高电压技术第三章电气设备绝缘试验技术
高电压技术电气设备绝缘试验课件
交流耐压试验是检验电气设备绝缘性能的重要手段，通过施加高于正常工作电压的交流电压，测试设备的绝缘强 度和耐压能力。
详细描述
交流耐压试验通常在设备安装完毕后进行，以检验设备在正常工作电压下的绝缘性能。该试验通过施加一定时间 的交流高电压，模拟实际运行中的过电压情况，以检验设备的绝缘材料和结构是否能够承受。
绝缘材料的物理和化学性质
绝缘材料的物理和化学性质，如密度、硬度、热导率、热膨胀系数 等，对电气设备的运行稳定性和寿命也有重要影响。
绝缘材料的机械性能
绝缘材料的机械性能，如抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，决定 了电气设备在受到外力作用时的稳定性和安全性。
绝缘电阻和介电常数
绝缘电阻的定义和测量
绝缘电阻是衡量绝缘材料导电性能的重要参数，通常通过测 量加压后的电流和电压来计算。绝缘电阻越大，说明绝缘性 能越好。
结论与建议
根据分析结果，提出相应的处 理建议和预防措施，确保设备
安全运行。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
06
绝缘试验技术的发展趋 势与展望
新材料在绝缘试验中的应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
随着新材料技术的不断发展，越来越多的新材料被应用于 电气设备绝缘试验中，以提高试验的准确性和可靠性。
详细描述
例如，脉冲电压和变频电压等高电压新技术在绝缘试验 中得到了广泛应用。这些技术的应用有助于更准确地模 拟实际运行中的电压情况，提高绝缘试验的可靠性和准 确性。同时，这些技术的应用也有助于缩短试验时间， 提高工作效率。
智能化和自动化在绝缘试验中的发展前景
总结词
随着智能化和自动化技术的不断发展，其在电气设备 绝缘试验中的应用前景广阔。
高电压技术学习总结
高电压技术学期学习总结通过一学期对高电压技术的学习有一下重点难点总结第一章气体的绝缘强度1、气体放电的基本物理过程⑴带电粒子的产生气体分子或原子产生的三种状态原态中性激发态激励态从外界获得能量电子发生轨道跃迁。
电离态游离态当获得足够能量时电子变带电电子原来变正离子。
电离种类A 碰撞电离B光电离C热电离D表面电离⑵带电离子的消失A扩散会引起浓度差。
B复和中和正负电荷相遇中和释放能量。
C附着效应部分电负性气体分子对负电荷有较强吸附能力使之变为负离子。
⑶汤逊理论的使用条件和自持放电条件使用条件均匀电子低电压自持放电条件11se ⑷巴申定律的物理意义及应用A巴申定律的物理意义①p ss一定p增大Uf 增大。
②p ss一定p减小Uf 减小。
③p s不变p 增大密度增大无效碰撞增加提高了电量的强度Uf 增大。
P减小密度减小能碰撞的数量减小能量提高Uf 增大。
P s不变Uf 不变。
B巴申定律的应用通过增加或者减少气体的压力来提高气体的绝缘强度。
如高压直流二极管增加气体的压力减小气体的压力用真空断路器。
⑸流柱理论的使用范围及与汤逊理论的关系流柱理论的使用范围a、放电时间极短b、放电的细分数通道c、与阴极的材料无关d、当ps增大的时候Uf 值与实测值差别大。
流柱理论与汤逊理论的关系a、流柱理论是对汤逊理论的一个补充b、发生碰撞电离c、有光电离电场⑹极不均匀电场的2个放电特点电晕放电极性效应电晕放电的特点a、电晕放电是极不均匀电场所持有的一种自持放电形式是极不均匀电场的特征之一。
b、电晕放电会引起能量消耗。
c、电晕放电的脉冲现象会产生高频电磁波对无线电通讯造成干扰。
d、电晕放电还使空气发生化学反应生成臭氧、氮氧化物是强氧化剂和腐蚀剂会对气体中的固体介质及金属电极造成损伤或腐蚀。
极性效应的特点a、棒为正极为负特点电晕放电起始电压高。
间隙击穿电压低。
b、棒为负极为正特点电晕放电起始电压低间隙击穿电压高。
⑺冲击电压、伏秒特性、U50的概念及应用冲击电压持续时间极短非周期性幅值极高的电压。
重庆大学清华大学高电压技术习题
重庆大学清华大学高电压技术习题高电压技术课程习题第一章气体的绝缘强度1－1空气主要由氧和氮组成，其中氧分子（O2）的电离电位较低，为12.5V。
（1）若由电子碰撞使其电离，求电子的最小速度；（2）若由光子碰撞使其电离，求光子的最大波长，它属于哪种性质的射线；（3）若由气体分子自身的平均动能产生热电离，求气体的最低温度。
1－2气体放电的汤森德机理与流注机理主要的区别在哪里？它们各自的使用范围如何？1－3长气隙火花放电与短气隙火花放电的本质区别在哪里？形成先导过程的条件是什么？为什么长气隙击穿的平均场强远小于短气隙的？1－4正先导过程与负先导过程的发展机理有何区别？1－5雷电的破坏性是由哪几种效应造成的？各种效应与雷电的哪些参数有关？雷电的后续分量与第一分量在发展机理上和参数上有哪些不同？1－6为什么SF6气体绝缘大多只在较均匀的电场下应用？最经济适宜的压强范围是多少？1－7盘形悬式绝缘子在使用中的优缺点是什么？1－8超高压输电线路绝缘子上的保护金具有哪些功用？设计保护金具时应考虑什么问题？第二章液体、固体介质的绝缘强度2－1试比较电介质中各种极化的性质和特点？2－2极性液体和极性固体电介质的相对介电常数与温度和电压频率的关系如何？为什么2－3电介质导电与金属导电的本质区别为什么？2－4正弦交变电场作用下，电介质的等效电路是什么？为什么测量高压电气设备的绝缘电阻时，需要按标准规范的时间下录取，并同时记录温度？2－5某些电容量较大的设备经直流高电压试验后，其接地放电时间要求长达5～10min，为什么？2－6试了解各国标准试油杯的结构，并比较和评价。
2－7高压电气设备在运行中发生绝缘破坏，从而引起跳闸或爆炸事故是很多的，请注意观察和分析原因。
第三章电气设备绝缘实验技术3－1总结比较各种检查性试验方法的功效（包括能检测出绝缘缺陷的种类、检测灵敏度、抗干扰能力等）。
3－2总结进行各种检查性试验时应注意的事项。
高电压技术-电气设备绝缘试验
高电压技术-电气设备绝缘试验简介在电气工程中，绝缘试验是一项重要的测试方法，用于评估电气设备的绝缘性能。
绝缘试验主要通过施加高电压来检测设备的绝缘强度，以确保设备在正常运行中不会发生电气故障。
本文将介绍高电压技术和电气设备绝缘试验的基本原理、常见方法以及测试过程中的注意事项。
基本原理高电压试验是一种用于检测电气设备绝缘强度的测试方法。
在正常工作条件下，电气设备应具备足够的绝缘性能，以防止漏电、短路等故障发生。
绝缘试验的基本原理是通过施加高电压来产生电气场，检测设备绝缘系统是否能够耐受其引起的电压应力，以判断其绝缘性能是否符合要求。
常见方法直流高电压试验直流高电压试验是最常用的绝缘试验方法之一。
在这种试验中，直流电源通过绝缘试验变压器施加高电压，对设备的绝缘系统进行测试。
直流高电压试验可以根据需要进行不同的试验模式，如耐受电压试验、击穿电压试验等。
交流高电压试验交流高电压试验是另一种常见的绝缘试验方法。
与直流高电压试验不同，交流高电压试验主要考察设备的耐受能力。
在交流高电压试验中，试验变压器将电源交流电压升高到所需值，通过试验设备的绝缘系统施加高电压，以评估其绝缘性能。
脉冲高电压试验脉冲高电压试验是一种对设备绝缘性能进行更严格检测的方法。
脉冲高电压试验通过产生短暂的高电压脉冲，模拟一些特殊工作条件下的电压冲击，以评估绝缘系统对电压冲击的响应能力。
测试过程及注意事项进行电气设备绝缘试验时，需要按照一定的测试过程和注意事项进行操作，以确保测试结果的准确性和可靠性。
1.准备工作：首先需要准备所需的试验设备和试验电源，确保其正常工作状态。
同时，还需要检查试验设备的接地情况，确保试验过程的安全。
2.样品准备：将待测试的电气设备放置在试验装置中，确保设备与试验装置之间的绝缘良好，并连接试验电源。
3.设定试验参数：根据测试要求，设定试验电压、试验时间等参数。
在直流高电压试验中，还可以根据需要设定耐受时间和击穿电压等参数。
高电压技术电气设备绝缘试验
〔 〔12〕〕绝穿缘透受性当潮 导C2/则C电x：越通小，t道gC2中缺C C陷1x（tgtg1δ 增C C 大2x）t在g测2整体的 〔3〕绝缘内时含越难气发现泡的游离、绝缘分层、
脱壳等
解决办法是将整体绝缘分解后分部测量 （如分别
对变压器线圈和套管的 tgδ 进行测量）
〔4〕老化劣化，绕组上附积油泥
现场的试品：难以实现屏蔽， 故干扰较严重
两次测量法：消除或减小外 界电场影响的测试方法，是 采用两次测量。第一次先调 电桥到平衡，测得tgδ1和 Cx′，然后倒换试验变压器原 边电源线的两头，即把试验 电压U的相位转一个180°， 然后再测得第二次的数值 tgδ2和Cx″，可用下式计算 得准确的tgδ和Cx值。
绝缘诊断规则：
规则分类：逻辑诊断，模糊诊断，统计诊断 逻辑诊断：逻辑诊断中将特征只归结为“有〞和 “无〞两种(或特征参数大于某给定的阈值则为“有 〞该特征，否则为“无〞)，诊断对象的状态同样 只归结为“有〞和“无〞，或“好〞和“坏〞两种，即 特征和状态均采用二值逻辑量来描绘。 逻辑诊断简单明了，应用较广，但把问题过于简 化，诊断准确度较低
1〕测量绝缘电阻与吸收比的工作原理 双层介质模型的电流－时间特性 i〔t〕=[U/( R1+R2)]+{U(R1 C1－ R1 C2)2/
[(C1+C2)2( R1+R2) R1R2]} exp(-t/τ) τ＝R1R2(C1+C2)/ ( R1+R2)
双层介质等值电路图
绝吸缘收电和阻泄的漏变电化流曲及线
定义极化指数P：为加压10分钟时的绝缘电阻R10′与1分
钟时电阻R1′之比值 P= R10′/ R1′
我国电力行业标准DL/T596－1996即电力设备预防性试验
高电压技术 电气设备绝缘预防性试验
绝缘电阻及K1或K2的测量
2.用数字兆欧表测量 它不是用手摇发电机产生固定不变的直流电压，
而是采用整流电源，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。
3.2 介质损耗角正切的测量
介质损耗角正切tgδ是绝缘品质的重要指标， 测量tgδ是判断电气设备绝缘状态的一项灵敏 有效的方法。
因此测量K1不足以反映吸收的全过程。
极化指数：
K2
R10 min R1min
1. 手摇式兆欧表测量
原理：两个线圈WV、WA处于永久磁场中，当有电流 通过时，产生相反方向的力，在力矩差的作用下，指
针旋转，直到力矩平衡。
a
f
( Iv ) IA
f ( RA Rx ) Rv
f (Rx )
手摇式兆欧表有： 500V，1000V， 2500V，5000V
R(t) U i
(C1 C2 )2 (R1 R2 )R1R2
(C1
C2
)2
R1R2
(R2C2
R1C1 ) 2
t
e
通常意义的绝缘电阻：指吸收电流衰减完毕所测得的稳态 电阻值。R∞=R1+R2
稳态绝缘电阻值可以揭示：绝缘整体受潮；局部严重受潮； 贯穿性缺陷。
多层介质的吸收现象
2. 吸收比
测绝缘电阻的不足之处：吸收电流衰减较慢时，需要一定 的时间；难以给出判断标准。
R2
t
e
Ig ia
(C1
C2 )
R1R2 R1 R2
流过试品的电流由两部分组成：传导电流Ⅰg及吸收电流ia，
如果R1C1≈R2C2，吸收现象不明显；如果R1C1和R2C2相 差较大，则吸收现象将十分明显。
高电压技术--3电气设备绝缘试验
主要内容:
电气设备的故障及检测概述 绝缘电阻和吸收比的测量 介质损耗角正切的测量 局部放电的测量 电压分布的检测 绝缘的高电压试验
第1节 电气设备的故障及检测概述
一、电气设备的绝缘缺陷分类 1.局部性或集中性缺陷
绝缘开裂、绝缘局部磨损、绝缘局部受潮 2.整体性和分布性缺陷
电压分布的测量、局部放电的测量、绝缘油气相色谱分 析。 （2）破坏性试验
检测绝缘的电气强度，即耐压试验。通过对绝缘施 加很高的电压，检测其耐受电压的能力，可发现比较隐 蔽的缺陷。是保证电气设备安全运行最直接可靠的检验 手段。
工频高压试验、直流高压试验、冲击高压试验。
第2节 绝缘电阻和吸收比的测量
一、绝缘电阻的测量
因此，测量绝缘表面的电压分布可以发现某些绝 缘的缺陷
1.线路绝缘子串的电压分布
等值电路 500kV绝缘子串电压分布 C：每片绝缘子的本体电容，30～50pF CE：每片的对地电容，4～5pF CL：每片对高压线电容，0.5～1pF
2.改善电压分布措施 可以使用在导线处安装均压环的方法改善电压分
布。
绝缘电阻是一切电介质和绝缘机构的绝缘状态最
基本的综合性特性参数。
1.兆欧表的工作原理
电流通路：
RV—WV Rx—RA—WA
f ( IV ) f ( RA Rx )
IA
RV
f (Rx )
2.兆欧表的使用方法 （1）兆欧表的接线
芯柱 屏蔽环
（2）屏蔽端子G的作用 瓷体 在套管装设金属屏蔽环
或者几匝裸铜丝。只测体积 法兰
1.K1参数（吸收比）
K1
Rt 2 Rt1
It1 It2
i ig ia
高电压技术 自考复习重点总结
第二章液体和固体电介质的绝缘特性电子式极化:电介质中的带电质点在电场作用下沿电场方向作有限位移。
夹层式极化：由两层或多层不同材料组成的不均匀电介质，叫做夹层电介质。
电介质的电导:介质在电场作用下,使其内部联系较弱的带电粒子作有规律的运动形成电流，即泄漏电流.这种物理现象称为电导。
“吸收现象”:固体电介质在直流电压作用下，观察到电路中的电流从大到小随时间衰减,最终稳定于某一数值,称为“吸收现象”。
吸收电流:有损极化所对应的电流，即夹层极化和偶极子极化时的电流，它随时间而衰减。
泄漏电流:绝缘介质中少量离子定向移动所形成的电导电流,它不随时间而变化.绝缘电阻:介质的电阻R=U/I是随时间而变化的。
通常以到达稳定的泄漏电流的电阻作为介质的绝缘电阻。
介质损耗角正切tgδ衡量材料本身在电场损耗能量并转变为热能的一个宏观的物理参数称之为介质损耗角正切。
绝缘的老化：固体和液体介质在长期运行过程中会发生一些物理和化学变化，导致其机械和电气性能的劣化。
一、提高液体电介质击穿电压的措施（1）过滤（2）防潮（3）脱气（4）覆盖层（5）绝缘层（6）屏障二、2.固体电介质的击穿影响因素(1).电压作用时间(2).电场均匀程度及介质厚度(3).电压种类(4).电压作用的累积效应(5).受潮三、提高固体电介质击穿电压的措施(1).改进制造工艺:尽可能清除介质中的杂质,可以通过精选材料、改善工艺、真空干燥、加强浸渍等方法。
(2).改进绝缘设计:尽可能使电场均匀(3).改善运行条件:注意防潮、尘污，加强散热冷却四、电介质绝缘老化的原因(1)局部放电老化(2)热老化(3)机械力的作用(4)环境的影响五、为什么用介质损耗角的正切tgδ来表示介损答：由于:(1).P值及试验电压U的高低等因素有关;(2).t gδ是及电压、频率、绝缘尺寸无关的量，而仅取决于电介质的损耗特性。
(3)tgδ可以用高压电桥等仪器直接测量.所以表征介损用介质损失角的正切tgδ来表示，而不是用有功损耗P来表示.第三章电气设备绝缘试验耐压试验(破坏性试验):试验所加电压等价于或高于设备运行中可能受到的各种电压.一、西林电桥测量时的两种接线正接线适用：体积小，重量轻反接线适用：体积大，重量大，外壳接地二、西林电桥测量时防止外界电磁场对电桥的干扰措施有哪些？（1）加设屏蔽(消除电容的影响) （2）采用移相电源（3）倒相法三、西林电桥测量时注意事项有哪些(1)电桥本体必须加以屏蔽(2)被试品和标准无损电容器连到电桥本体的引线也要使用屏蔽导线(3)电桥本体接地良好(4)反接法时,三根引线处于高压,必须悬空(5)能分开测的试品尽量分开测(6)应保持试品表面干燥(7)试品设备有绕阻时,应首尾短接起来试验变压器得特点电压等级比电力变压器更高、容量不大，仅单相；工作在电容性负荷下；允许发生短时短路；工作时间短；漏磁通较大；温度比较低、无散热要求；绝缘裕度小工频高电压的测试方法有哪些用静电电压表测量工频电压的有效值用球隙进行测量工频电压的幅值用电容分压器配用低压仪表用电压互感器测量.直流高压的获得有：半波整流回路，倍压整流回路，串接直流发生器。
高电压技术
第一章气体的绝缘特性1.电介质在电气设备中作为绝缘材料使用，按其物质形态，可分为三类：气体电介质液体电介质固体电介质在电气设备中又分为：外绝缘：一般由气体介质（空气）和固体介质（绝缘子）联合构成。
内绝缘：一般由固体介质和液体介质联合构成。
2、一些基本概念：①气体介质的击穿——当加在气体间隙上的电场强度达到某一临界值后，间隙中的电流会突然剧增，气体介质会失去绝缘性能而导致击穿的现象，也称为气体放电。
②放电电压UF——在间隙距离及其它相关条件一定的条件下，加在间隙两端刚好能使其击穿的电压。
由于相关条件的变化，这个值有一定的分散性。
③击穿场强——指均匀电场中击穿电压与间隙距离之比。
这个参数反映了某种气体介质耐受电场作用的能力，也即该气体的电气强度，或称气体的绝缘强度。
④平均击穿场强——指不均匀电场中击穿电压与间隙距离之比。
3.大气击穿的基本特点固体介质中的击穿将使介质强度永久丧失；而气体和液体击穿发生击穿时，一般只引起介质强度的暂时降低，当外加电压去掉后，绝缘性能又可以恢复，故称为自恢复绝缘。
§1.1 气体介质中带电质点的产生和消失一、气体原子的激发与游离产生带电质点的物理过程称为游离，是气体放电的首要前提。
1、几个基本概念①激发—-原子在外界因素（如电场、温度等）的作用下，吸收外界能量使其内部能量增加，从而使核外电子从离原子核较近的轨道跃迁到离原子核较远的轨道上去的过程（也称为激励）。
②游离—-中性原子由外界获得足够的能量，以致使原子中的一个或几个电子完全脱离原子核的束缚而成为自由电子和正离子（即带正电的质点）的过程（也称为电离）。
2、游离的基本形式①碰撞游离a 、当带电质点具有的动能积累到一定数值后，在与气体原子（或分子）发生碰撞时，可以使后者产生游离，这种由碰撞而引起的游离称为碰撞游离。
b 、发生条件：——气体分子（或原子）的游离能c 、碰撞游离的特点碰撞游离是气体放电过程中产生带电质点的极重要的来源。
高电压技术 3 常用电气设备绝缘
3.1.1绝缘子的性能要求和材料
8
3.1.1绝缘子的性能要求和材料
一、绝缘子的材料—由绝缘件及固定材料组成
（2）金属附件：由铸铁和钢组成
悬式绝缘子：对钢脚和铁的强度要求很高，在强度很高的 悬式绝缘子试验中，常有瓷件未损坏而铁帽或铁脚拉坏的 情况发生。对一些要通过大电流的产品，为了减小附件的 涡流损耗，避免因铁磁损耗而过分发热，端盖和法兰可采 用非磁性铁或有色金属，如硅铜合金、黄铜、硅铝合金等。
35
3 常用电气设备的绝缘
3.1 绝缘子的绝缘 3.2 高压套管的绝缘 3.3 电容器及电缆的绝缘 3.4 变压器的绝缘 3.5 高压电机的绝缘 3.6 GIS设备的绝缘
3.3 电容器及电缆的绝缘 3.3.1 电容器的绝缘
电力电容器
37
电容器类型
按工作方式
➢ 余弦电容器 ➢ 直流滤波电容器 ➢ 脉冲电容器（大电流，小电流）
路电磁力有可能达到正常时的几百到近千倍。 有可能导致绕组变形、松散等。 热性能。温度升高会使电缆纸热老化速度迅速 加快，要改善其散热条件。 其他性能。要求绝缘有一定抗老化的能力和良 好的化学稳定性，防止绝缘受潮或污染。
56
3.4.2 绕组的基本绝缘结构
57
干式变压器
➢浸渍型－主绝缘为空气 ➢树脂型－主绝缘为树脂
59
110kV变压器主绝缘尺寸（例）
某500kV变压器的绝缘
高电压技术
3 常用电气设备的绝缘
3.1 绝缘子的绝缘 3.2 高压套管的绝缘 3.3 电容器及电缆的绝缘 3.4 变压器的绝缘 3.5 高压电机的绝缘 3.6 GIS设备的绝缘
高电压技术课程教学大纲
高电压技术课程教学大纲（适用电气工程与其自动化专业电气工程方向）（共 48 学时）一、课程的性质、地位、任务和教学目标（一）课程的性质和地位本课程是电气工程与其自动化专业本科生的专业选修课程。
它是探讨电气设备的绝缘与其问题的学科。
作为从事电力系统的设计、安装、调试与其运行的工程技术人员，都会遇到属于高电压的问题，因此需专修本门课程，也是从事电力系统的专业人员须要驾驭的专业学问。
本课程具有完整的理论体系，又是一门实践性很强的学科，对学生的基础理论、基本学问和实践阅历、技能都有较好的培育和熬炼。
（二）课程的主要任务本课程的主要任务是：使学生驾驭气体、液体与固体绝缘主要电气特性（特殊是击穿过程）的基本概念，了解电气设备绝缘结构的基本特性和试验方法,驾驭电力系统中雷电过电压和主要内部过电压的产朝气理、影响因素与防护措施等基本学问，正确理解电力系统绝缘协作的基本概念、理论依据和处理原则，以与使学生了解高电压试验与绝缘预防性试验中常用的高压试验装置与测试仪器的原理与用法，以与高电压试验的特点、基本程序和平安措施等。
（三）课程的教学目标通过本课程的学习，使学生了解和驾驭电气设备在高电压作用下绝缘电气性能的基本学问和高电压试验的基本技术；了解和驾驭过电压的基本理论和过电压的爱护方法；能针对各种不同的过电压实行不同的防护措施，并能依据系统电路与元器件的性质，设计爱护的类型，为今后从事高电压工程领域的探讨和技术工作打下必要的专业基础。
二、课程教学环节组成本课程的教学环节包括课堂讲授，师生探讨学生自学，习题探讨课，试验，习题，答疑，质疑，期中测验和期末考试。
三、课程教学内容纲要（一）课堂讲授第一章气体的绝缘强度【目的和要求】：重点学习和驾驭汤逊理论和流注理论、空气间隙在各种电压下的击穿特性以与提高气体介质电气强度的方法。
【重点和难点】：气体放电的汤逊理论与流注理论；不匀称电场中气体间隙放电的极性效应。
【教学内容】第一节气体放电的基本物理过程一、气体中带电质点的产生和消逝二、汤逊理论和巴申定理三、流注理论四、不匀称电场中的放电过程五、冲击电压下气体间隙的击穿特性其次节影响气体放电电压的因素一、电场形式对放电电压的影响二、电压波形对放电电压的影响三、气体的性质和状态对放电电压的影响第三节沿面放电一、沿面放电二、影响沿面放电电压的因素三、提高沿面放电电压的措施其次章液体和固体介质的绝缘强度【目的和要求】：重点驾驭电介质的极化、电导和损耗、液体介质的击穿、固体介质的击穿。
高电压技术电气设备绝缘预防性试验
由UCA UCB Z1 Z2
UAD UBD
Z3 Z4
其中
U
Z1
1 Rx
1
jCx
Z
2
1
j C N
Z3 R3
1
Z4
1 R4
jC4
Rx Z1 A
I1 C I2
Z2
Cx CN
B
V I1
P Z3 R4
Z4 I2
V
R3
C4
D
24/41
高电压技术
第三章 电气设备绝缘预防性试验
第三节 介质损耗角正切的测量
一．tg 测量的特点
tg 能反映绝缘的整体性缺陷和小电容试品中的严重
局部性缺陷。
当绝缘受潮，油劣化变质，绝缘油中气隙放电，
则流过绝缘的电流中有功分量增大， tg 增大
tg 是反映绝缘功率损耗大小的特征参数，与绝缘的
体积大小无关
tg 测量不能灵敏地反映大容量发电机、变压器和电
力电缆绝缘中的局部性缺陷。
➢ 分析因吸收现象而出现的过渡过程
④ 由于吸收现象→U10≠U1∞ ，U20≠U2∞则 电压的变化规律为
u U (U U0 )et 代入U10、U1∞ 、U20 、 U2∞的值可得
u1
U
R1 R1 R2
C2 C1 C2
R1 R1 R2
t e
U1 U2
双层介质等值电路图
一．测量绝缘电阻与吸收比的工作原理
大多电气设备的绝缘是多层的，一般用双层介质的模型来分 析多层介质的特应
➢ 分析因吸收现象而出现的过渡过程
① t=0+ （S合闸瞬间），电压按电容分布
U10
U
C2 C1 C2
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ZxZ4Z3ZN 代入参数可得：
tg
1
CxRx
C4R4
CxCNR R341t1g2CN R3R4
2021/3/7
15
为了计算方便，通常取 R4 (104/π)Ω
当电源为工频时 100 可得：
tg δ10π 01π4 0C416 0C4
2021/3/7
16
2. QS1型西林电桥接线原理图
11
测量泄漏电流电路原理接线图
1. 微安表接于高压侧
2. 适合于被试绝缘一极接地的情况
3. 2. 微安表接于低压侧
4. 适合于那些接地端可与地分开的电气设备
5. 3. 微安表接在试验变压器T2一次（高压）绕组尾部
6. 成套直流高压装置中的微安表采用这种接线
2021/3/7
12
3.3 介质损失角正切值tgδ的测量
（1）绝缘中的局部缺陷（如非贯穿性的局部损伤、含有气泡、 分层脱开等）；
（2）绝缘的老化（因为老化了的绝缘，其绝缘电阻还可能是相
当高的）。
2021/3/7
8
注意事项 (1)先拆除被试品的电源和对外一切连线,将其接地并放电 (2)待手摇发电机稳定以后,再将两端子接在试品上 (3)60秒后再读数 (4)对大容量试品,测好以后先断两端子接线, 后停手 摇发电机 (5)注意温度和湿度的较正
f(IIV A)f(RAR VRx)f(Rx)
2021/3/7
5
早期的兆欧表其直流电源多用内装手摇发电机，后来的兆欧表多 由电池使振荡器产生高频电压，使变压器升压后再整流而得。 常用兆欧表的额定电压：500、1000、2500、5000V等级。
开路时
摇动手柄，IA=0,只有IV，产生单方向转动的力矩，使指针逆时 2021/3针/7 偏转最大位置，指向无穷，即被测绝缘电阻为无穷大6
发电机的泄漏电流变化曲线
2021/3/7
绝缘良好的发电机，泄漏 电流值较小，且随电压呈 线性上升，如曲线1所示； 如果绝缘受潮，电流值变 大，但基本上仍随电压线 性上升，如曲线2所示；曲 线3表示绝缘中已有集中性 缺陷；如果在电压尚未到 直流耐压试验电压的1／2 时，泄漏电流就已急剧上 升，如曲线4所示，那么这 台发电机在运行电压下就 可能会发生击穿。
短路时
摇动手柄，有 IA 和IV，IA最大，其转动力矩远大于Iv产 生的力矩，使指针顺时针偏转最大位置，指针指向0， 即被测绝缘电阻为0
2021/3/7
7
测量绝缘电阻能有效地发现下列缺陷：
（1）总体绝缘质量欠佳； （2）绝缘受潮 （3）两极间有贯穿性的导电通道； （4）绝缘表面情况不良。
测量绝缘电阻不能发现下列缺陷：
2021/3/7
9
3.2 泄漏电流的测量
作用：
➢试验原理和作用与绝缘电阻试验相似，只是试 验电压较高，用微安表监视，因而测量灵敏度较 高。
➢它能较灵敏有效地发现像变压器套管密封不严 进水，高压套管有裂纹，绝缘纸杯沿面炭化，变 压器油劣化以及内部受潮等其他试验项目不易发 现的缺陷。
2021/3/7
10
第三章 电气设备绝缘试验技术
高电压与绝缘技术是一门理论与实验紧密结合的 学科，由于其依赖的电介质理论尚不够完善，高电 压与电气绝缘的很多问题必须通过试验来解释；电 气设备绝缘设计、故障检测与诊断等也都必须借助 试验来完成。
2021/3/7
2
电气设备绝缘试验的分类：
检查性试验 绝 （非破坏性试验） 缘 试 验
Ug UgUr
真实放电量为：
qr
(Cg
CaCb Ca Cb
)(Us
Ur)
(Cg Cb)(Us Ur)
2021/3bCb (Us Ur)
视在放电量： q ( C a C b ) U a C b ( U s U r)(可以测量)
2021/3/7
13
tgδ的测量方法－西林电桥(QS1型)
图中Cx，Rx为被测试样的等效并联电容与电阻，R3、R4表示电阻比例臂，CN
为平衡试样电容Cx的标准电容，C4为平衡损耗角正切的可变电容。
2021/3/7
14
西林电桥测量法的基本原理
当电桥平衡时，检流计的电流为0 I1IR 3,I2IR 4IC 4
正接法 （被试品处于高压侧，两端都不接地）
反接法（低压端已经接地）
2021/3/7
17
3.4 局部放电的测量
局部放电测量的目的：
电气设备绝缘内部常存在一些缺陷，如气泡和 气隙。在强电场下，这些缺陷会发生局部放电，局 部放电产生的同时，有热、声、臭氧、氧化氮等产 生，腐蚀绝缘材料，引起绝缘老化，最后导致整个 绝缘在正常电压下发生击穿。
耐压试验 （破坏性试验）
1.绝缘电阻与吸收比的测量 2.泄漏电流的测量 3.介质损耗角正切的测量 4.局部放电的测量
1.工频高压试验 2.直流高压试验 3.冲击高压试验
2021/3/7
3
3.1 绝缘电阻和吸收比的测量
绝缘电阻指吸收电流按指数规律衰减完毕后测得的稳态 电阻值，测量绝缘电阻可有效反应绝缘整体受潮、局部 严重受潮或贯穿性缺陷等。 吸收比：不同时间绝缘电阻的比值。
➢ tgδ是绝缘品质的重要指标，测量tgδ是判断 电气设备绝缘状态的灵敏有效的方法
➢ tgδ能反映绝缘的整体性缺陷(全面老化)和小 容量试品中的严重局部性缺陷
➢ tgδ随电压变化的曲线可以判断绝缘是否受潮， 含有气泡及老化的程度
➢ 大容量的设备绝缘存在局部缺陷时，应尽可能 将设备解体后分解测量进行分析
因此局部放电的测量可以有效地检测出绝缘内部 的局部缺陷的存在、发展情况。
2021/3/7
18
3.4.1 局部放电的测量原理
含气泡的介质 (a)示意图 (b)等值电路 1－电极；2－绝缘介质；3－气泡
2021/3/7
19
1. 局部放电的基本知识
气隙上电压为： 放电过程：
Ug
Cb Cb Cg
U
Ug↑→气隙放电至Ur→熄灭完成局放，电压下降
试品容量小，吸收比：K
R
'' 60
R
'' 15
试品容量大，吸收比：K
R
' 10
R
' 1
如绝缘良好，吸收现象显著，K>>1；
如绝缘严重受潮或有大的缺陷，K接近1。
2021/3/7
4
吸收比的测量
工程上常用兆欧表(摇表)进行测量，以加压60s后的读数 为试品的绝缘电阻。 原理：兆欧表是利用流比计的原理构成。电压线圈与电 流线圈中电流在磁场中产生 两个相反的转动力矩， 在力矩差作用下，线圈带动 指针旋转，直到旋转到平衡 为止。 关系：