高電壓工程基礎(chǔ)(施圍)課件第6章-電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)

第6章電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)6.1絕緣電阻的測(cè)試6.2泄漏電流的測(cè)量6.3介質(zhì)損耗角正切值的測(cè)量6.4局部放電的測(cè)試6.5電壓分布的測(cè)量6.6絕緣油的電氣試驗(yàn)和氣相色譜分析6.7絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)高電壓工程基礎(chǔ)第6章電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)6.1絕緣電阻的測(cè)試高電壓工程高電壓工程基礎(chǔ)預(yù)防性試驗(yàn)方法的分類：a.破壞性試驗(yàn)，或叫耐壓試驗(yàn)。b.非破壞性試驗(yàn)（在較低的電壓下或用其它不會(huì)損傷絕緣的辦法來(lái)測(cè)量絕緣的各種特性，從而判斷絕緣的內(nèi)部缺陷）破壞性試驗(yàn)和非破壞性試驗(yàn)各有其特點(diǎn)，所反映的絕緣缺陷的性質(zhì)是不同的，且對(duì)不同的絕緣結(jié)構(gòu)和材料的有效性也不一樣。電氣設(shè)備絕緣缺陷的分類：集中性缺陷（例如懸式絕緣子的瓷質(zhì)開(kāi)裂；發(fā)電機(jī)絕緣局部磨損、擠壓破裂；電纜絕緣逐漸損壞等）b.分布式缺陷（電氣設(shè)備整體絕緣性能下降，如電機(jī)、變壓器、套管中有機(jī)絕緣材料的受潮、老化、變質(zhì)）高電壓工程基礎(chǔ)預(yù)防性試驗(yàn)方法的分類：電氣設(shè)備絕緣缺陷的分類：高電壓工程基礎(chǔ)6.1絕緣電阻的測(cè)試

雙層介質(zhì)的吸收現(xiàn)象雙層介質(zhì)的等值電路吸收曲線陰影部分的面積為絕緣在充電過(guò)程中逐漸“吸收”的電荷。這種逐漸“吸收”電荷的現(xiàn)象叫做“吸收現(xiàn)象”，對(duì)應(yīng)的電流稱為吸收電流。它是由于介質(zhì)中偶極子逐漸轉(zhuǎn)向，并沿電場(chǎng)方向排列而產(chǎn)生的。高電壓工程基礎(chǔ)6.1絕緣電阻的測(cè)試雙層介質(zhì)的吸收現(xiàn)象雙層高電壓工程基礎(chǔ)

當(dāng)絕緣受潮或有缺陷時(shí)，電流的吸收現(xiàn)象不明顯，總電流隨時(shí)間下降較緩慢，而試品的絕緣電阻與電流成反比。因此，根據(jù)的變化，就可以初步判斷絕緣的狀況。

顯然，對(duì)于不均勻試品的絕緣，如果絕緣狀況良好，則吸收現(xiàn)象明顯，值遠(yuǎn)大于1；如果絕緣嚴(yán)重受潮，由于Ig大增，Ia迅速衰減，Ka值接近于1。高電壓工程基礎(chǔ)當(dāng)絕緣受潮或有缺陷時(shí)，電流的吸高電壓工程基礎(chǔ)

絕緣電阻和吸收比的測(cè)量1.兆歐表的原理和接線圖高電壓工程基礎(chǔ)絕緣電阻和吸收比的測(cè)量1.兆歐表的原理和接高電壓工程基礎(chǔ)2.試驗(yàn)方法和影響測(cè)量結(jié)果的因素（1）為了避免被試品上可能存留殘余電荷而造成誤差，試驗(yàn)前應(yīng)將試品接地放電一段時(shí)間；（2）試驗(yàn)時(shí)，將被試品接于L、E之間，如果被試品表面的泄漏電流較大，為避免表面泄漏電流的影響，必須加以屏蔽，屏蔽線應(yīng)接在兆歐表屏蔽端G上；（3）驅(qū)動(dòng)兆歐表達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，并保持恒定；（4）測(cè)量吸收比時(shí)，先驅(qū)動(dòng)兆歐表達(dá)額定轉(zhuǎn)速，待指針指到∞時(shí)，用絕緣工具將火線迅速接至試品上，同時(shí)記錄時(shí)間，分別讀取15s和60s的絕緣電阻值；（5）測(cè)試時(shí)必須記錄溫度。高電壓工程基礎(chǔ)2.試驗(yàn)方法和影響測(cè)量結(jié)果的因素（1）為了避

不論是絕緣電阻的絕對(duì)值或是吸收比都只是參考性的。如不滿足最低合格值，則絕緣中肯定存在某種缺陷；但是，如已滿足最低合格值，也還不能肯定絕緣是良好的。有些絕緣，特別是油浸的或電壓等級(jí)較高的絕緣，即使有嚴(yán)重缺陷，用兆歐表測(cè)得的絕緣電阻值、吸收比，仍可能滿足規(guī)定要求，這主要是因?yàn)檎讱W表的電壓較低的緣故。

不論是絕緣電阻的絕對(duì)值或是吸收比都只是參考性的高電壓工程基礎(chǔ)6.2泄漏電流的測(cè)量測(cè)量泄漏電流的電路圖T.O.—被試品；H—高電位電極；L—低電位電極；A—直流電位表；R—保護(hù)電阻；P—放電管；T.O.某設(shè)備絕緣的泄漏電流曲線

曲線1：絕緣良好；曲線2：絕緣受潮；曲線3：絕緣中有未貫通的集中性缺陷；曲線4：絕緣有擊穿的危險(xiǎn)高電壓工程基礎(chǔ)6.2泄漏電流的測(cè)量測(cè)量泄漏電流的電路圖T.高電壓工程基礎(chǔ)

絕緣材料受潮后，與吸收電流相比，泄漏電流會(huì)增加。當(dāng)介質(zhì)上所加電壓去掉后，介質(zhì)放電會(huì)出現(xiàn)吸收過(guò)程類似的過(guò)程，但沒(méi)有泄漏電流現(xiàn)象。由此可根據(jù)下面的極化指數(shù)和泄漏指數(shù)來(lái)判斷受潮程度。

對(duì)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)，如果極化指數(shù)小于1.5，泄漏指數(shù)大于30，就可以判定為受潮。高電壓工程基礎(chǔ)絕緣材料受潮后，與吸收電流相比高電壓工程基礎(chǔ)測(cè)量泄漏電流應(yīng)注意的事項(xiàng)：（1）電壓的穩(wěn)定性直流電壓的脈動(dòng)系數(shù)不大于3%，電壓降落盡可能低。（2）測(cè)量?jī)x表的保護(hù)（3）雜散電流造成的誤差要求直流高壓部分不發(fā)生電暈，或者高壓引線采用屏蔽線，被試品的低壓極和測(cè)量裝置用接地屏蔽籠屏蔽起來(lái)。

（4）被試品的接地有些設(shè)備一端必須直接接地，測(cè)量系統(tǒng)串接在高壓側(cè)回路中。應(yīng)將測(cè)量系統(tǒng)放在屏蔽籠中，盡可能將試品的高壓極和引線屏蔽起來(lái)，并與電源側(cè)的高壓引線連接于A處。高電壓工程基礎(chǔ)測(cè)量泄漏電流應(yīng)注意的事項(xiàng)：（1）電壓的穩(wěn)定性高電壓工程基礎(chǔ)6.3介質(zhì)損耗角正切的測(cè)量介質(zhì)損失角正切tg

：交流電壓作用下電介質(zhì)中電流的有功分量和無(wú)功分量的比值，是一個(gè)無(wú)量綱的數(shù)，反映的是電介質(zhì)內(nèi)單位體積中能量損耗的大小。（1）在一定的電壓和頻率下，介質(zhì)損失角正切值（tg）與絕緣介質(zhì)的形狀、大小無(wú)關(guān)，只與介質(zhì)的固有特性有關(guān)。（2）測(cè)量tg可以有效的發(fā)現(xiàn)絕緣受潮、穿透性導(dǎo)電通道、絕緣內(nèi)含氣泡的游離、絕緣分層和脫殼以及絕緣有臟污或劣化等缺陷。高電壓工程基礎(chǔ)6.3介質(zhì)損耗角正切的測(cè)量介質(zhì)損失角正切tg高電壓工程基礎(chǔ)1.西林電橋的基本原理高電壓工程基礎(chǔ)1.西林電橋的基本原理高電壓工程基礎(chǔ)2.外界電磁場(chǎng)對(duì)電橋的干擾外界電場(chǎng)干擾源~（1）外界電場(chǎng)的干擾包括試驗(yàn)時(shí)的高壓電源和試驗(yàn)現(xiàn)象其他高壓帶電體引起的干擾。高電壓工程基礎(chǔ)2.外界電磁場(chǎng)對(duì)電橋的干擾外界電場(chǎng)干擾源~（高電壓工程基礎(chǔ)（2）外界磁場(chǎng)的干擾電橋工作時(shí)處在交變磁場(chǎng)中，橋路內(nèi)將感應(yīng)出一干擾電勢(shì)，也會(huì)造成測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確。，高電壓工程基礎(chǔ)（2）外界磁場(chǎng)的干擾，

消除或減小由于電場(chǎng)干擾引起的誤差，可以采取下列措施：（1）加設(shè)屏蔽，用金屬屏蔽罩或網(wǎng)把試品與干擾源隔開(kāi)。（2）采用移相電源

（3）倒相法

移相電源消除干擾的接線圖

消除或減小由于電場(chǎng)干擾引起的誤差，可以采取下列高電壓工程基礎(chǔ)3.影響測(cè)量結(jié)果的因素（1）溫度的影響一般情況，tg是隨溫度上升而增大的?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，設(shè)備溫度是變化的，為便于比較，應(yīng)將不同溫度下測(cè)得的tg值換算至20℃。（2）試驗(yàn)電壓的影響良好的絕緣，在其額定電壓范圍內(nèi)，tg值是幾乎不變。如果絕緣中存在氣泡、分層、脫殼等，當(dāng)所加試驗(yàn)電壓足以使絕緣中的氣泡或氣隙放電，或者電暈、局部放電發(fā)生時(shí)，tg的值將隨試驗(yàn)電壓的升高而迅速增大。所以，測(cè)定tg時(shí)所加的電壓，最好接近于被試品的正常工作電壓。高電壓工程基礎(chǔ)3.影響測(cè)量結(jié)果的因素（1）溫度的影響高電壓工程基礎(chǔ)（3）測(cè)量tg與試品電容的關(guān)系對(duì)電容量較小的設(shè)備，如套管、互感器等，測(cè)量tg值能有效地發(fā)現(xiàn)局部集中性和整體分布性的缺陷。但對(duì)電容量較大的設(shè)備，如大中型變壓器、電力電纜、電容器、發(fā)電機(jī)等，測(cè)tg只能發(fā)現(xiàn)整體分布性缺陷。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)，不做tg測(cè)試。對(duì)于可以分解為幾個(gè)絕緣部分的被試品，分解后來(lái)進(jìn)行tg的測(cè)試，可以更有效地發(fā)現(xiàn)缺陷。（4）試品表面泄漏的影響為消除表面泄漏，除應(yīng)將套管表面擦干凈外，尚可加屏蔽。但應(yīng)注意，屏蔽線不應(yīng)改變被試品內(nèi)的電場(chǎng)分布。高電壓工程基礎(chǔ)（3）測(cè)量tg與試品電容的關(guān)系高電壓工程基礎(chǔ)4.數(shù)字化測(cè)量方法

數(shù)字化測(cè)量tg，不僅可以很容易地調(diào)節(jié)電橋平衡，而且可以防止外界干擾。

原理：利用傳感器從試品上取得所需的電壓信號(hào)U和電流信號(hào)I，經(jīng)前置A/D轉(zhuǎn)換電路數(shù)字化后，送至數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)或單片機(jī)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后算出電流電壓之間的相位差，最后得到tg的測(cè)量值。高電壓工程基礎(chǔ)4.數(shù)字化測(cè)量方法數(shù)字化測(cè)量高電壓工程基礎(chǔ)6.4局部放電的測(cè)試局部放電的檢測(cè)量：視在放電量q、放電能量W

局部放電的危害：局部放電將加速絕緣物的老化和破壞，發(fā)展到一定程度時(shí)，可能導(dǎo)致整個(gè)絕緣的擊穿。所以，測(cè)定電氣設(shè)備在不同電壓下局部放電強(qiáng)度與變化規(guī)律，能預(yù)示設(shè)備的絕緣狀態(tài)，也是估計(jì)絕緣電老化速度的重要依據(jù)。衡量局部放電強(qiáng)度的參量：放電的重復(fù)率（放電頻率），平均放電電流、平均放電功率、局部放電的起始電壓與熄滅電壓等。高電壓工程基礎(chǔ)6.4局部放電的測(cè)試局部放電的檢測(cè)量：局部放高電壓工程基礎(chǔ)

局部放電的檢測(cè)回路檢測(cè)原理：耦合電容器為被試品和測(cè)量阻抗之間提供一個(gè)低阻抗的通道。被試品一發(fā)生局部放電，因被試品Cx、耦合電容Ck和檢測(cè)阻抗Zm構(gòu)成的回路內(nèi)有電流流過(guò)，就可由檢出阻抗把與脈沖電流成比例的脈沖電壓檢測(cè)出來(lái)，檢測(cè)到的信號(hào)通過(guò)放大器送到測(cè)量?jī)x器上。Cx—被試品的電容；Ck—耦合電容；Zm，Zm’—測(cè)量阻抗；Z—低通濾波器；u—電壓源；M—測(cè)量?jī)x器；A—放大器高電壓工程基礎(chǔ)局部放電的檢測(cè)回路檢測(cè)原理：耦合電容器為被試高電壓工程基礎(chǔ)

局部放電的測(cè)量阻抗和測(cè)量?jī)x器

（1）測(cè)量阻抗Zm的選擇

a.要消除或減弱輸出電壓的工頻成分；

b.要使脈沖分量的持續(xù)時(shí)間足夠小，以保證快速連續(xù)脈沖的分辨率。

c.阻抗值應(yīng)足夠高，由它承擔(dān)大部分脈沖電壓，并決定輸出電壓和電流的波形。（2）常用測(cè)量阻抗的形式常用的測(cè)量阻抗有電阻、電感、電阻與電感并聯(lián)以及電感與電容并聯(lián)四種形式。高電壓工程基礎(chǔ)局部放電的測(cè)量阻抗和測(cè)量?jī)x器（1）測(cè)量阻抗高電壓工程基礎(chǔ)（3）測(cè)量?jī)x器（顯示單元）陰極示波器－－數(shù)字存儲(chǔ)示波器為了防止干擾：裝設(shè)數(shù)字濾波器為了提高信噪比：采用數(shù)字示波器或其他數(shù)字記錄儀測(cè)量?jī)x器所測(cè)得的局部放電脈沖值是與被試品的局部放電視在放電量q成比例的，要從指示值來(lái)算得q是困難的，只能通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定，即PD的測(cè)量?jī)x器必須進(jìn)行試驗(yàn)校正。高電壓工程基礎(chǔ)（3）測(cè)量?jī)x器（顯示單元）高電壓工程基礎(chǔ)

用超聲波探測(cè)器測(cè)量局部放電（1）特點(diǎn)抗干擾能力相對(duì)較強(qiáng)，可以在運(yùn)行中和耐壓試驗(yàn)時(shí)檢測(cè)絕緣內(nèi)部的局部放電，適合預(yù)防性試驗(yàn)的要求。（2）工作原理當(dāng)電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種超聲波，并向四面?zhèn)鞑ィ钡诫姎庠O(shè)備容器的表面。若在設(shè)備外壁放一壓電元件，在交變壓力波的作用下，具有壓電效應(yīng)的晶體便產(chǎn)生交變的彈性變形，晶體沿受力方向的兩端面上便會(huì)出現(xiàn)交變的束縛電荷。這一表面束縛電荷的變化便引起了端部金屬電極上電荷的變化，或在外回路中引起交變電流，從而將交變壓力波轉(zhuǎn)換成電氣量，由此可測(cè)量局部放電。高電壓工程基礎(chǔ)用超聲波探測(cè)器測(cè)量局部放電（1）特點(diǎn)高電壓工程基礎(chǔ)6.5電壓分布的測(cè)量（1）絕緣表面的電壓分布

a.當(dāng)表面比較清潔時(shí)：電壓分布由絕緣電容和雜散電容決定

b.當(dāng)表面因污染而電阻下降時(shí)：電壓分布由表面電導(dǎo)決定（2）測(cè)量電壓分布可以發(fā)現(xiàn)的絕緣狀況電壓分布能反映絕緣子的一些特征，如污穢分布狀況、絕緣子絕緣狀況等。測(cè)量電壓分布可掌握絕緣子串的污穢分布和電壓分布情況。另一方面，通過(guò)測(cè)量電壓分布可判別零值絕緣子。因此，測(cè)量電壓分布是不停電檢查劣化絕緣子以及絕緣子污穢的有效方法。高電壓工程基礎(chǔ)6.5電壓分布的測(cè)量（1）絕緣表面的電壓分布高電壓工程基礎(chǔ)短路叉測(cè)量電壓分布方法：

當(dāng)短路叉的一端2先和下面絕緣子的鐵帽接觸，而將另一端l靠近被測(cè)絕緣子的鐵帽時(shí)，在1和鐵帽間便會(huì)產(chǎn)生火花。被測(cè)絕緣子承受的電壓越高，則出現(xiàn)火花越早，而且火花的聲音亦越大。高電壓工程基礎(chǔ)短路叉測(cè)量電壓分布方法：高電壓工程基礎(chǔ)音響式測(cè)桿的原理接線：

圖中左側(cè)所示的高壓電容C及放電管等在工作時(shí)處于高電位，而右側(cè)所示的接收器及儀表等處于低電位，兩者用空心絕緣桿連接起來(lái)。測(cè)量原理：

當(dāng)被測(cè)絕緣子兩端電壓降低時(shí)，放電管的放電頻率降低，發(fā)聲器中發(fā)出的聲音頻率也變低，于是，儀表讀數(shù)較小，反之則較大。（音響式測(cè)桿的檢出電壓范圍約為1~20kV。）高電壓工程基礎(chǔ)音響式測(cè)桿的原理接線：測(cè)量原理：高電壓工程基礎(chǔ)6.6絕緣油的電氣試驗(yàn)和氣相色譜分析

絕緣油的閃點(diǎn)下降和酸值增加，常由于設(shè)備局部過(guò)熱導(dǎo)致油分解所致。絕緣油受潮、臟污（如纖維塵埃、碳化等）會(huì)使其擊穿電壓下降，同時(shí)油受潮或者變質(zhì)時(shí)，tg增加。通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)油杯中作油的擊穿試驗(yàn)以及在專用的試驗(yàn)電極中測(cè)油的tg可以檢查油的電氣性能。由于溫度對(duì)油的tg值影響較大，溫度高時(shí)，不同質(zhì)量油的tg差別可能更大，故測(cè)量tg時(shí)需將電極放在恒溫箱中。

絕緣油的電氣試驗(yàn)高電壓工程基礎(chǔ)6.6絕緣油的電氣試驗(yàn)和氣相色譜分析高電壓工程基礎(chǔ)各種絕緣缺陷的特征：a.

變壓器內(nèi)部存在金屬部分局部過(guò)熱：總烴含量較高，其中甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）也較多；b.

固體絕緣（如紙、木材等）熱分解：CO、CO2含量高；c.

局部放電：乙炔（C2H2）和H2的含量較大。氣相色譜試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：

可以發(fā)現(xiàn)充油電氣設(shè)備中某些用tg等方法所不能發(fā)現(xiàn)的局部性缺陷（如局部過(guò)熱、局部放電），迅速簡(jiǎn)便，不需要設(shè)備停電，適合于預(yù)防性試驗(yàn)的要求?？梢约皶r(shí)掌握變壓器、互感器等設(shè)備的運(yùn)行情況，有效地防止了事故的發(fā)生。

絕緣油的氣相色譜分析高電壓工程基礎(chǔ)各種絕緣缺陷的特征：絕緣油的氣相色譜分析高電壓工程基礎(chǔ)氣相色譜分析試驗(yàn)方法：取出運(yùn)行中電氣設(shè)備的油樣，將油樣經(jīng)噴嘴噴入真空罐內(nèi)，使油中溶解的氣體迅速釋放出來(lái)。然后將脫出的氣體壓縮至常壓，用注射器抽取試樣后進(jìn)行分析。色譜柱：U形或圓盤形管，裝有吸附劑，當(dāng)氣樣注入管中后，吸附劑便能使不同成分的氣體先后流出色譜柱H2、O2、CH4、CO2

CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C2H2、C3H6高電壓工程基礎(chǔ)氣相色譜分析試驗(yàn)方法：色譜柱：U形或圓盤形管，高電壓工程基礎(chǔ)6.7絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)

tg的在線監(jiān)測(cè)1.電橋法電壓互感器PT降壓，以適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)電容器額定電壓

由互感器帶來(lái)的角差，可通過(guò)RC移相電路予以校正。電橋法的優(yōu)點(diǎn)是，它的測(cè)量與電源波形及頻率不相關(guān)；其缺點(diǎn)是，由于R3的接入，改變了被測(cè)設(shè)備原有的狀態(tài)。高電壓工程基礎(chǔ)6.7絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)tg的在線監(jiān)高電壓工程基礎(chǔ)2.全數(shù)字測(cè)量法（數(shù)字積分法）

原理：用A／D轉(zhuǎn)換器分別對(duì)電壓和電流波形進(jìn)行數(shù)字采集，然后根據(jù)傅里葉分析法的原理進(jìn)行的數(shù)字運(yùn)算，最終可以求得tg的值。高電壓工程基礎(chǔ)2.全數(shù)字測(cè)量法（數(shù)字積分法）高電壓工程基礎(chǔ)

局部放電的在線監(jiān)測(cè)電力變壓器PD的在線聲電聯(lián)合監(jiān)測(cè)CD—電流脈沖檢測(cè)器；MC-超聲傳感器；RC-羅戈夫斯基線圈；NP-中心點(diǎn)套管電流脈沖及超聲信號(hào)(a)來(lái)自某RC；(b)來(lái)自MC2；(c)來(lái)自MC5離PD近高電壓工程基礎(chǔ)局部放電的在線監(jiān)測(cè)電力變壓器PD的在線聲電高電壓工程基礎(chǔ)

局部放電超高頻檢測(cè)技術(shù)通過(guò)傳感變壓器、GIS等內(nèi)部局部放電所激發(fā)的超高頻電磁波，實(shí)現(xiàn)局部放電的檢測(cè)和定位，檢測(cè)信號(hào)的中心頻率和帶寬可調(diào)，抗干擾能力強(qiáng)。超高頻法GIS局部放電的在線監(jiān)測(cè)原理圖高電壓工程基礎(chǔ)局部放電超高頻檢測(cè)技術(shù)通過(guò)傳感變壓器高電壓工程基礎(chǔ)

油中氣體含量的在線監(jiān)測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的油脫氣裝置有：一種是利用某些塑料薄膜(如聚四氟乙烯、聚酰亞胺)獨(dú)特的透氣件，讓油中所含的氣體透析到氣室里：另一種是用微型泵在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)油樣吹入空氣而釋出某些氣體(如氫氣)。目前，用于變壓器油中氣體監(jiān)測(cè)的氣體定量檢測(cè)方法主要是傳感器檢測(cè)法、氫火焰檢測(cè)器（FID）檢測(cè)法和熱導(dǎo)池檢測(cè)器（TCD）檢測(cè)法。高電壓工程基礎(chǔ)油中氣體含量的在線監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)第6章電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)6.1絕緣電阻的測(cè)試6.2泄漏電流的測(cè)量6.3介質(zhì)損耗角正切值的測(cè)量6.4局部放電的測(cè)試6.5電壓分布的測(cè)量6.6絕緣油的電氣試驗(yàn)和氣相色譜分析6.7絕緣狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)高電壓工程基礎(chǔ)第6章電氣設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)6.1絕緣電阻的測(cè)試高電壓工程高電壓工程基礎(chǔ)預(yù)防性試驗(yàn)方法的分類：a.破壞性試驗(yàn)，或叫耐壓試驗(yàn)。b.非破壞性試驗(yàn)（在較低的電壓下或用其它不會(huì)損傷絕緣的辦法來(lái)測(cè)量絕緣的各種特性，從而判斷絕緣的內(nèi)部缺陷）破壞性試驗(yàn)和非破壞性試驗(yàn)各有其特點(diǎn)，所反映的絕緣缺陷的性質(zhì)是不同的，且對(duì)不同的絕緣結(jié)構(gòu)和材料的有效性也不一樣。電氣設(shè)備絕緣缺陷的分類：集中性缺陷（例如懸式絕緣子的瓷質(zhì)開(kāi)裂；發(fā)電機(jī)絕緣局部磨損、擠壓破裂；電纜絕緣逐漸損壞等）b.分布式缺陷（電氣設(shè)備整體絕緣性能下降，如電機(jī)、變壓器、套管中有機(jī)絕緣材料的受潮、老化、變質(zhì)）高電壓工程基礎(chǔ)預(yù)防性試驗(yàn)方法的分類：電氣設(shè)備絕緣缺陷的分類：高電壓工程基礎(chǔ)6.1絕緣電阻的測(cè)試

雙層介質(zhì)的吸收現(xiàn)象雙層介質(zhì)的等值電路吸收曲線陰影部分的面積為絕緣在充電過(guò)程中逐漸“吸收”的電荷。這種逐漸“吸收”電荷的現(xiàn)象叫做“吸收現(xiàn)象”，對(duì)應(yīng)的電流稱為吸收電流。它是由于介質(zhì)中偶極子逐漸轉(zhuǎn)向，并沿電場(chǎng)方向排列而產(chǎn)生的。高電壓工程基礎(chǔ)6.1絕緣電阻的測(cè)試雙層介質(zhì)的吸收現(xiàn)象雙層高電壓工程基礎(chǔ)

當(dāng)絕緣受潮或有缺陷時(shí)，電流的吸收現(xiàn)象不明顯，總電流隨時(shí)間下降較緩慢，而試品的絕緣電阻與電流成反比。因此，根據(jù)的變化，就可以初步判斷絕緣的狀況。

顯然，對(duì)于不均勻試品的絕緣，如果絕緣狀況良好，則吸收現(xiàn)象明顯，值遠(yuǎn)大于1；如果絕緣嚴(yán)重受潮，由于Ig大增，Ia迅速衰減，Ka值接近于1。高電壓工程基礎(chǔ)當(dāng)絕緣受潮或有缺陷時(shí)，電流的吸高電壓工程基礎(chǔ)

絕緣電阻和吸收比的測(cè)量1.兆歐表的原理和接線圖高電壓工程基礎(chǔ)絕緣電阻和吸收比的測(cè)量1.兆歐表的原理和接高電壓工程基礎(chǔ)2.試驗(yàn)方法和影響測(cè)量結(jié)果的因素（1）為了避免被試品上可能存留殘余電荷而造成誤差，試驗(yàn)前應(yīng)將試品接地放電一段時(shí)間；（2）試驗(yàn)時(shí)，將被試品接于L、E之間，如果被試品表面的泄漏電流較大，為避免表面泄漏電流的影響，必須加以屏蔽，屏蔽線應(yīng)接在兆歐表屏蔽端G上；（3）驅(qū)動(dòng)兆歐表達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，并保持恒定；（4）測(cè)量吸收比時(shí)，先驅(qū)動(dòng)兆歐表達(dá)額定轉(zhuǎn)速，待指針指到∞時(shí)，用絕緣工具將火線迅速接至試品上，同時(shí)記錄時(shí)間，分別讀取15s和60s的絕緣電阻值；（5）測(cè)試時(shí)必須記錄溫度。高電壓工程基礎(chǔ)2.試驗(yàn)方法和影響測(cè)量結(jié)果的因素（1）為了避

不論是絕緣電阻的絕對(duì)值或是吸收比都只是參考性的。如不滿足最低合格值，則絕緣中肯定存在某種缺陷；但是，如已滿足最低合格值，也還不能肯定絕緣是良好的。有些絕緣，特別是油浸的或電壓等級(jí)較高的絕緣，即使有嚴(yán)重缺陷，用兆歐表測(cè)得的絕緣電阻值、吸收比，仍可能滿足規(guī)定要求，這主要是因?yàn)檎讱W表的電壓較低的緣故。

不論是絕緣電阻的絕對(duì)值或是吸收比都只是參考性的高電壓工程基礎(chǔ)6.2泄漏電流的測(cè)量測(cè)量泄漏電流的電路圖T.O.—被試品；H—高電位電極；L—低電位電極；A—直流電位表；R—保護(hù)電阻；P—放電管；T.O.某設(shè)備絕緣的泄漏電流曲線

曲線1：絕緣良好；曲線2：絕緣受潮；曲線3：絕緣中有未貫通的集中性缺陷；曲線4：絕緣有擊穿的危險(xiǎn)高電壓工程基礎(chǔ)6.2泄漏電流的測(cè)量測(cè)量泄漏電流的電路圖T.高電壓工程基礎(chǔ)

絕緣材料受潮后，與吸收電流相比，泄漏電流會(huì)增加。當(dāng)介質(zhì)上所加電壓去掉后，介質(zhì)放電會(huì)出現(xiàn)吸收過(guò)程類似的過(guò)程，但沒(méi)有泄漏電流現(xiàn)象。由此可根據(jù)下面的極化指數(shù)和泄漏指數(shù)來(lái)判斷受潮程度。

對(duì)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)，如果極化指數(shù)小于1.5，泄漏指數(shù)大于30，就可以判定為受潮。高電壓工程基礎(chǔ)絕緣材料受潮后，與吸收電流相比高電壓工程基礎(chǔ)測(cè)量泄漏電流應(yīng)注意的事項(xiàng)：（1）電壓的穩(wěn)定性直流電壓的脈動(dòng)系數(shù)不大于3%，電壓降落盡可能低。（2）測(cè)量?jī)x表的保護(hù)（3）雜散電流造成的誤差要求直流高壓部分不發(fā)生電暈，或者高壓引線采用屏蔽線，被試品的低壓極和測(cè)量裝置用接地屏蔽籠屏蔽起來(lái)。

（4）被試品的接地有些設(shè)備一端必須直接接地，測(cè)量系統(tǒng)串接在高壓側(cè)回路中。應(yīng)將測(cè)量系統(tǒng)放在屏蔽籠中，盡可能將試品的高壓極和引線屏蔽起來(lái)，并與電源側(cè)的高壓引線連接于A處。高電壓工程基礎(chǔ)測(cè)量泄漏電流應(yīng)注意的事項(xiàng)：（1）電壓的穩(wěn)定性高電壓工程基礎(chǔ)6.3介質(zhì)損耗角正切的測(cè)量介質(zhì)損失角正切tg

：交流電壓作用下電介質(zhì)中電流的有功分量和無(wú)功分量的比值，是一個(gè)無(wú)量綱的數(shù)，反映的是電介質(zhì)內(nèi)單位體積中能量損耗的大小。（1）在一定的電壓和頻率下，介質(zhì)損失角正切值（tg）與絕緣介質(zhì)的形狀、大小無(wú)關(guān)，只與介質(zhì)的固有特性有關(guān)。（2）測(cè)量tg可以有效的發(fā)現(xiàn)絕緣受潮、穿透性導(dǎo)電通道、絕緣內(nèi)含氣泡的游離、絕緣分層和脫殼以及絕緣有臟污或劣化等缺陷。高電壓工程基礎(chǔ)6.3介質(zhì)損耗角正切的測(cè)量介質(zhì)損失角正切tg高電壓工程基礎(chǔ)1.西林電橋的基本原理高電壓工程基礎(chǔ)1.西林電橋的基本原理高電壓工程基礎(chǔ)2.外界電磁場(chǎng)對(duì)電橋的干擾外界電場(chǎng)干擾源~（1）外界電場(chǎng)的干擾包括試驗(yàn)時(shí)的高壓電源和試驗(yàn)現(xiàn)象其他高壓帶電體引起的干擾。高電壓工程基礎(chǔ)2.外界電磁場(chǎng)對(duì)電橋的干擾外界電場(chǎng)干擾源~（高電壓工程基礎(chǔ)（2）外界磁場(chǎng)的干擾電橋工作時(shí)處在交變磁場(chǎng)中，橋路內(nèi)將感應(yīng)出一干擾電勢(shì)，也會(huì)造成測(cè)量結(jié)果的不準(zhǔn)確。，高電壓工程基礎(chǔ)（2）外界磁場(chǎng)的干擾，

消除或減小由于電場(chǎng)干擾引起的誤差，可以采取下列措施：（1）加設(shè)屏蔽，用金屬屏蔽罩或網(wǎng)把試品與干擾源隔開(kāi)。（2）采用移相電源

（3）倒相法

移相電源消除干擾的接線圖

消除或減小由于電場(chǎng)干擾引起的誤差，可以采取下列高電壓工程基礎(chǔ)3.影響測(cè)量結(jié)果的因素（1）溫度的影響一般情況，tg是隨溫度上升而增大的。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，設(shè)備溫度是變化的，為便于比較，應(yīng)將不同溫度下測(cè)得的tg值換算至20℃。（2）試驗(yàn)電壓的影響良好的絕緣，在其額定電壓范圍內(nèi)，tg值是幾乎不變。如果絕緣中存在氣泡、分層、脫殼等，當(dāng)所加試驗(yàn)電壓足以使絕緣中的氣泡或氣隙放電，或者電暈、局部放電發(fā)生時(shí)，tg的值將隨試驗(yàn)電壓的升高而迅速增大。所以，測(cè)定tg時(shí)所加的電壓，最好接近于被試品的正常工作電壓。高電壓工程基礎(chǔ)3.影響測(cè)量結(jié)果的因素（1）溫度的影響高電壓工程基礎(chǔ)（3）測(cè)量tg與試品電容的關(guān)系對(duì)電容量較小的設(shè)備，如套管、互感器等，測(cè)量tg值能有效地發(fā)現(xiàn)局部集中性和整體分布性的缺陷。但對(duì)電容量較大的設(shè)備，如大中型變壓器、電力電纜、電容器、發(fā)電機(jī)等，測(cè)tg只能發(fā)現(xiàn)整體分布性缺陷。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)，不做tg測(cè)試。對(duì)于可以分解為幾個(gè)絕緣部分的被試品，分解后來(lái)進(jìn)行tg的測(cè)試，可以更有效地發(fā)現(xiàn)缺陷。（4）試品表面泄漏的影響為消除表面泄漏，除應(yīng)將套管表面擦干凈外，尚可加屏蔽。但應(yīng)注意，屏蔽線不應(yīng)改變被試品內(nèi)的電場(chǎng)分布。高電壓工程基礎(chǔ)（3）測(cè)量tg與試品電容的關(guān)系高電壓工程基礎(chǔ)4.數(shù)字化測(cè)量方法

數(shù)字化測(cè)量tg，不僅可以很容易地調(diào)節(jié)電橋平衡，而且可以防止外界干擾。

原理：利用傳感器從試品上取得所需的電壓信號(hào)U和電流信號(hào)I，經(jīng)前置A/D轉(zhuǎn)換電路數(shù)字化后，送至數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)或單片機(jī)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后算出電流電壓之間的相位差，最后得到tg的測(cè)量值。高電壓工程基礎(chǔ)4.數(shù)字化測(cè)量方法數(shù)字化測(cè)量高電壓工程基礎(chǔ)6.4局部放電的測(cè)試局部放電的檢測(cè)量：視在放電量q、放電能量W

局部放電的危害：局部放電將加速絕緣物的老化和破壞，發(fā)展到一定程度時(shí)，可能導(dǎo)致整個(gè)絕緣的擊穿。所以，測(cè)定電氣設(shè)備在不同電壓下局部放電強(qiáng)度與變化規(guī)律，能預(yù)示設(shè)備的絕緣狀態(tài)，也是估計(jì)絕緣電老化速度的重要依據(jù)。衡量局部放電強(qiáng)度的參量：放電的重復(fù)率（放電頻率），平均放電電流、平均放電功率、局部放電的起始電壓與熄滅電壓等。高電壓工程基礎(chǔ)6.4局部放電的測(cè)試局部放電的檢測(cè)量：局部放高電壓工程基礎(chǔ)

局部放電的檢測(cè)回路檢測(cè)原理：耦合電容器為被試品和測(cè)量阻抗之間提供一個(gè)低阻抗的通道。被試品一發(fā)生局部放電，因被試品Cx、耦合電容Ck和檢測(cè)阻抗Zm構(gòu)成的回路內(nèi)有電流流過(guò)，就可由檢出阻抗把與脈沖電流成比例的脈沖電壓檢測(cè)出來(lái)，檢測(cè)到的信號(hào)通過(guò)放大器送到測(cè)量?jī)x器上。Cx—被試品的電容；Ck—耦合電容；Zm，Zm’—測(cè)量阻抗；Z—低通濾波器；u—電壓源；M—測(cè)量?jī)x器；A—放大器高電壓工程基礎(chǔ)局部放電的檢測(cè)回路檢測(cè)原理：耦合電容器為被試高電壓工程基礎(chǔ)

局部放電的測(cè)量阻抗和測(cè)量?jī)x器

（1）測(cè)量阻抗Zm的選擇

a.要消除或減弱輸出電壓的工頻成分；

b.要使脈沖分量的持續(xù)時(shí)間足夠小，以保證快速連續(xù)脈沖的分辨率。

c.阻抗值應(yīng)足夠高，由它承擔(dān)大部分脈沖電壓，并決定輸出電壓和電流的波形。（2）常用測(cè)量阻抗的形式常用的測(cè)量阻抗有電阻、電感、電阻與電感并聯(lián)以及電感與電容并聯(lián)四種形式。高電壓工程基礎(chǔ)局部放電的測(cè)量阻抗和測(cè)量?jī)x器（1）測(cè)量阻抗高電壓工程基礎(chǔ)（3）測(cè)量?jī)x器（顯示單元）陰極示波器－－數(shù)字存儲(chǔ)示波器為了防止干擾：裝設(shè)數(shù)字濾波器為了提高信噪比：采用數(shù)字示波器或其他數(shù)字記錄儀測(cè)量?jī)x器所測(cè)得的局部放電脈沖值是與被試品的局部放電視在放電量q成比例的，要從指示值來(lái)算得q是困難的，只能通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定，即PD的測(cè)量?jī)x器必須進(jìn)行試驗(yàn)校正。高電壓工程基礎(chǔ)（3）測(cè)量?jī)x器（顯示單元）高電壓工程基礎(chǔ)

用超聲波探測(cè)器測(cè)量局部放電（1）特點(diǎn)抗干擾能力相對(duì)較強(qiáng)，可以在運(yùn)行中和耐壓試驗(yàn)時(shí)檢測(cè)絕緣內(nèi)部的局部放電，適合預(yù)防性試驗(yàn)的要求。（2）工作原理當(dāng)電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種超聲波，并向四面?zhèn)鞑?，直到電氣設(shè)備容器的表面。若在設(shè)備外壁放一壓電元件，在交變壓力波的作用下，具有壓電效應(yīng)的晶體便產(chǎn)生交變的彈性變形，晶體沿受力方向的兩端面上便會(huì)出現(xiàn)交變的束縛電荷。這一表面束縛電荷的變化便引起了端部金屬電極上電荷的變化，或在外回路中引起交變電流，從而將交變壓力波轉(zhuǎn)換成電氣量，由此可測(cè)量局部放電。高電壓工程基礎(chǔ)用超聲波探測(cè)器測(cè)量局部放電（1）特點(diǎn)高電壓工程基礎(chǔ)6.5電壓分布的測(cè)量（1）絕緣表面的電壓分布

a.當(dāng)表面比較清潔時(shí)：電壓分布由絕緣電容和雜散電容決定

b.當(dāng)表面因污染而電阻下降時(shí)：電壓分布由表面電導(dǎo)決定（2）測(cè)量電壓分布可以發(fā)現(xiàn)的絕緣狀況電壓分布能反映絕緣子的一些特征，如污穢分布狀況、絕緣子絕緣狀況等。測(cè)量電壓分布可掌握絕緣子串的污穢分布和電壓分布情況。另一方面，通過(guò)測(cè)量電壓分布可判別零值絕緣子。因此，測(cè)量電壓分布是不停電檢查劣化絕緣子以及絕緣子污穢的有效方法。高電壓工程基礎(chǔ)6.5電壓分布的測(cè)量（1）絕緣表面的電壓分布高電壓工程基礎(chǔ)短路叉測(cè)量電壓分布方法：

當(dāng)短路叉的一端2先和下面絕緣子的鐵帽接觸，而將另一端l靠近被測(cè)絕緣子的鐵帽時(shí)，在1和鐵帽間便會(huì)產(chǎn)生火花。被測(cè)絕緣子承受的電壓越高，則出現(xiàn)火花越早，而且火花的聲音亦越大。高電壓工程基礎(chǔ)短路叉測(cè)量電壓分布方法：高電壓工程基礎(chǔ)音響式測(cè)桿的原理接線：

圖中左側(cè)所示的高壓電容C及放電管等在工作時(shí)處于高電位，而右側(cè)所示的接收器及儀表等處于低電位，兩者用空心絕緣桿連接起來(lái)。測(cè)量原理：

當(dāng)被測(cè)絕緣子兩端電壓降低時(shí)，放電管的放電頻率降低，發(fā)聲器中發(fā)出的聲音頻率也變低，于是，儀表讀數(shù)較小，反之則較大。（音響式測(cè)桿的檢出電壓范圍約為1~20kV。）高電壓工程基礎(chǔ)音響式測(cè)桿的原理接線：測(cè)量原理：高電壓工程基礎(chǔ)6.6絕緣油的電氣試驗(yàn)和氣相色譜分析

絕緣油的閃點(diǎn)下降和酸值增加，常由于設(shè)備局部過(guò)熱導(dǎo)致油分解所致。絕緣油受潮、臟污（如纖維塵埃、碳化等）會(huì)使其擊穿電壓下降，同時(shí)油受潮或者變質(zhì)時(shí)，tg增加。通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)油杯中作油的擊穿試驗(yàn)以及在專用的試驗(yàn)電極中測(cè)油的tg可以檢查油的電氣性能。由于溫度對(duì)油的tg值影響較大，溫度高時(shí)，不同質(zhì)量油的tg差別可能更大，故測(cè)量tg時(shí)需將電極放在恒溫箱中。

絕緣油的電氣試驗(yàn)高電壓工程基礎(chǔ)6.6絕緣油的電氣試驗(yàn)和氣相色譜分析高電壓工程基礎(chǔ)各種絕緣缺陷的特征：