高试班电气试验方法

高试班电气试验方法

一、测量绝缘电阻

测量电气设备的绝缘电阻，是检查其绝缘状态最简便的辅助方法。由于测量绝缘电阻有助于发现电气设备中影响绝缘的异物、绝缘受潮和脏污、绝缘油严重劣化、绝缘击穿和严重老化等缺陷，因此测量绝缘电阻是电气试验人员都应掌握的基本方法。

（一）测量方法及注意事项

（1）断开被被试品的电源，拆除或断开对外的一切连线，并将其接地充分放电。对电容量较大的被试品（如发电机、电缆、大中型变压器和电容器等）更应充分放电。此操作应利用绝缘工具（如绝缘棒、绝缘钳等）进行，不得用手直接接触放电导线。

（2）用干燥清洁柔软的布擦去被试品表面的污垢，必要时可先用汽油或其他适当的去垢剂洗净套管表面的积垢。

（3）将兆欧表放置平稳，驱动兆欧表达额定转速，此时兆欧表的指针应指“∞”，再用导线短接兆欧表的“火线”与“地线”端头，其指针应指零。然后将被试品的接地端接于兆欧表的接地端“E”上，测量端接于兆欧表的火线端头“L”上。如遇被试品表面泄漏电流较大时，为避免表面泄漏的影响，必须加以屏蔽。

（4）驱动兆欧表达额定转速，待指针稳定后，读取绝

缘电阻的数值。

（5）测量吸收比或极化指数时，先驱动兆欧表达额定转速，待指针指向“∞”时，用绝缘工具将火线立即接至被试品上，同时记录时间，分别读取15s和60s或10min使得绝缘电阻值。

（6）读取电阻值后，先断开接至被试品的火线，然后再将兆欧表停止运转，以免被试品的电容在测量时所充电荷经兆欧表放电而损坏兆欧表。，这一点在测量大容量设备时更应注意。

（7）在湿度较大的条件下进行测量时，可在被试品表面加等电位屏蔽。此时在接线上要注意，被试品上的屏蔽环应接近加压的火线而远离接地部分，减少屏蔽对地的表面泄漏，以免造成兆欧表过载。屏蔽环可用保险丝或软铜丝紧绕几圈而成。

（8）若测得的绝缘电阻值过低或三相不平衡时，应进行解体试验，查明绝缘不良部分。

二、工频交流耐压试验

工频交流耐压试验室考验被试验品承受各种过电压能力的有效方法，对保证设备安全运行具有重要意义。

交流耐压试验的电压、波形、频率和在被试验品绝缘内部电压的分布、均符合在交流电压下运行时的实际情况。因

此，能真实有效地发现绝缘缺陷。交流耐压试验应在被试品的绝缘电阻以及吸收比测量、直流泄漏电流以及介质损失角正切值测量均合格之后进行。

（一）试验耐压的原理接线

交流耐压试验的接线，应按被试品的电压、电容量要求和现有试验设备条件来决定。通常试验时采用成套设备，现场常对控制回路加以简化。

试验回路中

的熔断器、电磁

开关和过流继

电器都是为保

证在发生短路

和被试品击穿

时，能迅速可靠

地切断试验电源；电压互感器是用来测量被试品上的电压；毫安表和电压表用以测量以及监视试验过程中的电流和电压。

进行交流耐压的被试品一般为容性负荷，当被试品的电容量较大时，电容电流在被试品的漏抗上就会产生较大的压降。由于被试品上的电压与漏抗上的电压相位相反，有可能因电容电压升高而使被试品上的电压比输出电压高，因此要求在被试品上直接测量电压。

（二）串联谐振、并联谐振及串并联谐振的试验方法

对于大型发电机、变压器、GIS 、交联电缆等电容量较大的试品的交流耐压试验，需要大容量的试验变压器、调压器、以及电源。现场往往难以办到，即使有试验设备，也需动用大型汽车、吊车等设备。在此情况下，可根据具体情况分别采用串联、并联或传并联谐振的方法来进行现场试验。串、并联谐振可以通过调节电感来实现，也可通过调节频率或电容来实现。但该试验大多是针对现场大电容设备进行的，因电容是确定的，一般采用调感或调频来进行谐振补偿。

(1)串联补偿

当被试品的额定电压小于所需试验电压，但电流额定量能满足试验品试验电流的情况，可用串联补偿的方法进行试验。

串联补偿法可在试品上产生数十倍于输出电压的电压，从而可大大地降低被试品额定电压及容量。当采用串联补偿时，虽然输出电压较低，但对电抗器却要求有于试验品相同的耐压水平。另一方面，当电抗器的等效电阻及感抗与试品容抗相等，并且回路电阻很小时，则可能在试品上出现危险的过电压。因此，采用串联补偿应注意避免产生谐振，并且所用补偿电抗器最好用空心绕组的，因为有铁芯的电抗器容易造成非线性谐振。

当试品电压较高时，也可采用多个分离电抗器叠加形成

补偿电抗，当采用补偿电抗器进行补偿时，补偿电抗的调节可通过多台小电抗的串联、并联及改变分接头位置来实现。利用串联谐振作耐压试验有两个优点：一是若被试品被击穿，则谐振终止，高压消失；二是击穿后电流下降，不致造成被试品击穿点扩大。

(2)并联谐振

当被试品的额定电压能满足试验电压的要求，但电流达不到被试品所需的试验电流时，可采用并联谐振对电流进行补偿。当采用可调式电抗器进行补偿的时候，调节补偿电抗，使补偿电流与被试品电流相等，就可使输出电流很小；当采用积木式电抗器进行补偿时，首先应根据试验电压选择电抗器的串联个数及分接头位置，再确定电抗器的并联数。

(3)串、并联谐振

当被试品的额定电压和额定电流都不能满足试验要求时，可同时运用串、并联谐振线路。用串并联电感对被试品电容进行欠补偿，即并联后仍呈容性负荷，再与串并联电感形成串联谐振。但在采用串、并联谐振线路时应注意：电源电压和频率要求稳定，应避免用电阻器调压；回路电阻要有足够的热容量，并保持稳定；试验电压直接在被试品两端测量；电感线圈应满足电流和绝缘强度的要求。

（三）试验设备

（1）电压的选择

根据被试品对试验电压的要求，选择电压合适的试验变压器，还应考虑变压器低压电压是否和试验现场的电源电压及调压器相符。

（2）试验电流的选择

试验变压器的额定电流应能满足流过被试品的电容电流和泄漏电流的要求，一般按试验时所加的电压和被试品的电容量来计算所需的试验电流，公式如下：

Ic=ωCxUT

Ic——试验时被试品的电容电流（mA）;

ω——电源角频率；

Cx——被试品容量（uA）；

UT——试验电压（KV）；

Cx可用介损电桥测得，也可用被试品上施加工频低压，根据测得的电压和电流（感抗和电阻的影响不计）来估算，即：

Cx≈1/ωU

试验所需电源容量，公式如下：

P=ωCxUT2 *10-3

（四）试验分析及注意事项

据试验回路接入表计的指示进行分析。一般情况下，电流表如突然上升，说明试品击穿。

据控制回路的状况进行分析。如果过流继电器整定适当，在被试品击穿时，过流继电器应动作，并使自动控制开

关跳闸。一般继电器应整定为被试品额定试验电流的1.3倍左右。

据试品的状况进行分析。被试品发出击穿响声、冒烟、出气、焦臭、闪弧、燃烧等，查明原因。如果属于绝缘部分出问题，认为是被试品存在缺陷或击穿。

三、避雷器试验

避雷器是一种过电压保护装置，当电网电压升高到别雷器规定的动作电压时，避雷器动作，释放电压负荷，将电网电压升高的复制限制在一定水平之下，从而保护设备绝缘所能承受的水平，除了限制雷击过电压外，有的还能限制一部分操作过电压，所以避雷器安全运行故障诊断的重要性毋庸置疑。

避雷器在制造过程中可能存在缺陷而未被检查出来，如在空气潮湿的时候或季节装配出厂，预先带进潮气；在运输过程中受顺，内部瓷瓶破裂，并联电阻震断，外部瓷套碰伤；在运输中受潮，瓷套端部不平，滚压不严，密封橡胶垫圈老化变硬，瓷套裂纹等原因；并联电阻和阀片在运行中老化和其他劣化等，这些劣化都可以通过预防性试验来发现，从而防止避雷器在运行中的误动作和爆炸等事故。

（一）不带并联电阻的阀式避雷器的预防性试验及注意事项

（1）绝缘电阻试验

测量前应检查瓷套有无外伤。测量时应用2500V兆欧表，把试验连线与避雷器可靠连接，摇表放水平位置，摇得速度不要太快或太慢，一般120r/s。

当天气潮湿时，瓷套表面对泄漏电流的影响较大，应用干净的布巴瓷套表面擦净，并用金属丝在下端瓷套的第一裙下部绕一圈再接到摇表的屏蔽接线柱，以消除其影响。

（2）工频放电电压试验

工频放电电压实验接线图如下图所示：

FS型避雷器在击穿前泄漏电流很小，当保护电阻R数值不大时，变压器高压侧的电压为作用在避雷器的电压。因此可根据变压器的变化，以抵押测电压表的读数决定避雷器的放电电压。但应事先校准试验变压器变比，低压侧应使用交高精度的电压表。

（3）注意事项

R值大小的选取。应考虑避雷器击穿后工频放电电流不超过0.7A和对试验变压器的保护，R的值取小一些为好；同时避雷器击穿后应在0.5s内跳闸，以免烧坏间隙。

升压速度。升压过快时，因表针的机械惯性可能带来15%

的测量误差，以3~5kV/s为宜。

避雷器表面有污秽，附近有芥蒂的金属物品等，对测量结果也会有影响。

（二）带并联电阻的阀式避雷器的预防性试验及注意事项

（1）绝缘电阻试验

测量方法和普通阀式避雷器相同，单通过测量绝缘电阻还可以检查并联电阻接触是否良好，有无断裂。

（2）电导电流试验

电导电流试验可停电试验，也可带电测量。测量过程中，高压引线应尽量平直并注意屏蔽。带点测试中应注意以下几个问题：校正运行电压的波动；表计应放在同一档，注意外部湿度、温度、表面污秽；应注意外部电磁场的干扰；表计与避雷器要有一个公共接地点；对点点测试中发现有问题的避雷器，要停电重做一次，在最后下结论。

（3）工频放电电压试验

对有并联电阻避雷器进行工频放电电压试验时，应保证试验电压超过灭弧电压的时间小于2秒，避雷器击穿后电流应在0.5秒内切断，放电电流小于0.7A。在现场作此项试验是需要有快速升压设备以及相应的测量设备。

（三）MOA的预防性试验

（1）绝缘电阻试验

绝缘电阻试验与其他避雷器的绝缘电阻试验相同。电压等级在35kV及以下用2500V兆欧表，35kV以上用5000V 兆欧表。

（2）直流1mA下电压及75%该电压下泄漏电流测量

该实验对确定阀片骗术，判断额定电压选择是否合理及老化状态都有十分重要的作用。其实验原理接线图如下：

实验步骤：先以指针式微安表检测泄漏电流值，升至1mA。停止升压确定此时电压值，再降压至该电压的75%时，测量其泄漏电流，因该电流较小，应用数字式万用表来检测。

试验中应注意：施压必须与地绝缘，表面应加屏蔽，屏蔽线要封口；直流电压发生器应单独接地；试品底部与匝绝缘应保持干燥；现场测量应注意场地屏蔽。

（3）MOA在持续运行电压下的交流泄漏总电流、阻性电流及损耗功率测量

大多测量仪基本原理是利用外加溶性电流将流过阀片的溶性电流补偿掉，而只保留阻性电流分量。

现场测量应注意：正确选取参考电压的相位；现场试验测量回路应一点可靠接地；220kV 及以上电压等级避雷器在

现场带电测量时应注意其相间干扰。

四、介质损失角正切值tgδ的测量

（一）tgδ的测量方法及意义

这是一种使用较多而且对判断绝缘较为有效的方法。通过测量tgδ，可以反映出绝缘的一系列缺陷，如绝缘受潮、油货浸渍物脏污或劣化变质，绝缘中有气隙发生放电等。虽然tgδ可反映出以上缺陷，但难反映出绝缘内部的工作电压下局部放电性缺陷。Tgδ反映的是单位体积中的介质损耗。

通常对运行中的电机、电缆等设备进行预防性实验时，不做此项实验。但于对套管或互感器绝缘，tgδ实验室一项必不可少而且是比较有效的实验。因为套管的体积小。Tgδ法不仅可以反映套管绝缘的全面情况，而且有时可以检查出其中的集中性缺陷。

在通过tgδ值判断绝缘状况时，同样必须着重于与该设备历年的tgδ值相比较以及和处于童言运行条件下的同类型设备相比较。即使tgδ值未超过标准，但和过去比以及和同样运行条件的其他设备比，tgδ突然明显增大时，就必须进行处理，不然常常会在运行中发生事故。

（二）数字式自动介损测量仪

数字式自动介损测量仪使用方便，测量数据人为影响

较小，测量精度和可靠性都较高。

（1）功能特点

数字式介损型测量仪为一体化设计结构，内置高压试验电源和BR26型标准电容器，能够自动测量电气设备的电容量及介质损耗等参数，并具备先进的干扰自动抑制功能，即使在强烈电磁干扰环境下也能进行精确测量。电通过软件设置，能自动是假10、5kV或2kV测试电压，兵具有完善的安全防护措施。

能由外接调压器供电，可实现试验电压在1~10kV范围内的任意调节。

当现场干扰特别严重时，可配置45~60Hz异频调压电源，使其能在强电场干扰下准确测量。

（2）技术指标

工作电源：1kVA、80~240V（45~65Hz）。

试验电源：1~10kV

测量范围：试验电压：1~10kV

试品电容：10pF~0.3μF

介质损耗：0~200%

（三）测试接线

数字式自动介损测量仪为一体化设计结构，使用时把试验电源输出端用专用高压双屏蔽电缆与试品的高电位端相连、把测量输入端用专用低压屏蔽电缆与试品的低电位端相

连，即可实现对不接地试品或接地试品的电容量及介质损耗值进行测量。其各种接线如下所示：

（1）正接线、内标准电容、内高压（常规正接线）

（2）反接线、内标准电容、内高压（常规反接线）

（3）正接线、外标准电容、内高压（常规反接线）

（4）反接线、外标准电容、内高压

（5）正接线、内标准电容、外高压

（6）反接线、内标准电容、外高压

（7）正接线、外标准电容、外高压（高电压介损）

（8）反接线、外标准电容、外高压

测量电容量较小的接地试品时，应对电容量和介损测试结果进行修正，否则难以保证技术指标中规定的测试精度。

因为在测量接地试品时，测试系统的接地点就是试品的接地点，测量回路的高压引线对地的分布电容将并接在试品两端，使测量结果中含有附加误差。如果接地试品的电容量较大，一般超过300pF，附加误差可以忽略不计，否则就应对测量结果进行修正。

（四）影响tgδ的因素和结果的分析

（1）温度的影响

温度对tgδ有直接影响，影响的程度随材料、结构的不同而不同。一般情况下，tgδ是随温度上升而增加的。现场试验时，设备温度是变化的，为便于比较，应将不同温度下测得的tgδ值换算至20摄氏度。要注意的是，由于试品真实的平均温度很难准确测定，换算后往往也有很大误差，因此应尽可能在10~30摄氏度的温度下进行测量。

（2）试验电压的影响

良好绝缘的tgδ不随电压的升高而明显增加。若绝缘内部有缺陷，则其tgδ将随试验电压的升高而明显增加。

（3）对电容量较小的设备，如套管、互感器、耦合电容器等，测tgδ能有效的发现局部集中性的和整体分布性的缺陷。但对电容量较大的设备，如大中型变压器、电力电缆、电力电容器、发电机等，测tgδ只能发现绝缘的整体分布性缺陷。这是因为局部集中性的缺陷所引起的损失增加只占总损失的极小部分而被掩盖，这和设备的总电容量有关。

综上所述，tgδ与介质的温度、湿度、内部有无气泡、缺陷部分体积大小等有关，通过tgδ的测量发现的缺陷主要是：设备普遍受潮，绝缘油或固体有机绝缘材料的普遍老化；对小电容量设备，还可以发现局部缺陷。对tgδ值进行判断的基本方法除应与有关标准规定值比较外，还应与历年值相比较，观察其发展趋势。此外，还可与同类设备比较，看是否有明显差异。如发生明显变化，可配合其他实验方法，如绝缘油的分析、直流泄漏试验或提高测量tgδ的实验电压等进行综合判断。

五、电气设备在线监测

电气设备在长期运行中必然存在在各种情况下形成的绝缘劣化，导致点去绝缘强度降低，甚至发生故障。应用预防性实验来诊断设备的绝缘状况有很好的效果，但由于预防性实验周期的时间间隔较长，以及预防性实验施加的电压有的较低，实验条件与运行状态相差较大，因此就不易诊断出被测设备在运行情况下的绝缘状况，也难发现在两次预防性实验时间间隔之间发展的缺陷。所以实施电气设备的在线监测，对于保证电力设备的可靠运行具有重大意义。

(一)绝缘电阻及泄漏电流的在线监测

(1)绝缘电阻的在线监测

绝缘电阻是反映绝缘性能的最基本的指标之一，通常都

用摇表来测量绝缘电阻。对绝缘电阻进行在线监测时，一般是先检测出电气设备的泄漏电流，再通过欧姆定理算出其绝缘电阻。

(2)泄漏电流的在线监测

电气设备受潮或存在故障时，泄漏电流会明显增大，电力设备绝缘系统老化、受潮、过热等导致发生故障的因素，都会反映在绝缘体电容C x和介质损耗值tgδ的变化上。因此在线监测泄漏电流是诊断绝缘状态的有效手段之一。

一般泄漏电流信号的采集可在设备的接地线中串入取样电阻或微安表，在接地线上加套电流传感器。但通常设备的接地线不易拆开，故我局采用如上图所示系统，利用泄漏电流沿面形成的原理，在绝缘子串特塔侧的最后一片绝缘子上方安装一开口式的引流装置卡，将泄漏电流通过双层屏蔽线引入到数据采集单元中。再经过层层转化，最后进行结果输出。

(二) 介质损耗tgδ的在线监测

绝缘在线监测介损tgδ的方法很多，如电桥法、全数字

测量法等，常用的方法是监测绝缘体的泄漏电流及PT信号，通过计算泄漏电流和电压的相角差而得到tgδ的数值。其测量原理大都使用硬件鉴相及过零比较的方法。目前的绝缘在线监测产品基本都是用快速傅立叶变换的方法来求tgδ。取运行设备PT的标准电压信号与设备泄漏电流信号直接经高速A/D采样转换后送入计算机，通过软件的方法对信号进行频谱分析，仅抽取工频信号的基本信号进行计算求出tgδ。

这种方法能消除各种高次谐波的干扰，测试数据稳定，能很好的反映出设备的绝缘变化。但由于绝缘体的泄漏电流非常微弱，而其现场干扰较大，要准确监测绝缘体的泄漏电流比较困难。因此要实现tgδ的在线监测，必须解决微弱电流的取样及抗干扰问题。

(三)MOA避雷器在线监测

在交流电压的作用下，避雷器的总泄漏电流包含阻性电流和容性分量。在正常情况下，流过避雷器的主要电流为容性电流，阻性电流只占很小一部分，为10%~20%。但当阀片老化、避雷器受潮、内部绝缘不见受损以及表面严重污秽时，容性电流变化不大，而阻性电流却大大增加，所以目前对MOA避雷器主要进行全电流和阻性电流的在线监测。

下列三图为我局采用的避雷器在线监测仪：

HJ型MDA避雷在线测试仪 图一

HJ型MDA避雷在线测试仪 图二

HJ型MDA避雷在线测试仪 图三

(四)影响在线监测结果的几个因素

(1)电压互感器角误差和二次负荷变化的影响。

(2)结合滤波器对耦合电容器介损测量的影响。

(3)环境温度、湿度及外绝缘污秽程度的影响。

(4)变电站电场干扰对测试结果的影响。

(5)两台设备同相相互测试时，母线的线路开关必须闭合，测试数据才有效。若某一相开关断开，此时由于线路存在电感会引起测试数据的较大波动。

六、变压器电压比测量

变压器的电压比实质变压去空载运行时，一次测电压与二次测电压的比值，简称电压比。测量电压比有助于：检查变压器绕组匝数比的正确性；检查分接开关的状况；变压器发生故障后，常用测量电压比来检查变压器是否存在匝间短路；判断变压器是否可以并列运行。

当两台并列运行的变压器二次测空载电压相差为额定电压的1%时，两台变压器中的环流间达到额定电流的10%左右，这样便增加了变压器的损耗，占用了变压器的容量。因此，电压比的差值应限制在一定范围内。

电压比的测量方法，一般有双电压表法和变比电桥法

（一）用双电压表法测量电压比