泄漏電流測量及直流耐壓試驗(yàn)

泄漏電流測量及直流耐壓試驗(yàn)第1頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日2、殘余電荷對絕緣電阻的測量有何影響？

大容量設(shè)備運(yùn)行中遺留的殘余電荷或試驗(yàn)中形成的殘余電荷未完全放盡，會造成絕緣電阻偏大或偏小，引起測得的絕緣電阻不真實(shí)。

殘余電荷的極性與絕緣電阻表的極性相同時，測得的絕緣電阻將比真實(shí)值增大；殘余電荷的極性與絕緣電阻表的極性相反時，測得的絕緣電阻將比真實(shí)值減小。原因在于極性相同時，由于同性相斥，絕緣電阻表輸出較少的電荷；極性相反時，絕緣電阻表要輸出更多的電荷來中和殘余電荷。為了消除殘余電荷的影響，測量絕緣電阻前必須充分接地放電，重復(fù)測量中也應(yīng)充分放電，大容量設(shè)備應(yīng)至少放電5min。

第2頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日模塊二泄漏電流測量及直流耐壓試驗(yàn)情境一泄漏電流及直流高壓的測量方法新課引入：什么是泄漏電流？直流高壓怎么獲得？第3頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日

直流泄漏電流測量和直流耐壓試驗(yàn)是高壓試驗(yàn)中用得較多的試驗(yàn)項目。

直流泄漏電流測量施加的直流試驗(yàn)電壓較低，是非破壞性試驗(yàn)；直流耐壓試驗(yàn)施加的電壓較高，是破壞性試驗(yàn)。一、測量方法

利用直流升壓裝置產(chǎn)生一個可以調(diào)節(jié)的試驗(yàn)用直流高壓，施加在被試電氣設(shè)備的主絕緣上。通過測量流過被試品的泄漏電流檢驗(yàn)被試品的絕緣狀況，或通過施加規(guī)程規(guī)定的直流試驗(yàn)電壓和耐壓時間來考慮被試品的耐電強(qiáng)度。前者稱為直流泄漏電流測量，后者稱為直流高壓耐壓試驗(yàn)。在進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時也需要讀取泄漏電流數(shù)值，以判斷被試品的主絕緣是否良好。第4頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日

二、直流泄漏電流試驗(yàn)的目的和特點(diǎn)1、定義：吸收過程結(jié)束后流過介質(zhì)的電流（DC）；工程上常取加壓1min后的電流值作為試品的泄漏電流根據(jù)內(nèi)部物理過程，總電流i可分解為三部分：i1－充電電流：無損極化對應(yīng)的純電容電流（快極化電流）i2－吸收電流：為有損極化對應(yīng)的電流(主要為夾層極化)Ig－電導(dǎo)電流：介質(zhì)中少量離子或電子移動形成的電流，即俗稱的泄漏電流。第5頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日2、測量方法：加直流高壓，測泄漏電流或泄漏電流隨電壓變化曲線

3、試驗(yàn)?zāi)康模簻y量在升壓過程中的1min泄漏電流，能發(fā)現(xiàn)一些用絕緣電阻表測量絕緣電阻不能發(fā)現(xiàn)的缺陷，如未完全貫通兩極的集中性缺陷，并能判斷缺陷的性質(zhì)。4、試驗(yàn)電壓：35KV及以下設(shè)備：10～30KV；110KV及以下設(shè)備：40KV；500KV及以下設(shè)備：60KV第6頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日5、試驗(yàn)特點(diǎn)：直流泄漏電流測量與絕緣電阻測量的原理基本相同，都是對被試品施加直流電壓。絕緣電阻表指示的讀數(shù)是絕緣電阻阻值，實(shí)際上所反映的也是直流電壓作用下流過被試品的泄漏電流大小。

發(fā)現(xiàn)缺陷有效性高。因?yàn)闇y泄漏電流時所加的直流電壓一般比絕緣電阻表高，并可任意調(diào)節(jié)（U高、可調(diào)）。

易判斷缺陷性質(zhì)。在泄露試驗(yàn)時，記下不同電壓下的泄露電流值并畫成曲線，根據(jù)曲線的形狀可判斷缺陷性質(zhì)。

發(fā)現(xiàn)缺陷的靈敏度高。泄露電流試驗(yàn)時采用靈敏度很高的微安表測量，其刻度均勻，讀數(shù)精確。第7頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日

三、直流耐壓試驗(yàn)的目的和特點(diǎn)1、試驗(yàn)?zāi)康呐c泄漏電流測量原理、接線和方法完全相同，但應(yīng)持續(xù)加壓一定時間（5~10min）。

不同在于直流耐壓考驗(yàn)的是絕緣的耐受程度即電氣強(qiáng)度，試驗(yàn)電壓更高，能發(fā)現(xiàn)低電壓下絕緣中不易暴露的局部性缺陷。2、特點(diǎn)：（與交流耐壓比較）a、流過的是泄漏電流而非容性電流，設(shè)備容量大大減??；b、能發(fā)現(xiàn)工頻耐壓不能發(fā)現(xiàn)的缺陷；如電機(jī)定子端部絕緣缺陷，直流下其電位分布較為均勻，離槽較遠(yuǎn)處絕緣承受的電壓較高，更易檢查出其中缺陷。第8頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日c、介損小，不會發(fā)熱；直流下局放較弱，對絕緣損傷小;d、對絕緣的考驗(yàn)不如交流耐壓接近實(shí)際和準(zhǔn)確，等效性不易確定。3、試驗(yàn)電壓：參考交流耐壓值及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)對發(fā)電機(jī)定子：2～2.5UN；

電力電纜：3～10kV取5UN，20～35kV取4UN，更高電壓取3UN?？偨Y(jié)：試驗(yàn)電壓較高，可以隨意調(diào)節(jié)；試驗(yàn)電壓穩(wěn)定，測量數(shù)據(jù)精確；試驗(yàn)所需儀器設(shè)備較為輕便，適合于現(xiàn)場試驗(yàn)攜帶使用。由于這些特點(diǎn)，直流泄露電流測量和直流耐壓試驗(yàn)是電氣設(shè)備常規(guī)試驗(yàn)中使用較多的項目。第9頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日

四、直流高電壓的產(chǎn)生1、對試驗(yàn)電壓極性和波形的要求1.1對極性的要求對于直流極不均勻電場，同一被試品，正極加壓、負(fù)極接地時的擊穿電壓要比負(fù)極加壓、正極接地時的擊穿電壓低很多。在現(xiàn)場直流電壓絕緣試驗(yàn)中，規(guī)程規(guī)定應(yīng)采用負(fù)極性接線，即負(fù)極加壓，正極接地。其目的是為了防止外絕緣的閃絡(luò)和易于發(fā)現(xiàn)絕緣受潮等缺陷。而對于空氣間隙之外的其他絕緣，由于絕緣中的水分在電場作用下帶正電，因此在負(fù)極性試驗(yàn)電壓作用下，水分被吸引而引起泄漏電流增加，這樣容易發(fā)現(xiàn)絕緣受潮等缺陷。第10頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日1.2對波形的要求規(guī)程規(guī)定，在直流電壓試驗(yàn)時，作用在被試品上的直流電壓其波紋系數(shù)S≤3%。第11頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日2、直流高壓的產(chǎn)生直流高壓是由交流高電壓經(jīng)整流后獲得。普遍使用高壓硅堆作為整流元件；電源一般使用工頻電源；對于電壓較高的串級整流裝置，為了減輕設(shè)備的重量，也廣泛采用中頻電源。常用的產(chǎn)生直流高壓的電路有：半波整流電路、倍壓整流電路和串級式整流電路三種。第一種電路因只使用一個高壓硅堆，接線比較簡單，應(yīng)用比較多。后面兩種電路可以獲得比試驗(yàn)變壓器高壓輸出電壓高得多的直流試驗(yàn)電壓。尤其是串級式整流裝置，因采用中頻變壓器升壓，降低了重量和尺寸，攜帶、移動比較方便，目前在現(xiàn)場得到廣泛應(yīng)用。第12頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日2.1半波整流電路由升壓試驗(yàn)變壓器T、整流高壓硅堆V、濾波電容C和保護(hù)電阻R組成。整流輸出電壓為：

第13頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日半波整流電路的直流輸出電壓只能接近等于試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)輸出電壓的幅值。為了獲得較高的直流試驗(yàn)電壓，而又不用提高試驗(yàn)變壓器的輸出電壓，可采用倍壓直流或多級串級整流電路。倍壓整流電路如圖4.5-2所示。2.2倍壓整流電路可以輸出對地為2U1m的直流高壓，比圖4.5-1中的半波整流輸出的直流電壓提高一倍。第14頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日2.3串級式整流電路串級式整流電路的基本元件實(shí)際上就是倍壓整流電路。根據(jù)所需電壓的不同，把不同級數(shù)的倍壓電路串接起來組成的串級直流高壓電路如圖4.5-3所示。串級整流裝置的直流輸出電壓高，試驗(yàn)變壓器體積小，但是升壓速度比較慢。為了縮小升壓試驗(yàn)變壓器的體積，采用中頻逆變電源，將工頻交流低壓變頻為中頻電源，輸入升壓變壓器進(jìn)行升壓。串級倍壓整流一般公式：第15頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日根據(jù)電磁感應(yīng)的電動勢公式為了獲得較高的感應(yīng)電動勢，如果頻率不變，就需要增加繞組匝數(shù)N和增加主磁通，這樣將會增大升壓變壓器的鐵芯，體積和重量都增大，不便搬運(yùn)攜帶，給現(xiàn)場試驗(yàn)帶來困難。如果提高了頻率f，就可不用增加繞組匝數(shù)N和主磁通，因此升壓變壓器就可以做得很小。利用串級整流原理做成的直流電壓發(fā)生裝置稱為直流高壓發(fā)生器，由于它的體積和質(zhì)量較小、便于攜帶、操作簡便、輸出直流電壓高等優(yōu)點(diǎn)，目前在現(xiàn)場試驗(yàn)中應(yīng)用非常廣泛。常見的型號有：ZGF型、ZZGF型、ZGS-Q型、NXZGF型、HCZGF-3型等。型號中的“ZG”一般為漢語拼音字頭，表示直流高壓?！癋”則表示發(fā)生器。第16頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日2、主要元件的選擇2.1保護(hù)電阻R

為了限制被試品在試驗(yàn)時放電的放電電流，保護(hù)硅堆、微安表及試驗(yàn)變壓器，需要在高壓回路中串入保護(hù)電阻。高壓保護(hù)電阻通常采用水電阻器，水電阻管內(nèi)徑一般不小于12mm。采用其他電阻材料時應(yīng)注意防止放電短路。Id較大時，為減少R發(fā)熱，可取式中較小的系數(shù)。第17頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日2.2高壓整流硅堆

高壓整流硅堆的額定參數(shù)主要有額定反峰電壓和額定整流電流。例如型號為2DL150/0.05的高壓硅堆，其額定反峰電壓為150kV，額定整流電流為0.05A，即50mA。半波整流電路中，當(dāng)硅堆工作在截止半周時，作用在硅堆上的電壓為幅值的兩倍，這個電壓稱為最大反峰電壓，即最大反向截止峰值電壓。這個電壓也約等于整流后直流輸出電壓的兩倍。因此在選擇硅堆時，高壓硅堆的額定反峰電壓應(yīng)大于整流輸出直流電壓的兩倍。高壓硅堆的額定整流電流應(yīng)大于工作電流，并留有一定的裕度。

升壓試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)的電壓經(jīng)高壓整流硅堆整流后得到脈動的直流電壓，再經(jīng)濾波電容C減小直流電壓的脈動，以獲得合格的直流電壓波形。第18頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日2.3濾波電容

規(guī)程規(guī)定，加在被試品上的直流電壓其紋波系數(shù)（也稱脈動因數(shù)）S應(yīng)不大于3％。為了獲得合格的直流試驗(yàn)電壓波形，在被試品容量較小時需要在直流高壓的輸出端并聯(lián)濾波電容器，電容量一般取0.01～0.1μF。（例如測量帶并聯(lián)電阻的閥型避雷器電導(dǎo)電流）對于電容量較大的被試品，如電纜、發(fā)電機(jī)、變壓器等，通常不需濾波電容器。對泄漏電流很小，并僅做檢查性的試驗(yàn)，也可不用濾波電容器。（如測量斷路器支持瓷套及拉桿的泄漏電流）第19頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日五、直流高壓的測量方法在進(jìn)行直流高壓試驗(yàn)時必須測量直流電壓。1、在試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)儀表線圈上接低壓電壓表測量，根據(jù)儀表線圈和高壓繞組的變壓比換算出高壓側(cè)的直流電壓值。這種測量方式一般誤差較大。引起誤差的原因與高壓側(cè)所接濾波電容容量是否足夠有關(guān)，也即和直流電壓波形脈動因數(shù)有關(guān)。在對直流高壓測量精度要求不高的場合可以采用。當(dāng)采用半波整流接線方式時第20頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日2、用高壓靜電電壓表測量

該種方法測量精度較高，但由于儀器攜帶不便，易受氣象條件影響等缺點(diǎn)，目前已逐漸被淘汰。3、用高壓電阻與微安表串聯(lián)測量高壓電阻RV與微安表PA2串聯(lián)。由于高壓電阻阻值很大，被測電壓幾乎全部降于其上，通過微安表的電流平均值與高壓電阻阻值的乘積近似等于被測電壓的平均值。這種測量方式在現(xiàn)場試驗(yàn)時使用較多，優(yōu)點(diǎn)是能滿足準(zhǔn)確度要求、攜帶方便。

第21頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日六、試驗(yàn)接線根據(jù)微安表在試驗(yàn)回路中所處位置，可分為三種基本接線方式。1、微安表接于高壓側(cè)：適用于被試品絕緣一端接地的情況此時微安表具有高電位，讀數(shù)應(yīng)保持足夠安全距離，調(diào)整微安表量程時必須使用絕緣棒。為避免電暈及表面泄漏電流的影響，需將微安表及其連接到被試品的高壓引線屏蔽起來，并將屏蔽與微安表到高壓硅堆的引線相連。第22頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日3、微安表接于試驗(yàn)變高壓繞組尾與地之間不要求被試品必須對地絕緣；微安表處于地電位，測量安全、方便;但高壓引線的電暈電流和濾波電容的泄漏電流將通過微安表，測量誤差較大。

2、微安表接于低壓側(cè)：要求被試絕緣兩極都不能接地，適合接地端可與地分開的電氣設(shè)備。

微安表處于地電位，讀數(shù)和轉(zhuǎn)換量程都方便第23頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日4、微安表的保護(hù)為什么對微安表加裝保護(hù)措施？對某些電氣設(shè)備如發(fā)電機(jī)、電纜等，測量泄漏電流與直流耐壓試驗(yàn)是同時進(jìn)行的。因試驗(yàn)電壓較高，試驗(yàn)中被試品可能發(fā)生擊穿，擊穿后回路的短路電流會將微安表燒毀。因此必須對微安表加裝保護(hù)措施。保護(hù)措施的作用是：延緩被試品擊穿放電時流過微安表沖擊電流的強(qiáng)度和陡度。第24頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日并聯(lián)于微安表兩端的開關(guān)K用來短接微安表，只在讀數(shù)時打開；電容器C和放電管F用來分流被試品擊穿時的短路電流；與微安表串聯(lián)的電阻R用來產(chǎn)生電壓，使流過微安表的電流達(dá)到一定值時放電管擊穿，R的阻值一般選為流過它的電流為微安表的滿刻度值時，其上的電壓等于放電管的擊穿電壓。泄漏電流的引線必須先接到短路開關(guān)上，然后再用導(dǎo)線從短路開關(guān)上引到微安表，以避免引線電阻影響短路開關(guān)的分流作用，在被試品擊穿時燒毀微安表。第25頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日情景二：泄漏電流測量及直流耐壓試驗(yàn)1、10kV互感器泄漏電流測量及直流耐壓試驗(yàn)2、氧化鋅避雷器特性試驗(yàn)第26頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日一、10kV互感器直流泄露電流及直流耐壓試驗(yàn)接線圖規(guī)程規(guī)定，35kV及以上的油浸電力變壓器應(yīng)進(jìn)行直流泄漏電流試驗(yàn)，10kV及以下變壓器一般不進(jìn)行此類項目試驗(yàn)，可根據(jù)具體情況選做。對于變壓器不要求做直流耐壓試驗(yàn)；對于電力電纜，則直流泄漏電流測量和直流耐壓試驗(yàn)都要求做。直流耐壓試驗(yàn)原理與直流泄漏電流測量基本相同，不同在于直流耐壓試驗(yàn)主要考核設(shè)備主絕緣的強(qiáng)度，施加電壓較高。所以二者的接線完全一樣，一般直流耐壓試驗(yàn)和直流泄漏電流試驗(yàn)是同時進(jìn)行的。1、試驗(yàn)接線第27頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日2、操作步驟（1）將被試變壓器高、低壓側(cè)引出線分別短接。低壓繞組短接后接地，變壓器外殼接地。（2）直流高壓發(fā)生器接好線后，檢查自耦調(diào)壓器或調(diào)壓電位器回到零位，檢查微安表接線是否正確。微安表應(yīng)接在高壓側(cè)。（3）檢查接線正確無誤、試驗(yàn)現(xiàn)場做好安全措施。防止人員走動，避免誤入高壓現(xiàn)場。設(shè)置安全圍欄，派專人警戒。（4）由專人操作，并有人監(jiān)護(hù)，一切妥當(dāng)后，準(zhǔn)備升壓。這時，試驗(yàn)負(fù)責(zé)人（各小組組長）大聲發(fā)出命令，禁止現(xiàn)場人員隨意走動，并宣布開始升壓，操作人員得到命令后，合上試驗(yàn)電源開關(guān)并開始升壓。升壓時應(yīng)一邊升壓一邊讀數(shù)，升到試驗(yàn)電壓后，向試驗(yàn)負(fù)責(zé)人打招呼，等到微安表指示數(shù)穩(wěn)定后即可讀數(shù)。一般讀取1min時的泄漏電流值。第28頁，共33頁，2023年，2月20日，星期日（5）讀數(shù)完畢后，將調(diào)壓器調(diào)回零位，斷開電源。（6）試驗(yàn)結(jié)束后對試品放電。如果試驗(yàn)接線有濾波電容，在放電時應(yīng)先對電容放電，然后再對被試品放電。（7）下一組學(xué)生做試驗(yàn)時應(yīng)先對試品放電，再按前述步驟進(jìn)行。3、試驗(yàn)結(jié)果判斷看變化值（歷史記錄、相同設(shè)備）規(guī)定值：35kV及以上油DL：Ig≤10μA220kV及以上支持瓷套：Ig不大于5μA利用“I-U”曲線判斷對于發(fā)電機(jī)、變壓器重要設(shè)備，可通過“I-U”曲線進(jìn)行全面分析