电气绝缘测试技术(全)

39.17 64.71 69.26
杭州
广州 西宁
2.97
0.00 0.04
4.82
19.45 3.78
18.44
28.69 49.50
67.18
50.96 29.19
0.00
0.00 0.00
5.34
0.00 17.49
1.25
0.90 0.00
电气绝缘测试技术
五、电力系统维修方式的演变过程
事后修理或故障维修；
的长度成反比，与导体间绝缘体表面 的距离成正比，以图1-3所示的简单 平板形绝缘体为例。
IS
d
l
RS S
d l

U IS
S
U/d
ES I S/ l
表面电阻率等于正方形 面积内的表面电阻值。
式中 d—导体间的距离（m）; l—导体的长度（m）; ES--表面电场强度（V/m）;
--电流线密度（A/m）; S--表面电阻率（ ）
美国在未来20年中需要建设1300个发电厂（平均每年65个）才能
保证充足的发电能力。否则，加州停电问题就肯定会在全国范围 内出现。能源短缺将对美国所有的地区造成影响。
发展中国家和不发达国家严重的能源短缺和电力工业的落后状态， 已成为影响其经济发展的瓶颈。
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我国电网基本框架
东北电网
新疆 华北电网 西北电网 西藏 华东电网 川渝电网 华中电网
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菲律宾大停电
菲律宾主岛吕宋岛2002年5月21日 由于海底电缆损坏，引发大面积 停电事故，全国人口一半以上受 到影响。首都马尼拉和广泛地区 四千多万人没有电力供应。 这次停电对菲律宾的商业运作 造成重大打击。受停电影响，铁 路系统停顿，数以千计的乘客被 困车厢内；菲律宾股票市场也被 迫中断交易。
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内容的维修体制。 通过对设备运行情况的实时监测，随时查明设备可能“存在 着什么样的隐患，什么时候会发生故障”，预先得知将要发生事 故的部位和时间，设备管理人员因此可以从容地安排停电计划和 组织维修人力，采购必须的备件，以便在短时间内完成高质量的 维修工作。 实现“无病不修、有病才修、修必修好”的目的。
500kV 330kV 220kV
热电厂 水电站 核电站
南方电网
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我国的发电一次能源主要分布西部地区，而电力消费 发展全国联网是解决我国能源分布与电力消费矛盾的重 要措施。并将形成北、中、南三个输电通道。
主要集中在中、东部和南部地区。西电东送、南北互供，
中国电力工业分为7个跨省(区)电力集团: 东北、华北、
（6）维修不足
由于采用周期性定期检查，很难预防由于随机因素引起的
偶发事故。设备仍可能在试验间隔期间内由于微小缺陷的持续 发展导致发生故障。
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3、发展中的维修体制——状态维修
状态维修方式的基本思想
“治于未病”
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（1）状态维修的必要性
状态维修即根据具体设备的实际情况来确定检修周期和检修
华东、华中、西北、南方和川渝，5个独立省级电网: 山
东、福建、新疆、海南、西藏 (未包括台湾和港澳地区)。
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二、电力系统的构成
电厂
输电网
配电网
用户
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电气设备
变压器
电容性设备
电力电缆
发电机
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电力系统的特点
电力系统是世界上最大的“瞬间动态平衡系统” 。 发电和用电是同时发生的，基本没有存储环节。
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加州大停电
美国加州2002年1月以及3月 连续两次发生全州停电事故。为 防止整个系统瘫痪，加州实行了 二战后的首次灯火管制，以避免 对电力设备造成损害，引发更大 面积的不能控制的断电事故。电 力官员称用电高峰再次对该州设 备严重老化的电力系统带来完全 瘫痪的威胁，加州已宣布进入3级 紧急状态。
• 易发生人身和设备安全事故。
发生在检修、试验人员身上的伤亡事故占全部供电伤亡事故的77.8%。
• 停送电过程易造成误操作。
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（5）过度维修
• 对110台高压变压器进行的162台次定期吊检大修结果进行统计。 共发现缺陷24项，其中一般性缺陷23项，危及安全运行的仅1 项。 • 对110kV及以上油开关大修统计表明，95%以上未发现部件损 坏。 定期检修虽有成效，但过于保守。实践证明，频繁检修非 但不能改善设备性能，反而常常会引入新的故障因素。
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纽约大停电
美国纽约2002年3月位于曼哈顿东 区的爱迪生联合电厂突然失火，并引 燃了用于发电的燃油。这起事故造成 纽约第14大街以南的6.3万户居民住宅 停电，附近的格林尼治和索霍等地区 也受到影响。居住在世贸中心遗址附 近的居民又一次感受到了“９· １１” 时的恐怖气氛。驾车者在昏暗的高速 公路上小心翼翼地行驶，高大建筑内 的人们在漆黑的楼道里摸索着前行， 耳边不时传来阵阵警笛声。
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台湾大停电
台湾1999年7月29日全岛发生五十年来最大的一起停电事故， 南北两条超高压输电线路损坏，进而引发连锁反应，造成台 中电厂、通霄电厂、林口电厂、协和电厂、深澳电厂以及核 能一、二、三厂全部跳闸，总跳机电量高达1000万千瓦，全 台湾停电用户高达900万户。包括机场、医院、科学园等敏感 地区，都一度陷入停电状态。直接经济损失在150 亿新台币 以上 。新竹科学园的26座晶片厂生产线因此停顿1至2天，每 座晶片厂的损失估计超过5000万元，由于适逢月底出货高峰， 总计这次大停电造成新竹科园区的损失约新台币100亿元以上。
（2）预防性试验项目过多 • 电力变压器 32项 • 发电机 25项 • 互感器 11项
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（3）经济性差
• 大修一台220 kV开关需投入100多个工作人日，资金2万元。
• 长时间停电检修，将造成大量的电量损失。300MW机组 停运一天，少发电720万度，直接损失150万元。
（4）增大不安全因素
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在开始时电流成分很多，除了泄漏电流之 外，还有充电电流、极化电流以及净化电 流等，这些电流都是随时间减小的，最后 这个稳定的电流才是表征电介质本征电导 的泄漏电流。 绝缘电阻是施加于绝缘体上的两个导体之间的直流电压与流过绝 缘体的泄漏电流之比，
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体积电阻 RV
—通过绝缘体内部的电流
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★停电原因
城 市 上海 太原 长春 电网结构 管理不善 设备故障 0.06 1.63 0.40 2.12 3.04 1.82 45.31 16.76 14.66 检 修
( % )
电源不足 外部因素 气象影响 0.00 0.53 0.00 10.78 10.31 8.02 2.56 3.02 5.84
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（2）状态维修的技术可行性
虽然设备内部缺陷的出现和发展具有很强随机性，但大多 都具有一个的较为缓慢的发展过程，在这期间，会产生各种前
期征兆，表现为其电气、物理、化学等特性发生渐进的量变。
根据这些特征量值的大小及变化趋势，即可对设备的可靠性随 时做出判断，从而发现早期潜伏性故障。
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现用教材：《电气绝缘测试技术》邱昌荣 参考教材：《电气绝缘技术基础》曹晓珑 机械工业出版社 机械工业出版社
《高电压技术》
吴广宇
机械工业出版社
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一、电能
第一章
火力
绪论
太阳能
电
水力 核能
能
风力 地热 • • •
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全球截止到2030年仍将有1/5的人口，根本的不到电力供应。
—通过绝缘体表面的电流 绝缘电阻是体积电阻与表面电阻并联组 成的，如左图示：
绝缘电阻
表面电阻 RS
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绝缘体的体积电阻与导体间绝缘体的厚度成正比，与导体和绝 缘体接触的面积成反比。
以平板形绝缘体为例，假定导体（或电极）也是平板形，导体 间绝缘体内电场均匀，则有
RV V
h
A IV

U
V U / h EV IV / A JV
式中：h —绝缘体的厚度（m） A—电极的面积（m2 ） EV —电场强度（V/m）
体积电阻率实际等于单 位立方体的绝缘电阻值
ρV—体积电阻率（Ω· m） JV —绝缘体内的电流密度（ A / m2）
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表面电阻与绝缘体表面上放置的导体
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辽沈大停电
辽沈地区2001年2月22日遭遇最严重大 面积停电事故，沈阳市区停电面积已经超 过70%。辽沈停电事故是从高压输电线路 的燃弧放电开始的。辽沈为我国重工业区， 含盐的空气污染物附着在绝缘瓷瓶上，大 雾湿气使瓷瓶绝缘能力降低，电流沿着瓷 瓶表面爬升，出现闪烙放电现象。辽沈停 电事故中，几乎所有的高压输电线路都 “火冒三丈”，停电事故最厉害的就是工 业集中、污染严重的铁西区，该区全部停 止了电力供应，损失巨大。
电力系统的所有问题都是围绕这个特点展开的。
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三、电力系统的稳定性问题
发电、输电和用电过程构成了不可分割的整体，任何环节发 生故障都有可能引起链式反应，导致整个系统的崩溃。
电厂 电力网 用户
系 统 瞬 间 改 变
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四、历史上的大停电事故
旧金山大停电
美国旧金山1998年2月8日 ，太平洋天 然气电力公司(PGE)变电站发生停电事 故，所有从圣马特欧变电站至旧金山 的5条115 kV输电线全部跳开，旧金山 地区2个发电厂解列，456000多个用户 停电。
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巴西大停电
巴西圣保罗 1999年，由于闪电击中圣保 罗的一个变电站，变压器跳闸导致电网解 列，引起巴西南部地区停电长达4小时之 久。停电波及巴西27个州的11个州，停电 地区是巴西人口和工商业最密集的地区， 直接影响1.7亿人的正常工作与生活，经 济损失非常严重。由于停电发生在午间交 通高峰时间，交通灯熄灭，引起严重交通 堵塞。
懂得数理统计和概率论。
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第二章 电阻与微电流的测量
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第一节 绝缘电阻与电阻率
一、绝缘电阻与电阻率 1、绝缘体基本功能是阻止电流通过，使得电能按设计的途径传 输，保证设备的正常工作。 2、绝缘电阻就是用以表征绝缘体阻止电流流通的能力，是表征 绝缘体特性的基本参数之一。
★一个绝缘体在施加电压以后，通过的电流随时间的变化如下：
英国南部莱斯特郡5月11日发生大面积停电。 2万多户家庭连续几天生活在黑暗中。 附近的 肯特郡、 萨塞克斯郡和萨里郡的3.1万户家庭 的断电现象则持续了更长一段时间。
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在我国，近20年来各大电网中规模较大的停电事故约有140余
起，每次损失数以亿计。近几年事故次数虽有所下降。但其规模
和造成的损失却大幅度扩大和上升。随着全国电网的形成，电力 系统重大事故也更将危及到我国国家安全。
定期检修或预防性维修；
状态维修或预知性维修。
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1、事后维修体制
早期技术及管理水平都很低 ， 即使再重要的设备也只能坏了再修。 以致工作毫无计划性，供电可靠性 很低。 简单方便，对消耗性产品是有效 的。 随着电力系统的不断扩大，设备 故障所造成的停电损失也越来越大， 事后维修无法满足系统对运行稳定 性的需求。
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希腊北部地区2002年6月12日下午由于气温 过高，希腊北部最大城市萨洛尼卡附近一座变 电站内的变压器突然发生爆炸，造成包括该市 在内的大部分希腊北部地区供电中断。发生长 达一个多小时的严重停电事故，造成许多城市 交通瘫痪，通讯系统无法正常工作。
瑞典首都斯德哥尔摩于2002年3月11日开始， 由于地下隧道的输电电缆被烧毁，连续两天发 生大面积停电事件，造成许多工厂停产，严重 影响了当地居民的正常生活。
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2、现行维修体制——定期维修
预防性试验是电力设备运行和维护工 作中的一个重要环节，是保证电力系统 安全运行的有效手段之一。在我国已有 50年的使用经验。 预防性试验、大修和小修构成了定期 维修制的基本内容。
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★定期维修制的弊端
（1） 维修周期频繁
设备 小修周期（年） 大修周期（年） 发电机 1 3 变压器 1 5～10 电力电缆 1 5
破坏点
绝 缘 水 平 监 测 参 量
危险水平 实施修复 注意水平
注意 初期 稳定运行阶段 劣化阶段 设备投运时间 T 阶段 危险阶段
状态维修示意图
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六、电气绝缘测试技术的特点
测量范围大；
绝缘电阻可达1010欧姆，微电流可小到10-16安。
特性参数的测量；
例如：空间电荷。
数据处理复杂；