絕緣實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

高電壓實(shí)驗(yàn)的目的和任務(wù)

1.熟悉和掌握高電壓試驗(yàn)的基本技術(shù)。2.通過試驗(yàn)，培養(yǎng)同學(xué)分析問題和解決問題的能力，使同學(xué)們初步掌握進(jìn)行高壓試驗(yàn)研究的一些基本方法。3.樹立安全第一的觀點(diǎn)，保證人身和設(shè)備的安全是進(jìn)行高壓試驗(yàn)特別強(qiáng)調(diào)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(zhì)、受潮、絕緣性能下降▼絕緣試驗(yàn)的類型1、非破壞性試驗(yàn)（檢查性試驗(yàn)）：指在較低的電壓下或用其他不損傷絕緣的方法測(cè)量絕緣的各種特性，由此判斷絕緣內(nèi)部的缺陷。絕緣電阻和吸收比、泄漏電流、介質(zhì)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(yàn)（耐壓試驗(yàn)）：指在絕緣上施加高于工作電壓的試驗(yàn)電壓，直接檢驗(yàn)絕緣的耐壓水平。交流耐壓、直流耐壓、沖擊耐壓▼絕緣試驗(yàn)的類型第一節(jié)絕緣電阻、吸收比和泄漏電流的測(cè)量1.多層介質(zhì)的吸收現(xiàn)象隨時(shí)間ｔ↑，ｉ最終達(dá)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(shí)間常數(shù)衰減很快,幾秒內(nèi)就進(jìn)入穩(wěn)態(tài)則2、絕緣電阻施加直流電壓時(shí)測(cè)得的電阻，通常指吸收電流衰減完畢后測(cè)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(dāng)K=1或接近于1，則設(shè)備基本喪失絕緣能力電力設(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

測(cè)試功效:可有效地發(fā)現(xiàn)：（1）兩極間有穿透性的導(dǎo)電通道（2）整體受潮或局部嚴(yán)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(cè)電阻值與標(biāo)準(zhǔn)及以往歷史數(shù)據(jù)比較測(cè)量絕緣電阻與吸收比的方法測(cè)量?jī)x表：為了測(cè)準(zhǔn)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(chǎn)生交變電壓，經(jīng)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(shè)備電壓等級(jí)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(xiàng)(1)先拆除被試品的電源和對(duì)外一切連線,將其接地并放電(2)待手搖發(fā)電機(jī)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(duì)大容量試品,測(cè)好以后先斷兩端子接線,后停手搖發(fā)電機(jī)(5)注意溫度和濕度的較正3.泄漏電流測(cè)量試驗(yàn)電壓比兆歐表工作電壓高得多:35kV以下設(shè)備：10～30kV110kV及以上設(shè)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(diào)節(jié)，可監(jiān)測(cè)泄漏電流的變化1234發(fā)電機(jī)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(xiǎn)的集中性缺陷泄漏電流實(shí)驗(yàn)接線圖VkV~Taba接線：測(cè)量準(zhǔn)確，μA表在低壓側(cè)，讀數(shù)操作安全，但試品不接地b接線：試品一端接地，測(cè)量系統(tǒng)在高壓側(cè)。為防止測(cè)量系統(tǒng)和試品高壓側(cè)電極及引線的電暈，需加屏蔽。儀表在高壓側(cè)，操作觀察時(shí)特別注意安全二.介質(zhì)損耗角正切的測(cè)量1．測(cè)試功效有效：ａ．整體受潮、全面老化

b．小電容試品的嚴(yán)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(shè)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(shí)：即：或∵∴∵取則：3.西林電橋接線正接線：Ｄ點(diǎn)接地，Ｃ點(diǎn)接高壓，試品兩端不能接地。電橋可調(diào)部分處于低電位，調(diào)試方便安全，主要用于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)反接線：Ｄ點(diǎn)接高壓，Ｃ點(diǎn)接地，試品一端直接接地。電橋本體應(yīng)有高絕緣強(qiáng)度，有可靠的接地線，適用于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)西林電橋反接線4.測(cè)量的影響因素（1）外界電磁場(chǎng)干擾——屏蔽（2）溫度的影響——盡可能在10~30℃的條件下測(cè)量（3）試驗(yàn)電壓的影響——測(cè)量與的關(guān)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(duì)電容量大的試品，測(cè)不靈敏，應(yīng)分別測(cè)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(shí)加屏蔽第四節(jié)

局部放電的測(cè)量局部放電的概述局部放電的概念指由于電氣設(shè)備內(nèi)部絕緣里面存在的弱點(diǎn)，在一定外施電壓下發(fā)生的局部的重復(fù)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(nèi)部的氣隙或氣泡之中，在這個(gè)很小的空間內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度很大。它的放電能量很小，所以它的存在并不影響電氣設(shè)備的短時(shí)絕緣強(qiáng)度。但如一個(gè)電氣設(shè)備在運(yùn)行電壓下長(zhǎng)期存在局部放電現(xiàn)象，這些微弱的放電能量和由此產(chǎn)生的一些不良效應(yīng)，就可以慢慢地?fù)p壞絕緣，日積月累，最后可導(dǎo)致整個(gè)絕緣被擊穿，發(fā)生電氣設(shè)備的突發(fā)性故障局部放電的特點(diǎn)介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，會(huì)發(fā)生許多現(xiàn)象。有些屬于電的：如電脈沖的產(chǎn)生，介質(zhì)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(xué)變化局部放電的檢測(cè)這些現(xiàn)象都可以用來判斷局部放電是否存在，因此檢測(cè)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(shí)間局部放電機(jī)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(dāng)U上升到Us瞬時(shí)值，Ug到達(dá)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(duì)應(yīng)一個(gè)局部放電電流脈沖。這一放電過程的時(shí)間很短（10-8數(shù)量級(jí)），可認(rèn)為瞬時(shí)完成。每次放電，電壓瞬時(shí)下降量為△Ug＝

Us－

Ur第二次局部放電第一次放電結(jié)束，Cg上的電壓將再次上升，當(dāng)它再次升到

Ug時(shí)，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(shí)放電量qr當(dāng)氣隙放電時(shí)，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(yàn)中式中的各個(gè)量，都是無法實(shí)測(cè)得到的。所以要尋求其它能反映局部放電的量來測(cè)量。⑴視在放電量（q）Z~ΙⅡZ~ΙⅡ注意：其表達(dá)式中的量都是可以測(cè)得的。它是局部放電試驗(yàn)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(dòng)為由于電壓的變動(dòng)，相當(dāng)于試品放掉電荷q由于Ca>>Cb真實(shí)放電量qr和視在放電量q的關(guān)系由于Ca>>Cb，可知真實(shí)放電量qr比視在放電量q大得多,但二者存在比例關(guān)系，q值能相對(duì)的反應(yīng)qr的值⑵放電重復(fù)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(shí)間間隔內(nèi)測(cè)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(guān)，外加電壓增大時(shí)，放電次數(shù)也隨之增多。3.局部放電檢測(cè)方法伴隨局部放電會(huì)出現(xiàn)許多現(xiàn)象：電氣方面的如電流脈沖、介質(zhì)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(xué)變化等，利用這些派生現(xiàn)象可以對(duì)局部放電進(jìn)行測(cè)量。(1).非電檢測(cè)法超聲波檢測(cè)法Ultra-highFrequency,UHF（聲測(cè)法)工作原理：通過檢測(cè)局放產(chǎn)生的聲波信號(hào)實(shí)現(xiàn)局放測(cè)量特點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng)，使用方便，可以在運(yùn)行中或耐壓實(shí)驗(yàn)時(shí)檢測(cè)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(cè)、定位和診斷，研究佷活躍用于局部放電測(cè)量的超聲檢測(cè)系統(tǒng)，一般都包括三個(gè)基本部分，即聲電轉(zhuǎn)換、電信號(hào)放大以及信號(hào)顯示。聲電轉(zhuǎn)換前置放大電光轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換主放大顯示光纖傳輸聲測(cè)量系統(tǒng)的方框圖原理：通過測(cè)量局放產(chǎn)生的光輻射實(shí)現(xiàn)局放測(cè)量。光電轉(zhuǎn)換后，通過檢測(cè)光電流的特性可以實(shí)現(xiàn)局放類型識(shí)別。沿面放電和電暈放電用光測(cè)法效果較好光檢測(cè)法用氣相色譜儀，通過檢測(cè)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(diǎn)：靈敏度高，操作簡(jiǎn)單，且設(shè)備不需要停電，適合在線絕緣監(jiān)測(cè)。色譜分析法（DGA,DissolvedGasAnalysis)(2).電氣檢測(cè)法脈沖電流法原理：發(fā)生局部放電時(shí)，試品兩端出現(xiàn)瞬時(shí)的電壓降落，在檢測(cè)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(cè)量其波形或幅值，由于其大小與視在放電量成正比，經(jīng)過校準(zhǔn)就能得到視在放電量，一般單位用pC此方法靈敏度高，應(yīng)用廣泛。

局部放電測(cè)量的基本回路—電檢測(cè)法

發(fā)生局放時(shí)，試品兩端會(huì)出現(xiàn)一個(gè)瞬時(shí)的電壓變化，在檢測(cè)回路中引起一高頻脈沖電流，將它轉(zhuǎn)化成電脈沖后就可以進(jìn)行測(cè)量。（a）串聯(lián)測(cè)量回路Ck—耦合電容，為Cx與檢測(cè)阻抗Zm之間提供一個(gè)低阻抗的通道（電源本身由于高頻感抗而無法提供），Ck內(nèi)部必須無局放，值較大以增大Zm上的信號(hào)；Z—低通濾波器，以防局放時(shí)放電脈沖被電源的雜散電容旁路，同時(shí)也可阻止電源本身的干擾脈沖進(jìn)入試品和測(cè)量支路局放并聯(lián)、橋式測(cè)量回路（b）并聯(lián)測(cè)量回路（c）橋式測(cè)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(hào)基本抵消測(cè)量?jī)x器：示波器，峰值表，脈沖計(jì)數(shù)器電壓分布的測(cè)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(cè)量

檢測(cè)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(cè)量電壓分布阻容分壓法因?yàn)閼沂浇^緣子的機(jī)械強(qiáng)度較高，并且按需要可以組合成適合各種電壓等級(jí)、各種機(jī)械荷載的絕緣子串，因而被廣泛使用。

5.1工頻耐壓試驗(yàn)工頻耐壓試驗(yàn)：是交流設(shè)備的基本耐壓方式。是鑒定電氣設(shè)備性能最嚴(yán)格、最有效的直接方法，能有效發(fā)現(xiàn)較危險(xiǎn)的集中性缺陷。它對(duì)判斷電氣設(shè)備是否投入運(yùn)行具有決定性的意義。是保證設(shè)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(yàn)

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

進(jìn)行工頻試驗(yàn)時(shí)，不允許直接使用電網(wǎng)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(chǎn)生方法：高壓試驗(yàn)變壓器或其串級(jí)裝置串聯(lián)諧振回路獲得工頻高壓(針對(duì)電纜、電容器等電容量較大的被試品）一、工頻高電壓的產(chǎn)生國標(biāo)規(guī)定：在設(shè)備絕緣上加上工頻試驗(yàn)電壓1min，不發(fā)生閃絡(luò)或擊穿現(xiàn)象，認(rèn)為設(shè)備合格，否則不合格。工頻耐壓原理接線：調(diào)壓設(shè)備試驗(yàn)變壓器過電流保護(hù)裝置測(cè)量球隙被試品過電流保護(hù)裝置工頻耐壓試驗(yàn)的接線電壓高容量小試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)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(yùn)行時(shí)間短,不需要復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)漏抗較大(短路電流較小),可降低機(jī)械強(qiáng)度方面的要求高壓試驗(yàn)變壓器的特點(diǎn)

試驗(yàn)變壓器結(jié)構(gòu)圖試驗(yàn)變壓器結(jié)構(gòu)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(dāng)所需的工頻試驗(yàn)電壓很高（例如超過750kV）時(shí)，再采用單臺(tái)試驗(yàn)變壓器來產(chǎn)生在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上不合理。U≥1000kV時(shí),采用若干臺(tái)試驗(yàn)變壓器組成串級(jí)裝置來滿足要求。串級(jí)試驗(yàn)變壓器工頻高電壓的產(chǎn)生工頻高壓的產(chǎn)生

T1的容量為T2的容量為各級(jí)試驗(yàn)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(jí)裝置的輸出容量為

串級(jí)裝置的容量利用率為

n級(jí)串級(jí)裝置的容量利用率為工頻高壓的產(chǎn)生雙套管戶內(nèi)串級(jí)試驗(yàn)變壓器

戶外串級(jí)試驗(yàn)變壓器

3.常用的調(diào)壓裝置如果在試驗(yàn)變壓器初級(jí)繞組上突然從零開始升壓，由于勵(lì)磁涌流在被試品上產(chǎn)生過高的在電壓，或者試驗(yàn)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(diào)壓器升壓和降壓。(1)自耦調(diào)壓器(2)移圈式調(diào)壓器(3)電動(dòng)發(fā)電機(jī)組(4)感應(yīng)調(diào)壓器工頻高電壓的產(chǎn)生諧振時(shí)

工頻諧振工頻高電壓的產(chǎn)生1、低壓側(cè)測(cè)量2、高壓側(cè)測(cè)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(cè)測(cè)量不準(zhǔn)，因?yàn)榫哂腥萆?yīng)工頻高電壓的測(cè)量1.靜電電壓表可測(cè)量直流、交流，測(cè)的是有效值2.電容分壓器配電壓儀表工頻高電壓的測(cè)量分壓器圖片3.球隙唯一能直接測(cè)量高達(dá)數(shù)兆伏的各類高壓峰值的測(cè)量裝置。球隙在峰值放電，測(cè)量電壓是峰值，可測(cè)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(cè)量球隙的優(yōu)點(diǎn)擊穿時(shí)延小，具有比較穩(wěn)定的放電電壓值和較高的測(cè)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(duì)濕度進(jìn)行校正。國際電工委員會(huì)綜合比較了各國高壓試驗(yàn)室所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)編制成標(biāo)準(zhǔn)球隙放電電壓表。工頻高電壓的測(cè)量測(cè)試球隙二.直流高壓試驗(yàn)

1.直流高壓試驗(yàn)的場(chǎng)合

被試品的電容量很大的設(shè)備(如長(zhǎng)電纜、電力電容器)常用直流高電壓試驗(yàn)來代替工頻電壓試驗(yàn)。對(duì)直流輸電設(shè)備進(jìn)行直流高壓試驗(yàn)。泄漏電流測(cè)量2.直流高壓試驗(yàn)的特點(diǎn)

試驗(yàn)設(shè)備容量小，重量輕，便于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)；可同時(shí)進(jìn)行泄漏電流測(cè)量直流耐壓試驗(yàn)更能有效發(fā)現(xiàn)電機(jī)定子端部的絕緣缺陷對(duì)絕緣損傷小對(duì)交流電氣設(shè)備絕緣的考驗(yàn)不如交流耐壓試驗(yàn)接近實(shí)際3高壓直流的產(chǎn)生將工頻高電壓經(jīng)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(jí)裝置（或稱串級(jí)直流高壓發(fā)生器)能產(chǎn)生出更高的直流試驗(yàn)電壓。高壓直流的產(chǎn)生

半波整流

T~VT~V1123V2倍壓整流

2Um+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

Um串級(jí)直流高壓發(fā)生器

UoRor空載輸出電壓：Uo＝2nUmUm－電源交流電