高壓試驗(yàn)基本知識(shí)

1、高壓試驗(yàn)基本知識(shí) 目錄1、高壓電氣設(shè)備交接試驗(yàn)、預(yù)防性試驗(yàn)2、電介質(zhì)基本物理常識(shí)3、測(cè)量絕緣電阻4、直流泄漏及直流耐壓試驗(yàn)5、介質(zhì)損耗測(cè)量6、工頻交流耐壓試驗(yàn)7、絕緣油試驗(yàn)11、高壓電氣設(shè)備交接試驗(yàn)、預(yù)防性試驗(yàn)高壓電氣設(shè)備從生產(chǎn)廠家出來到安裝完畢，投入使用之前要做交接試驗(yàn)，以后運(yùn)行期間要例行做預(yù)防性試驗(yàn)。兩種試驗(yàn)都是為了測(cè)試設(shè)備性能防范故障發(fā)生，前者是在設(shè)備安裝或更改后驗(yàn)收性質(zhì)的初次試驗(yàn)，后者是運(yùn)行期間例行做的，試驗(yàn)的內(nèi)容項(xiàng)目有所差異。2、電介質(zhì)基本物理常識(shí)電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下的物理現(xiàn)象主要有極化、電導(dǎo)、損耗和擊穿。2極化，電介質(zhì)放到電場(chǎng)中就要極化，極化分完全彈性方式極化和松弛極化。完全彈性方式

2、極化，是立即瞬態(tài)的過程，無能量損耗；松弛極化的建立及消失都以熱能的形式，在介質(zhì)中電子和離子屬于完全彈性方式極化，其余的都是松弛極化。電介質(zhì)極化在工程實(shí)踐中的意義在于增大電容器的電容量，絕緣的吸收現(xiàn)象（絕緣介質(zhì)在充電過程中逐漸吸收電荷的現(xiàn)象叫做吸收現(xiàn)象，在現(xiàn)行電氣設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，利用60s和15s時(shí)的絕緣電阻比值，1min或10min的泄漏電流作為判斷絕緣受潮程度或臟污狀況的指標(biāo)，絕緣受潮或臟污后，泄漏電流增加，吸收現(xiàn)象就不明顯了），電介質(zhì)的電容電流和介質(zhì)損耗（交變電場(chǎng)中彈性極化只引起純電容電流，而不產(chǎn)生損耗，松弛極化要產(chǎn)生損耗）3電導(dǎo)，電介質(zhì)的電導(dǎo)分為離子電導(dǎo)和電子電導(dǎo)，當(dāng)電

3、介質(zhì)中出現(xiàn)電子電導(dǎo)電流時(shí)說明電介質(zhì)已經(jīng)被擊穿了，不能再作絕緣體使用了，所以一般說電介質(zhì)電導(dǎo)都是指離子性電導(dǎo)。電介質(zhì)的性能常用電導(dǎo)率或者電阻率來表示，電導(dǎo)率為電阻率的倒數(shù)，體積電阻和表面電阻，體積電阻率就是邊長(zhǎng)1cm的正方體電介質(zhì)中，所測(cè)得其兩相對(duì)面之間的電阻。氣體的電導(dǎo)很小，一般不必考慮氣體的電導(dǎo)；測(cè)試液體電介質(zhì)的電導(dǎo)率來判斷其含有雜質(zhì)的多少；測(cè)試固體電介質(zhì)的電導(dǎo)率來判斷受潮和臟污程度。損耗，在交流或直流電場(chǎng)中，電介質(zhì)都要消耗電能，通稱電介質(zhì)的損耗。分為電導(dǎo)損耗、游離損耗（電場(chǎng)強(qiáng)度超過一定的值時(shí)就會(huì)發(fā)生局部放電，伴隨著很大的能量損耗）、極化損耗（交變電場(chǎng)下）。4所謂介質(zhì)損耗，是指在一定電壓作用

4、下所產(chǎn)生的各種形式的損耗，為表征某種絕緣材料或結(jié)構(gòu)的介質(zhì)損耗，用電介質(zhì)中流過的電流的有功分量和無功分量的比值來表示。對(duì)同類被試品絕緣的優(yōu)劣，可以直接用tan的大小來判斷。擊穿，當(dāng)施加于電介質(zhì)上的電壓超過某臨界值時(shí)，則使通過電介質(zhì)的電流劇增，電介質(zhì)發(fā)生破壞或分解，直至電介質(zhì)喪失固有的絕緣性能，這種現(xiàn)象叫做電介質(zhì)擊穿。提高氣體擊穿電壓的方法是提高氣壓或提高真空度；液體電介質(zhì)的擊穿一般是由于里面的雜質(zhì)造成的，雜質(zhì)會(huì)在電場(chǎng)作用下形成橋路。固體電介質(zhì)擊穿一般分為電擊穿（強(qiáng)電場(chǎng)的作用下）、熱擊穿（介質(zhì)損耗發(fā)熱，導(dǎo)致溫度上升，電阻變小，電流變大，發(fā)熱增大，介質(zhì)分解碳化）和電化學(xué)擊穿（氣泡放電）。5一般情況下

5、，tan大（介質(zhì)損耗大）、耐熱性差的電介質(zhì)，處于工作溫度高、散熱又不好的條件下，熱擊穿的概率就大些；單純的電擊穿，只有在非常純潔和均勻的電介質(zhì)中才有可能，或者電壓非常高而作用時(shí)間又非常短，如在雷電電壓下的擊穿，基本屬于電擊穿；電化學(xué)擊穿則決定于電介質(zhì)中的氣泡和雜質(zhì)。3、測(cè)量絕緣電阻測(cè)量電氣設(shè)備的絕緣電阻，是檢查其絕緣狀態(tài)最簡(jiǎn)便的輔助方法，在現(xiàn)場(chǎng)普遍用兆歐表測(cè)量絕緣電阻。測(cè)絕緣電阻有助于發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備中影響絕緣的異物、絕緣受潮和臟污、絕緣油嚴(yán)重劣化、絕緣擊穿和嚴(yán)重?zé)崂匣热毕荩?絕緣電阻，在絕緣體的臨界電壓以下不被擊穿的電阻，如果施加的直流電壓超過臨界值，就會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生電子電導(dǎo)電流，使絕緣電阻急劇下

6、降，這樣絕緣就遭到損傷，甚至可能擊穿。對(duì)于單一的絕緣體，在直流電壓作用下，電導(dǎo)電流很快能達(dá)到穩(wěn)定值。在高壓工程上用的設(shè)備內(nèi)絕緣，大部分是夾層絕緣，在直流電壓作用下會(huì)發(fā)生多種極化，而且極化開始到完成，需要相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間。通常我們可以使用夾層絕緣的絕緣電阻隨時(shí)間變化的關(guān)系來判斷絕緣狀態(tài)。另外，由于吸收現(xiàn)象的存在，測(cè)試絕緣電阻的時(shí)候通常要求在加壓1min（或10min）后讀取兆歐表的數(shù)值，才代表比較真實(shí)的絕緣電阻值。7吸收比，不同的絕緣設(shè)備在相同電壓下，總電流隨時(shí)間下降的曲線不同，即使同一設(shè)備，當(dāng)絕緣受潮或有缺陷的時(shí)候，其總電流曲線也要發(fā)生變化，我們將60s和15s時(shí)絕緣電阻的比值K1=R60/R

7、15稱為吸收比，相關(guān)試驗(yàn)稱作吸收比試驗(yàn)，絕緣受潮時(shí)K1下降，K1值最小為1。對(duì)一次電力設(shè)備的絕緣吸收比是有規(guī)定的，如變壓器絕緣要求K1值大于1.3。極化指數(shù)，對(duì)于吸收過程較長(zhǎng)的大容量設(shè)備，如變壓器、發(fā)電機(jī)、電纜等，有時(shí)用R60/R15吸收比值尚不足以反映絕緣介質(zhì)的電流吸收全過程。更好的判斷絕緣是否受潮，可采用較長(zhǎng)時(shí)間的絕緣電阻比值進(jìn)行衡量，稱為絕緣的極化指數(shù)，表示為K2=R10min/R1min。變壓器的極化指數(shù)K2一般大于1.5，絕緣較好時(shí)其值可達(dá)到34。84、直流泄漏及直流耐壓試驗(yàn)測(cè)量絕緣體的直流泄漏電流與測(cè)量絕緣電阻的原理基本相同，但是直流泄漏試驗(yàn)的電壓比兆歐表電壓高，它比兆歐表發(fā)現(xiàn)缺陷

8、的有效性高，能靈敏地反映瓷質(zhì)絕緣的裂紋、夾層絕緣的內(nèi)部受潮及局部松散斷裂、絕緣油劣化、絕緣的沿面炭化等。直流耐壓試驗(yàn)與泄漏電流的測(cè)量雖然方法一致，但其作用不同，前者是考驗(yàn)絕緣的耐電強(qiáng)度，其試驗(yàn)電壓較高；后者用于檢查絕緣狀況，試驗(yàn)電壓相對(duì)較低。所以，直流耐壓試驗(yàn)對(duì)于發(fā)現(xiàn)某些局部缺陷更有特殊意義，目前在高壓電機(jī)、電纜、電容器的預(yù)防性試驗(yàn)中被廣泛的采用，使用的設(shè)備在工程上一般稱作“直流高壓發(fā)生器”。9跟交流耐壓試驗(yàn)的比較。直流耐壓試驗(yàn)設(shè)備比較輕便，便于在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)；能同時(shí)測(cè)量泄漏電流，直流耐壓試驗(yàn)可以在逐步升壓的同時(shí)，通過測(cè)量泄漏電流，更有效地反映絕緣內(nèi)部的集中缺陷，對(duì)于良好的絕緣泄漏電流隨

9、電壓而直線上升，而且電流值較小，如果絕緣受潮，那么電流數(shù)值加大；對(duì)絕緣損傷較小，當(dāng)直流作用電壓較高以至于在氣隙中發(fā)生局部放電后，放電產(chǎn)生的電荷所感應(yīng)的反電場(chǎng)將使氣隙里的場(chǎng)強(qiáng)減弱，從而抑制了氣隙內(nèi)的局部放電過程。如果是交流耐壓試驗(yàn)，由于電壓不斷改變方向，因而如氣隙發(fā)生放電后，每半個(gè)波里都要發(fā)生局部放電，這種放電會(huì)促使有機(jī)絕緣材料的分解、老化變質(zhì)，降低其絕緣性能，使局部缺陷擴(kuò)大。但是直流耐壓試驗(yàn)對(duì)絕緣的考驗(yàn)不如交流下接近實(shí)際。105、介質(zhì)損耗測(cè)量介損損耗角正切值tan的測(cè)量是使用較多而且對(duì)判斷絕緣較為有效的方法。通過測(cè)量tan可以反映出絕緣的一系列缺陷，如絕緣受潮，油或浸漬物臟污或劣化變質(zhì)，絕緣中

10、有氣隙發(fā)生的放電等。11tan實(shí)際反映的是單位體積中的介質(zhì)損耗，與絕緣的體積大小沒有關(guān)系。如果絕緣內(nèi)的缺陷不是分布性而是集中性或相對(duì)集中性的，則tan有時(shí)反映就不靈敏。因此，通常對(duì)運(yùn)行中的電機(jī)、電纜等設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)就不做這項(xiàng)試驗(yàn)。相反，對(duì)于套管或互感器絕緣，tan試驗(yàn)就是一項(xiàng)必不可少而且是比較有效的試驗(yàn)，因?yàn)樘坠艿捏w積小，tan法不僅可以反映套管絕緣的全面情況，而且有時(shí)可以檢查出其中的集中性缺陷。在通過tan判斷絕緣狀況時(shí)，同樣必須著重于與該設(shè)備歷年的tan值相比較以及和處于同樣運(yùn)行條件下的同類設(shè)備相比較。即使tan值未超過標(biāo)準(zhǔn)，但和過去比以及和同樣運(yùn)行條件的其他設(shè)備比，tan突然明顯增

11、大時(shí)，就必須進(jìn)行處理，不然常常會(huì)在運(yùn)行中發(fā)生事故。12良好絕緣的tan不隨電壓的升高而明顯增加。若絕緣內(nèi)部有缺陷，則其tan將隨試驗(yàn)電壓的升高而明顯增加。從曲線4可以明顯看到，tan與濕度的關(guān)系很大。對(duì)于電容量較小的設(shè)備，測(cè)tan值能有效地發(fā)現(xiàn)局部集中性的和整體分布性的缺陷。但對(duì)電容量較大的設(shè)備（大、中型變壓器，電力電纜，電力電容器，發(fā)電機(jī)等），測(cè)tan只能發(fā)現(xiàn)絕緣的整體分布性缺陷。tan與介質(zhì)的溫度、濕度、內(nèi)部有無氣泡、缺陷部分體積大小等有關(guān)，通過tan的測(cè)量發(fā)現(xiàn)的缺陷主要是：設(shè)備普遍受潮；絕緣油或固體有機(jī)絕緣材料的普遍老化；對(duì)小電容量設(shè)備，還可以發(fā)現(xiàn)局部缺陷；作出tan與電壓的關(guān)系曲線，還

12、可以分析絕緣中是否夾雜較多氣隙。136、工頻交流耐壓試驗(yàn)工頻交流耐壓試驗(yàn)是鑒定電力設(shè)備絕緣強(qiáng)度最有效和最直接的方法，是預(yù)防性試驗(yàn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。此外，由于交流耐壓試驗(yàn)電壓一般比運(yùn)行電壓高，因此通過試驗(yàn)后，設(shè)備有較大的安全裕度，因此交流耐壓試驗(yàn)是保證電力設(shè)備安全運(yùn)行的一種重要手段。試驗(yàn)時(shí)，按規(guī)定將被試品接入試驗(yàn)回路，逐步升高電壓至標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定工頻耐受電壓值，保持1 min，然后迅速、均勻地降壓到零，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，被試品絕緣未發(fā)生擊穿或表面閃絡(luò)，則認(rèn)為通過了該項(xiàng)試驗(yàn)。工頻交流試驗(yàn)所施電壓高出電氣設(shè)備額定工作電壓，通過這一試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)很多絕緣缺陷，尤其對(duì)局部缺陷更為有效。14如何選擇試驗(yàn)變壓器

13、選擇試驗(yàn)變壓器時(shí)，主要考慮以下幾點(diǎn)： （1）電壓。依據(jù)試品的要求，首先選用具有合適電壓的試驗(yàn)變壓器，要使試驗(yàn)變壓器的高壓側(cè)額定電壓高于被試品的試驗(yàn)電壓。其次應(yīng)檢查試驗(yàn)變壓器所需的低壓側(cè)電壓，是否能和現(xiàn)場(chǎng)電源電壓，調(diào)壓器相匹配。 （2）電流。試驗(yàn)變壓器的額定輸出電流應(yīng)大于被試品所需的電流。被試品所需的電流可按其電容估算，I=UwC，其中C包括試品電容和附加電容。 （3）容量。根據(jù)試驗(yàn)變壓器輸出的額定電流及額定電壓，便可確定試驗(yàn)變壓器的容量，電流電壓=容量。157、絕緣油試驗(yàn)在如變壓器、油斷路器、電力電纜、電容器、互感器等高壓電氣設(shè)備中，絕緣油起著加強(qiáng)絕緣、冷卻和滅弧的作用。在絕緣油試驗(yàn)項(xiàng)目中，經(jīng)

14、常進(jìn)行的電氣性能試驗(yàn)主要有兩項(xiàng)，即電氣強(qiáng)度試驗(yàn)和介質(zhì)損耗因素試驗(yàn)。影響絕緣油電氣強(qiáng)度的主要因素是油中的水分和雜質(zhì)。尤其是后者，當(dāng)它與高含量的溶解水結(jié)合時(shí)，對(duì)耐壓水平的降低十分顯著。油的介質(zhì)損耗因素即tan值是反映油質(zhì)受到污染或老化的重要電氣指標(biāo)，它對(duì)油中可溶性的極性物質(zhì)、老化產(chǎn)物或中性膠質(zhì)以及油中微量的金屬化合物極為靈敏，甚至用一般的化學(xué)方法檢測(cè)不出的輕微污染也可以用它來監(jiān)督其變化。因?yàn)殡娊橘|(zhì)在交變電場(chǎng)作用下，因電導(dǎo)、松弛極化和電離都要產(chǎn)生能量損耗，當(dāng)絕緣油中含有的雜質(zhì)較多時(shí)，這些雜質(zhì)的離子都是油的電導(dǎo)和松弛極化的主要載流子，必然會(huì)使該油的tan值增大。16介質(zhì)損耗因素tan的測(cè)量方法，將試油裝入測(cè)量tan值的專用油杯中，并接在高壓電橋上，在工頻電壓下進(jìn)行測(cè)量。由于絕緣油的介質(zhì)損耗通常主要是由電導(dǎo)損耗所決定，所以絕緣油的電導(dǎo)也直接