绝缘实验介绍

局部放电等值电路
气隙 Cg
Ca Cb
Ι Ⅱ
Z
Cg
Ca ~ Um sint
Cb
Ι Ⅱ
C

Ca

CbCg Cb Cg
ug

Cb Cb Cg
Um
s in t
u
Us
ug
Ur
0 Ur
Us
i
0
i
t
形成时间
ug
Us
t
Ur
t
气隙每次放电所释放出的电荷量为：
qr

(Cg

CaCb Ca Cb
)(U
基本测试回路
Z m
a)并联测试回路
b)串联测试回路
c)桥式测试回路
数字化测试 脉冲信号
传统方法用示波器观测
计算机辅助测试系统与传统的测试方法相结 合,作出各种谱图和统计量，来分析局部放电
情况。
测量
局放图形
特征提取
识别分类
识别结果
数据库
6 绝缘的高电压试验
一.工频交流耐压试验 工频交流耐压试验是用来检验绝缘在工频交
不能发现的缺陷： (1) 绝缘中的局部缺陷 (2) 绝缘的老化
判断方法：将所测电阻值与标准及以往历史数据比 较
测量绝缘电阻与吸收比的方法
测量仪表： 为了测准吸收比，需用灵敏度足够高 的兆欧表 。
晶体管兆欧表： 采用电池供电，晶体管振荡器产 生交变电压，经变压器升压及倍压整流后输出直流 电压
(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
3. 泄漏电流测量
试验电压比兆欧表工作电压高得多: 35kV以下设备：10～30kV 110kV及以上设备：40kV 能发现兆欧表不能发现的某些绝缘缺陷 电压可随意调节，可监测泄漏电流的变化


即： U CA UCB


U AD U BD



U CA


U

CB
U AD U BD

或
Z1 Z2 Z3 Z 4
Z1Z4 Z2Z3
∵
Z1

1 Rx
1
jCx
1
Z2 jCN
Z3 R3
Z4

1 R4
1
jC4
Cx

R4CN
R3 (1 2 R42C42 )
Rx

R3(1 2R42C42 ) 2R42C4CN
∴
tg
1
RxCx
R4C4
∵
2f 100
取
R4

10000

则：tg
R4C4
100
10 4

C4
C4 (F )
3. 西林电桥接线
正接线：Ｄ点接地，Ｃ点接高压，试品两端不能接地。电桥
可调部分处于低电位，调试方便安全，主要用于实验室试验
高电压实验的目的和任务
1.熟悉和掌握高电压试验的基本技术。 2.通过试验，培养同学分析问题和解决问
题的能力，使同学们初步掌握进行高压试 验研究的一些基本方法。 3.树立安全第一的观点，保证人身和设备 的安全是进行高压试验特别强调的问题， 思想上必须自始至终保持高度的重视。
绝缘中的缺陷分类
反接线：Ｄ点接高压，Ｃ点接地，试品一端直接接地。电桥
本体应有高绝缘强度，有可靠的接地线 ，适用于现场试验
西林电桥反接线 C
Rx
Cx
CN
A
P
B
R4
R3
C4
D
U
4. tg 测量的影响因素
（1）外界电磁场干扰——屏蔽
（2）温度的影响——尽可能在10~30℃的条件下测量
（3）试验电压的影响——测量 tg 与 U 的关系，有助
令
Cg
Cg

CaCb Ca Cb
则脉冲电流： 放电能量：
i

Cg
dug dt
W
ugidt Cg
Ur Us
ug
dug

1 2
Cg
(U
2 s

U
2 r
)
qr Cg (Us Ur )
W

1 2
qr (Us

U
r
)＝
1 2
q Cg Cb Cb
(U s
i(A)
发电机泄漏电流变化曲线
4
3
2
1
Ut / 2
Ut
1—良好绝缘；2—受潮绝缘；
U(kV)
3—有集中性缺陷；4—有危险的集中性缺陷
泄漏电流实验接线图
VR
T
~
V
C
PV1
b
A
TO
PV2 kV
S
A a
a接线：测量准确，μA 表在低压侧， 读数操作安全，但试品不接地 b接线：试品一端接地，测量系统在高压侧。为防止测量系 统和试品高压侧电极及引线的电晕，需加屏蔽。仪表在高 压侧，操作观察时特别注意安全
2. 直流高压试验的特点 试验设备容量Байду номын сангаас，重量轻，便于现场试验； 可同时进行泄漏电流测量
直流耐压试验更能有效发现电机 定子端部的绝缘缺陷 对绝缘损伤小 对交流电气设备绝缘的考验 不如交流耐压试验接近实际
3. 直流高电压的产生
TVR
~
C
半波整流
RL
1 -Um + 2
3 2Um
T +- C1
V2
~
V1
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
▼绝缘试验的类型
1、非破坏性试验（检查性试验）：指在较低的电
压下或用其他不损伤绝缘的方法测量绝缘的各种 特性，由此判断绝缘内部的缺陷。 绝缘电阻和吸收比、泄漏电流、介质损耗角正切、 电压分布、局部放电、油中溶解气体的色谱分析
采用足够大的屏蔽电极，可大大 缩小发生器对周围物体的安全距 离。图中为小块金属片拼成的单 环屏蔽电极，也可以用双环或球形
本章总结： 1. 绝缘试验的意义 2. 绝缘预防性试验的主要项目：
绝缘电阻和吸收比、介质损耗角正切、泄漏电流、局部放电
各试验项目能反映的绝缘缺陷、试验方法 3. 绝缘高压试验
工频耐压试验、直流高压试验、冲击耐压试验
施加直流电压时测得的电阻，通常指吸收电流 衰减完毕后测得的稳态电阻值。 吸收比：
K1

R60 R15
U / I60 U / I15

I15 I 60
K1>1，K1值越大，表示吸收现象越显著，绝缘的性能越好
绝缘状态的判定
吸收比 K（及极化指数 P，下同）的下降。当K =1或接近于 1，则设备基本丧失绝缘能力
(1). 非电检测法
超声波检测法Ultra-high Frequency,UHF（声测法) 工作原理：通过检测局放产生的声波信号实现局放测量
特点：抗干扰能力强，使用方便，可以在运行中或耐压实验 时检测局部放电，常用作放电定位。 目前体外特高频传感的GIS局部放电在线检测、定位和诊断， 研究佷活跃
用于局部放电测量的超声检测系统，一般都 包括三个基本部分，即声电转换、电信号放 大以及信号显示。
电力设备预防性试验规程等规定： 电力变压器及大型发电机凡采用沥青浸胶及烘
卷云母绝缘者： K值应不小于 1.3， ，P 值应 不小于1.5 ；大型发电机采用环氧粉云母者：K 值应不小于 1.6， ，P 应不小于2.0 ；发电机 容量在 200MW及以上，推荐测量
测试功效 :
可有效地发现：（1）两极间有穿透性的导电通道 （2）整体受潮或局部严重受潮 （3）表面污秽
（一般5～10kV) 于判断绝缘的状态和缺陷的类型，图3-11
（4）试品表面泄漏的影响——将试品擦拭干净，必要时
加屏蔽
（5）试品电容量的影响——对电容量大的试品，测 tg 不灵敏，应分别测量各部分的 tg
三. 局部放电及其测量（Partial Discharge,PD)
1. 局部放电一般概念
对于测量套管、 电机、变压器、 电缆等绝缘的 裂缝、气泡等内 在的局部缺陷 比较有效。
t(s)
t 0 :
t :
电压按电容反比分配
U U
C 2
10
C C
1
2
C
U U
1
20
C C
1
2
电压按电阻正比分配
R
U U
1
1
R R
1
2
R
U U
1
2
R R
1
2
U U U U
10
1
20
2
电压过渡过程：
u 1
R

U

R 1
1
R 2


C 1
C 2
C 2

R 1
R R
1
2
t e


u 2
R

U

R 1
2
R 2


C 1
C 1
C 2

R 2
R R
1
2
t e


时间常数
(C C )
RR 12
1
2 R R
1
2
R1, R2 则 , ia 衰减很快,几秒内就进入稳态
2、 绝缘电阻
二. 介质损耗角正切 tg 的测量 1．测试功效
有效：ａ．整体受潮、全面老化 b．小电容试品的严重局部缺陷 c．绕组上附积油泥 d．绝缘油脏污劣化等
很少有效：大容量设备的局部缺陷
2. 西林电桥
通常施加 5～10kV U 交流电压
Rx A
R3
I1
C
I2
Cx P
CN B
R4
C4
D
电桥平衡时： U AB 0
Ur)
设气隙开始出现局部放电（ug Us ）时的外加电压
瞬时值为 U i ，则有：
Us

Cb Cg Cb
Ui
若Ur 0
W

1 2
q Ui Us
(U s
Ur)
则W

1 2
qUi
W的大小对电介质的老化速度有显著影响
3. 局部放电检测方法 伴随局部放电会出现许多现象：电气方面的如
电流脉冲、介质损耗增大、电磁波辐射等；非电方 面的如光、热、噪声、气压变化、化学变化等，利 用这些派生现象可以对局部放电进行测量。
声
前
电
置
转
放
换
大
电
光
光
光纤 电
转
转
换
传输 换
主
显
放
大
示
声测量系统的方框图
光检测法 原理：通过测量局放产生的光辐射实现局放测量。
光电转换后，通过检测光电流的特性 可以实现局放类型识别。 沿面放电和电晕放电用光测法效果较好
色谱分析法（DGA , Dissolved Gas Analysis)
用气相色谱仪，通过检测变压器油分解出的各种 气体的组成和浓度来确定故障（局放、过热等） 状态。局部放电引起的气相色谱特征是C2H2 和 H2 的含量较大。
s
Ur)
Ca Cb
qr (Cg Cb )(Us Ur )
－真实放电量 无法测量
放电时Ca 上的电压变动为：
U a

Cb Ca Cb
(U s
Ur)
即气隙放电时，试品两端电压会下降 Ua ，这相 当于试品放掉电荷q：
q (Ca Cb )Ua Cb (Us Ur )
特点：灵敏度高，操作简单，且设备不需要停电， 适合在线绝缘监测。
(2). 电气检测法 脉冲电流法 原理：发生局部放电时，试品两端出现瞬时的电 压降落，在检测回路中引起一高频脉冲电流， 将它变换成电压脉冲后用示波器等测量其波形 或幅值，由于其大小与视在放电量成正比，经 过校准就能得到视在放电量，一般单位用pC 此方法灵敏度高，应用广泛。
实验意义、试验装置和组成、高电压测试方法
Ca Cb q CaUa －视在放电量
q＝ Cb Cg Cb
qr
Cg Cb q qr
但q∝qr，∴ q能相对反映qr的大小
直流电压下的局部放电比交流电压下弱得多
2. 局部放电参数 (1) 视在放电量q (2) 放电重复率N (3) 放电能量W
通常指一次放电所消耗的能量
兆欧表的电压： 500、 、1000 、2500 、5000V 等
兆欧表选择： 根据设备电压等级的不同，选用不 同电压的兆欧表。 例：额定电压 1kV及以下者使 用 1000V兆欧表； 1kV以上者使用 2500V兆欧表。
兆欧表的工作原理及接线图
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
C2
+-
倍压整流
串级直流高压发生器
空载输出电压：
Uo＝2nUm Um－电源交流电压幅值
n－级数
r
Ro
Uo
三. 冲击高电压试验
冲击高电压试验是用来检验各种高压电气设备 在雷电过电压和操作过电压作用下的绝缘性能或保 护性能。
整流充电
冲击电压 发生器本体
被试品
控制系统
冲击电压 测量系统
600kV冲击电压发生器
流电压下的性能，在有些场合也用来等效地检验 绝缘对操作过电压和雷电过电压的耐受能力。
800kV工频试变
工频高压试验的基本接线
R1
~ TM
T
A
Lf
V PV1
Cf
R2
PV2
kV F
Cx
二. 直流高压试验
1. 直流高压试验的场合
泄漏电流测量
被试品的电容量很大的设备(如长电缆、电力电容器) 常用直流高电压试验来代替工频电压试验。 对直流输电设备进行直流高压试验。
▼绝缘试验的类型
2、破坏性试验（耐压试验）：指在绝缘 上施加高于工作电压的试验电压，直接 检验绝缘的耐压水平。
交流耐压、直流耐压、冲击耐压
第一节 绝缘电阻、吸收比和泄漏电流的测量
1. 多层介质的吸收现象 i
11
C1
U

2
2
U
C2
R1
U 1
R2
U
2
i
随时间ｔ↑，ｉ最终达Ig
i
0
Ig