絕緣實驗簡介

高電壓實驗的目的和任務

1.熟悉和掌握高電壓試驗的基本技術。2.通過試驗，培養(yǎng)同學分析問題和解決問題的能力，使同學們初步掌握進行高壓試驗研究的一些基本方法。3.樹立安全第一的觀點，保證人身和設備的安全是進行高壓試驗特別強調的問題，思想上必須自始至終保持高度的重視。絕緣中的缺陷分類絕緣中的缺陷可分為兩類:一類是局部性或集中性的缺陷另一類是整體性或分布性的缺陷:整體絕緣老化、變質、受潮、絕緣性能下降▼絕緣試驗的類型1、非破壞性試驗（檢查性試驗）：指在較低的電壓下或用其他不損傷絕緣的方法測量絕緣的各種特性，由此判斷絕緣內部的缺陷。絕緣電阻和吸收比、泄漏電流、介質損耗角正切、電壓分布、局部放電、油中溶解氣體的色譜分析2、破壞性試驗（耐壓試驗）：指在絕緣上施加高于工作電壓的試驗電壓，直接檢驗絕緣的耐壓水平。交流耐壓、直流耐壓、沖擊耐壓▼絕緣試驗的類型第一節(jié)絕緣電阻、吸收比和泄漏電流的測量1.多層介質的吸收現(xiàn)象隨時間ｔ↑，ｉ最終達Ig

電壓按電容反比分配電壓按電阻正比分配電壓過渡過程：時間常數(shù)衰減很快,幾秒內就進入穩(wěn)態(tài)則2、絕緣電阻施加直流電壓時測得的電阻，通常指吸收電流衰減完畢后測得的穩(wěn)態(tài)電阻值。吸收比：K1>1，K1值越大，表示吸收現(xiàn)象越顯著，絕緣的性能越好絕緣狀態(tài)的判定

吸收比K（及極化指數(shù)P，下同）的下降。當K=1或接近于1，則設備基本喪失絕緣能力電力設備預防性試驗規(guī)程等規(guī)定：電力變壓器及大型發(fā)電機凡采用瀝青浸膠及烘卷云母絕緣者：K值應不小于1.3，，P值應不小于1.5；大型發(fā)電機采用環(huán)氧粉云母者：K值應不小于1.6，，P應不小于2.0；發(fā)電機容量在200MW及以上，推薦測量

測試功效:可有效地發(fā)現(xiàn)：（1）兩極間有穿透性的導電通道（2）整體受潮或局部嚴重受潮（3）表面污穢不能發(fā)現(xiàn)的缺陷：(1)絕緣中的局部缺陷(2)絕緣的老化判斷方法：將所測電阻值與標準及以往歷史數(shù)據(jù)比較測量絕緣電阻與吸收比的方法測量儀表：為了測準吸收比，需用靈敏度足夠高的兆歐表。晶體管兆歐表：采用電池供電，晶體管振蕩器產生交變電壓，經變壓器升壓及倍壓整流后輸出直流電壓兆歐表的電壓：

500、、1000、2500、5000V等兆歐表選擇：根據(jù)設備電壓等級的不同，選用不同電壓的兆歐表。例：額定電壓1kV及以下者使用1000V兆歐表；1kV以上者使用2500V兆歐表。兆歐表的工作原理及接線圖注意事項(1)先拆除被試品的電源和對外一切連線,將其接地并放電(2)待手搖發(fā)電機穩(wěn)定以后,再將兩端子接在試品上(3)60秒后再讀數(shù)(4)對大容量試品,測好以后先斷兩端子接線,后停手搖發(fā)電機(5)注意溫度和濕度的較正3.泄漏電流測量試驗電壓比兆歐表工作電壓高得多:35kV以下設備：10～30kV110kV及以上設備：40kV能發(fā)現(xiàn)兆歐表不能發(fā)現(xiàn)的某些絕緣缺陷電壓可隨意調節(jié)，可監(jiān)測泄漏電流的變化1234發(fā)電機泄漏電流變化曲線1—良好絕緣；2—受潮絕緣；3—有集中性缺陷；4—有危險的集中性缺陷泄漏電流實驗接線圖VkV~Taba接線：測量準確，μA表在低壓側，讀數(shù)操作安全，但試品不接地b接線：試品一端接地，測量系統(tǒng)在高壓側。為防止測量系統(tǒng)和試品高壓側電極及引線的電暈，需加屏蔽。儀表在高壓側，操作觀察時特別注意安全二.介質損耗角正切的測量1．測試功效有效：ａ．整體受潮、全面老化

b．小電容試品的嚴重局部缺陷

c．繞組上附積油泥

d．絕緣油臟污劣化等

很少有效：大容量設備的局部缺陷2.西林電橋通常施加5～10kV交流電壓電橋平衡時：即：或∵∴∵取則：3.西林電橋接線正接線：Ｄ點接地，Ｃ點接高壓，試品兩端不能接地。電橋可調部分處于低電位，調試方便安全，主要用于實驗室試驗反接線：Ｄ點接高壓，Ｃ點接地，試品一端直接接地。電橋本體應有高絕緣強度，有可靠的接地線，適用于現(xiàn)場試驗西林電橋反接線4.測量的影響因素（1）外界電磁場干擾——屏蔽（2）溫度的影響——盡可能在10~30℃的條件下測量（3）試驗電壓的影響——測量與的關系，有助（一般5～10kV)

于判斷絕緣的狀態(tài)和缺陷的類型，圖3-11（5）試品電容量的影響——對電容量大的試品，測不靈敏，應分別測量各部分的（4）試品表面泄漏的影響——將試品擦拭干凈，必要時加屏蔽第四節(jié)

局部放電的測量局部放電的概述局部放電的概念指由于電氣設備內部絕緣里面存在的弱點，在一定外施電壓下發(fā)生的局部的重復擊穿和熄滅現(xiàn)象局部放電的危害局部放電發(fā)生在絕緣內部的氣隙或氣泡之中，在這個很小的空間內電場強度很大。它的放電能量很小，所以它的存在并不影響電氣設備的短時絕緣強度。但如一個電氣設備在運行電壓下長期存在局部放電現(xiàn)象，這些微弱的放電能量和由此產生的一些不良效應，就可以慢慢地損壞絕緣，日積月累，最后可導致整個絕緣被擊穿，發(fā)生電氣設備的突發(fā)性故障局部放電的特點介質內部發(fā)生局部放電時，會發(fā)生許多現(xiàn)象。有些屬于電的：如電脈沖的產生，介質損耗的增大和電磁波放射；有些屬于非電的：如光、熱、噪音、氣體壓力的變化和化學變化局部放電的檢測這些現(xiàn)象都可以用來判斷局部放電是否存在，因此檢測的方法也可以分為電的和非電的兩類氣隙ΙⅡZ~ΙⅡ局部放電等值電路極板間總電容氣泡很小，Cg比Cb大，Ca比Cg大很多形成時間局部放電機理電極間加上交流電壓U，則Cg上的電壓為Ug

＝UCb/(Cb+Cg)第一次局部放電Ug隨外加電壓U升高，當U上升到Us瞬時值，Ug到達氣系的放電電壓，Cg氣隙放電。于是Cg上的電壓一下子從Ug下降到Ur，然后放電熄滅Ur為殘余電壓，接近為零每次放電對應一個局部放電電流脈沖。這一放電過程的時間很短（10-8數(shù)量級），可認為瞬時完成。每次放電，電壓瞬時下降量為△Ug＝

Us－

Ur第二次局部放電第一次放電結束，Cg上的電壓將再次上升，當它再次升到

Ug時，Cg再次放電，電壓再次降到

Ur，放電再次熄滅放電過程不斷循環(huán)表征局部放電的重要參數(shù)真實放電量qr當氣隙放電時，放電總電容Cg′：Cg′上的電壓變化為(Us－Ur)，故每次放電釋放的電荷qr由于Ca>>Cb注意：試驗中式中的各個量，都是無法實測得到的。所以要尋求其它能反映局部放電的量來測量。⑴視在放電量（q）Z~ΙⅡZ~ΙⅡ注意：其表達式中的量都是可以測得的。它是局部放電試驗中的重要參量視在放電量q氣隙放電引起的壓降(Us－Ur)按反比分配在Ca、Cb上，Ca的電壓變動為由于電壓的變動，相當于試品放掉電荷q由于Ca>>Cb真實放電量qr和視在放電量q的關系由于Ca>>Cb，可知真實放電量qr比視在放電量q大得多,但二者存在比例關系，q值能相對的反應qr的值⑵放電重復率（N）⑶放電能量（W）指一次局部放電所消耗的能量其中：q為視在放電量，Ui為局部放電起始電壓在選定的時間間隔內測得的每秒發(fā)生放電脈沖的平均次數(shù)表示局部放電的出現(xiàn)頻率。與外加電壓的大小有關，外加電壓增大時，放電次數(shù)也隨之增多。3.局部放電檢測方法伴隨局部放電會出現(xiàn)許多現(xiàn)象：電氣方面的如電流脈沖、介質損耗增大、電磁波輻射等；非電方面的如光、熱、噪聲、氣壓變化、化學變化等，利用這些派生現(xiàn)象可以對局部放電進行測量。(1).非電檢測法超聲波檢測法Ultra-highFrequency,UHF（聲測法)工作原理：通過檢測局放產生的聲波信號實現(xiàn)局放測量特點：抗干擾能力強，使用方便，可以在運行中或耐壓實驗時檢測局部放電，常用作放電定位。目前體外特高頻傳感的GIS局部放電在線檢測、定位和診斷，研究佷活躍用于局部放電測量的超聲檢測系統(tǒng)，一般都包括三個基本部分，即聲電轉換、電信號放大以及信號顯示。聲電轉換前置放大電光轉換光電轉換主放大顯示光纖傳輸聲測量系統(tǒng)的方框圖原理：通過測量局放產生的光輻射實現(xiàn)局放測量。光電轉換后，通過檢測光電流的特性可以實現(xiàn)局放類型識別。沿面放電和電暈放電用光測法效果較好光檢測法用氣相色譜儀，通過檢測變壓器油分解出的各種氣體的組成和濃度來確定故障（局放、過熱等）狀態(tài)。局部放電引起的氣相色譜特征是C2H2

和H2

的含量較大。特點：靈敏度高，操作簡單，且設備不需要停電，適合在線絕緣監(jiān)測。色譜分析法（DGA,DissolvedGasAnalysis)(2).電氣檢測法脈沖電流法原理：發(fā)生局部放電時，試品兩端出現(xiàn)瞬時的電壓降落，在檢測回路中引起一高頻脈沖電流，將它變換成電壓脈沖后用示波器等測量其波形或幅值，由于其大小與視在放電量成正比，經過校準就能得到視在放電量，一般單位用pC此方法靈敏度高，應用廣泛。

局部放電測量的基本回路—電檢測法

發(fā)生局放時，試品兩端會出現(xiàn)一個瞬時的電壓變化，在檢測回路中引起一高頻脈沖電流，將它轉化成電脈沖后就可以進行測量。（a）串聯(lián)測量回路Ck—耦合電容，為Cx與檢測阻抗Zm之間提供一個低阻抗的通道（電源本身由于高頻感抗而無法提供），Ck內部必須無局放，值較大以增大Zm上的信號；Z—低通濾波器，以防局放時放電脈沖被電源的雜散電容旁路，同時也可阻止電源本身的干擾脈沖進入試品和測量支路局放并聯(lián)、橋式測量回路（b）并聯(lián)測量回路（c）橋式測量回路適合于試品一端接地的情況外部干擾在Zm和Z`m上的干擾信號基本抵消測量儀器：示波器，峰值表，脈沖計數(shù)器電壓分布的測量

高壓輸電線路絕緣子串電壓分布模型一、絕緣子串的等值電路及電壓分布曲線電壓分布的測量

檢測零值絕緣子火花間隙法——短路叉小球放電法紅外熱像儀法測量電壓分布阻容分壓法因為懸式絕緣子的機械強度較高，并且按需要可以組合成適合各種電壓等級、各種機械荷載的絕緣子串，因而被廣泛使用。

5.1工頻耐壓試驗工頻耐壓試驗：是交流設備的基本耐壓方式。是鑒定電氣設備性能最嚴格、最有效的直接方法，能有效發(fā)現(xiàn)較危險的集中性缺陷。它對判斷電氣設備是否投入運行具有決定性的意義。是保證設備絕緣水平，避免發(fā)生絕緣事故的重要手段。方法：1min工頻耐壓試驗

在絕緣上施加工頻試驗電壓1min,若不發(fā)生絕緣閃絡、擊穿和其它異?，F(xiàn)象，則認為絕緣是合格的。

進行工頻試驗時，不允許直接使用電網的工頻電壓，必須使用專門的高壓發(fā)生裝置。工頻高壓的產生方法：高壓試驗變壓器或其串級裝置串聯(lián)諧振回路獲得工頻高壓(針對電纜、電容器等電容量較大的被試品）一、工頻高電壓的產生國標規(guī)定：在設備絕緣上加上工頻試驗電壓1min，不發(fā)生閃絡或擊穿現(xiàn)象，認為設備合格，否則不合格。工頻耐壓原理接線：調壓設備試驗變壓器過電流保護裝置測量球隙被試品過電流保護裝置工頻耐壓試驗的接線電壓高容量小試驗變壓器高壓側電流I和額定容量P主要取決于試品的電容，即體積小絕緣裕度小連續(xù)運行時間短,不需要復雜的冷卻系統(tǒng)漏抗較大(短路電流較小),可降低機械強度方面的要求高壓試驗變壓器的特點

試驗變壓器結構圖試驗變壓器結構圖1.低壓繞組2、高壓繞組3、鐵芯4、外殼5、高壓套管6、均壓環(huán)7、絕緣支柱變壓器的體積和重量近似地與其額定電壓的三次方成比例。當所需的工頻試驗電壓很高（例如超過750kV）時，再采用單臺試驗變壓器來產生在技術和經濟上不合理。U≥1000kV時,采用若干臺試驗變壓器組成串級裝置來滿足要求。串級試驗變壓器工頻高電壓的產生工頻高壓的產生

T1的容量為T2的容量為各級試驗變壓器的容量不一樣，T1的容量為

T2的容量為

總的制造容量為而串級裝置的輸出容量為

串級裝置的容量利用率為

n級串級裝置的容量利用率為工頻高壓的產生雙套管戶內串級試驗變壓器

戶外串級試驗變壓器

3.常用的調壓裝置如果在試驗變壓器初級繞組上突然從零開始升壓，由于勵磁涌流在被試品上產生過高的在電壓，或者試驗中突然切斷電源，由于切除空載變壓器也將引起過電壓。因此，必須通過調壓器升壓和降壓。(1)自耦調壓器(2)移圈式調壓器(3)電動發(fā)電機組(4)感應調壓器工頻高電壓的產生諧振時

工頻諧振工頻高電壓的產生1、低壓側測量2、高壓側測量（靜電電壓表、電容分壓器、球隙、高壓電容器和整流裝置串聯(lián)）低壓側測量不準，因為具有容升效應工頻高電壓的測量1.靜電電壓表可測量直流、交流，測的是有效值2.電容分壓器配電壓儀表工頻高電壓的測量分壓器圖片3.球隙唯一能直接測量高達數(shù)兆伏的各類高壓峰值的測量裝置。球隙在峰值放電，測量電壓是峰值，可測量直流、交流和沖擊電壓4、高壓電容器和整流裝置串聯(lián)工頻高電壓的測量球隙的優(yōu)點擊穿時延小，具有比較穩(wěn)定的放電電壓值和較高的測量精度50%沖擊放電電壓與靜態(tài)（交流或直流）放電電壓的幅值幾乎相等。不必對濕度進行校正。國際電工委員會綜合比較了各國高壓試驗室所得實驗數(shù)據(jù)編制成標準球隙放電電壓表。工頻高電壓的測量測試球隙二.直流高壓試驗

1.直流高壓試驗的場合

被試品的電容量很大的設備(如長電纜、電力電容器)常用直流高電壓試驗來代替工頻電壓試驗。對直流輸電設備進行直流高壓試驗。泄漏電流測量2.直流高壓試驗的特點

試驗設備容量小，重量輕，便于現(xiàn)場試驗；可同時進行泄漏電流測量直流耐壓試驗更能有效發(fā)現(xiàn)電機定子端部的絕緣缺陷對絕緣損傷小對交流電氣設備絕緣的考驗不如交流耐壓試驗接近實際3高壓直流的產生將工頻高電壓經高壓整流器而變換成直流高電壓。利用倍壓整流原理制成的直流高壓串級裝置（或稱串級直流高壓發(fā)生器)能產生出更高的直流試驗電壓。高壓直流的產生

半波整流

T~VT~V1123V2倍壓整流

2Um+

-

+

-

+

-

+

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+

-

Um串級直流高壓發(fā)生器

UoRor空載輸出電壓：Uo＝2nUmUm－電源交流電