重庆大学高电压技术 3 电气设备绝缘试验技术

第一篇高电压绝缘与试验第三章电气设备绝缘试验技术

主要内容

3-1 绝缘参数的测量(电气设备特性试验)

3-2 工频高电压试验(交流耐压试验)

3-3 直流高电压试验(直流耐压试验)

3-4 冲击高电压试验

电介质理论仍远未完

善，须借助于各种绝缘

实验来检验和掌握绝缘的状态和性能。

为什么要进行电气设备绝缘试验

为了电力系统安全可靠的运行。绝缘往往是电力系统中的薄弱环节，绝缘故障通常是引发电力系统事故的首要原因。 电力设备绝缘在运行中受到电、热、机械等各种因素的作用，其性能将逐渐劣化，出现缺陷，造成故障。

通过对绝缘的试验和各种特性的测量，了解并评估绝缘在运行过程中的状态，从而能早期发现故障

电气设备的绝缘试验

出厂试验

运行中定期的预防性试验

型式试验

安装后的交接验收试验

按照对设备造成的影响程度分类

非破坏性试验

(检查性试验或特性试验)测绝缘电阻（吸收比）、泄漏电流、介质损耗、

局部放电等。

破坏性试验(耐压试验)检查绝缘的电气强度：

工频耐压、感应耐压、直流耐压、雷电和操作冲击特性。

耐压试验（破坏性试验）

优点：对绝缘考核严格，能保证绝缘具有一定的绝缘水平和裕度。缺点：只能离线进行，并可能在试验中给绝缘造成一定的损伤。特性试验（非破坏性试验）

优点：在较低的电压下或者其他不会损伤绝缘的方法测量绝缘的各种情况，从而判断绝缘内部的缺陷。

缺点：对绝缘耐压水平的判断比较间接。

按照设备是否带电的方式分类

在线：被测设备处于带电运行状态，连续或定时监测。 离线：被测设备退出运行状态，周期性的间断测量。

绝缘预防性试验

准则

破坏性试验非破坏性试验

电气设备绝缘缺陷分类

?集中性缺陷

(如绝缘开裂、局部磨损、局部受潮、介质中内含气泡、杂质等)

?分布式缺陷

(绝缘全面受潮、老化、变质等)

3-1绝缘参数的测量3-2工频高电压试验3-3直流高电压试验3-4冲击高电压试验

3.1 绝缘参数的测量

3.1.1 绝缘电阻和吸收比的测量3.1.2 介质损失角正切tgδ的测量3.1.3 局部放电的测量

3.1.4 绝缘油的色谱分析

?绝缘电阻

最基本的综合性特性参数。

?吸收比

通过测量绝缘电阻可获得吸收比.

检验绝缘是否严重受潮或存在局部缺陷。

3.1.1 绝缘电阻和吸收比的测量

g

I U R =∞

开关S 合闸作为时间的起点，在的极短时间内，层间电压按下式分布。

212

10

C C C U

U +=2

11

20

C C C U

U +=双层介质的吸收现象

双层介质等效电路图

达到稳态时（t →∞），层间电压按电阻分配

2

11

1R R R U

U +=∞

2

12

2R R R U

U +=∞

2

1R R U

I I g +=

=∞此时回路电流为电导电流

吸收和泄漏电流及绝缘电

阻的变化曲线

??

???????? ??+-+++=-τ

t e R R R C C C R R R U u 2122112122???

??????? ??+-+++=-τ

t e R R R C C C R R R U u 2112122111()

2

12

121R R R R C C ++=τ由于吸收现象，U 1∞≠ U 10，U 2∞≠ U 20，在这个过程中的电压按下式变化

?流过夹层电流：

a

g t

C R C R i I e R R R R C C C R C R U R R U i i i i i +=++-++=+=+=-τ

21212

212

1122212

211)()()(τ

t

e

C R C R R R C C R R R R C C t i U

t R --++++=

=2

1122212

212

1212

21)()()()()

()(绝缘上的电阻值为：

当绝缘严重受潮或出现导电性缺陷时，阻值R 1、R 2或两者之和显著减小，减小，I g 大大增加，而i a 迅速衰减。

Ig:电导电流

i a:吸收电流

τ?绝缘电阻指吸收电流按指数规律衰减完毕后测得

的稳态电阻值，测量绝缘电阻可有效反应绝缘整体受潮、局部严重受潮或贯穿性缺陷等。

吸收过程长，

绝缘电阻大

吸收过程短，

绝缘电阻小

R

''

60

R

''

15

不同绝缘状态下的绝缘电阻的变化曲线

R60已经接近于稳态绝缘电阻值R∞，K恒大于1。如绝缘良好，吸收现象显著，则K值较大；如果绝缘受潮或

内部有集中性的导电通道，由于I

g 大大增加，而I

a

迅速

衰减，K值接近于1.

"

"

15

60

R

R K

试品容量小，吸收比：绝缘状态的诊断

?吸收比是同一试品在两个不同时刻的绝缘电阻的比值，所以排除了绝缘结构和体积尺寸的影响。

?注意：通常以K大于1.3作为设备绝缘状态良好的标准，但是还要结合电阻值的大小进行综合判断。如，有些变压器的K虽大于1.3，但R值却很低。所以应将R值和K值结合起来考虑，方能作出比较准确的判断。

大容量电气设备中，吸收现象延续很长时间，吸收比不能很好地反映绝缘的真实状态，用极化指数再判断。

m in

1m in

10P R R

试品容量大，极化指数：如绝缘良好，极化指数不小于1.5。

为加压10 min 时的绝缘电阻R 10′与1 min 时电阻R 1′之比值

测量绝缘电阻可有效地发现下列缺陷：

(1)总体绝缘质量欠佳；

(2)绝缘受潮；

(3)两极间有贯穿性导电通道；

(4)绝缘表面情况不良；

测量绝缘电阻不能发现下列缺陷：

(1)绝缘中的局部缺陷(如非贯穿性的局部损伤、含有气泡、分

层脱开等)；

(2)绝缘老化(因为老化了的绝缘，其绝缘电阻还可能是相当高

的)。

测量绝缘电阻与吸收比的方法

测量仪表：一般用兆欧表进行绝缘电阻与吸收比的测量。为了测准吸收比，需用灵敏度足够高的兆欧表

兆欧表的电压：500、1000、2500、5000V等

兆欧表的种类:

● 摇表：现场仍较多采用带有手摇直流发电机的兆

欧表，俗称摇表;

● 晶体管兆欧表：采用电池供电，晶体管振荡器产

生交变电压，经变压器升压及倍压整流后输出直流电

压

兆欧表选择：根据设备电压等级的不同，选用不同电压的兆欧表

? 额定电压1kV及以下者使用1000V兆欧表

? 1kV以上者使用2500V 兆欧表