电气设备绝缘预防性试验培训课件

关于吸收比的不确定性问题分析
绝缘电阻与吸收比的关系：
吸收比与温度的关系 ：
第二节 泄漏电流和直流耐压试验
一、泄漏电流
泄漏电流的本质：电介质的离子电导电流
绝缘电阻一般具有负温度系数：随着温度升高 ，参与导电的离子越多，泄漏电流越大，所以绝 缘电阻一般具有负的温度系数。
绝缘介质内部离子产生的原因
3）当采用微安表在低压侧读数，且用差值法消除误 差时，可能会出现负值。
这可能是由于高压线过长、空载时电晕电流大所致。因此高 压引线应当尽量粗、短、无毛刺
二、直流耐压试验
直流耐压试验的特点
1、设备较轻便； 2、绝缘无介质极化损失； 3、可制作伏安特性曲线； 4、可以兼做泄漏电流测量； 5、试验电压高，易于发现局部缺陷。
3、吸收比与极化指数
吸收比：用来反映设备绝缘整体状态是否良好；用K 表示，其定义为：
K ＝ R60s / R15s
极化指数：用来反映大容量设备绝缘整体状态是否良 好；用PI表示，其定义为：
PI ＝ R10min / R1min
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，可判断绝缘 可能受潮。
直流耐压试验能够发现某些交流耐压试验所不能发现 的缺陷；但直流与交流性质不同，两者不能相互代替。
直流耐压试验应注意的问题
1、试验电压的确定 直流耐压试验的外施电压数值通常应参考交流耐压试 验电压和交、直流下击穿电压之比，主要是根据运行经验 确定。（3UN、2.5UN、2UN、UN） 2、实验电压极性 规程规定施加电压极性为负极性。
电介质的极化
++
+ +
+
+
++
++
+ ++
+
+
+
+ ++
+
+ ++ + ++
+ +
++
+
+ +
E外
+ +
+ +
+ +
+ +
+
+ +
++
关于电介质极化产生的电容效应
极化电荷
自由电荷
++ + + + ++ + + +
U
Q0 + Q’
++ + + +
电介质的极化种类
（1）、电子位移极化 （2）、离子位移极化 （3）、偶极子转向极化 （4）、热离子极化 （5）、夹层介质界面极化 （6）、空间电荷极化
3、表面脏污和受潮：表面脏污或受潮会使其表 面电阻率降低，绝缘电阻下降。
4、被试设备剩余电荷：剩余电荷影响测量数据 的准确性。
5、兆欧表容量：兆欧表容量影响绝缘电阻、吸收比和 极化指数的测量准确性；兆欧表容量越大越好。
6、气泡的影响：充油产品再次充满油后根据产品大小 需静置一段时间，待气泡消除后再测量。
微安表三种接线方式
试品表面泄漏电流较大时，应加屏蔽环予以消除。
微安表三种接线方式
试验装置本身泄漏电流较大，应在未接入试品之前记 录试验电压各阶段的泄漏电流，然后在试验结果中分别减 去这些泄漏电流值。
微安表的保护
试验电压极性对泄漏电流的影响
1、电渗透现象 电渗透现象使不同极性试验电压下油纸绝缘电 气设备的泄漏电流测量值不同。 2、试验电压极性对引线电晕电流的影响 极性效应：在不均匀电场中，外加电压极性不 同，其放电过程及放电电压不同的现象，称为极 性效应。
绝缘电阻、吸收比试验
主要针对的问题：
绝缘受潮、表面脏污、贯穿性裂纹、贯穿性放电痕迹
常用兆欧表类型、电压等级：
100V、250V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V
一、兆欧表工作原理 1、手摇式兆欧表测试原理（比流计）
兆欧表接线端子：线路端子（L），接地端子（E）， 屏蔽（或保护）端子（G）。
测量时的操作规定
1、正确接线； 2、升压过程中应密切观测微安表读数，缓慢升 压以避开吸收电流； 3、测量过程中若有击穿、闪络等异常现象发生 ，应迅速降压，并断开电源； 4、实验完毕，降压、断开电源，并对被试设备 充分放电； 5、按照规定做好试验记录。
测量中可能出现的问题
1、从微安表中反映出来的情况
手摇式兆欧表使用前的检查事项
短路检查：短接L、E，缓 慢摇动手柄，观察指针是否 指“0”。
开路检查：摇动手柄达额 定转速120r/min,观察指针是 否指“∞”。
2、电子式兆欧表测试原理
兆欧表接线端子：线路端子（L），接地端子（E）， 屏蔽（或保护）端子（G）。
二、绝缘电阻试验
1、绝缘材料双层介电模型与吸收曲线
三、绝缘电阻测量结果分析
（1）不能简单的用绝缘电阻的大小或吸收比来判断绝 缘的好坏。（绝缘电阻与绝缘材料的结构、体积有关，与 兆欧表的电压高低有关，还与大气条件有关）
（2）测量结果（绝缘电阻、吸收比），在数值上应采 用比较的方式进行判断：与出厂数值相比较、与历史数据 相比较、与同批设备相比较，其变化不能超过规程允许的 范围。
缺点：tan不能发现大体积设备的局部缺陷。
规程中对电机、电缆等电气设备，因为缺陷的集中性及体积较 大，通常不做此项试验；而对套管、电力变压器、互感器、电容器 等则做此项试验。
1、晶格缺陷
离子电流：晶格结点上的离子 在电场作用下，与晶格缺陷相邻位 置上的离子落入晶格缺陷，晶格缺 陷顺序地在晶格中移动，形成离子 电流。
2、解离
（1）介质自身热解离成为离子； （2）电子的碰撞电离。
固体绝缘介质的表面电导
表面电导产生的原因：附着于介质表面的水分和其他 污物。
根据绝缘介质对水分子的吸附性：憎水性、亲水性 憎水性绝缘介质：绝缘介质分子和水分子的附着力小 于水分子的内聚力，因此水分子只能在它们表面形成不连 续的水珠。 亲水性绝缘介质：绝缘介质分子和水分子的附着力大 于水分子的内聚力，水分子容易附着于介质表面。如电瓷、 玻璃、多孔性介质（纤维材料）。
若向小冲击，可能是电源回路引起的；若向大冲击，可能是 试验回路或被试设备出现闪络或产生间歇性放电引起的。
4）指针指示数值随测量时间而发生变化
若逐渐下降，则可能是由于充电电流减小或被试设备表面绝 缘电阻上升所致；若逐渐上升，往往是被试设备绝缘老化引起的。
5）指针反指
可能是由于被试设备经测压电阻放电所致。
无机材料：云母、石棉、电瓷、玻璃等； 有机材料：纸、棉纱、木材、塑料等。
第一章 电气设备绝缘试验
第一节 绝缘电阻、吸收比试验
绝缘电阻的测量原理：
绝缘电阻测量过程中的电流曲线
ic：电容电流； ia：吸收电流； ig：泄漏电流
关于绝缘材料的电容电流
电介质的极化
什么是绝缘材料？
1、绝缘材料的概念：什么是绝缘材料？ 2、电介质的概念：什么是电介质？
液体绝缘介质中的电导
1、离子电导：液体本身的分子和杂质的分子解 离为离子，构成离子电导；
2、电泳电导：液体中的胶体质点（如变压器油 中悬浮的小水滴）吸附电荷后，形成带电质点， 构成电泳电导。
注意大型电力变压器油流带电现象
泄漏电流和绝缘电阻
表面泄漏电流，体泄漏电流
绝缘 表面电导 体积电导
E
E
屏蔽环
二次回路绝缘电阻测量
1、屏（柜）上二次回路：在端子排处将所有外部引入 回路及电缆断开，分别将所有电流、电压、直流控制信号 回路端子连接在一起，将不能承受高压的部件（电容器、 半导体器件等）拆掉或短接，用1000V兆欧表测量各回路 对地、及各回路相互间的绝缘电阻；
2、整个二次回路：在屏（柜）端子排处将所有电流、 电压、直流控制信号回路端子排连接在一起，并将电流回 路接地点断开，用1000V兆欧表测量回路对地绝缘。
直流耐压试验比交流耐压试验的时间长
第三节 介质损耗角正切值测量
介质损耗：介质损耗由 IR 产生，夹角大时， IR就越大， 故称为介质损耗角，其正切值为 ：
1、介质损耗的本质？2、介质损耗在交流、直流电压下的区别？ 3、介质损耗的表示方法？4、为什么要关注绝缘损耗？
关于极化损耗
关于 tan测量
优点：灵敏度高，容易发现绝缘整体受潮、劣化、变 质，及小体积设备的局部缺陷。
G
G
L
L
泄漏电流测量的特点
1、试验电压高、可调； 2、泄漏电流随时监视、灵敏度高、重复性好； 3、根据泄漏电流可以换算出绝缘电阻； 4、可以采用 i=f(u) 或 i=f(t)曲线判断绝缘缺陷。
根据 i=f(u) 或 i=f(t)曲线判断绝缘缺陷
泄漏电流与加压时间(1 良好，2 受潮或缺陷)
Hale Waihona Puke Baidu
i=f(u) 的关系曲线
双层电介质简化等值电路
吸收曲线及绝缘电阻变化曲线
测量过程中：初始电流很大，以后逐渐减小，最后趋近于一个
常数Ig； 图中曲线 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”。
2、绝缘电阻测量
规程规定：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、电力电缆等，可以采 用10min时的绝缘电阻值，即R10min 。
电气设备绝缘预防性试验
电气设备绝缘试验类型
非破坏性试验
1、绝缘电阻、吸收比； 2、介质损耗角正切（tg）； 3、局部放电； 4、绝缘油气相色谱分析等。
电气设备绝缘试验类型
破坏性试验
1、交流耐压试验； 2、直流耐压试验； 3、雷电冲击试验； 4、操作冲击耐压试验。
常用绝缘材料
气体 ：空气、六氟化硫、CO2、氮气等； 液体：变压器油、电缆油、电容器油等； 固体：
1）指针来回摆动 产生原因：电源波动、直流脉动系数大、试验回路 和被试设备有充放电现象。 若摆动不大，又不影响读数，可取其平均值；若摆 动很大，影响读数，则可增大主回路和保护回路中的滤 波电容的电容量。 2）指针周期性摆动 产生原因：回路存在反充电、被试设备绝缘不良产 生周期性放电。
3）指针突然冲击
泄漏电流试验设备
半波整流，负极性
1、微安表接于高压侧：不受高压对地杂散电流的影响；对微安 表及引线需加屏蔽；读数安全、切换量程带来不便。
2、微安表接于低压侧：读数安全、切换量程方便；要求被试品 的接地端能与地分开。
影响测量结果的主要因素
1、高压连接导线；2、表面泄漏电流；3、温度；4、 残余电荷；5、电源电压的非正弦波形；6、加压速度；7 、微安表接位置；8、试验电压极性。
关于夹层介质界面极化
绝缘介质由不同成分组成（或介质不均匀），在这种 情况下会产生“夹层介质界面极化”的现象。这种极化的 过程特别缓慢，而且伴随有能量损耗。
关于空间电荷极化
绝缘介质内的正、负自由离子在电场作用下改 变分布状况，在电极附近形成空间电荷，称为空 间电荷极化。
空间电荷极化和夹层界面极化现象一样都是缓 慢进行的，所以在低频下存在这种极化现象，而 在高频时因离子来不及移动，因此在高频电场作 用下不存在这种极化现象。
五、注意事项
1、对于同杆双回架空线、双母线、平行线路，当一路 带电时，不得测量另一回路的绝缘电阻，以防感应高压损 坏仪表和危及人身安全。
2、对于大容量电机、电缆，必须经过较长时间，才能 得到正确的结果。试验结束后应先断开L线，再停止转动 摇表，防止反充电损坏兆欧表。（针对手摇式）
3、注意测量环境（温度、湿度、污秽）； 4、注意测量吸收比时记录时间产生的误差； 5、测量时应靠近L端子装设屏蔽环； 6、L、E端子不能对调。L接导体，E接地； 7、测量连接线不能铰接或拖地； 8、同一设备采用同样兆欧表、同样的接线。
6）接好线后，未加压时，微安表有指示
这可能是外界干扰太强或地电位抬高引起的。
2、从泄漏电流数值上反映出来的情况
1）泄漏电流过大
设备绝缘不佳或屏蔽不好。首先应检查实验设备和屏蔽；若 确认无误，则说明被试设备绝缘不良。
2）泄漏电流过小
检查线路和微安表（是否线路接错、微安表保护部分分流或 有断脱现象）。
六、影响测试绝缘电阻的主要因素
1、湿度：随着周围环境的变化，电气设备绝缘的吸湿 程度也随着发生变化，导致绝缘电阻减小或增大。
潮气扩散对绝缘性能的影响 电容式套管：出厂绝缘电阻试验 合格，现场交接试验绝缘电阻超标
2、温度：绝缘材料的绝缘电阻随温度变化而变 化；富于吸湿性的材料，受温度影响最大。（离 子、水分）
（3）应将绝缘电阻与吸收比的变化结合起来综合考虑。
各生产厂商出厂试验标准不同
相关标准规定：变压器绝缘电阻值不应低于产品出厂 值70%，吸收比与出厂值无明显差别，且不应小于1.3。
四、测量要求
1、拆除被试设备电源及所有外接连线，并将被试物短 接放电；
2、校验兆欧表； 3、清洁表面； 4、转速120r/min，读取1min绝缘电阻值； 5、正确测量吸收比：在兆欧表达到额定转速时再将表 笔接于被试物；（针对手摇式） 6、试验完毕对地放电；（安全、提高准确度） 7、试验记录。