第五章电气设备绝缘试验一
《高电压技术》复习纲要
《高电压技术》复习纲要第一篇 高电压绝缘及试验第一章 电介质的极化、电导和损毁高压（HV ）：10~220kV 超高压（EHV ）：330~750kV 特高压（UHV ）：1000kV 及以上电介质中的能量损耗：在电场的作用下，电介质由于电导引起的损耗和有损极化（如偶极子极化、夹层极化等）引起的损耗，总称为电介质的损耗。
介质损耗角 δ 为功率因数角 φ 的余角，其正切 tg δ 又可称为介质损耗因数，常用百分数（%）来表示。
定义δ 为介质损失角，是功率因数角ϕ 的余角 介质损失角正切值tg δ ，如同εr 一样，取决于材料的特性，而与材料尺寸无关，可以方便地表示介质的品质1-4电介质电导与金属电导的本质区别？电介质电导主要为离子式电导，即电解式电导；金属电导主要为自由电子电导。
R 3i 3 CI 2 RI 2 3I 1I CRIItg =δ第二章 气体放电的物理过程气体的电离形式：碰撞电离：气体放电中，碰撞电离主要是电子和气体分子碰撞而引起的 在电场作用下，电子被加速而获得动能。
当电子的动能满足如下条件时，将引起碰掩电离光电离：光辐射引起的气体分子的电离过程称为光电离 热电离：因气体热状态引起的电离过程称为热电离 负离子的形成：有时电子和气体分子碰撞非但没有电离出新电子，反而是碰撞电子附着分子，形成了负离子表面电离：气体中的电子也可能是从金属电极的表面电离出来的（逸出功：从金属表面电极表面逸出电子需要一定的能量，通常称为逸出功）汤逊气体放电理论：汤逊理论认为，当pS 较小时，电子的碰撞电离和正离子撞击阴极造成的表面电离起着主要作用，气隙的击穿电压大体上是pS 的函数 流注气体放电理论：认为电子碰撞电离及空间光电离是维持自持放电的主要因素，并强调了空间电荷畸变电场的作用汤逊理论适用于均匀电场，流注理论适用于不均匀电场巴申曲线：假设S 保持不变，当P 增大时，电子的平均自由行程缩短了，相邻两次碰撞之间，电子积聚到足够动能的几率减小了。
高电压技术电气设备绝缘试验课件
交流耐压试验是检验电气设备绝缘性能的重要手段，通过施加高于正常工作电压的交流电压，测试设备的绝缘强 度和耐压能力。
详细描述
交流耐压试验通常在设备安装完毕后进行，以检验设备在正常工作电压下的绝缘性能。该试验通过施加一定时间 的交流高电压，模拟实际运行中的过电压情况，以检验设备的绝缘材料和结构是否能够承受。
绝缘材料的物理和化学性质
绝缘材料的物理和化学性质，如密度、硬度、热导率、热膨胀系数 等，对电气设备的运行稳定性和寿命也有重要影响。
绝缘材料的机械性能
绝缘材料的机械性能，如抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，决定 了电气设备在受到外力作用时的稳定性和安全性。
绝缘电阻和介电常数
绝缘电阻的定义和测量
绝缘电阻是衡量绝缘材料导电性能的重要参数，通常通过测 量加压后的电流和电压来计算。绝缘电阻越大，说明绝缘性 能越好。
结论与建议
根据分析结果，提出相应的处 理建议和预防措施，确保设备
安全运行。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
06
绝缘试验技术的发展趋 势与展望
新材料在绝缘试验中的应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
随着新材料技术的不断发展，越来越多的新材料被应用于 电气设备绝缘试验中，以提高试验的准确性和可靠性。
详细描述
例如，脉冲电压和变频电压等高电压新技术在绝缘试验 中得到了广泛应用。这些技术的应用有助于更准确地模 拟实际运行中的电压情况，提高绝缘试验的可靠性和准 确性。同时，这些技术的应用也有助于缩短试验时间， 提高工作效率。
智能化和自动化在绝缘试验中的发展前景
总结词
随着智能化和自动化技术的不断发展，其在电气设备 绝缘试验中的应用前景广阔。
高电压技术考试复习题与答案.
⾼电压技术考试复习题与答案.第⼀章⽓体放电的基本物理过程⼀、选择题1)A ．碰撞游离 C ．光游离 D ．电荷畸变电场2) 先导通道的形成是以的出现为特征。
A ．碰撞游离B ．表⾯游离C ．热游离D ．光游离3) 电晕放电是⼀种。
A ．⾃持放电B ．⾮⾃持放电C ．电弧放电D ．均匀场中放电 4) ⽓体内的各种粒⼦因⾼温⽽动能增加，发⽣相互碰撞⽽产⽣游离的形式称为。
A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表⾯游离5) ______型绝缘⼦具有损坏后“⾃爆”的特性。
A.电⼯陶瓷B.钢化玻璃C.硅橡胶D.⼄丙橡胶6) 以下哪个不是发⽣污闪最危险的⽓象条件？A.⼤雾B.⽑⽑⾬C.凝露D.⼤⾬7) 污秽等级II 的污湿特征：⼤⽓中等污染地区，轻盐碱和炉烟污秽地区，离海岸盐场3km~10km 地区，在污闪季节中潮湿多雾但⾬量较少，其线路盐密为 2/cm mg 。
A .≤0.03 B.>0.03~0.06 C.>0.06~0.10 D.>0.10~0.258)以下哪种材料具有憎⽔性？A . 硅橡胶 B.电瓷 C. 玻璃 D ⾦属⼆、填空题9) 、电晕放电、刷状放电、⽕花放电、电弧放电10) 根据巴申定律，在某⼀PS 值下，击穿电压存在极⼩值。
11) 在极不均匀电场中，空⽓湿度增加，空⽓间隙击穿电压提⾼。
12)13) 击穿特性。
14) ⽓体中带电质⼦的消失有扩散、复合、附着效应等⼏种形式15)16) 17) 标准参考⼤⽓条件为：温度C t 200=，压⼒=0b 101.3 kPa ，绝对湿度30/11m g h = 18)越易吸湿的固体，沿⾯闪络电压就越_低_____ 19)等值盐密法是把绝缘⼦表⾯的污秽密度按照其导电性转化为单位⾯积上___Nacl_______20) 料三、计算问答题21)简要论述汤逊放电理论。
22) 为什么棒－板间隙中棒为正极性时电晕起始电压⽐负极性时略⾼？ 23)影响套管沿⾯闪络电压的主要因素有哪些？ 24) 某距离4m 的棒-极间隙。
电气设备绝缘试验
电气设备绝缘试验
•3.6 交流耐压试验
耐压试验
对绝缘施加一个比工作电压高得多的电压 进行试验。在试验过程中可能引起设备绝 缘的损坏，故又称破坏性试验。
为避免设备损坏，耐压试验要在非破坏性 试验后进行，即在非破坏试验合格后方允 许进行。
处于低电位，调试方便安全，主要用于实验室试验
•反接线：Ｄ点接高压，Ｃ点接地，试品一端直接接地。电桥本体应有
高绝缘强度，有可靠的接地线 ，适用于现场试验
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电气设备绝缘试验
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•正接线
电气设备绝缘试验
•西林电桥反接线
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现场试验中：有许多 一端接地的试品，如 敷设在地下的电缆及 摆在地面的重大电气 设备，要改成对地绝 缘是不可能的，只能 改变电桥回路的接地 点。这样就产生了一 种反接法的西林电桥
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电气设备绝缘试验
5）测量介损的功效
测量介损能有效地发现的缺陷：
（1）绝缘受潮 （2）穿透性导电通道 （3）绝缘内含气泡的游离、绝缘分层、脱壳等 （4）老化劣化，绕组上附积油泥 （5）绝缘油脏污、劣化等
测量介损不易发现的局部性缺陷：
（1）非穿透性局部损坏（测介损时没有发生局部放电） （2）很小部分绝缘的老化劣化 （3）个别的绝缘弱点
电气设备绝缘试验
•4). 测量的影响因素
•（1）温度的影响——尽可能在10~30℃的条件下测量
•（2）试验电压的影响——测量 与
•
于判断绝缘的状态和缺陷的类型，图3-13
的关系，有助
•（3）试品表面泄漏的影响——将试品擦拭干净，必要时
•
加屏蔽
•（4）试品电容量的影响——对电容量大的试品，测
关于电气设备绝缘的试验
⏹⏹第五章电气设备绝缘试验（一）电气设备绝缘试验可分为两大类：（1）耐压试验（破坏性试验）：模仿设备绝缘在运行过程中可能受到的各种电压，对绝缘施加与之相等的或更为严格的电压，从而考研绝缘耐受这类电压的能力，称为耐压试验。
对绝缘考察严格，但容易造成不必要的绝缘损坏。
（2）检查性试验（非破坏性试验）：测定绝缘某些方面的特性，并据此间接地判断绝缘的状况，称为检查性试验。
这类试验一般在较低的电压下进行，通常不会导致绝缘的击穿损坏。
由此可见，上述两类试验时互为补充，而不能相互代替的。
当然，应先做检查性试验，据此再确定耐压试验的时间和条件。
5-1 测定绝缘电阻绝缘电阻是反映绝缘性能的最基本的指标之一，通常都用兆欧表测量绝缘电阻。
其工作原理图可参考图5-1-1。
通常兆欧表的量程为500V、1000V、2500V、5000V等。
图5-1-1 兆欧表原理电路图如图5-1-2是用兆欧表测套管绝缘的接线图，兆欧表对外有三个接线端子，测量时，线路端子（L）接被试品的高压导体；接地端子（E）接被试品外壳或地；屏蔽端子（G）接被试品的屏蔽环或别的屏蔽电极。
图5-1-2 用兆欧表测套管绝缘的接线图如前所述，一般电介质都可以用图1-4-2所示的等效电路图来表示。
图中，串联之路RP —CP代表电介质的吸收特性，如绝缘良好，则最终Rlk和RP的值都很大，稳定的绝缘电阻值也很高。
反之，绝缘受潮时，则不仅最后稳定的电阻很低，而且还会很快达到稳定值。
因此，也可以用绝缘电阻随时间而变化的关系来反映绝缘的状况。
通常用时间为60s和15s时所测得的绝缘电阻值之比，称为吸收比K，即K=R60/R15如绝缘良好，则此值应大于1.3~1.5。
对于某些容量较大的电气设备，其绝缘的极化和吸收的过程很长，上述的吸收比K还不能充分反映绝缘吸收过程的整体。
此时可增测极化指数PP=R10min /R1min如绝缘良好，则此值应大于1.5~2.0。
测量绝缘电阻可以有效发现下列缺陷：（1）总体绝缘质量欠佳；（2）绝缘受潮；（3）两极间有贯穿性的导电通道；（4）绝缘表面情况不良。
高压电技术课后习题答案
第一章电介质的极化、电导和损耗第二章气体放电理论1)流注理论未考虑的现象。
表面游离2)先导通道的形成是以的出现为特征。
C--A．碰撞游离 B．表面游离C．热游离 D．光游离3)电晕放电是一种。
A--A．自持放电 B．非自持放电 C．电弧放电 D．均匀场中放电4)气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称为C--A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离5)以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？D--A.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨6)以下哪种材料具有憎水性？A--A.硅橡胶B.电瓷C.玻璃D金属20)极性液体和极性固体电介质的相对介电常数与温度和电压频率的关系如何？为什么？极化液体相对介电常数在温度不变时，随电压频率的增大而减小，然后就见趋近于某一个值，当频率很低时，偶极分子来来得及跟随电场交变转向，介电常数较大，当频率接近于某一值时，极性分子的转向已经跟不上电场的变化，介电常数就开始减小。
在电压频率不变时，随温度的升高先增大后减小，因为分子间粘附力减小，转向极化对介电常数的贡献就较大，另一方面，温度升高时分子的热运动加强，对极性分子的定向排列的干扰也随之增强，阻碍转向极化的完成。
极性固体介质的相对介电常数与温度和频率的关系类似与极性液体所呈现的规律。
21)电介质电导与金属电导的本质区别为何？１）带电质点不同：电介质为带电离子（固有离子，杂质离子）；金属为自由电子。
２）数量级不同：电介质的γ小，泄漏电流小；金属电导的电流很大。
３）电导电流的受影响因素不同：电介质中由离子数目决定，对所含杂质、温度很敏感；金属中主要由外加电压决定，杂质、温度不是主要因素。
22)简要论述汤逊放电理论。
设外界光电离因素在阴极表面产生了一个自由电子，此电子到达阳极表面时由于α过程，电子总数增至eαd 个。
假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（eαd －1）个正离子。
这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极．按照系数γ的定义，此（eαd －1）个正离子在到达阴极表面时可撞出γ（eαd －1）个新电子，则( eαd -1)个正离子撞击阴极表面时，至少能从阴极表面释放出一个有效电子，以弥补原来那个产生电子崩并进入阳极的αd电子，则放电达到自持放电。
电气设备绝缘预防性试验
4、泄漏电流：任何一种绝缘材料没有绝对不导电的， 在绝缘材料两端加上电压，总会有电流通过，这个电流 的有功分量就叫做泄漏电流。
5、介质损耗角。介质在交流电压下流经电阻的有功分 量与流经电容的无功分量的比值，即总电流与电压之间 的夹角的余角δ称为介质损失角，δ的正切值称为介质 损耗正切，用来反映电介质损耗的大小
10．出厂调试口 11. 操作功能键 12. 注意事项
电气设备绝缘预防性试验
正接法
反接法
电气设备绝缘预防性试验
正接法：(被试设备的低压测量端或二次端对地绝 缘)专用高压电缆从仪器后侧的Cx端上引出接被试 设备高压端；专用低压电缆从仪器的Zx端引出接 被试设备低压端此时，Cx的芯线跟屏蔽层等效， 可相连；但Zx的芯线与屏蔽层严禁短接，否则无 取样，无法测量；
试验中的注意事项：
在升压和耐压过程中，如发现电流表指示急剧增加，调压器 往上升方向调节，出现电流上升、电压基本不变甚至有下降的趋 势，被试品冒烟、焦臭、闪络、燃烧或发出击穿响声，应立即停
止升压，降压停电后检查原因。这些现象如查明是绝缘部分出现 的，则认为被试品交流耐压试验不合格。如确定被试品的表面闪 络是由于空气湿度或表面脏污等所致，应将被试品清洁干燥处理 后，再进行试验。
或用其它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
包含的种类：绝缘电阻试验、介质损耗角正切试验、 局部放电试验、绝缘油的气相色谱分析等
破坏性试验，即耐压试验：以高于设备的正常运行电
压来考核设备的电压耐受能力和绝缘水平。耐压试验对绝 缘的考验严格，能保证绝缘具有一定的绝缘水平或裕度； 缺点可能在试验时给绝缘造成一定的损伤
缺点
由于绝缘电阻的测量中试验电压较低，故仅对 绝缘缺陷贯通在被试品两极之间时，其绝缘电阻 才会有明显的变化，才能较灵敏地检测出缺陷来 ，而对于绝缘只有局部缺陷，两极间仍有部分良 好的绝缘的被试品，其绝缘电阻降低很少，绝缘 电阻测量就不能灵敏的检查出来。
5.5 绝缘油中溶解气体的色谱分析
变压器绝缘材料主要是绝缘油和绝缘 纸，变压器在故障下产生的气体主要 是来源于油和纸的热裂分解，气相色 谱分析就是根据故障时产生的气体在 绝缘油中含量的多少，判断其故障类 型。
2013-3-15
第五章 电气设备绝缘试验（一）
1 过热性故障
1.1 裸金属过热 如果设备内的热量只引起绝缘油的分解时，一 般称为裸金属过热。它包括分接开关接触不良、 引线和分接开关的连接处焊接不牢，铁心多点接 地或局部短路等。油中气体的特征是，烃类相应 增多，其中甲烷和乙烯是特征气体，二者之和一 般为总烃的80%以上，当故障点的温度较低时， 甲烷所占比例大；随着温度升高，乙烯比例有所 增加。此外，氢气也急剧增高，但没有烃类气体 增长速度快。当严重过热时也会产生少量乙炔气 体，但不超过总烃的 6%。
色谱分析仪
2013-3-15
第五章 电气设备绝缘试验（一）
第五章 电气设备绝缘试验（一）
2.3 局部放电故障
常发生在油浸纸绝缘中的气体空穴内 或悬浮带电体的空间内，该类放电产 生的特征气体是氢气，其次是甲烷， 当放电能量密度高时，也会产生少量 的乙炔气体)一般不超过 2%。 无论是哪一种放电，只要有固体绝 缘介入时，都会产生一氧化碳和二氧 化碳气体
2013-3-15 第五章 电气设备绝缘试验（一）
201ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ-3-15
第五章 电气设备绝缘试验（一）
2
放电性故障
2.1 高能量放电(电弧放电) 是指线圈匝间、层间绝缘击穿，过电压 引起内部闪络，引线断裂引起的闪络，分 接开关飞弧和电容屏击穿等引起电弧放电 故障。这类故障产气急剧，产气量大。其 故障特征气体主要是乙炔(占总烃20%-70%) 和氢气，其次是乙烯和甲烷。由于故障能 量较大，所以总烃很高。如果涉及固体绝 缘一氧化碳也相对较高。
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比值
KR60/R15
定义极化指数P：
为加压10分钟时的绝缘电阻与1分钟时电阻之比值
PR10/R1
8
绝缘状态的判定
若绝缘内部有集中性导电通道，或绝缘严重受潮，则电阻 R1 、R2会显著降低，泄漏电流大大增加，时间常数τ大为 减小，吸收电流迅速衰减。即使绝缘部分受潮，只要R1与 R2中的一个数值降低，τ值也会大为减小，吸收电流仍会 迅速衰减，仍可造成吸收比K（及极化指数P，下同）的 下降。当K＝1或接近于1，则设备基本丧失绝缘能力。
T .O.
图5 - 2 -1 测 量 泄 漏
电流的电路图
R — 保护电阻；P— 放电管 T .O . — 被 试 品 ； H — 高 电 位 电 极 L — 低电 位 电极 ； PA — 直流 微 安表 C — 缓冲电容；K — 旁路开关；S — 屏蔽系统
图5 -2 - 2 被 试 品 一 极 已 固 定 接 地
20
1.西林电桥的基本原理
西林电桥：
高压臂：代表试品的Z1；无损耗的标准电容CN， 它以阻抗Z2作为代表。 低压臂：处在桥箱体内的可调无感电阻R3，以 Z3来代表；无感电阻R4和可调电容C4的并联， 以Z4来代表 保护：放电管P
电桥平衡：检流计G检零
屏蔽：消除杂散电容的影响
21
电桥的平衡条件：
Z1/Z3 = Z2/Z4
13
测量绝缘电阻注意事项
• 试验前后将试品接地放电 • 高压测试连线架空 • 测吸收比和极化指数时，应待电源电压稳定后再接入试品 • 防止试品向兆欧表反向放电 • 绕组的影响 • 绝缘电阻与温度的关系
14
§5-2 测定泄漏电流
测量泄漏电流的两种测试电路
H
T .O .
L
S
R P
C PA A
K
AS M
时的测试电路
T .O. — 被 试 品 ； M — 测 量 系 统 ；
S— 屏蔽系统
15
测量电力变压器主绝缘泄漏电流的接线
T1――调压器； T2――高压试验变压器； D――高压硅堆 R――保护电阻； C――滤波电容； T――被试变压器
16
直流电源的要求
• 输出电压（幅值、脉动系数小于3%） • 输出电流 （1mA 以下，电压不减低） • 电源保护（保护电阻，放电管、并联电容、
并联等值回路
tgδ= 1/ ωRx Cx =ωR4 C4 Cx = R4CN/[R3 (1+tg2δ)]
串联等值回路
tgδ= ωRx Cx =ωR4 C4 Cx = CNR4/R3
Cx：因为tg2 极小，故两
种等值电路的Cx近似相等
西林电桥的基本回路
22
接线方式
23
屏蔽：
杂散电容：高压引线与低压 臂之间有电场的影响，可看 作其间有杂散电容Cs。由于 低压臂的电位很低，Cx和C0 的电容量很小，如C0一般只 有50100pF，杂散电容Cs的 引入，会产生测量误差。若 附近另有高压源，其间的杂 散电容Cs1会引入干扰电流iS， 也会造成测量误差
不同绝缘状态下的绝缘电阻的变化曲线 9
测量绝缘电阻与吸收比的方法
测量仪表：兆欧表
摇表：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 的 电 压 ： 500 、 1000 、 2500、5000V等
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。例：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
双层介质模型的电流－时间特性
i t U / R 1 R 2 U R 2 C 2 R 1 C 1 2 / C 1 C 2 2 R 1 R 2 R 1 R 2 e t /
C 1 C 2 R 1 R 2 / R 1 R 2
双层介质等值电路图 吸收和泄漏电流及绝缘电阻的变化曲6 线
在线：在被试设备处于带电运行的条件下，对
设备的绝缘状况进行连续或定时的监测
特点：只能采用非破坏性试验方式。除测定
绝缘特性的数值外，还可分析特性随时间的变化 趋势，显著提高了其判断的准确性
4
• 绝缘预防性试验概念：为了对绝缘状 态做出判断，需对绝缘进行各种试验 和监测，通称为绝缘预防性试验。
5
5-1 测定绝缘电阻
第五章 电气设备绝缘试验（一）
绝缘监测和诊断的基本概念 绝缘电阻和泄漏电流的测量 介质损耗角正切的测量
1
2. 按照设备是否带电的方式分类（两类）
离线：要求被试设备退出运行状态，通常是周
期性间断地施行
特点：可采用破坏性试验和非破坏性试验两
种方式。耐压试验往往是在非破坏性试验之后才 进行。缺点是对绝缘耐压水平的判断比较间接， 尤其周期性的离线试验更不易判断准确
兆欧表的原理结构图
10
例：用兆欧表测量套管绝缘电阻
LL G E 兆欧表
芯柱 法兰 瓷体屏蔽环
图5 1 2 用兆欧表测套管绝缘的接线图
11
测量绝缘电阻能发现的缺陷
• 总体绝缘质量欠佳 • 绝缘受潮 • 两极间有贯穿性的导电通道 • 绝缘表面情况不良
12
测量绝缘电阻不能发现的缺陷
• 绝缘中的局部缺陷 • 绝缘的老化
需要屏蔽，消除杂散电容的 影响
西林电桥的基本回路
24
2.存在外界电磁场干扰时的测量
现场试品：难以实现屏蔽，干扰ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ严重
两次测量法：第一次测得tg1和Cx，然后倒换试验
变压器原边电源线的两头(试验电压U的相位转
180)，测得第二次的数值tg2和Cx，可用下式计 算得准确的tg和Cx值：
旁路开关）
17
注意事项
• 与测绝缘电阻相同 • 电压保持时间1分钟（待电容电流和吸收电
流充分衰减），泄漏电流稳定
18
试验特点
• 所加直流电压较高，可以发现一些兆欧表不能发 现的缺陷
• 直流电压逐渐升高，可观察电流与电压关系的线 性度
• 线性刻度，能精确读取
19
§5-3 介质损耗角正切的测量
西林电桥的基本原理 存在外界电磁场干扰时的测量 测试功效 注意事项
i a U R 2 C 2 R 1 C 1 2 /C 1 C 2 2 R 1 R 2 R 1 R 2 e t/
K t/e 在工程应用上，把介质处在吸收过程时的U/i也称为绝缘 电阻R
吸收和泄漏电流及绝缘电阻的变化曲线
7
定义吸收比K：
加压60秒时的绝缘电阻与15秒时绝缘绝缘电阻之