第10章绝缘实验

所测绝缘电阻是随测量时间变化而变化，当t＝∞时， 测量值为R=R∞，特别是电容量较大时，测量到R∞的值要 较长时间。 在实际试验中，规程规定，只需测量60s时的绝缘电 阻值，即R60S的值，当电容量特别大时，吸收现象特别
明显，如大型发电机，可以采用10min时的绝缘电阻值。
第十章 绝缘试验 第一节 绝缘电阻测量
第二节 介质损耗角正切值（tanδ）的测量

电容电流I C
一、tanδ测量的意义及原理
通过测量介质损耗tgδ是可以反映绝缘 的一系列故障，如绝缘受潮，油或浸 渍剂脏污或劣化变质，绝缘中有气隙 发生放电等。
I
δ
ϕ
U
tgδ =
可检测的缺陷种类 与绝缘电阻的测量相比，介质损耗因数tgδ是表征绝缘功率损 耗大小的特征参数，与绝缘的体积大小无关。 tgδ在反映集中缺陷时不灵敏，测tgδ法适合检测分布性的绝缘 缺陷。
当K＝1或接近于1 → 设备 基本丧失绝缘能力。 K<1.3 时→ 可判断绝缘可能 受潮 。
吸收过程长， 绝缘电阻大
吸收过程短 绝缘电阻小
R15 s
R60 s
不同绝缘状态下的绝缘电阻的变化曲线
第十章 绝缘试验 第一节 绝缘电阻测量
二、绝缘电阻和吸收比测量
一般用兆欧表进行绝缘电阻与吸收比的测量，规定以加压60s 后测量的数值为该试品的绝缘电阻。 测试功效 ，可有效地发现： 两极间有穿透性的导电通道 整体受潮或局部严重受潮 表面污秽 不能发现的缺陷： z绝缘中的局部缺陷 z绝缘的老化 9判断方法：将所测电阻值与标准及以 往历史数据比较
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
第十章 绝缘试验 第一节 绝缘电阻测量
i ( μA)
发电机泄漏电流变化曲线 4 3 2
1
Ut / 2
Ut
U (kV )
1—良好绝缘；2—受潮绝缘； 3—有集中性缺陷；4—有危险的集中性缺陷
第十章 绝缘试验
第十章 绝缘试验 第一节 绝缘电阻测量
绝缘状态的判定
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。 绝缘部分受潮，只要R1与R2中一个数值降低，τ值也会大为减小 ，吸收电流仍会迅速衰减，仍使吸收比K（极化指数P）的下降。
高电压绝缘技术
第十章 绝缘试验
第十章 绝缘试验 ¾ 本章主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七 节 绝缘电阻测量 介质损耗角正切值（tgδ）的测量 电压分布的测量 局部放电测量 绝缘油的电气试验和气相色谱分析 耐压试验 绝缘在线监测
第十章 绝缘试验
电力设备绝缘在运行中受到电、热、机械、不良环境 等各种因素的作用，其性能将逐渐劣化，以致出现缺陷 ，造成故障，引起供电中断。 电力系统经常进行预防性试验，及时发现缺陷，进行 维修，可减少许多事故的发生。 绝缘的缺陷： 集中性的缺陷——悬式绝缘子瓷质开裂，电缆局部有 气隙、机械损伤、开裂等。 分布性的缺陷，电气设备整体绝缘性能下降——电机、 变压器、套管等绝缘中的有机材料受潮、劣化、变质等。
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
第十章 绝缘试验 第二节 介质损耗角正切值（tanδ）的测量
二、测量tanδ用的西林电桥
(一) 西林电桥工作原理
第十章 绝缘试验 第二节 介质损耗角正切值（tanδ）的测量
二、测量tanδ用的西林电桥
(一) 西林电桥工作原理
在实验室内：通常测试材 料及小设备，被试品是对地 绝缘的 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

反接法西林电桥的接线
第十章 绝缘试验 第二节 介质损耗角正切值（tanδ）的测量
第十章 绝缘试验 第一节 绝缘电阻测量
现亦采用电池供电的电子兆 欧表，或晶体管兆欧表（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 z 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
例：当试品绝缘有两种不同绝缘并联 组成
U 2ωC x tgδ = U 2ωC1 tgδ 1 + U 2ωC 2 tgδ 2
则： tg δ =
当C2/Cx越小，C2中缺陷（ tgδ 增大） 在测整体的 时越难发现 解决办法是将整体绝缘分解后分部测 量 （如分别对变压器线圈和套管的 tgδ 进行测量）
C1 C tg δ 1 + 2 tg δ 2 Cx Cx
二、测量tanδ用的西林电桥
(一) 西林电桥工作原理
电桥的平衡条件： Zx/Z3 = ZN/Z4 串联等值回路 tgδ=ωR4 C4 Cx = R4C0/R3 并联等值回路 tgδ=ωR4 C4 Cx = R4C0/[R3 (1+tg2δ)] Cx：因为tg2δ极小，故 两种等值电路的 Cx相等
1 1 ∗ = 1 ∗ 1 G x + jωCx G 4 + jωC4 jωC0 G 3
ICx Cx Gx西林电桥的基本回路 δ
IRx I U
tgδ = IRx/ICx
第十章 绝缘试验 第二节 介质损耗角正切值（tanδ）的测量
二、测量tanδ用的西林电桥
(一) 西林电桥工作原理
可通过直接测量电压和电流的角差来测量tgδ 方法：同时测量流过标准电容器电流（其相角与流过试品的容性电流的相角一 致）和流过试品的电流（全电流），得到二者之间的相角差，从而可以计算tgδ 的数值。 通过数字处理实现，有逐步取代平衡法测量的趋势。
屏蔽：使电晕电流 和表面泄漏电流不 经过微安表
第十章 绝缘试验 第一节 绝缘电阻测量
四、泄漏电流的测量
微安表直读法（高电位和低电位两种接法） 微安表在高 压侧，试品一 端接地，测量 系统在高压侧， 操作观察时特 别注意安全
微安表在低压侧， 读数操作安全，但 试品不接地
测量电力变压器主绝缘泄漏电流的接线
Rx：绝缘电阻
表面泄漏电流从Rf 流过不影响经过Rx 的电流I2
原理等效图
第十章 绝缘试验 第一节 绝缘电阻测量
仪表的读数与手摇式发电机的端电压或转速绝对值的关系不大 ，一般只要使得手柄的转速达到额定转速（通常为120r/min）的 80％以上即可，重要的是必须保持转速的恒定。 注意：当试品电容较大时，测量后须先将兆欧表从测量回路中 断开，然后才能停止转动发电机，以免试品电容电流反充损坏仪 器。 问题： 兆欧表与万用表不同之处：兆欧表 为什么不能用万用表 本身带有电压较高的电源，一般由手 测量绝缘电阻？ 摇直流发电机或晶体管变换器产生， 电压为500～5000V。如果用万用表 来测量设备的绝缘电阻，测得的只是 在低压下的绝缘电阻值，不能真正反 映在高压条件下工作时的绝缘性能。
U1∞
稳态电压U∞
R1 =U R1 + R2 R2 =U R1 + R2
U 2∞
u = U ∞ + (U 0 − U ∞ )e − t τ
t ⎡ R1 ⎤ − ⎛ C2 ⎞ R1 τ ⎟ +⎜ − e ⎥ u1 = U ⎢ ⎜ ⎟ ⎣ R1 + R2 ⎝ C1 + C2 R1 + R2 ⎠ ⎦ t ⎡ R2 ⎛ C1 R2 ⎞ −τ ⎤ ⎟ +⎜ − u2 = U ⎢ e ⎥ ⎜ ⎟ ⎣ R1 + R2 ⎝ C1 + C2 R1 + R2 ⎠ ⎦
第一部分：Ig与试品的总绝缘电阻(R1+R2)成反比； 第二部分：ia与试品绝缘均匀程度成正比；R1C1≈ R2C2，吸收现象 便不明显。 当绝缘严重受潮或出现导电性缺陷时： R1、R2或两者之和显著减小，Ig大大增加，而Ia迅速衰减
第十章 绝缘试验 第一节 绝缘电阻测量
绝缘电阻
U R (t ) = = i (C1 + C2 ) 2 ( R1 + R2 ) R1 R2 U = t t 2 − − U ( R2C2 − R1C1 ) U 2 2 τ τ + ( + ) + ( − ) e C C R R R C R C e 1 2 1 2 2 2 1 1 R1 + R2 (C1 + C2 ) 2 ( R1 + R2 ) R1 R2
1. 将兆欧表平稳放置。 2. 将被测电阻接入。 3. 均匀（额定转速）摇动发电机。 4. 指针稳定后，读取数值即为被测绝 缘电阻值。
屏蔽环
用兆欧表测电缆绝缘电阻的接线图
铅铠外皮
绝缘
导芯
第十章 绝缘试验 第一节 绝缘电阻测量
I1流过线圈1，产生力矩M1， I2流过Rx＋R2，产生力矩M2，角度α反映力矩差
R1 R2 τ = (C1 + C2 ) R1 + R2
第十章 绝缘#43; C1 R1 dt
t − U ( R2C2 − R1C1 ) 2 U τ i= + e R1 + R2 (C1 + C2 ) 2 ( R1 + R2 ) R1 R2
泄漏电流Ig
吸收电流ia
Pr UI r 1 = = Pc UI c ωC x R x
第十章 绝缘试验 第二节 介质损耗角正切值（tanδ）的测量
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