第9講：絕緣性能測試

1、高電壓工程系李黎回顧回顧u組合絕緣u絕緣子的絕緣u高壓套管的絕緣2本次課程本次課程第二篇：絕緣實驗u絕緣電阻測試n絕緣電阻n吸收比n搖表的使用n泄漏電流測量微安表u介損正切的測量n設(shè)備：西林電橋n倒相法原理34第二篇：電氣設(shè)備絕緣試驗第二篇：電氣設(shè)備絕緣試驗u大量試驗以了解設(shè)備絕緣狀況，確保安全運(yùn)行u非破壞性試驗：絕緣性能測試u破壞性試驗：耐壓測試54.1 4.1 絕緣電阻試驗絕緣電阻試驗u電氣設(shè)備的絕緣，絕大多數(shù)是組合絕緣。u雙層介質(zhì)的吸收現(xiàn)象： 吸收電流：由空間電荷極化造成吸收電流：由空間電荷極化造成6介質(zhì)受電過程：介質(zhì)受電過程：u合上S，C1和C2被充電，起始時刻2112021210CC

2、CUUCCCUU7u穩(wěn)態(tài)后，絕緣電壓按電阻分配21222111RRRUURRRUU8tteRRRCCCRRRUueRRRCCCRRRUu21221121222112122111212121)(RRRRCCu由電路理論的三要素法：9teRRRRCCCRCRURRUdtduCRui212122121122211111)()()(泄漏電流泄漏電流Ig吸收電流吸收電流ia當(dāng)絕緣嚴(yán)重受潮或出現(xiàn)導(dǎo)電性當(dāng)絕緣嚴(yán)重受潮或出現(xiàn)導(dǎo)電性缺陷時，缺陷時，R1、R2或兩者之和或兩者之和顯著減小，顯著減小，Ig大大增加，而大大增加，而Ia迅速衰減迅速衰減212121)(RRRRCC由由KCL10絕緣電阻絕緣電阻tteCR

3、CRRRCCRRRRCCeRRRRCCCRCRURRUUiUtR2112221221212122121212212112221)()()()()()()()(所測絕緣電阻是隨測量時間變化而變化的，只有當(dāng)所測絕緣電阻是隨測量時間變化而變化的，只有當(dāng)t時，其測量值為時，其測量值為R=R，但在絕緣電阻試驗中，但在絕緣電阻試驗中，特別是電容量較大時，很難測量特別是電容量較大時，很難測量R的值，因此，在的值，因此，在實際試驗中，規(guī)程規(guī)定，只需測量實際試驗中，規(guī)程規(guī)定，只需測量60s時的絕緣電阻時的絕緣電阻值，即值，即R60S的值，當(dāng)電容量特別大時，吸收現(xiàn)象特的值，當(dāng)電容量特別大時，吸收現(xiàn)象特別明顯，如大

4、型發(fā)電機(jī)，可以采用別明顯，如大型發(fā)電機(jī)，可以采用10min時的絕緣時的絕緣電阻值。電阻值。 11定義吸收比K： 加壓60秒時的絕緣電阻與15秒時電阻之比值 對大電容量試品（也稱極化指數(shù)P）： 為加壓10分鐘時的絕緣電阻與1分鐘時電阻之比值 電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程等規(guī)定： 電力變壓器及大型發(fā)電機(jī)凡采用瀝青浸膠及烘卷云母絕緣者：K值應(yīng)不小于1.3，P值應(yīng)不小于1.5；大型發(fā)電機(jī)采用環(huán)氧粉云母者：K值應(yīng)不小于1.6，P應(yīng)不小于2.0；發(fā)電機(jī)容量在200MW及以上，推薦測量K2值。 ssRRK1560/min1min102/ RRK 12絕緣狀態(tài)的判定1，若絕緣內(nèi)部有集中性導(dǎo)電通道，或絕緣嚴(yán)重受潮，則

5、電阻R1 、R2會顯著降低，泄漏電流大大增加，時間常數(shù)大為減小，吸收電流迅速衰減。2，即使絕緣部分受潮，只要R1與R2中的一個數(shù)值降低，值也會大為減小，吸收電流仍會迅速衰減，3, 絕緣不良會造成吸收比K（及極化指數(shù)P，下同）的下降。當(dāng)K1或接近于1，則設(shè)備基本喪失絕緣能力。 K1.3時，就可判斷絕緣可能受潮時，就可判斷絕緣可能受潮 不同絕緣狀態(tài)下的絕緣電阻的變化曲線 絕緣電阻的工程測量絕緣電阻的工程測量u兆歐表（搖表）u微安表1314兆歐表原理（兆歐表原理（ 手搖式俗稱搖表手搖式俗稱搖表）I1流過流過R1，產(chǎn)生力矩，產(chǎn)生力矩M1，I2流過流過R2Rx，產(chǎn)生力矩，產(chǎn)生力矩M2，角度，角度反映力矩

6、差反映力矩差2121()xxRRIfffRIRRx絕緣電阻絕緣電阻搖表（兆歐表）實物搖表（兆歐表）實物1516L/E/GL/E/G三端子三端子u采用兆歐表消除表面泄漏電流的影響消除表面泄漏電流的影響線路端子線路端子L接地端子接地端子E保護(hù)端子保護(hù)端子G泄漏電流測量泄漏電流測量微安表微安表17交流電源經(jīng)整流輸出直流高壓，交流電源經(jīng)整流輸出直流高壓，PV2用于測量被試品上所加的直流高用于測量被試品上所加的直流高壓，泄漏電流用設(shè)置于被試品壓，泄漏電流用設(shè)置于被試品TO高壓端（圖中高壓端（圖中a處）或低壓端（圖中處）或低壓端（圖中b處）的微安表進(jìn)行測量。處）的微安表進(jìn)行測量。對被試品一端接地，且接地線

7、不易解開的情況（如變壓器），微安表對被試品一端接地，且接地線不易解開的情況（如變壓器），微安表接在接在a處；此時需要將微安表及其與被試品相連的高壓引線加以等電處；此時需要將微安表及其與被試品相連的高壓引線加以等電位屏蔽位屏蔽微安表實物微安表實物18微安表的保護(hù)微安表的保護(hù)u放電管P與微安表支路并聯(lián)，當(dāng)泄漏電流超過一定值時，電阻R上的壓降使放電管放電。并聯(lián)電容C的作用是使指針指向更穩(wěn)定。微安表平時被閉合的開關(guān)S短路，S只在需要讀數(shù)時打開。1920絕緣電阻試驗的用途絕緣電阻試驗的用途可發(fā)現(xiàn)普遍性缺陷兩極間有穿透性的導(dǎo)電通道受潮表面污垢（比較有無屏蔽極時的值即可）因施加電壓低，不可發(fā)現(xiàn)，絕緣中的局部

8、缺陷（裂縫、氣泡、開裂等）絕緣的老化（仍保持高阻值）214.2 4.2 介質(zhì)損耗角正切的測量介質(zhì)損耗角正切的測量u與絕緣電阻的測量相比，介質(zhì)損耗因數(shù)是表征絕緣功率損耗大小的特征參數(shù)，與絕緣的體積大小無關(guān)。utg在反映集中缺陷時不靈敏，測tg法適合檢測分布性的絕緣缺陷。u大型設(shè)備應(yīng)按分解部分測量tg4.2.1 可檢測的缺陷種類可檢測的缺陷種類xxRCUIUIPPtg1crcr224.2.24.2.2測量原理測量原理一、西林電橋西林電橋高壓臂：高壓臂：代表試品的Zx；無損耗的標(biāo)準(zhǔn)電容CN低壓臂：低壓臂：處在橋箱體內(nèi)的可調(diào)無感電阻R3（Z3）；無感電阻R4和可調(diào)電容C4的并聯(lián)（Z4） 電橋平衡：電橋

9、平衡：檢流計G檢零 保護(hù)：放電管西林電橋的基本回路 西林電橋?qū)嵨镂髁蛛姌驅(qū)嵨?324電橋的平衡條件：導(dǎo)納平衡N344j1j1j1CRCRCRxxNXYYYY3444x1RCRCtgxNxCRRtgCRRC342N341125工頻下，角頻率固定，工頻下，角頻率固定，R4R4固定固定=2f=100tg=R4C4=KC4106 式中C4的單位是F，若C4以F計則可得到 tg=KC4 式中 K的單位為F-1。4410取R26現(xiàn)場的變通措施：反接法現(xiàn)場的變通措施：反接法適用情況：現(xiàn)場大型設(shè)備適用情況：現(xiàn)場大型設(shè)備固定接地時固定接地時問題：橋本體處于高電位問題：橋本體處于高電位，操作困難，操作困難對策：當(dāng)

10、電橋電壓不高時對策：當(dāng)電橋電壓不高時（如（如10kV），可用絕緣），可用絕緣材料做操作把手；當(dāng)電橋材料做操作把手；當(dāng)電橋電壓較高時，操作者與橋電壓較高時，操作者與橋本體在法拉第籠內(nèi)本體在法拉第籠內(nèi)27二、影響測量準(zhǔn)確度的因素二、影響測量準(zhǔn)確度的因素1、外界電磁場的干擾（1）雜散電容：雜散電容：高壓引線與低壓臂之間有電場的影響，可以看作其間有雜散電容Cs。由于低壓臂的電位很低，Cx和CN的電容量很小，如CN一般只有50100pF，雜散電容Cs的引入，會產(chǎn)生測量誤差。若附近另有高壓源，其間的雜散電容Cs會引入干擾電流iS，也會造成測量誤差。 還有外界高壓電源的干擾 （2）電場干擾：雜散電容導(dǎo)致的干

11、擾電流 （3）磁場干擾：電橋接線內(nèi)感應(yīng)干擾電勢，影響平衡28抗干擾措施抗干擾措施（1）屏蔽屏蔽29現(xiàn)場的試品：現(xiàn)場的試品：難以實現(xiàn)屏蔽，故干擾較嚴(yán)重兩次測量法（倒相法）：兩次測量法（倒相法）：第一次測得tg1和Cx，然后倒換試驗變壓器原邊電源線的兩頭(試驗電壓U的相位轉(zhuǎn)180)，測得第二次的數(shù)值tg2和Cx，可用下式計算得準(zhǔn)確的tg和Cx值：西林電橋的基本回路 （2)2)倒相法倒相法tg212112CCtgCtgCtg 221CCC30倒相法原理倒相法原理損耗電流矢量分別在x軸和y軸進(jìn)行投影：tantancxrcxIC UIIC U倒相法原理倒相法原理utg是很小的值，因此近似有：u代入相關(guān)值：31121222rrrcccIIIIII112212112212() / 2 /() / 2() / ()rcxxxxxxxxItgIC UtgC UtgC UC UC tgCtgCC1212x1x22()/ 2Cx = (C +C)/ 2cccxxxIIICC UC