第9講：絕緣性能測(cè)試

高電壓技術(shù)高電壓工程系李黎leeli@回顧組合絕緣絕緣子的絕緣高壓套管的絕緣2本次課程第二篇：絕緣實(shí)驗(yàn)絕緣電阻測(cè)試絕緣電阻吸收比搖表的使用泄漏電流測(cè)量——微安表介損正切的測(cè)量設(shè)備：西林電橋倒相法原理34第二篇：電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)大量試驗(yàn)以了解設(shè)備絕緣狀況，確保安全運(yùn)行非破壞性試驗(yàn)：絕緣性能測(cè)試破壞性試驗(yàn)：耐壓測(cè)試54.1絕緣電阻試驗(yàn)電氣設(shè)備的絕緣，絕大多數(shù)是——組合絕緣。雙層介質(zhì)的吸收現(xiàn)象：吸收電流：由空間電荷極化造成6介質(zhì)受電過程：合上S，C1和C2被充電，起始時(shí)刻7穩(wěn)態(tài)后，絕緣電壓按電阻分配8由電路理論的三要素法：9泄漏電流Ig吸收電流ia當(dāng)絕緣嚴(yán)重受潮或出現(xiàn)導(dǎo)電性缺陷時(shí)，R1、R2或兩者之和顯著減小，Ig大大增加，而Ia迅速衰減由KCL10絕緣電阻所測(cè)絕緣電阻是隨測(cè)量時(shí)間變化而變化的，只有當(dāng)t＝∞時(shí)，其測(cè)量值為R=R∞，但在絕緣電阻試驗(yàn)中，特別是電容量較大時(shí)，很難測(cè)量R∞的值，因此，在實(shí)際試驗(yàn)中，規(guī)程規(guī)定，只需測(cè)量60s時(shí)的絕緣電阻值，即R60S的值，當(dāng)電容量特別大時(shí)，吸收現(xiàn)象特別明顯，如大型發(fā)電機(jī)，可以采用10min時(shí)的絕緣電阻值。

11定義吸收比K：

加壓60秒時(shí)的絕緣電阻與15秒時(shí)電阻之比值

對(duì)大電容量試品（也稱極化指數(shù)P）：

為加壓10分鐘時(shí)的絕緣電阻與1分鐘時(shí)電阻之比值電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程等規(guī)定：

電力變壓器及大型發(fā)電機(jī)凡采用瀝青浸膠及烘卷云母絕緣者：K值應(yīng)不小于1.3，P值應(yīng)不小于1.5；大型發(fā)電機(jī)采用環(huán)氧粉云母者：K值應(yīng)不小于1.6，P應(yīng)不小于2.0；發(fā)電機(jī)容量在200MW及以上，推薦測(cè)量K2值。12

絕緣狀態(tài)的判定1，若絕緣內(nèi)部有集中性導(dǎo)電通道，或絕緣嚴(yán)重受潮，則電阻R1

、R2會(huì)顯著降低，泄漏電流大大增加，時(shí)間常數(shù)τ大為減小，吸收電流迅速衰減。2，即使絕緣部分受潮，只要R1與R2中的一個(gè)數(shù)值降低，τ值也會(huì)大為減小，吸收電流仍會(huì)迅速衰減，3,絕緣不良會(huì)造成吸收比K（及極化指數(shù)P，下同）的下降。當(dāng)K＝1或接近于1，則設(shè)備基本喪失絕緣能力。

K<1.3時(shí)，就可判斷絕緣可能受潮不同絕緣狀態(tài)下的絕緣電阻的變化曲線絕緣電阻的工程測(cè)量兆歐表（搖表）微安表1314兆歐表原理（手搖式俗稱搖表）I1流過R1，產(chǎn)生力矩M1，I2流過R2＋Rx，產(chǎn)生力矩M2，角度α反映力矩差Rx——絕緣電阻搖表（兆歐表）實(shí)物1516L/E/G三端子采用兆歐表消除表面泄漏電流的影響線路端子L接地端子E保護(hù)端子G泄漏電流測(cè)量——微安表17交流電源經(jīng)整流輸出直流高壓，PV2用于測(cè)量被試品上所加的直流高壓，泄漏電流用設(shè)置于被試品TO高壓端（圖中a處）或低壓端（圖中b處）的微安表進(jìn)行測(cè)量。對(duì)被試品一端接地，且接地線不易解開的情況（如變壓器），微安表接在a處；此時(shí)需要將微安表及其與被試品相連的高壓引線加以等電位屏蔽微安表實(shí)物18微安表的保護(hù)放電管P與微安表支路并聯(lián)，當(dāng)泄漏電流超過一定值時(shí)，電阻R上的壓降使放電管放電。并聯(lián)電容C’的作用是使指針指向更穩(wěn)定。微安表平時(shí)被閉合的開關(guān)S短路，S只在需要讀數(shù)時(shí)打開。1920絕緣電阻試驗(yàn)的用途可發(fā)現(xiàn)普遍性缺陷兩極間有穿透性的導(dǎo)電通道受潮表面污垢（比較有無屏蔽極時(shí)的值即可）因施加電壓低，不可發(fā)現(xiàn)，絕緣中的局部缺陷（裂縫、氣泡、開裂等）絕緣的老化（仍保持高阻值）214.2介質(zhì)損耗角正切的測(cè)量與絕緣電阻的測(cè)量相比，介質(zhì)損耗因數(shù)是表征絕緣功率損耗大小的特征參數(shù)，與絕緣的體積大小無關(guān)。tgδ在反映集中缺陷時(shí)不靈敏，測(cè)tgδ法適合檢測(cè)分布性的絕緣缺陷。大型設(shè)備應(yīng)按分解部分測(cè)量tgδ4.2.1可檢測(cè)的缺陷種類224.2.2測(cè)量原理

一、西林電橋

高壓臂：代表試品的Zx；無損耗的標(biāo)準(zhǔn)電容CN

低壓臂：處在橋箱體內(nèi)的可調(diào)無感電阻R3（Z3）；無感電阻R4和可調(diào)電容C4的并聯(lián)（Z4）

電橋平衡：檢流計(jì)G檢零

保護(hù)：放電管

西林電橋的基本回路西林電橋?qū)嵨?324

電橋的平衡條件：導(dǎo)納平衡

25工頻下，角頻率固定，R4固定 ω=2πf=100π tgδ=ωR4C4=KC4×106

式中C4的單位是F，若C4以μF計(jì)則可得到

tgδ=KC4

式中K的單位為F-1。26現(xiàn)場(chǎng)的變通措施：反接法適用情況：現(xiàn)場(chǎng)大型設(shè)備固定接地時(shí)問題：橋本體處于高電位，操作困難對(duì)策：當(dāng)電橋電壓不高時(shí)（如≤10kV），可用絕緣材料做操作把手；當(dāng)電橋電壓較高時(shí)，操作者與橋本體在法拉第籠內(nèi)27二、影響測(cè)量準(zhǔn)確度的因素

1、外界電磁場(chǎng)的干擾

（1）雜散電容：高壓引線與低壓臂之間有電場(chǎng)的影響，可以看作其間有雜散電容Cs。由于低壓臂的電位很低，Cx和CN的電容量很小，如CN一般只有50100pF，雜散電容Cs的引入，會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。若附近另有高壓源，其間的雜散電容Cs會(huì)引入干擾電流iS，也會(huì)造成測(cè)量誤差。還有外界高壓電源的干擾（2）電場(chǎng)干擾：雜散電容導(dǎo)致的干擾電流（3）磁場(chǎng)干擾：電橋接線內(nèi)感應(yīng)干擾電勢(shì)，影響平衡

28抗干擾措施（1）屏蔽29

現(xiàn)場(chǎng)的試品：難以實(shí)現(xiàn)屏蔽，故干擾較嚴(yán)重

兩次測(cè)量法（倒相法）：第一次測(cè)得tg1和Cx，然后倒換試驗(yàn)變壓器原邊電源線的兩頭(試驗(yàn)電壓U的相位轉(zhuǎn)180)，測(cè)得第二次的數(shù)值tg2和Cx，可用下式計(jì)算得準(zhǔn)確的tg和Cx值：

西林電橋的基本回路（2)倒相法

＝

30倒相法原理損耗電流矢量分別在x軸和y軸進(jìn)行投影：倒相法原理tgδ是很小的值，因此近似有：代入相關(guān)值：3132三、角差測(cè)量法原理：通過直接測(cè)量