高电压技术讲解（下）

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《高电压技术》讲义（下）

第三章、电气设备绝缘的预防性试验

高压试验分检查性试验和耐压试验。

§3.1绝缘电阻和吸收比的测量

一、理论依据：电介质的电导。在外加直流电压的作用下，会有电流流过电介质，这个电流随加压时间的增长而逐渐减小，在相当时间后，趋于稳定值，这个稳定电流就是泄漏电流，与泄漏电流对应的电阻就是电介质的绝缘电阻。这种流过电介质的电流随加压时间的增长而逐渐减小的现象称为吸收现象。一个绝缘状况良好的电介质，它的绝缘电阻应该很高，吸收现象明显；反之，如果电介质受潮严重，或有集中性导电通道，则其绝缘电阻明显降低，泄漏电流增大，

吸收现象不明显。图中曲线1为电流随时间变化曲线，

曲线2为绝缘状况良好时绝缘电阻随时间变化曲线，曲线3为绝缘状况受潮或有贯通性缺陷时绝缘电阻随时间变化曲线。所以可以通过测量绝缘电阻和泄漏电流的大小来判断绝缘性能的好坏。利用吸收现象，通过吸收比也可以判断绝缘性能的好坏。吸收比是加压60s时测得的绝缘电阻值与加压15s时测得的电阻值的比。对于不均匀试品的绝缘，如果绝缘状况良好，则吸收现象特别明显，吸收比大于1；如果绝缘受潮或有或有集中性导电通道，则吸收比大大下降。

二、使用的仪表：流比计型兆欧表（摇表），分500V，1000V，2500V，5000V四种，低压设备使用500V和1000V的，高压设备使用2500V和5000V的。

兆欧表又称摇表，是测量绝缘电阻的专用仪表它的原理接线如图所示。图中M为手摇（或电动）直流发电机，N为流比计，它有两个相互垂直、绕向相反并固定在一起的电压线圈LV和电流线圈LA，它们处在同一个永磁磁场中（图中未画出），它可以带动指针旋转，由于没有弹簧游丝，故没有反作用力矩，当线圈中没有电流时指针可以停留在任意的位置上。图中E为接地端子，L为线路端子。当E端子上接被试品的

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接地端、L端子接被试品的另一极，摇动发电机手柄，直流电压就加在两个并联的支路上。

三、测量绝缘电阻时的注意事项：

1）断开被试品的电源及一切外联线，将被试品对地充分放电，容量较大的被试品放电不得少于2min。2）用清洁干净的软布擦去被试品表面污垢。3）将摇表水平放置，检查其是否能正常工作，方法是：①摇动手柄到额定转速（约120转/分钟），此时指针应指向“∞”。②用导线短接L、E，慢慢摇动手柄，指针应指向零。③将被试品的地线接于摇表E，同时将被试品的非测量部分短接接地，被试品的另一引线不连至L端子，将手柄空摇至额定转速，指针应指向“∞”，这时表明摇表可以正常工作，停摇后，将L引线接到被试品上。4）以120转/分钟匀速转动摇表手柄，不得低于额定转速的80%，待指针稳定后读取绝缘电阻。5）测吸收比时，应从绝缘加上额定电压后才开始计时，因此，可在摇表接地侧装一绝缘良好的刀闸，当摇表达到额定转速时合上刀闸，同时开始计时，记录15s和60s时的读数。6）测量完毕后，应立即断开L端子上的连线，然后再停止转动手柄。7）对被试品放电。时间不少于2min。8）记录测试时温度和湿度，以便进行校正。

四、试验接线：

1、绝缘电阻

不同结构、不同容量、不同电压等级的试品，其绝缘电阻有很大的差异。因此，试验规程中一般没有也不应该规定统一的绝缘电阻合格值。绝缘电阻的判断是根据工厂、安装、交接、大修及历次试验的历史数据进行相互比较，根据同期同型产品，同一产品不同相的数据进行相互比较。通常认为当绝缘电阻降低至初始值的60%时应查明原因。造成绝缘电阻显著下降的原因有：全部或局部绝缘有贯通性受潮；全部或局部表面有贯通性脏污；绝缘中存在因局部放电造成的贯通性烧伤导电通道。

2、吸收比

吸收比是同一设备两个电阻的比值，故排除了绝缘的几何尺寸的影响。规程规定在100C—300C时，吸收比不小于1.3。

§3.2泄漏电流试验

由于绝缘摇表的电压低，故其准确度低，为了提高准确度需要提高试验电压。泄漏电流试验的试验电压为35KV及以下的设备使用10—30KV，110KV及以上的

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设备使用40KV。 一、试验电路

测量泄漏电流所需的直流高压是利用交流电压经整流器整流而获得的。用得较多、最简单的是半波整流电路。

R为保护电阻，用来限制被试品击穿时的短路电流不超过高压硅堆和试验变压器的允许值，以保护试验变压器和硅堆。为保证保护电阻具有一定的热容量，且电阻表面不发生闪络，一般采用水电阻，表面长度按1kV/cm设计 C为滤波电容器，其作用是使整流电压平稳，C越大，加在被试品上的电压越平稳、直流电压的数值也越接近工频交流高压的幅值。对于电缆、电力电容器等本身电容量就较大的被试品可以不加，但被试品电容量较小时要接入0.1uF左右的电容器。CX为被试品。

二、理想接线：在现场中，多数被试品的接地已经作好，所以上图是常用的试验接线。此时微安表接在高压端，为了避免由微安表到被试品的连接导线上产生的电晕电流以及沿支柱绝缘子表面的泄漏电流流过微安表，需将微安表及其到被试品的高压引线屏蔽起来，使其处于等电位屏蔽中，而屏蔽对地的泄漏电流不通过微安表，不会带来测量的误差。三、试验接线：

1、按接线图接线。通电前查看接线和所有表计数值是否正确，调压器位置是否处在零位。2、试验中，电压逐渐升高，并读取相应的泄漏电流值。3、试验中，如有击穿、闪络、微安表指针大幅度摆动或电流突变等异常现象时，应马上降压、切除电源，查明原因经处理后再做。4、试验完后，降压，切断调压器

电源，最后切断总电源。5、每次试验完毕，必须对被试品经电阻对地放电。放电时应使用绝缘棒。放电完毕后应在被试品上挂上接地棒，方可拆线或更改接线。6、再试验，须检查接地线是否拆除。在试验中，调节微安表量程时，必须采用绝缘棒。读数时注意安全。四、微安表的保护1、串联电阻R：当流过微安表的电流超过额定值时，它上面的压降使AB两点

之间的电压超过放电管F的击穿电压。

2、并联电容C：因为试验电压是经过整流后的直流电压，其中含有一部分交流分量，用电流来滤波，减少微安表的摆动，同时还可以稳定放电管的放电电压。

3、串联电感L：当试验回路因突然短路而出现冲击电流时，放电管来不及动作，为此串入电感。

4、开关K：只在测量需读数时才打开 §3.3介质损耗角正切的测量

介质损失角正切tgδ是在交流电压作用下，电介质中电流的有功分量与无功分量的比值，是一个无量纲的数。在一定的电压和频率下，它反映电介质内单位体积中能量损耗的大小，它与介质的体积尺寸大小无关。

介质损耗角正切tgδ的测量是判断绝缘状况的一种比较灵敏的方法，从而在电气设

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备制造、绝缘材料鉴定以及电气设备的绝缘试验等方面得到广泛的应用，特别对受潮、老化等分布性缺陷比较有效，对小体积设备比较灵敏，因而tgδ的测量是绝缘试验中一个较为重要的项目。

如果绝缘内部的缺陷不是分布性而是集中性的，则用测tgδ的反映就不很灵敏，被试绝缘的体积越大，越不灵敏。电机、电缆等设备，运行中的故障多为集中性缺陷发展造成的，用测tgδ的方法不易发现绝缘的缺陷，故对运行中的电机、电缆等设备进行预防性试验时不测tgδ。而对套管绝缘，因其体积小，谷测tgδ是一项必不可少且较为有效的试验。

一、试验仪表：西林电桥。在电桥平衡时有

tg???C4R4?100??104?C4?10C4(F)?C4(uF)，

6这样调节电桥平衡时，分度盘上的C4值就是tgδ。 二、接线方式

用国产QSI型西林电桥测量tgδ时，常有二种接线方式。

1、正接线：被试品和标准无损电容接在高压侧、电桥本体接在低压侧，由于桥臂1、2的阻抗远大于桥臂3、4的，所以外加电压大部分降落在桥臂1和2上，在调节部分R3、C4上的压降通常只有几伏，对操作人员没有危险。

正接线的优点是测量准确度较高，试验时较安全，对操作人员无危险，但要求被试品不接地，两端都对地绝缘，故此种接线适用于实验室中，不适用现场试验。

2、反接线：电桥本体接在高压侧，被试品和无损电容接在低压侧。这种接线能满足现场的需要，但电桥本体的全部元件对机壳必须具有高绝缘强度，调节手柄的绝缘强度更应能保证人身安全。

3、干扰的产生与消除 1）尽量远离干扰源

2）采用移相电源：应用移相器消除干扰时，在试验前先将Z4短接，将R3调到最大值，使干扰电流尽量通过检流计，并调节移相电源的相角和电压幅值，使检流计指示达最小。 3）采用倒相法

4、测量tgδ时的注意事项

1）无论采用任何接线方式，电桥本体必须良好接地。

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2）反接线时，三根引线都处于高压，必须悬空，与周围接地体保持足够的绝缘距离。 5、GWS-4C 型抗干扰介损自动测量仪是发电厂、变电站等现场必备的全自动测量各

种高电压电力设备介损正切值及电容量的高精度仪器。能保证在强电场干扰下准确测量。具有数据跟踪、自动测量、液晶显示、数据打印等功能。一次性操作，微机自动完成全过程。是目前最理想的介损测量设备。 使用条件： 5℃-40℃ RH<80% 高压输出： 2KV 5KV 10KV三档 容 量： 1000VA

测量范围： tgδ<50% 2KV 30PF

§3.5工频耐压试验

工频耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度的最有效和最直接的方法。它可以用来确定电气设备绝缘的耐受水平，它可以判断电气设备能否继续运行。它是避免在运行中发生绝缘事故的重要手段。

对于220KV及以下的电气设备，一般用工频耐压试验来考验其耐受工作电压和操作过电压的能力，用全波冲击电压实验来考验其耐受大气过电压的能力。

按照国家标准规定，进行工频交流耐压试验时，在绝缘上加工频试验电压后，要求持续1分钟，这个时间的长短一是保证全面观察被试品的情况，同时也能使设备隐含的缺陷来得及暴露出来。该时间不应太长，以免引起不应有的绝缘损伤，使本来合格的绝缘发生热击穿。

工频试验变压器的工作电压很高，一般都作成单相的；变比较大；而且要求工作电压在很大的范围内调节。工频试验变压器工作时，不会遭到大气过电压或电力系统内部过电压的作用，而且不是连续工作，因此绝缘裕度很低。试验变压器的容量应保证在正常试验时被试品上有必须的电压，而在被试品击穿或闪络时 ，应保证有一定的短路电流，所以试验变压器的容量一般是不大的。试验变压器的高压侧额定电流在0.1-1A范围内,电压在250kV及以上时,一般为1A。

国产的工频试验变压器的容量如下：

额定电压 （kV） 50 100 150 250—2250

一、工频耐压试验接线

容量 (kVA) 5 10或25 25或100

高压侧电流

(kA) 0.1 0.1或0.25 0.167或0.67

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