位，设高压绕组对地电容 为C1，高压绕组对低压绕组为C12，低 压绕组对地电容为C2。高压绕组中从U1 和U2端流过的电流方向相反，此电流产 生的磁通在铁心中的方向相反，这样就 变为通过空隙的漏磁，且在高压绕组上 下各一半绕组中闭合，
T
0
U 5 4U m
33
串级直流高压装置
1'
D1 D1' D2
1
C1 '
2'
C1
2
D2' RL Dn-1
(n-1)' (n-1)
Cn-1' Dn
n'
Dn-1'
Cn-1
n
Cn'
n0'
Dn '
n0
Cn
34
串级直流高压装置的参数计算
脉动电压： 平均电压降落：
U n max U n min i p n(n 1) U 2 fC 4