高电压技术第3章 电气设备的绝缘试验

适用：体积大，重量大，外壳接地
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三、西林电桥测量法的电磁干扰
在现场进行测量时，试品和桥体往往处在周围带
电部分的电场作用范围之内，虽然电桥本体及连接线 都如前所述采取了屏蔽，但对试品通常无法做到全部 屏蔽。这时等值干扰电源电压就会通过对试品高压电 极的杂散电容产生干扰电流，影响测量。
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误差分析
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第二节、介质损耗角正切的测量
一.作用 测量tanδ可以发现出缺陷： 绝缘受潮，油或浸渍剂脏污或劣化变质，绝缘油中 气隙放电。此时，流过绝缘的电流中有功分量增大， tanδ也加大。 tanδ是反映绝缘功率损耗大小的特性参数，与绝缘 的体积大小有关。 若绝缘内的缺陷不是分布性而是集中性，则tanδ有时 反映就不灵敏。
适用范围： 容量不大的设备 判断方法： ①同条件下不同相绝缘电阻比较
②与同条件下历史记录比较 ③与规定值比较
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（五）影响测量结果的因素
1 ．温度： 一般随温度上升，Ｒ减小，Ｔ↑→γ↑，Iａ↑→Ｒ↓； 受潮 → 有损极化加强， I Ｐ ↑ ，充电加快，曲线平 坦． 2. 湿度 绝缘表面的泄漏电流增大，进入电流线圈，使绝 缘电阻读数显著下降 3 ．试验前将被试品接地放电一定时间（ 5 ～ 10min ）．
线路端子L 接地端子E 保护端子G
1) 2) 电阻RU和电压线圈LV 被试电阻，电阻RA和电流线圈LA
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兆欧表（绝缘摇表）的原理和接线
两个线圈中电流产生的力矩方向相反固定在同一转子上， 并可带动指针旋转。到达平衡时，指针偏转的角度正比于 I1/I2 （因为并联支路内的电流分配是与电阻成反比的，所以偏转角 的大小可以反映出被试电阻的大小) 。由于没有弹簧游丝，当线 圈中没有电流时，指针可停在任一偏转角位置。
（一）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。最有效和最可信；可能导致绝缘的 破坏。 种类：工频耐压试验 直流耐压试验 冲击耐压试验 （二）检查性试验――预防性试验 测定绝缘某些方面的特性；一般在较低电压下进 行，通常不会导致绝缘的击穿破坏。
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测试方法
方法有许多种： 测绝缘电阻，吸收比 ； 测泄漏电流 ； 测 tgδ，等效电容Ｃ，等效电阻Ｒ； 局部放电测试，电压分布测试 ； 油气色谱分析 。 各方法反映绝缘缺陷的性质不同，对不同绝缘材料和 绝缘结构的有效性也不同。 两类试验间的关系： 相互补充，而不能相互代替. 先作检查性试验，再确定耐压试验的时间和条件.
x1000 x100
C4
10％ 1％ 0.1％
＋ 0 －
X0.1
x10 x1
R3 灵敏度旋钮，保护 检流计1～10
频带，调到中间一根线
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tgδ
西林电桥操作步骤

接好线 将试验电压升到10KV


将tgδ置于＋调节光带频率使光带扩展为2/3范围（灵敏度4～5）
调节R3进行幅值平衡，调节C4进行相角平衡（从大到小，从右到 左），使光带变窄，将灵敏度升高到10，使光带宽带：1－2mm， 电桥平衡 先将灵敏度降到0，保护检流计，再降电压，然后记录R3、C4
R
C
r
C
绝缘的吸收比
r<R R∞ R =1+ > 2 R0 r
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R60 通常测量的是15S及60S时的R15及R60，用来判断绝缘是否受潮。 K = R15
一般认为K<1.3可判断绝缘受潮。K值也可以反映贯通性的绝缘缺陷。
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（三）.注意事项 （1）试验前把被测试品接地放电一定时间。 （2）高压测试连接线时要尽量保持架空。 （3）选合适的兆欧表。 （4）测量K时，应等待电压达到稳定时，再接入被测 试品，并开始计时。 （5）对电容值很大的试品，试验完毕后，应在保持兆 欧表电压的条件下，先断开L与被试品的连线，再停止 摇表。 （6）变压器、电机带绕组试验时，应将被测绕组首尾 短接，再接到L上。 （7）记录试验时的温度、湿度。
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绝缘中的缺陷可分为两类: 一类是局部性或集中性的缺陷 另一类是整体性或分布性的缺陷: 整体绝缘老化、变质、受潮、绝缘性能下降
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第一节、绝缘电阻和吸收比测量
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(一).绝缘电阻的测量
1.兆欧表的工作原理
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兆欧表（绝缘摇表）的原理和接线
E RU S LV N LA
直流发电机
G L RA
三个接线端子 摇动发电机手柄，直流电压 就加到两个并联的支路上。
Z1 Z4 ＝ Z2 Z3
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介质损耗角正切的测量
Z1 Z 4 = Z 2 Z 3 Z1 = 1 1 + jωC x Rx 1 j ωC N 1 1 + j ωC 4 R4
请证明之
tgδ =
1 = ωC 4 R4 ωC x R x
R4 1 Cx = CN R3 1 + tg 2 δ tg 2 δ << 1 R Cx = CN 4 R3
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2. 试验电压的影响
与试验电压的典型关系曲线 1良好的绝缘 2绝缘中存在气隙 3受潮绝缘
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3. 试品电容量的影响
对于电容量较小的试品(例如套管、互感器 等)，测量tanδ能有效地发现局部集中性缺陷和整 体分布性缺陷。但对电容量较大的试品(例如大 中型发电机、变压器、电力电缆、电力电容器等) 测量tanδ只能发现整体分布性缺陷 4. 试品表面泄漏的影响 试品表面泄漏电阻总是与试品等值电阻Rx并 联，显然会影响所测得的tanδ值，这在试品的Cx较 小时尤需注意。
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五.注意事项 (1)尽可能分部测量
由 P U 2C p tan U 2C x tan U 2C 1 tan 1 U 2C 2 tan 2 tan ( U 2C 1 tan 1 U 2C 2 tan 2 ) / U 2C x ( C 1 tan 1 C 2 tan 2 ) / C x
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二、 西林电桥测量法的基本原理
西林电桥原理接线图
图中Cx，Rx为被测试品的等效并联电容与电阻， R 、R4表示电阻比例臂，CN为平衡试样电容Cx的标准
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电容，C 为平衡损耗角正切的可变电容。
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测量原理
Ｇ为检流计，Ｚ2、 Ｚ3、 Ｚ4已知， Z1为试品参数 当ＩG＝０时，电桥平衡 ＩG＝０→Ａ、Ｂ间开路→ＵA＝ＵB 即 IA（ Z1 ＋ Z3）＝ IB（ Z2 ＋ Z4 ） 又 IAZ1 ＝ IBZ2
L
G E 兆欧表屏蔽极的使用
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基本原理
发电机Ｇ发电后，IA使ＬA受力矩Ｍ１，IV使ＬV 受 力矩Ｍ２, Ｍ１ ＝ＩAＦ１(α) ，Ｍ２ ＝ＩＶＦ２(α) 平衡时 Ｍ１＝Ｍ２ ＩＶ／ＩＡ＝Ｆ１(α)/ Ｆ２(α) ＝Ｆ(α) 即：α＝ｆ(ＩＶ/ ＩＡ) 又 ＩＡ＝Ｕ/( ＲＡ＋ＲＸ）,ＩＶ＝Ｕ／ＲＶ 得：α＝ｆ[(ＲＡ ＋ ＲＸ)/ ＲＶ]＝ｆ’(ＲＸ) 手摇发电机电压为５００～２０００Ｖ
二 西林电桥测量时的两种接线
反接线：D点接到电源的高压端，C点接地。 这种接线适于在现场试验 一端固定接地的设备。但 此时操作部分R3及C4处在 高电位，为保证操作的安 全应采取一定的措施。一 个办法是把电桥本体和操 作者一起放在绝缘台上或 放在一个叫法拉第笼的金 属笼里对地绝缘起来，使 操作者与R3、C4处于等电 位。另一个办法是人手通 过绝缘杆去调节R3、C4。
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集中缺陷不灵敏原因
P=P 1+P 2 U 2 ωCtgδ = U 2 ωC1tgδ1+U 2 ωC2tgδ 2 tgδ = C1tgδ1+C2tgδ 2 C C = tgδ1+ 2 tgδ 2 C1
C = C1 + C2
当介质由两部分并联组成时，其整体的介质损耗为这两部分之和； 若第二部分的体积远小于第一部分，即V2 << V1，则 C2<< C1, C = C1； 当 C2/C1 很小时，如第二部分绝缘出现缺陷，tg2 增大时，并不能使 总的 tg 明显增大。 19
臂，而Z3和Z4为低压臂，其作用电压往往只有数伏。
为了确保人身和设备安全，在低压臂上并联有放
电管（A、B两点对地），以防止在R3、C4等需要调 节的元件上出现高压。
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QSI电桥使用 CN=50PF,升压变PT 10KV/0.1KV
表盘如下图所示
R3的分流旋钮
ຫໍສະໝຸດ Baidu
CX E
CN
检流计调零旋钮 频率调零旋钮
(2)测量时应选取合适的温度。
(3)选取合适的试验电压。
(4)测量绕组的tgδ时，必须将每个绕组收尾短接。
(5)消除被试品表面泄漏电流的影响。
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第三节.局部放电的测量
局部放电的定义 在固体、液体介质中，由于杂质（水分、气泡、金属粒子） 或毛刺的存在引起电场的严重畸变，在强场作用下，使得这 些部位的场强超过该处物质的电离场强，该处物质就产生电 离放电，称局部放电。
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2.接线
法兰
L L
G
瓷体
芯柱 屏蔽环
E
兆欧表
用兆欧表测套管绝缘的接线图
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（二）.绝缘的吸收比
rR t = 0时，R 0 = r+R t=∞ 时，R ∞ = R R∞ R = 1+ R0 r 绝缘良好时，Ｒ和r都较大，则 测得的绝缘电阻值较高，且需 经过较长时间才达到稳定； 如绝缘受潮或存在某些穿透性 的导电通道，则测得的绝缘电 阻值较低，且很快达到稳定。

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二、 西林电桥测量时的两种接线

正接线：C点接到电源的高压端，D点接地。 反接线：D点接到电源的高压端，C点接地。
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四 西林电桥测量时的两种接线
正接线：C点接到电源的高压端，D点接地。 由于臂I、 2的阻抗比3、4 大得多，电压大部分将降 落在上桥臂。在凋节部分 R3和C4上的电压降通常只 有几伏，对操作人员没有 危险。为了防止试品或标 准电容一旦发生击穿时在 低压臂上出现高电压，在 电桥的A，B点和接地的屏 蔽间接有放电管；以保证 人身和设备的安全。这种 接线法测量准确度较高， 但要求被试品两端对地绝 28 适用：体积小，重量轻 缘。
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测量绝缘电阻应注意的两点 1) 由于存在吸收现象，通常规定以加压后1 min 时测 得的数值作为该试品的绝缘电阻。 且该绝缘电阻 常比真正的绝缘电阻值要低一些； 2) 只在有贯通性的绝缘缺陷存在的情况下，绝缘电 阻才会有显著的变化。
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（四）.测量结果分析 测绝缘电阻可有效地发现： （1）两极间有穿透性的导电通道． （2）受潮 （3）表面污垢 不能发现的缺陷： (1) 绝缘中的局部缺陷 (2) 绝缘的老化
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消除或减小由于电场干扰引起的误差，可 以采取下列措施 ：
（1）加设屏蔽，用金属屏蔽罩或网把试品与 干扰源隔开。 （2）采用移相电源 （3）倒相法 tg C x tg1 C xtg 2 /C x C x Cx / 2 C x C x
移相电源消除干扰的接线图
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消除或减小由于磁场干扰引起的误差，可 以采取下列措施 ：
（1）远离干扰源 （2）转换检流计：正反两极测，取平均值。
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四、西林电桥测量法的其他影响因素
1.温度的影响
温度对tanδ值的影响很大，具体的影响程度随 绝缘材料和结构的不同而异。一般来说，tanδ随温 度的增高而增大。现场试验时的绝缘温度是不一定 的，所以为了便于比较，应将在各种温度下测得的 tanδ值换算到20℃时的值。
第三章
电气设备的绝缘试验
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1 概述
1) 交接试验 试验的分类 2) 预防性实验 整体性或分布性
绝缘缺陷

试验方法
局部性或集中性
1) 非破坏性试验 2) 耐压试验 1. 各项试验结果综合判断 同一设备三相试验结果比较 历次试验结果互相比较
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具体判断某一设备的 绝缘状况时，应注意
2. 3.
电气设备绝缘试验分两大类
测量 tgδ 能有效地发现下列缺陷： （1）受潮； （2）贯穿性导电通道； （3）绝缘内含气泡的电离，绝缘分层、脱壳； （4）绝缘老化、劣化，绕组上附积油泥； （5）绝缘油脏污、劣化等。 测量tgδ不能发现下列缺陷： （1）非贯穿性的局部损坏； （2）很小部分绝缘的老化、劣化； （3）个别的绝缘弱点。
Z2 =
Z 3 = R3 Z4 =
104 取R4 = = 3184Ω π 104 tgδ = ωR4C4 = 2π ×50 × C π 4 = 106 C4 ( F ) = C4 ( μF )
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调节R3、C4，使电桥平衡， 即检流计中的电流为零
通常桥臂阻抗要比Z3和Z4大得多，所以工作电
压主要作用在桥臂阻抗上，因此它们被称为高压