高压设备电气试验技术培训

i
S U
C1 C2
R1 R2
图2 吸收曲线及绝缘电阻变化曲线
图1 双层电介质简化等值电路
绝缘电阻的定义：给绝缘体施加直流电压U-时，测量其所含的离子电流沿电场方向移
动形成的电导电流Ig，应用欧姆定律所确定的比值。
R = U- / Ig
当合上开关S将直流电压U加到绝缘上后，等值电路中电流i的变化 如图2中曲线所示，开始电流很大，以后逐渐减小，最后趋近于一个 常数Ig； 图 2中曲线i和稳态电流Ig之间的面积为绝缘在充电过程中从电源 “吸收”的电荷Qa。这种逐渐“吸收”电荷的现象就叫做“吸收现 象”。 在实际试验中，规程规定，只需测量60s时的绝缘电阻值，即R60S 的值，当电容量特别大时，吸收现象特别明显，如大型发电机，可以
被试品绝缘中的残余电荷是否放尽，直接影响泄露电流的数值，因此，试前对被试品必须进
行放电 E、加压速度的影响 微安表读数=吸收电流+泄露电流
电缆、大容量设备吸收现象很强
加压速度与泄漏电流无关但与吸收电流有关 解决办法：电压逐渐增加 吸收的过程包含在加压的过程当中 逐级Hale Waihona Puke Baidu压，分段停留（2-3KV 30s）
按试验的作用和要求不同，电气试验可分为 绝缘试验和特性试验两大类
（1）破坏性试验，即耐压试验： 以高于设备的正常运行电压来考核设备的电压耐 受能力和绝缘水平。耐压试验对绝缘的考验严格， 能保证绝缘具有一定的绝缘水平或裕度。缺点：可 能在试验时给绝缘造成一定的损伤。 包含的种类：交流耐压试验、直流耐压试验、雷 电冲击耐压试验及操作冲击耐压试验
（2）非破坏性试验，亦称绝缘特性试验： 在较低电压下或用其它不会损伤绝缘的方法 来测量绝缘的各种情况，从而判断绝缘内部的缺 陷——揭示绝缘缺陷的不同性质和发展程度。缺 点：不知道绝缘水平。 包含的种类：绝缘电阻试验、介质损耗角正 切试验、局部放电试验、绝缘油的气相色谱分析 等。
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。
（1）试验前应拆除被试设备电源及一切外连线，并将被试物短接后接地 放电1min，电容量较大的应至少放电2min，以免触电； （2）用干燥清洁的柔软布擦去被试物的表面污垢，必要时可先用汽油洗 净套管的表面积垢，以消除表面的影响； （3）校验兆欧表是否指零或无穷大。试验时，将被试品接于L、E之间， 如果被试品表面的泄漏电流较大，为避免表面泄漏电流的影响，必须 加以屏蔽，屏蔽线应接在兆欧表屏蔽端G上； （4）多绕组电气设备进行绝缘电阻测量时，非被测绕组应短路接地； （5）接好线，如用手摇式兆欧表时，应用恒定转速（120r/min）转动摇 柄，兆欧表指针逐渐上升，待1min后读取其他绝缘电阻值； （6）在测量吸收比时，为了在开始计算时就能在被试物上加上全部试验 电压，应在兆欧表达到额定转速时再将表笔接于被试物，同时计算时 间，分别读取15s和60s的读数； （7）试验完毕或重复进行试验时，必须将被试物短接后对地充分放电； 这样除可保证安全外，还可提高测试的准确性； （8）记录被试设备的铭牌、规范、所在位臵及气象条件等。
1、高压电气设备的出厂检测 2、高压电气设备的交接试验 3、设备检修后的绝缘测试 4、对运行中的电气设备进行的预防性试验
GB 50150-2006
《电气装臵安装工程 电气设备交接试验标准》
DL/T 596-1996 《电力设备预防性试验规程》
预防性试验是电力设备运行和维护工作 中一个重要环节，是保证电力设备安全运 行的有效手段之一。多年来，电力部门和 大型工矿企业的高压电力设备基本上都是 按照原电力部颁发的《电力设备预防性试 验规程》(以下简称《规程》)的要求进行试 验的，对及时发现、诊断设备缺陷起到重 要作用。
F、试验电压极性的影响 电渗现象：外加电场作用下，液体通过多孔固体的运动现象 罗伊斯1809年 电缆水分和油中水由于电渗现象带正电； 绕组加正电 水分排斥向外渗； 绕组加负电 水分吸收向绕组移动； 油纸绝缘设备一般用负极性试验 电压，因为水分是必然存在的， 容易发现缺陷；
a、电压高，设专人监护；
常用绝缘电阻表的电压等级有250、500、1000、 2500、5000 V 等。 1）100 V 以下的电气设备和回路，采用250 V； 2）500 V 以下至100 V的电气设备和回路，采用 1000 V ； 3）3000 V 以下至500 V的电气设备和回路，采用 1000 V； 4） 10000 V 以下至3000 V的电气设备和回路，采 用2500 V； 5） 10000 V 及上的电气设备和回路，采用2500 V 或5000 V.
A、高压连接导线对地泄漏电流的影响
高压导线暴露于空气中，＞20kV/cm空气发生电离 ，对地产生泄漏电 流流过微安表，影响测量的准确性；
微安表-金属屏蔽罩 强迫均压；
高压线-屏蔽线接至屏蔽罩及高压仍有电晕发生但不流过微安表； B、表面泄露电流的影响
表面泄露电流 表面受潮、脏污
体积泄露电流 不变，不影响内部绝缘强度 需要的只是I1，实测中I2成分较多甚至＞I1，产生误差
度，其试验电压较高；后者是用于检查绝缘状况，试验电压相对较低，
因此，直流耐压对于发现某些局部缺陷更有特殊意义，目前在高压电 机、电缆、电容器的预防性试验中被广泛采用。直流耐压试验是鉴
定电气设备绝缘耐电强度的一种试验，属破坏性试验之一。因
此需要在其它非破坏性试验检查没有发现问题之后才能进行， 它的破坏性相对交流耐压试验来说相对要轻些，应在交流耐压
包含的种类：
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。
由于预防性试验结果对判定电气设备能否继续长期稳定安全运行 起着不可替代的作用,因而如何对预防性试验结果做出正确的分析和判 断则显得更为重要。 《电力设备预防性试验规程》指出,对试验结果应进行综合分析和 判断,一般应进行下列三步： 第一步，应与历年各次试验结果比较； 第二步，与同类型设备试验结果比较； 第三步，对照《规程》技术要求和其他相关试验结果，进行综合 分析，判断缺陷发展趋势，作出判断。 根据综合分析，一般可对设备做出判断结论：合格、不合格或对 设备的怀疑。对不合格的，应及时进行检修。为了能做到有重点地或 加速处理缺陷，应根据设备结构特点，尽量做部件的分节试验，以进 一步查明缺陷的部位或范围。对有怀疑或异常、一时不易确定是否合 格的设备，应采用缩短试验周期的措施，或在良好天气下、或在温度 较高时进行复测来监视设备可疑缺陷的变化趋势，或验证过去测量的 准确性。
试验之前进行。
（1）介质损耗因数的定义 绝缘介质在交流电压作用下，电介质中的部分电能将转变为 热能，这部分能量称为电介质损耗，介质损耗因素一般用正切 值tanδ表示。 （2）介质损耗因素试验的目的和意义 1）电气设备的介质就是绝缘材料，在电压的作用下总会产生 一定的电流，总是有一定的功率损耗，当绝缘受潮或劣化变质 后损耗将会增加，因此测量电气设备介质损失正切值是发现设 备绝缘缺陷及劣化受潮的有效措施。 2）能非常灵敏地发现绝缘油质量的优劣 3）测量介质损失正切值，对发现设备受潮、劣化变质以及小 体积被试体贯穿或非贯穿性局部绝缘缺陷具有较高的灵敏度。 对大容量的电气设备，当缺陷所占面积较小时，灵敏度较低， 难以发现缺陷，因此对大型电力变压器测量整体介质损耗因数 以后，还应单独测量电容型套管的介质损耗。
电气班
电气绝缘是指利用绝缘材料和构件将电位 不等的导体分隔开,使其没有电气连接以保持 不同的电位,使电流能按一定的方向安全流动， 从而保证带电部件能够正常运行。良好的绝缘 对于保证电气设备与线路的安全运行，防止人 身触电事故的发生是最基本的和最可靠的手段。 具有绝缘作用的材料称为绝缘材料(也叫电介 质)，绝缘通常可分为气体绝缘、液体绝缘和 固体绝缘三类。常用绝缘材料有：陶瓷、玻璃、 橡胶、干燥的木棒、空气等等。
在制造、运行、检修、安装、贮运等过程中， 由于各种因素的作用，电气设备的绝缘往往存在以 下两类缺陷： 一类是范围较小但危害较大的集中性缺陷。例 如制造装配过程中的机械损伤、局部挤压、瓷质开 裂、内含气泡等原因引起的局部损坏。这类缺陷的 绝缘劣点在高电压、强电场作用下，其缺陷范围很 容易扩大，往往是造成设备绝缘事故的主要因患。 另一类是范围较广的分布性缺陷。例如由于密 封不好而导致绝缘全面受潮、污染或长期运行中， 在强电场和高温作用下，介质老化，使整体绝缘性 能下降、绝缘电阻减小、损耗增大、发热严重、进 一步加速老化、缩短设备绝缘寿命等。
b、密切监视微安表，吸收电流大降低升压速度；
c、试验完毕充分放电（1-3分钟）；
d、测量结果与规定值比较，与历史值比较，必要
时制作i/u曲线；
泄漏电流大小与设备绝缘状态
某设备绝缘的泄漏电流曲线 曲线1：绝缘良好；曲线2：绝缘受潮； 曲线3：绝缘中有未贯通的集中性缺陷； 曲线4：绝缘有击穿的危险
直流耐压试验是对电气设备绝缘施加一定的直流试验电压并持续 一定时间，观测绝缘是否发生击穿及其他异常情况，同时测量被试设 备的泄漏电流，发现被试物的受潮及绝缘劣化等情况。直流耐压试验 与泄露电流的测量虽然一致，但其作用不同，前者考验绝缘的耐电强
（1）机械性损伤：例如、外界损伤，电缆的 绝缘车辆碾压损伤，设备的砸伤。操作不 当引起的拉伤。 物理性损伤：过度卷曲， 拉伸，绝缘角质损伤。膨胀，冷缩。 （2）电气性损伤：谐波过电压，造成的绝缘 击穿，导体长期过热，造成的绝缘老化。 （3）化学性损伤：导体绝缘长期暴晒在阳光， 空气中，造成的氧化，导体绝缘长期在水 中，导致的绝缘分解，降低耐压程度。
绝缘电阻只能测量出贯通的集中性缺陷或整体受潮，局部缺陷 或局部受潮不能检测出，局部缺陷只能通过较高的电场强度才能暴露
出来，对于大容量设备，摇表容量不能满足要求， 泄露电流的测量和
绝缘电阻测量原理一样，只是电压比较高； 区别：A、试验电压高，并可任意调节，比兆欧表发现缺陷的有效性高 B、泄露电流有微安表监视，灵敏度高 C、泄露电流可换算出绝缘电阻，兆欧表不能换算出泄露电流 D、用i/t曲线比较来判断绝缘缺陷
解决办法：
表面干燥、清洁 采用屏蔽环将I2短接，不流过微安表
C、温度的影响
温度高时，电子、离子运动加速，水分、盐类等物质导电率增加
温度升高-泄露电流增大，影响比较大 ，发电机泄露约增加0.6倍/每增高10度，故最好在被试 品温度为30～80℃时做试验，对所测得的电流值均需换算至相同温度，才能进行比较。 D、残余电荷的影响
1、绝缘电阻、吸收比和极化指数试验 2、泄漏电流和直流耐压试验 3、介质损耗因数 4、局部放电测量 5、交流耐压试验
绝缘电阻试验是电气设备绝缘试验中一种最简单、 最常用的验方法。当电气设备绝缘受潮，表面变脏， 留有表面放电或击穿痕迹时，其绝缘电阻会显著下降， 测量绝缘电阻可以发现设备绝缘是否存在整体受潮、 老化，充油设备油质劣化和贯通性缺陷。 但是，因为电气设备结构复杂、影响绝缘电阻的 因素很多，绝缘电阻试验所施加的电压较低，对于一 些集中性缺陷，即使可能是很严重的缺陷，但在测量 时显示绝缘电阻仍然很大的现象，因此，绝缘电阻试 验只适用于检测贯穿性缺陷和普遍性缺陷，不能作为 电气设备绝缘良好的唯一依据，还要配合其他测量手 段才能作出准确判断。
采用10min时的绝缘电阻值。
对于不均匀的绝缘试品，如果绝缘状况良好，则吸收现象明显， 如果绝缘受潮严重或内部有集中性的导电通道，这一现象更为明显。 工程上用“吸收比”来反映这一特性，吸收比用K表示，其定义为： K ＝ R60s / R15s 一般大于1.3 式中 R60s为t=60s测得绝缘电阻值，R15s为t=15s时测得的绝缘电阻 值。 对于电容量较大的绝缘试品，K可采用下式表示： K ＝ R10min / R1min 一般大于1.5 式中 R10min为t=10min时测得的绝缘电阻值，R1min为t=1min时 测得的绝缘电阻值，K称为极化指数。 当绝缘状况良好时，K值较大，其值远大于1，当绝缘受潮时，K值将 变小，一般认为如K<1.3时，就可判断绝缘可能受潮。 从上面的分析可知，对电容量较小的绝缘试品，可以只测量其绝缘电 阻，对于电容量较大的绝缘试品，不仅要测量其绝缘电阻，还要测量 其吸收比。