电气试验理论基础及实操

4、电介质的电导
电介质的电导分电子电导和离子电导，理想的电介质是不 含带电质点的，所以我们常说的电导是离子性电导，而当 绝缘被击穿时，电介质中会出现电子电导，此时也就失去 了绝缘的作用。 温度越高，绝缘越小（说明）
5、电介质的击穿
分为气体击穿、液体击穿和固体击穿 1）气体击穿：由于施加电压超过饱和电流后，进入碰撞游 离阶段，进而形成电子崩，形成高电导的通道，达到击穿。 2）液体击穿：常见的如变压器油，油中多多少少含杂质， 在电场的作用下，杂质被吸向集中区域，顺电场线排列， 形成小桥，达到击穿。 3）固体击穿：电击穿、热击穿和化学击穿。 a)电击穿:也是形成电子崩. b)热击穿：介质损耗产生热量来不及散去，形成介质分 解、碳化，形成击穿。 c)电化学击穿，因介质中含气泡、水分等化学物质，逐步 发展为击穿。
四、电气试验实例讲解
我们以6kV干式变的交接试验为例来讲解电气试验的 程序和步骤。 1、电气试验中的技术措施和安全措施 1）技术措施
a）周密的准备工作。包括拟定试验程序，准备试验设 备仪器等 b)合理整齐的布置试验场地。试验器具靠近试品设备，带 电部分互相隔开，面向试验人员并处于视线之内 c）试验数据及相关资料的准备，如出厂报告、相关图纸 规程等。
2、分类 1) 按性质分
a) 出厂试验：是电力设备生产厂家根据有关标准和产 品技术条件规定的试验项目。 b)交接验收试验、大修试验：是指安装部门、检修部门 对新投入设备、大修设备按照有关标准及产品条件或《规 程》规定进行的试验。（注：我厂执行的交接试验规程是： GB 50150-2006） c) 预防性试验：是指设备投入运行后，按一定的周期 由电气试验部门进行的试验。（注：我厂执行的预防性试 验规程是：Q/CSG114002-2011）
⑧变压器绝缘测试部位
c)绝缘阻值的影响因为及结果判断
①温度的影响：一般情况下，绝缘电阻随温度升高而降低。
因此实际测量绝缘电阻时，必须记录试验温度（环境及设 备温度），而且尽可能相近温度下进行测量，以避免温度 换算引起的误差。 ②湿度和设备表面脏污的影响：空气相对湿度增大时， 绝缘物表面吸附许多水分，使表面电导率增加，绝缘电阻 降低。当绝缘物表面形成连通水膜时，绝缘电阻更低。电 力设备表面脏污也会使绝缘电阻降低。根据以上两种情况， 现场测量绝缘电阻时必须用屏蔽环消除表面泄漏电流的影 响或烘干、清擦干净，得以测量真实数值。
b)测量方法
我们的设备是BZC全自动变比测试仪
以锅炉变为例，下面是铭牌
C）测量时的注意事项及结果判断
①试验设备的高低压侧不允许倒换。 ②设备可靠接地。 ③倒换分接头时应注意不要拧断丝或滑丝。 ④测试结果应符合规程规定。
3）测量铁芯绝缘
我们知道，铁芯必须为一点接地，否则会产生涡 流。测量时应解开接地连片，用2500V摇表测试，持 续时间1分钟，无闪络，此处判断有无闪络的方法是 看绝缘表读数是否摆动，或听声音是否有放电声，我 们认为一般6kV变压器绝缘大于6MΩ即可。
④将被试品测量部分接于“L”与 “E”端子之间， “L” 端子接高压测量部分， “E”端子接低压或外壳接地部分。 驱动（摇）绝缘电阻表达额定转速，读取1分钟时的绝缘 电阻值。 ⑤测量吸收比时，先驱动（摇）绝缘电阻表达额定转速， 待指示为“∞”时，将“L”端子接于被试品，同时计算 时间，读取15秒和60秒时绝缘电阻值。读数后先断开“L” 端子与被试品连线（用绝缘柄），再停止摇动，防止反充 电损坏绝缘电阻表。 ⑥试验完毕或重复试验时，必须将被试品对地或两极间 充分放电，以保证人身、仪器安全和提高测量准确度。 ⑦记录被试品设备铭牌、运行编号、本体温度、环境温 度及使用的绝缘电阻表型号。
二、名词及术语
1、吸收比 K=R60/R15（秒） 2、极化指数 P=R600/R60（秒） 3、集中性缺陷：如绝缘子的瓷质开裂；发电机的绝缘局
部磨损；电缆绝缘的气隙在电压作用下发生局部放电。 4、分布性缺陷：电气设备的整体绝缘性能下降。如发电 机，套管等绝缘中的有机材料受潮，老化，变质等 5、变压器绕组的分级绝缘：绕组的中性点端子直接或间 接接地时，其中性点端子的绝缘水平比线路端子所规定的 要低 6、变压器绕组的全绝缘：所有变压器绕组与端子相连接 的出线端都具有相同的额定绝缘水平。
③残余电荷的影响：大容量设备运行中遗留的残余电荷或
试验中形成的残余电荷未完全放尽，会造成绝缘电阻偏大 或偏小，引起测量的绝缘电阻不真实。残余电荷的极性与 绝缘电阻表的极性相同时，测得的绝缘电阻将比真实值增 大;否则，将相反。为消除残余电荷的影响，测量绝缘电 阻前必须充分接地放电，重复测量中也应充分放电，大容 量设备就至少放电5分钟。 ④感应电压的影响：现场预防性试验中，由于带电设备之 间的电容耦合使停电设备带有一定的电压，感应电压强烈 时可能损坏绝缘电阻表或造成指针乱摆，得不到真实的测 量值。（该项为延伸项）
1）测量绕组连同套管的直流电阻
a) 试验目的：检查绕组接头的焊接质量和绕组有 无匝间短路；电压分接开关的各个位置接触是否良好 及分接开关实际位置与标示位置是否相符；引出线有 无断裂等。 b)测量的物理过程：
c)测量方法： 现在主流设备采用的是电压电流表法，即压降法，简单理 解就是加电流，测电压，用欧姆定律Rx=U/I，计算电阻。 其他方法不在此讲述。 d)缩短直阻测试时间的方法: 延伸问题：因为6kV干式变测量时间很短，但大型变压器 的时间常数大，充电时间很长，需要其他方法弥补这一问 题，提高试验效率。常用的两种方法一是恒流充电法，二 是助磁法。但我厂的主变为离相式，加上我们的试验设备 可以达到40A的恒流，故不需要额外缩短测试时间。
a)测量绕组连同套管的直流电阻 b)检查所有分接头的电压比 c）检查变压器三相接线组别和单相变压器引出线的极性 d)测量与铁芯绝缘的各紧固件及铁芯的绝缘电阻 e)测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数 f)绕组连同套管的交流耐压试验 g)额定电压下的冲击合闸试验 h)检查相位 i)试验报告的整理
主 讲 人：杨海亭 实操协助：何厚廷
一、概述
1、目的和意义
电力系统包括众多的电气设备，有些电气设备的故障会 威胁到整个系统的安全供电。电力生产的实践证明，对电 气设备按规定开展检测试验工作，是防患于未然，保证电 力系统安全，经济运行的重要措施之一. 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。 综上，开展电气试验目的就在于及时发现设备缺陷，有 效防止事故发生。
三、理论基础
1、电解质的物理知识
电介质即绝缘介质，主要物理现象有极化、电导、损耗和击穿。 1 电介质的极化 把电介质放在电场中，电介质就要极化，极化形式有两种， 一种是瞬态过程，完全弹性方式，无能量损耗；另一种是非瞬 态过程，极化的建立和消失都要伴随能量损耗，又称为松弛极 化。 电子极化、原子或离子位移极化、偶极子转向极化（松弛极 化）、空间电荷极化、夹层介质界面极化。 电介质的极化都需要一定的时间，有的长有的短。
f)加压前须认真检查接线，表计量程，确认调压器处 于零位，仪表开始状态正确无误，并通知有关人员离 开被试设备，得到负责人许可后，方可加压。 g)变更接线或试验结束，应首先降下电压，断开电 源，并将升压装置的高压部分短路接地。 h)未装接地线的大容量试品，应先放电再进行试验。
3、6kV干式变试验项目
2）检查所有分接头的电压比及接线组别和极性
a)试验目的： ①电压比的测量：检查变压器匝数比的正确性，检查 分接开关的情况，变压器发生故障后，通过测电压比作为 判断匝间短路的手段之一。 ②接线组别和极性：极性检查即检查绕组的头尾情况。 组别检查即检查一二次绕组的相位差。我们的干式变大部 分为Dyn11（这里的11表示二次电压滞后一次电压330°， 30°为一个点，那么330°/30即为11点）。 变压器的接线组别是并列运行的重要条件之一，不一致 则会导致产生很大的环流。
⑤延伸项（泄露电流测量结果分析）
5）绕组连同套管的交流耐压试验
a)目的和意义 交流耐压试验的电压、波形、频率和在被试品中 的电压分布均符合设备在交流工况下的实际情况，因 此能有效的发现绝缘缺陷。 b)试验方法
极化的基本形式
2、吸收现象（直流作用下）
第一阶段ic(电容电流 ，弹性极化) 第二阶段ia（泄露电流，夹层极化和松弛极化） 第三阶段ig（电导电流） 注.多层绝缘的吸收现象较明显，如发电机的手包绝缘， 而单一绝缘结构的吸收现象不明显，如绝缘子。
3、电容电流
施加电压U后，极化由0开始增大，此时ic最大。到π/2时， 为0. 问题：为什么叫电容电流，因在周波中，ic的最大值恒超 前u最大值π/2，即90°，故称电容电流，
2）安全措施
a）现场工作必须执行工Fra Baidu bibliotek票制度，工作许可制度，工 作监护制度，工作间断和转移及终结制度。 b）在试验现场应装设遮拦或围栏，悬挂警示牌，并派 专人看守。 c）高压试验不得少于两人，试验负责人应由经验人员 担任。开始前，负责人应对全体试验人员详细交待试验中 的安全事项。 d）因试验需要断开电气设备接头时，应做好标记，恢 复后应进行检查。 e)实验器具的外壳应可靠接地，高压引线应尽可能短， 必要时用绝缘物支持，为了在试验时确保高压回路的任何 部分不对接地体放电，高压回路与接地体必须留有足够的 距离。
2)按试验的作用和要求分 a)绝缘试验 测量设备绝缘性能的试验。 绝缘试验分两大类： （1）非破坏性试验。是指在较低的电压下，或在不破坏 绝缘的基础上测量各种特性，从而判断绝缘内部的缺陷。 实践证明，这类方法是有效的，但由于试验电压较低，缺 陷不能充分暴露，目前还不能只靠它判断绝缘水平。 （2）破坏性试验，或称耐压试验。这类试验对绝缘的考 验是严格的，特别是能揭露那些危险性较高的集中性缺陷。 通过这类试验，能保证绝缘有一定的水平和裕度，其缺点 是有可能在试验中给被试设备的绝缘造成损伤。但目前仍 是绝缘试验中的一项主要方法。 为了避免破坏性试验对绝缘的损伤，破坏性试验要在非破 坏性试验之后进行。
4）测量绕组连同套管的绝缘电阻、吸收比或极化指数
a)目的和意义 测量吸收比和绝缘电阻是检查变压器绝缘的简便方 法，也是进行破坏性试验的前提条件，一般对绝缘受潮和 局部缺陷均能有效发现。 b)测试步骤方法 ①试验前先检查安全措施，被试品电源及一切对外连线 应拆除。被试品接地放电，大容量设备至少放电5分钟。 勿用手直接接触放电导线。 ②根据表面脏污及潮湿情况决定是否采取表面屏蔽或需 要烘干及清擦，以消除其对绝缘电阻的影响。 ③放稳绝缘电阻表，低速摇绝缘电阻表，瞬时短接“L” “E”检查绝缘电阻表是否完好。
e)测量中注意事项及结果判断 ①温度的影响：不同温度下测量的直阻应换算至同一 温度下的直阻值，换算公式，R2=R1*(T+t2)/(T+t1) R1、R2f分别为温度在t1、t2（°C）时的电阻值，T 为计 算系数，铜取235，铝取225。 ②连接截面应接触良好。 ③在测量过程中，严禁拉开电源，测试结束后应充分放 电，防止反充电将试验设备冲坏。（变压器的自感效应未 放电的情况下可达上千伏） ④结果判断，依据规程，此处不详述。
b)特性试验
通常把绝缘以外的试验统称为特性试验。这类试验主要是 对电气设备的电气机械方面的某些特性进行测试，如变压 器的变比试验，极性试验；线圈的直流电阻；断路器的导 电回路电阻，分合闸时间和速度试验等 总之，种类试验方法各有所长，各有局限。试验人员应对试 验结果进行全面综合分析 一、与该产品出厂及历次试验的数据进行比较，分析 设备绝缘变化的规律和趋势; 二、与同类或不同相别的设备的数据进行比较，寻找 异常; 三、将试验结果与《规程》给出的标准进行比较，综 合分析是否超标，判断是否有缺陷或薄弱环节。