第05章 電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)(1)

1、第第5章章 電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)（一）電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)（一）5.1 測(cè)定測(cè)定絕緣電阻絕緣電阻5.2 測(cè)定測(cè)定泄漏電流泄漏電流5.3 測(cè)定介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)定介質(zhì)損耗因數(shù)5.4 局部局部放電的測(cè)試放電的測(cè)試5.5 絕緣絕緣油中溶解氣體的色譜分析油中溶解氣體的色譜分析1、電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)的必要性：、電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)的必要性： 為保證電氣設(shè)備乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，為保證電氣設(shè)備乃至整個(gè)電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，必須恰當(dāng)?shù)倪x擇各種電氣設(shè)備的絕緣。但由于種種原必須恰當(dāng)?shù)倪x擇各種電氣設(shè)備的絕緣。但由于種種原因，絕緣仍然是電力系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，絕緣故障通因，絕緣仍然是電力系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，絕緣故障通常是引發(fā)

2、電力系統(tǒng)事故的首要原因。常是引發(fā)電力系統(tǒng)事故的首要原因。 電介質(zhì)理論仍遠(yuǎn)未完善，各種絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)理論仍遠(yuǎn)未完善，各種絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)的電氣性能還不能僅依靠理論分析計(jì)算來(lái)解決問(wèn)題，而電氣性能還不能僅依靠理論分析計(jì)算來(lái)解決問(wèn)題，而必須同時(shí)借助于各種絕緣試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)和掌握絕緣的狀必須同時(shí)借助于各種絕緣試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)和掌握絕緣的狀態(tài)和性能，各種試驗(yàn)結(jié)果也往往成為絕緣設(shè)計(jì)的依據(jù)態(tài)和性能，各種試驗(yàn)結(jié)果也往往成為絕緣設(shè)計(jì)的依據(jù)和基礎(chǔ)。和基礎(chǔ)。2、電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)的種類：電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)的種類： 耐壓試驗(yàn)（破壞性試驗(yàn)）：模仿設(shè)備絕緣在運(yùn)行中可耐壓試驗(yàn)（破壞性試驗(yàn)）：模仿設(shè)備絕緣在運(yùn)行中可能受到的各種

3、電壓，對(duì)絕緣施加與之等價(jià)的或更為嚴(yán)能受到的各種電壓，對(duì)絕緣施加與之等價(jià)的或更為嚴(yán)峻的電壓，從而考驗(yàn)絕緣耐受這類電壓的能力。試驗(yàn)峻的電壓，從而考驗(yàn)絕緣耐受這類電壓的能力。試驗(yàn)過(guò)程有可能給被試絕緣帶來(lái)不可逆轉(zhuǎn)的局部損傷或整過(guò)程有可能給被試絕緣帶來(lái)不可逆轉(zhuǎn)的局部損傷或整體損壞。體損壞。 檢查性試驗(yàn)（非破壞性試驗(yàn)）：測(cè)定絕緣某些方向的檢查性試驗(yàn)（非破壞性試驗(yàn)）：測(cè)定絕緣某些方向的特性，并據(jù)此間接地判斷絕緣的狀況。電壓低，一般特性，并據(jù)此間接地判斷絕緣的狀況。電壓低，一般不會(huì)導(dǎo)致絕緣的擊穿損壞。不會(huì)導(dǎo)致絕緣的擊穿損壞。3、兩類試驗(yàn)的關(guān)系：、兩類試驗(yàn)的關(guān)系： 各種檢查性試驗(yàn)的結(jié)果與電介質(zhì)的擊穿電壓之間尚未

4、各種檢查性試驗(yàn)的結(jié)果與電介質(zhì)的擊穿電壓之間尚未找到確切的定量關(guān)系，不能據(jù)此直接得出設(shè)備的擊穿找到確切的定量關(guān)系，不能據(jù)此直接得出設(shè)備的擊穿電壓，因而耐壓試驗(yàn)仍然是決定性的不可替代的。電壓，因而耐壓試驗(yàn)仍然是決定性的不可替代的。 耐壓試驗(yàn)只能在絕緣缺陷較嚴(yán)重時(shí)以擊穿的形式揭示耐壓試驗(yàn)只能在絕緣缺陷較嚴(yán)重時(shí)以擊穿的形式揭示出來(lái)，并不能揭示絕緣缺陷的性質(zhì)。而檢查性試驗(yàn)卻出來(lái)，并不能揭示絕緣缺陷的性質(zhì)。而檢查性試驗(yàn)卻能在一定程度上以非破壞的形式揭示絕緣缺陷的不同能在一定程度上以非破壞的形式揭示絕緣缺陷的不同性質(zhì)及其發(fā)展程度，使我們防患于未然。性質(zhì)及其發(fā)展程度，使我們防患于未然。 兩類試驗(yàn)互為補(bǔ)充，而不

5、能相互代替。兩類試驗(yàn)互為補(bǔ)充，而不能相互代替。4、試驗(yàn)的順序：、試驗(yàn)的順序： 先做檢查性試驗(yàn)，再確定耐壓試驗(yàn)的時(shí)間和條件。先做檢查性試驗(yàn)，再確定耐壓試驗(yàn)的時(shí)間和條件。5.1 測(cè)定絕緣電阻測(cè)定絕緣電阻絕緣電阻是反映絕緣性能的最基本的指標(biāo)之一。絕緣電阻是反映絕緣性能的最基本的指標(biāo)之一。1、測(cè)量工具：兆歐表（測(cè)量絕緣電阻的專用儀表）、測(cè)量工具：兆歐表（測(cè)量絕緣電阻的專用儀表） 。2、測(cè)量電源：直流電壓（由兆歐表提供）。、測(cè)量電源：直流電壓（由兆歐表提供）。3、兆歐表的電壓：、兆歐表的電壓： 100、250、500、1000、2500、5000V諸等級(jí)。電氣諸等級(jí)。電氣設(shè)備的電壓水平越高，要求兆歐表的

6、電壓等級(jí)越高。設(shè)備的電壓水平越高，要求兆歐表的電壓等級(jí)越高。4、兆歐表的結(jié)構(gòu)：、兆歐表的結(jié)構(gòu)： 手搖式、晶體管式和數(shù)字式兆歐表。手搖式、晶體管式和數(shù)字式兆歐表。LGE兆歐表兆歐表屏蔽環(huán)屏蔽環(huán)5、試驗(yàn)接線、試驗(yàn)接線：L線路端子線路端子 ：接被試品的高壓導(dǎo)線。：接被試品的高壓導(dǎo)線。G屏蔽端子屏蔽端子 ：接被試品的屏蔽環(huán)。：接被試品的屏蔽環(huán)。E接地端子接地端子 ：接被試品外殼或地。：接被試品外殼或地。6、吸收比和極化指數(shù)、吸收比和極化指數(shù)：1I1C2I2R2C3I3RI3iit0 如絕緣良好，則如絕緣良好，則 和和 會(huì)比較大，這樣不僅最后的會(huì)比較大，這樣不僅最后的穩(wěn)定值較高，而且穩(wěn)定過(guò)程也會(huì)較長(zhǎng)；如

7、絕緣受潮，則穩(wěn)定值較高，而且穩(wěn)定過(guò)程也會(huì)較長(zhǎng)；如絕緣受潮，則不僅絕緣電阻的穩(wěn)定值小，且穩(wěn)定時(shí)間也很短。因此，不僅絕緣電阻的穩(wěn)定值小，且穩(wěn)定時(shí)間也很短。因此，一般用絕緣電阻隨時(shí)間變化的關(guān)系來(lái)反映絕緣的狀況。一般用絕緣電阻隨時(shí)間變化的關(guān)系來(lái)反映絕緣的狀況。2R3R吸收比：時(shí)間為吸收比：時(shí)間為 60s 與與 15s 時(shí)所測(cè)得的絕緣電阻之比。時(shí)所測(cè)得的絕緣電阻之比。6015KRR絕緣良好，則絕緣良好，則 ，C 一般一般 1.31.5。KC 對(duì)于大容量的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、變壓器等其絕緣的對(duì)于大容量的設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、變壓器等其絕緣的極化和吸收過(guò)程很長(zhǎng)，吸收比還不能充分反映吸收過(guò)程極化和吸收過(guò)程很長(zhǎng)，吸收比還

8、不能充分反映吸收過(guò)程的整體。的整體。極化指數(shù)：絕緣在加壓后極化指數(shù)：絕緣在加壓后10min和和1min所測(cè)得的絕緣電所測(cè)得的絕緣電阻之比。阻之比。101PRR絕緣良好，則絕緣良好，則 ，C 一般一般 1.52.0。PC7、測(cè)絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)的缺陷：、測(cè)絕緣電阻能有效地發(fā)現(xiàn)的缺陷： 總體絕緣質(zhì)量欠佳；總體絕緣質(zhì)量欠佳； 絕緣受潮；絕緣受潮； 兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通道；兩極間有貫穿性的導(dǎo)電通道； 絕緣表面情況不良（比較有無(wú)屏蔽極的測(cè)量結(jié)果）。絕緣表面情況不良（比較有無(wú)屏蔽極的測(cè)量結(jié)果）。8、不能有效地發(fā)現(xiàn)的缺陷：、不能有效地發(fā)現(xiàn)的缺陷： 絕緣中的局部缺陷；絕緣中的局部缺陷； 絕緣老化（老化后絕

9、緣電阻仍很高）。絕緣老化（老化后絕緣電阻仍很高）。9、測(cè)絕緣電阻時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)：、測(cè)絕緣電阻時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)： 試驗(yàn)前應(yīng)將被試品接地放電一定時(shí)間；試驗(yàn)前應(yīng)將被試品接地放電一定時(shí)間； 高壓測(cè)試連接線應(yīng)盡量保持架空；高壓測(cè)試連接線應(yīng)盡量保持架空； 對(duì)帶有繞組的被試品，應(yīng)先將被測(cè)繞組首尾短接，再對(duì)帶有繞組的被試品，應(yīng)先將被測(cè)繞組首尾短接，再接到接到 L 端子；非被測(cè)繞組也應(yīng)先首尾短接；端子；非被測(cè)繞組也應(yīng)先首尾短接； 測(cè)吸收比和極化指數(shù)時(shí)，應(yīng)待電源電壓達(dá)穩(wěn)定后再接測(cè)吸收比和極化指數(shù)時(shí)，應(yīng)待電源電壓達(dá)穩(wěn)定后再接入被試品，并開(kāi)始計(jì)時(shí)；入被試品，并開(kāi)始計(jì)時(shí)； 測(cè)試結(jié)束時(shí)，應(yīng)先斷開(kāi)測(cè)試結(jié)束時(shí)，應(yīng)先斷開(kāi) L 端子與

10、被試品的連線，以防端子與被試品的連線，以防被試品對(duì)兆歐表反向放電，損壞儀表；被試品對(duì)兆歐表反向放電，損壞儀表； 絕緣電阻與溫度有十分顯著的關(guān)系，所以測(cè)量絕緣電絕緣電阻與溫度有十分顯著的關(guān)系，所以測(cè)量絕緣電阻時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確記錄當(dāng)時(shí)絕緣的溫度。阻時(shí)應(yīng)準(zhǔn)確記錄當(dāng)時(shí)絕緣的溫度。5.2 測(cè)定泄漏電流測(cè)定泄漏電流 實(shí)際上也是測(cè)量絕緣電阻，但其有其自身優(yōu)越性，實(shí)際上也是測(cè)量絕緣電阻，但其有其自身優(yōu)越性，是反映絕緣性能的基本指標(biāo)之一。是反映絕緣性能的基本指標(biāo)之一。 1、測(cè)量工具：微安表。、測(cè)量工具：微安表。2、測(cè)量電源：、測(cè)量電源： 輸出電壓：較高直流電壓，整流而來(lái)，可連續(xù)調(diào)節(jié)。輸出電壓：較高直流電壓，整流而來(lái)，可

11、連續(xù)調(diào)節(jié)。 被試品被擊穿時(shí)，電源有自我保護(hù)，不受損壞。被試品被擊穿時(shí)，電源有自我保護(hù)，不受損壞。100 A1mA 輸出電流：常溫下輸出電流：常溫下 ，運(yùn)行溫度下，運(yùn)行溫度下 。3、試驗(yàn)接線、試驗(yàn)接線：ACR1TXC1V2TD2V微安表：當(dāng)試品不接地時(shí)，測(cè)量?jī)x表處較安全。微安表：當(dāng)試品不接地時(shí)，測(cè)量?jī)x表處較安全。A調(diào)壓器調(diào)壓器1T被測(cè)電介質(zhì)被測(cè)電介質(zhì)XC交流電壓表交流電壓表1V試驗(yàn)變壓器試驗(yàn)變壓器2TR、 、 整流單元整流單元CD直流電壓表直流電壓表2V當(dāng)試品有接地點(diǎn)時(shí)，微安表處于高壓側(cè)，注意安全。當(dāng)試品有接地點(diǎn)時(shí)，微安表處于高壓側(cè)，注意安全。A4、微安表電路圖、微安表電路圖：電感電感 ：突然短

12、路時(shí)，放電管來(lái)不及動(dòng)作時(shí)，限制微安：突然短路時(shí)，放電管來(lái)不及動(dòng)作時(shí)，限制微安表的沖擊電流。表的沖擊電流。LR電阻電阻 ：與微安表串連、分壓，使微安表滿值時(shí)放電管：與微安表串連、分壓，使微安表滿值時(shí)放電管能動(dòng)作。能動(dòng)作。P放電管放電管 ：過(guò)電流時(shí)，放：過(guò)電流時(shí)，放電管放電，短電管放電，短路，從而保護(hù)路，從而保護(hù)微安表。微安表。C濾波電容濾波電容 ：降低微安表電流陡度，保證放電管動(dòng)作。：降低微安表電流陡度，保證放電管動(dòng)作。K開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān) ：一般情況下閉合，打開(kāi)時(shí)微安表讀數(shù)。：一般情況下閉合，打開(kāi)時(shí)微安表讀數(shù)。CRKLPA5、特點(diǎn)：、特點(diǎn)： 試驗(yàn)電壓高，且可任意調(diào)節(jié)，能揭示兆歐表不能發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)電壓高，且可

13、任意調(diào)節(jié)，能揭示兆歐表不能發(fā)現(xiàn)的某些絕緣缺陷。的某些絕緣缺陷。 所加直流電壓是逐漸升高的，在升壓過(guò)程中，從所測(cè)所加直流電壓是逐漸升高的，在升壓過(guò)程中，從所測(cè)電流、電壓的關(guān)系線性度上，可分析絕緣情況。電流、電壓的關(guān)系線性度上，可分析絕緣情況。 兆歐表刻度非線性度很強(qiáng)，難以精確讀數(shù)；微安表的兆歐表刻度非線性度很強(qiáng)，難以精確讀數(shù)；微安表的刻度基本上是線性的，能精確讀數(shù)。刻度基本上是線性的，能精確讀數(shù)。 泄漏電流試驗(yàn)復(fù)雜，而兆歐表小巧輕便，使用方便。泄漏電流試驗(yàn)復(fù)雜，而兆歐表小巧輕便，使用方便。BA0uiA區(qū)線性關(guān)系區(qū)線性關(guān)系 絕緣良好絕緣良好B區(qū)非線性關(guān)系區(qū)非線性關(guān)系 絕緣有缺陷絕緣有缺陷5.3 測(cè)

14、定介質(zhì)損耗因數(shù)測(cè)定介質(zhì)損耗因數(shù) 表征絕緣在交流電壓作用下比損耗（介損角正切）表征絕緣在交流電壓作用下比損耗（介損角正切）大小的特征參數(shù)，它與絕緣體的形狀和尺寸無(wú)關(guān)，是絕大小的特征參數(shù)，它與絕緣體的形狀和尺寸無(wú)關(guān)，是絕緣性能的基本指標(biāo)之一。緣性能的基本指標(biāo)之一。2、測(cè)量電源：交流高壓。、測(cè)量電源：交流高壓。3、測(cè)量方法：、測(cè)量方法： 測(cè)量方法有電橋法、瓦特表法、不平衡電橋法等。測(cè)量方法有電橋法、瓦特表法、不平衡電橋法等。其中電橋法準(zhǔn)確度為最高，最通用的是西林電橋。其中電橋法準(zhǔn)確度為最高，最通用的是西林電橋。tg1、介質(zhì)損耗因數(shù)、介質(zhì)損耗因數(shù) ：4、測(cè)試電路、測(cè)試電路：AFBXG4C3RNCXCD

15、4R當(dāng)電橋平衡時(shí)：當(dāng)電橋平衡時(shí)：43XNZZZZ若若 單位為單位為 ，則在數(shù)值上，則在數(shù)值上， 。4CF4XtgC展開(kāi)使兩邊實(shí)、虛部分別相等。展開(kāi)使兩邊實(shí)、虛部分別相等。5、影響電橋準(zhǔn)確度的因素、影響電橋準(zhǔn)確度的因素：AFBXG4C3RNCXCD4R 試驗(yàn)高壓電源對(duì)橋體雜散電容的影響；試驗(yàn)高壓電源對(duì)橋體雜散電容的影響； 外界高壓電場(chǎng)干擾源通過(guò)雜散電容對(duì)電橋的影響；外界高壓電場(chǎng)干擾源通過(guò)雜散電容對(duì)電橋的影響； 外界磁場(chǎng)在橋路中感應(yīng)出干擾電勢(shì)的影響。外界磁場(chǎng)在橋路中感應(yīng)出干擾電勢(shì)的影響。1C2C3iC4iC外界電場(chǎng)外界電場(chǎng)干擾源干擾源6、試驗(yàn)?zāi)馨l(fā)現(xiàn)的絕緣缺陷、試驗(yàn)?zāi)馨l(fā)現(xiàn)的絕緣缺陷： 受潮；受潮；

16、穿透性導(dǎo)電通道；穿透性導(dǎo)電通道； 絕緣老化劣化，繞組上附積油泥；絕緣老化劣化，繞組上附積油泥； 絕緣內(nèi)含氣泡的電離、絕緣分層、脫殼；絕緣內(nèi)含氣泡的電離、絕緣分層、脫殼； 絕緣油臟污、劣化。絕緣油臟污、劣化。7、試驗(yàn)不能發(fā)現(xiàn)的絕緣缺陷：、試驗(yàn)不能發(fā)現(xiàn)的絕緣缺陷： 非穿透性的局部損壞；非穿透性的局部損壞； 很小部分絕緣的老化劣化；很小部分絕緣的老化劣化； 個(gè)別的絕緣弱點(diǎn)。個(gè)別的絕緣弱點(diǎn)。 盡可能分部測(cè)試，因?yàn)楸M可能分部測(cè)試，因?yàn)?不易反映局部缺陷。不易反映局部缺陷。tg8、試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)、試驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)： 護(hù)環(huán)和屏蔽的布置方式對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大。護(hù)環(huán)和屏蔽的布置方式對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大。 測(cè)

17、量繞組時(shí)應(yīng)注意，將每個(gè)繞組的首尾都短接。測(cè)量繞組時(shí)應(yīng)注意，將每個(gè)繞組的首尾都短接。 測(cè)量電壓，最好接近于被試品的正常工作電壓。測(cè)量電壓，最好接近于被試品的正常工作電壓。 溫度會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，通常以溫度會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，通常以20時(shí)作為參考標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)作為參考標(biāo)準(zhǔn)。5.4 局部放電的測(cè)試局部放電的測(cè)試1、局部放電：、局部放電： 常用的固體絕緣物總會(huì)不同程度的包含一些分散性常用的固體絕緣物總會(huì)不同程度的包含一些分散性的異物，這些異物的電導(dǎo)和介電常數(shù)不同于絕緣物，在的異物，這些異物的電導(dǎo)和介電常數(shù)不同于絕緣物，在外施電壓作用下，這些異物附近將具有比周圍更高的場(chǎng)外施電壓作用下，這些異物附近將具有比周圍更高的

18、場(chǎng)強(qiáng)。當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)超過(guò)了該處物質(zhì)的電離場(chǎng)強(qiáng)，該處物質(zhì)就產(chǎn)強(qiáng)。當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)超過(guò)了該處物質(zhì)的電離場(chǎng)強(qiáng)，該處物質(zhì)就產(chǎn)生電離放電，稱之為局部放電。生電離放電，稱之為局部放電。2、意義：、意義： 局部放電的測(cè)試，能預(yù)防絕緣的情況，也是估計(jì)絕局部放電的測(cè)試，能預(yù)防絕緣的情況，也是估計(jì)絕緣電老化速度的重要依據(jù)。緣電老化速度的重要依據(jù)。3、衡量參數(shù)、衡量參數(shù)（視在電荷量）（視在電荷量）：1C2C3C23123C CCCCC13CCC 電極板上的被中和電荷量電極板上的被中和電荷量 ， 稱為視在電荷稱為視在電荷量，以量，以pC計(jì)，作為局部放電的衡量參數(shù)。計(jì)，作為局部放電的衡量參數(shù)。qCU 極板上電荷未來(lái)得及變化，因此電壓減小

19、一微量極板上電荷未來(lái)得及變化，因此電壓減小一微量 。U 氣泡放電，電容值增大。氣泡放電，電容值增大。1C2C3C4、測(cè)試方法測(cè)試方法：脈沖電流法：局部放電時(shí)，將被試品兩端的電壓突變轉(zhuǎn)脈沖電流法：局部放電時(shí)，將被試品兩端的電壓突變轉(zhuǎn)化為檢測(cè)回路中的脈沖電流的測(cè)量方法?；癁闄z測(cè)回路中的脈沖電流的測(cè)量方法。 串聯(lián)法：串聯(lián)法：AMKCZTXCmZ檢測(cè)用阻抗檢測(cè)用阻抗mZ信號(hào)放大器信號(hào)放大器A測(cè)試儀器（常用示波器）測(cè)試儀器（常用示波器）MXC被檢測(cè)設(shè)備被檢測(cè)設(shè)備mZXC此方法將被檢測(cè)設(shè)備此方法將被檢測(cè)設(shè)備 與檢測(cè)用阻抗與檢測(cè)用阻抗 串聯(lián)。串聯(lián)。給局放脈沖提供通道給局放脈沖提供通道KC低通濾波器阻斷局放脈沖低通濾波器阻斷局放脈沖Z 并聯(lián)法：并聯(lián)法：AMKCZTXCmZ此方法將測(cè)量阻抗此方法將測(cè)量阻抗 與耦合電容與耦合電容 串聯(lián)后，并聯(lián)串聯(lián)后，并聯(lián)到被測(cè)品到被測(cè)品 兩端。兩端。KCXCmZ并聯(lián)法的優(yōu)點(diǎn)并聯(lián)法的優(yōu)點(diǎn)： 允許被試品一端接地；允許被試品一端接地； 對(duì)對(duì) 較大的被試品，避免較大的工頻電流通過(guò)較大的被試品，避免較大的工頻