四电气试验基本方法

四电气试验的基本方法

电气设备的绝缘缺陷通常分为以下两类：

1集中性缺陷。指缺陷集中于绝缘的某个或某几个部分。如局部受潮，局部机械损伤，绝缘内部气泡，瓷介质裂纹等，它又分为贯穿性缺陷和非贯穿性缺陷，这类缺陷发展速度快，具有较大的危险性。

2 分布性缺陷。指由于受潮，过热，动力负荷及长时间过电压的作用导致的电气设备的整体绝缘性能下降。如绝缘整体受潮，冲油设备的油变质等，它是一种普遍性的劣化，是缓慢演变而发展的（一）绝缘电阻，吸收比，极化指数的测量

1 试验目的：

绝缘电阻和吸收比试验是高压试验中最基本，最简单，用得最多的试验项目。通过对电气设备绝缘的绝电阻测量，可以发现绝缘的整体性或贯通性受潮、脏污，绝缘油劣化，绝缘击穿和严重老化等缺陷。

2 试验原理：

将直流电压加到被试品的绝缘介质上，这时绝缘介质内部及表面就会有一个随时间逐渐减小，最后趋于稳定的极微小的电流通过。绝缘电阻就是直流电压作用下呈现的电阻值。R=U/I 单位兆欧MΩ3 试验设备：

手摇式兆欧表和数显绝缘电阻测试仪。既绝缘电阻表。仪器有三个接线端子，分别是：

E（接地端子）——非被试导体短接并接地

L（线路端子）——接到被试导体

G（屏蔽端子）——接被试导体附近的绝缘表面上（消除被试品绝缘表面泄漏电流对测量结果的影响）。

兆欧表输出的额定直流电压有：250V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V

兆欧表输出电压选用原则：（规程特殊规定除外）

100V以下电气设备选用250V量程50MΩ及以上

500V以下至100V电气设备选用500V 量程100MΩ及以上

3000V以下至500V电气设备选用1000V 量程2000MΩ及以上

10000V以下至3000V电气设备选用2500V 量程10000MΩ及以上10000V及以上的电气设备选用2500V或5000V 量程10000MΩ及以上的绝缘电阻表

绝缘电阻表的容量和负载特性：

1）绝缘电阻表的容量既是最大输出电流值，将表的两端经毫安表短路后可以测得。也称为绝缘电阻表的输出短路电流值。

绝缘电阻表的容量对吸收比和极化指数的测量有影响。如果容量小，充电速度慢，测得的数据就误差大，所以测量吸收比应选用最大输出电流为1毫安及以上的绝缘电阻表~极化指数测量，最大输出电流不小于2毫安。

2）负载特性既被测绝缘电阻R和绝缘电阻表端电压U的关系曲线。

有的电气设备绝缘电阻合格范围要求很严格。所以必须选用特

性较好的绝缘电阻表。如FZ-20型避雷器绝缘电阻范围为700-900兆欧，如果电阻过高可能内部断裂，过低则可能内部受潮。测试时表的特性如果差，测得的数据误差就大，会造成误判断。

历次试验都应用相同特性的绝缘电阻表，当二次回路，低压配电装置和低压布线用2500V绝缘电阻表测试绝缘电阻1分钟代替耐压试验必须选用特性好的绝缘电阻表。

4 绝缘电阻和吸收比及极化指数的测量方法

1）绝缘电阻：在绝缘结构的两个电极之间施加直流电压值与流经该对电极的泄流电流值之比。

一般规定施加电压后60s，既1min时绝缘电阻表的指示值为绝缘电阻测试值。

2）吸收比：也叫绝缘吸收比，指在同一试验中60s时的绝缘电阻值R60s与15s时的绝缘电阻值R15s之比值，既K=R60s/R15s 一般情况下35KV且容量在4000KV A以上的变压器，在常温下10-40摄氏度，吸收比应不小于环氧粉云母绝缘的发电机吸收比不小于其他绝缘的发电机吸收比不小于如果低于存在绝缘受潮等缺陷。上述中K表示吸收比。

3）极化指数：在同一试验中，10min时的绝缘电阻值与1min时的绝缘电阻值之比，既P=R10min/R1min 极化指数一般只对高电压，大容量绝缘电阻吸收曲线达到稳定需要特别长时间的电气设备测量。上述中P表示极化指数。因我公司设备不须测量极化指数。不再详细介绍。

4）下面是以电缆为例的绝缘电阻测试接线图：

5）绝缘电阻测试的操作步骤注意事项及结果判断

（1）操作步骤：

A 断开被试品的电源，拆除或断开对外的一切连线，将被试品接地放电1min。容量较大的应充分放电5min。放电时用绝缘棒等工具进行，不得用手碰触放电导线。

B 用干燥清洁柔软的布去檫去被试品外绝缘表面的脏污，必要时用适当的清洁剂洗净。

C 绝缘电阻表上的E端子是接被试品的接地端，L是接高压端，G是接屏蔽端的。

D 检查绝缘电阻表是否正常。

E 驱动绝缘电阻表达额定转速（指手摇兆欧表，每分钟120转），或接通绝缘电阻表电源（指智能数字式绝缘电阻测试仪）待指针稳定或60s时，读取绝缘电阻值。

F 测量吸收比时，先驱动绝缘电阻表至额定转速，待指针制“∞”时，用绝缘工具将高压端立即接到被试品上，同时记录时间。分别读取15s和60s（或者1min和10min）时的绝缘电阻值。

J 读取数据后，先断开高压接线L的连接线，然后将表停转。

H 断开绝缘电阻表后对被试品短路放电并接地。

I 测量时应记录被试品的铭牌，规范，温度，湿度，试验日期及使用仪表等

（2）注意事项：

A 外绝缘表面泄露电流的影响。

空气相对湿度大于百分之八十的时候，空气潮湿，这时应在被试品上装设屏蔽环（用细铜线或细熔丝紧扎1-2圈）接到表上的屏蔽端子上。屏蔽环应靠近高压端所接端子，远离接地部分。避免影响测量结果。

B 残余电荷的影响：

当第一次试验后需要进行第二次复测时，必须充分放电，对发电机及大容量的设备，至少放电2min以上。否则测量数据不准确。

C 感应电压的影响：

测量高压架空线路或双母线，当一路带点，不得测量另一回路的绝缘电阻，以防感应高压损坏仪表和危及人身安全。对于平行线路，也要注意感应电压。一般不应测量，必须测量时，需采取措施，如用绝缘棒接线。

D 如绝缘过低，应进行分解测量，找出绝缘最低的部分。吸收比

读数时，应避免记录时间带来的误差。绝缘电阻表的L和E端子不能对调，表与被试品间的连线不能铰接或拖地。否则会产生误差。3）测量结果的分析判断：

测量结果应大于规定的允许数值，在试验规程中，有关绝缘电阻的标准，除少数结构简单和部分低压设备规定有最低值外，多数高压设备未明确规定最低值。所以我们要将结果与有关数据比较，包括同一设备的各相的数据，同类设备见的数据，出厂试验数据，耐压前后数据，与历次同温度下的数据比较等，结合其它试验综合判断。

（二）直流泄漏电流的测量和直流耐压试验

直流泄露电流测量和直流耐压试验是高压试验中用得较多的试验项目。试验时可以根据被试品的额定电压等级和试验标准的具体规定将直流试验电压调节到所需的数值，从而判断被试品的绝缘状况。直流泄露电流测量施加的直流试验电压较底，一般不超过设备正常的工作电压。是非破坏性试验。而直流耐压试验施加的直流电压较高，是破坏性试验。

1 直流泄漏电流测量的和直流耐压试验的目的：

直流泄露电流测量能更有效地发现绝缘裂纹、夹层内部绝缘受潮及局部松散断裂、绝缘油劣化、绝缘沿面碳化等缺陷。直流耐压试验通过施加规程规定的直流试验电压和耐压时间来考核被试品的的耐电强度。

2 试验方法和特点

（1）试验方法：

利用直流升压装置产生一个可以调节的试验用直流高压，施加在被试品的主绝缘上。

（2）特点

直流泄露电流测量和绝缘电阻测量原理基本相同，都是对被试品施加直流电压。绝缘电阻表指示的读数是绝缘电阻值，实际上反映的也是直流电压作用下流过被试品的泄露电流的大小。绝缘电阻高，说明泄露电流小，绝缘性能好。反之，绝缘电阻底，泄露电流就大，绝缘受潮或存在其它缺陷。

所不同的是直流泄露电流测量和直流耐压试验所施加的直流试验电压高，利用微安表更精确的测量泄露电流的大小。对被试品的绝缘状况能作出更为精确的判断。直流泄露电流测量是评价设备是否可以投运的一个关键测试项目。一般用于电力电缆，避雷器，35KV及以上油侵式电力变压器的测试。其特点可以归纳为：试验电压较高，可随意调节。试验电压稳定，测量数据精确。试验所需设备轻便，适合现场测试。直流泄露电流测试和直流耐压可同时（分级加压）进行

3 对直流试验电压极性的要求：

同一被试品，正极加压负极接地时的击穿电压要比负极加压正极接地的击穿电压低很多。在现场直流电压绝缘试验中，规定采用负极性接线，即负极加压正极接地。其目的是为了防止外绝缘的闪络和易于发现绝缘受潮等缺陷。

4 试验仪器的选择

直流高压发生器，测量仪表，操作控制箱。下面是测试原理图：

5 试验接线

微安表在高压侧

（1）试验接线如图（不含微安表b）

（2）使用设备及作用

TA为调压器----------调节电压

PV1电压表---测量调压器输出电压

T为工频试验变压器------交流低压变交流高压使得电压满足实验要求，现场实验时可采用电压互感器代替（被试品电导较小，试验电流一般不超过1mA ）

VD为二极管即高压硅堆--------整流作用

R为保护电阻或叫限流电阻-------限制被试品被击穿时的短路电流的大小不超过高压硅堆和实验变压器的允许值。其值取10Ω/V,通常用玻璃管或有机玻璃管冲入水溶液制成。

C为滤波电容-------使得整流电压平稳，C越大，加于被试品上的电压越平稳，数值越接近交流高压幅值。

PV2高压静电电压表或分压器----测量被试品上所加试验电压微安表-----做测量泄漏电流用，量程根据被试品的种类和绝缘情况适当选择。

CX为被试品TO电容------当其值较大时，可以不加滤波电容器，但其值较小时，需接入一个μF左右的电容器，减小电压脉动。微安表至被试品之间的虚线为金属屏蔽层----使微安表至试品间的高压电流测量线对地无泄漏电流，提高微安变动的测量精度。

（3）接线的适用范围：适用于被试绝缘一端接地的情况。

（4）测量时的注意事项：

试验时按每级倍试验电压阶段升高电压，升压时应缓慢升压，尽量减小吸收电流对微安表的电流冲击，每阶段停留1min后，微安表的读数即为泄漏电流值。

（1）微安表必须进行保护(读数值时才打开)

（2）试验电容量小的被试品应加稳压电容

脉动系数S不应大于3%

（3）实验完毕后，应对被试品充分放电。

6 试验结果的判断

（1）把泄漏电流与加压时间的关系，泄漏电流与试验电压的关系绘制成曲线。

测量结果的分析判断（以发电机为例子）：

作i=f（u）曲线，即绝缘伏安特性

1－绝缘良好

2－绝缘受潮

3－绝缘中有集中性缺陷

4－绝缘中有危险的集中性缺陷

（2）直流耐压试验保持规定的时间后，如无破坏性放电，微安表指示没有超出规程规定范围。则认为被试品直流耐压试验合格。

（三）介质损失角正切值的测量

1 试验目的

通过tanδ的测量可以发现电气设备的整体受潮、劣化及小电容试品中的严重局部缺陷。介电损耗角正切又称介质损耗角正切。表征材料在施加电场后大小的物理量，用tanδ来表示，δ是介电损耗角。测量tanδ是35KV及以上电力变压器，互感器和多油短路器高压试验时的一个重要测试项目。

测量tanδ时试验电压不超过被试品的额定工作电压，一般低于额定工作电压，属于非破坏性试验。

2 实验原理：

任何电气设备的导电体都是利用绝缘介质保持对地绝缘和相间绝缘，因此电气设备的导电体具有对地电容和相间电容。

绝缘介质在交流电压作用下，会有电容电流流过。电容电流与电压之间有90度的相位差。实际上在交流电压的作用下不仅有电容电流，还有电导电流和吸收电流，这两部分电流流过绝缘介质时会引起能量的损耗，既介质损耗。下面是交流电压作用下绝缘介质损耗角分析图：

由上图（a）把电气设备的主绝缘看作是一个电阻R和一个理想的纯电容C p并联而成。电容 C p流过的电流Ic超前电压U90度，电阻R流过的电流I R 与电压U同相位，它代表绝缘介质在交流电压作用下由于存在电导电流和吸收电流引起的有功损耗。

由图（b）可见，有功损耗越大，电流I R也越大，角度δ也越大。因此可用角度δ的大小来表征交流电压作用下绝缘介质内部有功损耗的严重程度。由图可知：

介质损耗所以当试验电压U及电源频率一定，被试品电容值一定时，介质损耗P与tanδ成正比。

在绝缘试验时，通过测量介质损耗角的正切值tanδ来反应介质损耗的大小。当被试品绝缘受潮，劣化时。有功损耗电流增加，介质损耗角正切值也增加。因此用介质损耗角正切值来判断

绝缘是否受潮劣化。

3 测量方法：

随着电子信息技术在自动化测试仪器中的应用，现在一般使用介质损耗测试仪。只要给被试品的主绝缘上施加一个交流试验电压，既可测出tanδ值。操作步骤按所购买仪器说明书要求进行。

4 试验结果的判断：

可根据介质损耗角的正切值与试验电压的变化曲线图来判断，下面是变化曲线图：

（三）绝缘油实验

绝缘油有变压器油，电容器油，电缆油等不同用途的绝缘油。这里以变压器油为例。根据变压器油的低温凝固点不同，分为10号，25号，和45号三个牌号。分别适用于我国不同的气候地带。

1 试验目的

变压器油的质量好坏直接影响变压器身绕组的绝缘状况。因此必须按规程进行试验。

绝缘油的检验：分新油、投运前的油、运行中的油。不同阶段的油质检验有不同的试验项目和标准要求。

2 试验仪器

绝缘介质介电强度测试仪（用于变压器油击穿电压试验）

3 试验步骤按仪器说明书进行。

4 试验结果判断：取6次放电电压的平均值与规程规定的击穿电压对照，符合规程要求既为合格。

（五）交流耐压实验

1.概述

交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法，它

对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义，也是保证设备绝缘水平、避免发生绝缘事故的重要手段。因为交流耐压试验能充分反映电气设备在交流电压下运行时的实际情况，能真实有效地发现绝缘缺陷。交流耐压试验是破坏性试验。在试验之前必须对被试品先进行绝缘电阻、吸收比、泄漏电流、介质损失角等项目的试验，若试验结果正常方能进行交流耐压试验，若发现设备绝缘情况不良，通常应先进行处理后再做耐压试验，避免造成不应有的绝缘击穿。

2.交流试验电压的产生

高压试验变压器回路

交流耐压试验的接线，应按被试品的电压、容量和现场实际试验设备条件来决定。图1是一种典型的试验接线。

串联谐振电路

对于发电机、变压器、SF6组合电器(GIS)和交联电缆等容量较大的被试品进行交流耐压试验，需要大容量的试验设备，这时可以采用串联谐振试验装置，它能以较小的电源容量试验较大电容和较高试验电压的试品，回路由被试品负载电容和与之串联的电抗器和电源组成，如图2所示。

图3为串联谐振的等效电路及其相量图。

图3为串联谐振的等效电路及其相量图。

其中XL=ωL 、XC=1/ωC 、ω＝2πf 。当XL=XC ，即

时电路处于谐振状态。此时回路中的电流达到最大。

由于试验回路中的 R 很小，故试验回路的品质因数很大，因此 用这种方法能用电压较低的试验变压器得到较高的试验电压。而且当被试品击穿时，电路失去谐振条件（不再满足 XL=XC ），电源输出电流自动减小，试品两端的电压骤然下降，从而限制了对被试品的损坏程度。

目前根据调节方式的不同，串联谐振装置分为工频串联谐振装置和变频串联谐振装置两大类。前一种工频串联谐振装置工作频率为50Hz ，带可调电抗器。该电抗器的电感量能连续可调，当试验电压较高时，可以作成几个电抗器串联使用。后一种变频LC

f π21=R

X U U U U Q L L C ===

串联谐振装置带固定电抗器，工作频率一般为30～300Hz。该装置依靠大功率的变频电源，使回路达到谐振，所用电抗器的电感量是不可调的，而试验频率随被试品的电容量不同而改变。由于变频串联谐振装置的试验频率随不同电容量的被试品而变化，所以其使用范围受到了一定的限制。

下图为电抗器可调的串联谐振装置。输出电压最高（两节电抗器串联使用时）为460kV，适用的电容量范围为1500～6000pf。

3.试验设备

交流耐压试验用的设备通常有试验变压器、调压设备、电压测量装置、保护球隙、保护电阻及相关的控制装置等。

高压试验变压器

高压试验变压器具有电压高、容量小、持续工作时间短等特

点，因此我们在进行耐压试验前应根据这些特点及被试品的实际情况来加以正确地选择。

电压的选择

我们应根据被试品该进行的试验类型，再根据相关的技术标准，如华北电力集团公司2002年《电力设备交接和预防性试验规程》、GB 50150-91《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》、DL/T《电力设备预防性试验规程》等来确定试验电压，根据该试验电压我们再来选择电压合适的试验变压器。当试验电压比较高时，可采用多级串接式试验变压器。此外，还应考虑试验变压器所需低压侧电压是否与现场电源电压、调压器相匹配等问题。

电流的选择

试验变压器的额定电流应能满足被试品的电容电流和泄漏电流的要求。

调压器

调压器应能从零开始平滑地调节电压，以满足试验所需的任意电压。调压器的输出波形，应尽可能地接近正弦波，容量也应满足试验变压器的要求，通常与试验变压器容量相同。常用的调压器有自耦调压器、移圈调压器和感应调压器等。由于移圈调压器的输出电压波形在某一范围内有较大的畸变，所以现场最好少使用移圈调压器调压。

自耦调压器

它利用变动碳刷接触的位置，改变一次绕组与二次绕组的匝数比，以达到调压的目的。由于自耦调压器具有体积小、重量轻及波形好等优点，所以其应用比较广泛。但又因为其是用碳刷接触调压，所以容量受到限制，所以常用于500V及以下小容量调压。

保护电阻

试验变压器的高压输出端应串接保护电阻，用来降低试品闪络或击穿时变压器高压绕组出口端的过电压，并能限制短路电流。此保护电阻的取值一般为～?/V，并应有足够的热容量和长度。该电阻的阻值不易太大，否则会引起正常工作时回路产生较大的压降和功耗。保护电阻可采用水电阻或绕线电阻，若选用绕线电阻则应注意其匝间绝缘的强度，以免匝间闪络。保护电阻的长度可以如下选择：当试品击穿或闪络时，保护电阻不应发生沿面闪络，它的长度应能耐受最大试验电压，并有适当的裕度。保护电阻的最小长度可以参照下表选用。