電氣試驗(yàn)基礎(chǔ)知識1

主講：李大波高壓試驗(yàn)基礎(chǔ)知識內(nèi)容提要第一節(jié)高壓試驗(yàn)的意義和分類第二節(jié)高壓試驗(yàn)的總體要求第三節(jié)絕緣電阻和吸收比試驗(yàn)第四節(jié)直流泄漏電流測量和直流耐壓試驗(yàn)第五節(jié)介質(zhì)損耗角正切值（tgδ

）測量第六節(jié)工頻耐壓試驗(yàn)第七節(jié)直流電阻測量第八節(jié)接地電阻測量一、高壓試驗(yàn)的意義二、高壓試驗(yàn)的分類第一節(jié)高壓試驗(yàn)的意義和分類

一、高壓試驗(yàn)的意義1、交接試驗(yàn)的意義新安裝電氣設(shè)備在安裝竣工后，交接驗(yàn)收時必須進(jìn)行交接試驗(yàn)1）檢驗(yàn)制造單位生產(chǎn)的電氣設(shè)備質(zhì)量是否合格；2）檢驗(yàn)電氣設(shè)備在安裝施工過程中是否受到損壞，安裝質(zhì)量是否符合規(guī)程要求；3）檢驗(yàn)新安裝的電氣設(shè)備是否滿足投入電力系統(tǒng)運(yùn)行的技術(shù)條件要求。2、預(yù)防性試驗(yàn)的意義及時發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)的各種潛伏性缺陷，根據(jù)缺陷程度，對不合格的電氣設(shè)備安排檢修或更換，以保證安全運(yùn)行。第一節(jié)高壓試驗(yàn)的意義和分類

二、高壓試驗(yàn)的分類1、根據(jù)試驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容不同（1）絕緣試驗(yàn)1）非破壞性試驗(yàn)絕緣電阻和吸收比測量、直流泄漏電流測量、介損角測量、局部放電的測量、色譜分析2）破壞性試驗(yàn)直流耐壓試驗(yàn)、交流耐壓試驗(yàn)、沖擊耐壓試驗(yàn)（2）特性試驗(yàn)2、根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康娜蝿?wù)不同分類（1）交接試驗(yàn)（2）預(yù)防性試驗(yàn)（3）其他試驗(yàn)1）臨時性試驗(yàn)2）帶電測量和在線監(jiān)測3）電氣設(shè)備的工廠試驗(yàn)第一節(jié)高壓試驗(yàn)的意義和分類

第二節(jié)高壓試驗(yàn)的總體要求一、試驗(yàn)工作的計(jì)劃安排二、對絕緣試驗(yàn)的總體要求三、保證試驗(yàn)質(zhì)量，防止誤判斷四、現(xiàn)場試驗(yàn)記錄和試驗(yàn)報(bào)告五、試驗(yàn)時的人身和設(shè)備安全六、試驗(yàn)時與設(shè)備運(yùn)行部門的配合一、試驗(yàn)工作的整體安排1、交接試驗(yàn)：一般安排在電氣設(shè)備安裝竣工后，即將投入運(yùn)行之前；但也有些項(xiàng)目必須在安裝施工中進(jìn)行。比如測量變壓器與鐵芯絕緣的各緊固件的絕緣電阻。2、預(yù)防性試驗(yàn)：嚴(yán)格按照《規(guī)程》規(guī)定的試驗(yàn)周期安排，也可以根據(jù)實(shí)際情況，縮短或延長周期。

第二節(jié)高壓試驗(yàn)的總體要求二、對于絕緣試驗(yàn)的總體要求1、氣候條件的要求：絕緣試驗(yàn)：被試品溫度不應(yīng)低于+5℃，戶外試驗(yàn)應(yīng)在良好天氣進(jìn)行，空氣濕度不高于80%。充油設(shè)備的上層油溫是被測溫度溫度低于5℃時，受潮設(shè)備的介質(zhì)損耗試驗(yàn)測得的tgδ值誤差較大，這是由于水在油中的溶解度隨溫度降低而降低，在低溫下水析出并沉積在底部，甚至成冰。此時測出的tgδ值顯然不易檢出缺陷，而且儀器在低溫下準(zhǔn)確度也較差，故應(yīng)盡可能避免在低于5℃時進(jìn)行設(shè)備的介質(zhì)損耗試驗(yàn)。2、試驗(yàn)順序的要求：

應(yīng)先進(jìn)行非破壞性試驗(yàn)，最后進(jìn)行破壞性試驗(yàn)；充油設(shè)備，只有在油試驗(yàn)合格后方可進(jìn)行破壞性試驗(yàn)3、試驗(yàn)電壓極性的要求：進(jìn)行直流高壓試驗(yàn)，應(yīng)采用負(fù)極性試驗(yàn)4、額定電壓高于實(shí)際使用工作電壓時的試驗(yàn)電壓的確定1）加強(qiáng)絕緣時，應(yīng)按照設(shè)備的額定試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來確定；2）作為替代品時，應(yīng)按實(shí)際使用的額定工作電壓來確定；3）高海拔地區(qū)，應(yīng)在安裝地點(diǎn)，按實(shí)際使用的額定工作電壓5、非標(biāo)準(zhǔn)電壓等級的電氣設(shè)備可根據(jù)規(guī)程中規(guī)定的相鄰電壓等級的同類設(shè)備按比例采用插入法計(jì)算6、連接在一起的多個電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)的規(guī)定

進(jìn)行絕緣試驗(yàn)時，除制造廠裝配的成套設(shè)備外，宜將連接在一起的各種設(shè)備分離開來單獨(dú)試驗(yàn)。同一試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備可以連在一起試驗(yàn)。為便于現(xiàn)場試驗(yàn)工作，已有出廠試驗(yàn)記錄的同一電壓等級不同試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的電氣設(shè)備，在單獨(dú)試驗(yàn)有困難時，也可以連在一起進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)采用連接的各種設(shè)備中的最低標(biāo)準(zhǔn)。7、充油設(shè)備靜止時間的規(guī)定油浸式變壓器、電抗器及消弧線圈的絕緣試驗(yàn)應(yīng)在充滿合格油靜置一定時間，待氣泡消除后方可進(jìn)行。

靜置時間按產(chǎn)品要求，當(dāng)制造廠無規(guī)定時，對電壓等級500kV>72h以上；220～330kV>48h以上；110kV及以下>24h以上。8、進(jìn)口設(shè)備的交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

按合同規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，不得低于我國現(xiàn)行電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

第三節(jié)絕緣電阻和吸收比試驗(yàn)

一、直流電壓作用下流過絕緣介質(zhì)的電流直流電壓加到絕緣介質(zhì)上，會有一個隨時間逐漸減小，最后趨于穩(wěn)定的極微小的電流通過，這個電流由電容充電電流、吸收電流和泄漏電流構(gòu)成。1、電容充電電流IcIc的大小與電容量和外加的電壓有關(guān)

Ic

實(shí)際上是介質(zhì)分子快速極化的位移電流，瞬間即逝。2、吸收電流Ib

Ib的大小與電容量和外加的電壓有關(guān)

Ib實(shí)際上是偶極子緩慢移動引起的有損耗的極化（偶極子極化、夾層極化）電流。3、泄漏電流Ic

Ic的大小與衰減的時間無關(guān)（不衰減），只與絕緣內(nèi)部是否受潮，表面是否清潔等因素有關(guān)。

Ib的數(shù)值等于總電流I趨于穩(wěn)定后的數(shù)值二、絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)1、絕緣電阻：電氣設(shè)備絕緣層在直流電壓作用下呈現(xiàn)的電阻值。單位是MΩ，現(xiàn)場采用絕緣電阻表測量電阻。絕緣電阻能靈敏反應(yīng)絕緣狀況，是否局部或整體受潮，有無過熱老化甚至存在貫穿短路。2、吸收比:60s時的絕緣電阻值與15s時的絕緣電阻值的比值K=R60s/R15s.≥1.3由于受介質(zhì)吸收電流衰減的影響，絕緣電阻隨時間逐步增大，一般高電壓大容量的電氣設(shè)備衰減的時間較長(極化指數(shù))。電氣設(shè)備受潮、臟污或存在缺陷時，泄漏電流增大，吸收電流相對減小，總電流隨時間衰減平緩，絕緣電阻的變化也變得平緩。3、極化指數(shù)對大容量吸收過程較長的變壓器、發(fā)電機(jī)、長電纜，吸收比不足以反映吸收過程，需要延長測試讀取時間。K2=R10min/R1min220kV及以上且容量為120MVA及以上的變壓器，200MW及以上的同步發(fā)電機(jī)第四節(jié)直流泄漏電流測量和直流耐壓試驗(yàn)

直流泄漏電壓是非破壞性試驗(yàn)，直流耐壓試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn)一、試驗(yàn)方法和特點(diǎn)1、利用直流升壓裝置產(chǎn)生一個可以調(diào)節(jié)的試驗(yàn)用直流高壓，施加在被試設(shè)備上。2、特點(diǎn)1）直流耐壓試驗(yàn)和泄漏電流試驗(yàn)一般都結(jié)合進(jìn)行，隨著電壓的升高，先分段讀取泄漏電流值，最后進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)。2）試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，直流泄漏電流測量是利用微安表精確測量泄漏電流的大小，對被試品的絕緣狀況可以作出更準(zhǔn)確的判斷。3）試驗(yàn)電壓高，可隨意調(diào)節(jié)，試驗(yàn)電壓穩(wěn)定。根據(jù)被試品不同的電壓等級施以相應(yīng)的直流試驗(yàn)電壓，這個電壓較絕緣電阻表的電壓高得多。如對110kV變壓器一次繞組，，需施加40kV直流高壓。因此測泄漏電流比用絕緣電阻表測絕緣電阻更易發(fā)現(xiàn)某些絕緣缺陷（如瓷質(zhì)絕緣裂紋、局部損傷、絕緣油劣化、絕緣沿面炭化等）4）根據(jù)泄露電流測量值可以換算出絕緣電阻值，而用絕緣電阻表一般不能換算出泄漏電流值。5）試驗(yàn)儀器設(shè)備輕便（與交流耐壓試驗(yàn)比較），適于現(xiàn)場使用。二、對直流試驗(yàn)電壓的要求1、直流高電壓的產(chǎn)生一般用交流低壓單相電源，經(jīng)調(diào)壓器調(diào)壓、升壓變升壓，然后經(jīng)整流裝置整流產(chǎn)生一個直流電壓，最后經(jīng)過濾波電容輸出一個單極性、波形符合要求的直流電壓2、對直流電壓極性和波形的要求（1）對極性的要求：負(fù)極加壓，正極接地，防止外絕緣的閃絡(luò)和易于發(fā)現(xiàn)絕緣受潮等缺陷。（2）對波形的要求：波紋系數(shù)（脈動系數(shù)）S是指脈動幅值與算數(shù)平均值之比。S=Umax-Umin/2Ud≤3%3、對試驗(yàn)電源容量的要求試驗(yàn)時所需電流一般不超過1mA.第五節(jié)介質(zhì)損耗角正切值（tgδ

）測量絕緣介質(zhì)在交流電壓下，可以看成由電容電流和電阻電流構(gòu)成的并聯(lián)回路。通過電阻性電流IR與電容性電流Ic的比值，可以判斷絕緣介質(zhì)在交流電壓下的損耗情況。從而判斷被試品是否存在受潮和劣化。介損正切值tgδ

：電阻性電流IR與電容性電流Ic的比值。大綱要求：熟悉介損測量的原理、意義和測量方法熟悉影響測量結(jié)果的因素及消除方法

一、tgδ

測量的原理和意義tgδ=IR/Ic=1/ωCxR介質(zhì)損耗P=U2ωCxtgδ當(dāng)被試品的絕緣由于受潮等原因劣化時，介損角增大，介損增加。如果絕緣內(nèi)部的缺陷不是整體分布的，tgδ

對范圍較小的局部缺陷反映不夠靈敏。被試品體積電容越大，或局部集中缺陷越小，tgδ

對缺陷的反映就越不靈敏。二、tgδ

的測量方法1、西林電橋正接線：適用于被試品整體可以和地面隔離反接線：適用于被試品整體不能和地面隔離如測量變壓器整體tgδ

。tgδ=ωC4R4=C4R3、C4是可調(diào)的，R4=104/π，Cn是標(biāo)準(zhǔn)電容器Cx≈CnR4/R32、M型介質(zhì)試驗(yàn)器測試tgδ實(shí)際損耗角δ很小tgδ=IR/Ic

≈IR/I=IRU/IU=P/SM型介質(zhì)試驗(yàn)器最高測試電壓為2500V三、影響測試tgδ結(jié)果的因素和消除方法1、溫度和濕度的影響規(guī)程規(guī)定：tgδ試驗(yàn)應(yīng)在良好天氣，試品及環(huán)境溫度不低于+5℃變壓器預(yù)試，油溫低于50℃變壓器繞組tgδ試驗(yàn)，油溫10~40℃2、電場干擾及其消除方法測試電力設(shè)備tgδ時，如果附近有帶電設(shè)備，則會產(chǎn)生電場干擾。提高電壓可以減少干擾，正接線比負(fù)接線抗干擾強(qiáng)1）屏蔽法用屏蔽線、屏蔽罩減少干擾；2）選相倒相法3）移相法4）干擾平衡法施加一個反干擾電壓3、避免磁場的干擾主要措施：將測量儀器盡量遠(yuǎn)離干擾源。外界磁場最顯著的干擾是：在檢流計(jì)回路產(chǎn)生感應(yīng)電流。4、表面泄漏及消除方法當(dāng)被試品體積電容很小時，影響很大，必須考慮如何消除表面泄漏。利用屏蔽環(huán)將表面泄漏電流直接回流到實(shí)驗(yàn)電源。四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的判斷及注意事項(xiàng)1、被試品具有較大電容時，tgδ不能有效反映可能存在的局部缺陷；2、溫度對tgδ測試結(jié)果影響很大；3、試驗(yàn)電壓的變化對測試結(jié)果的影響；良好絕緣不隨試驗(yàn)電壓變化而變化，只有在接近額定電壓時才隨試驗(yàn)電壓的升高而增大。第六節(jié)工頻耐壓試驗(yàn)工頻交流耐壓試驗(yàn)是用來考核電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度（絕緣裕度）的主要手段。一、耐壓試驗(yàn)的目的目的：考核電氣設(shè)備是否具備規(guī)程規(guī)定的絕緣裕度。二、交流耐壓試驗(yàn)的分類1、工頻耐壓試驗(yàn)利用工頻電源和升壓設(shè)備產(chǎn)生工頻高壓電氣設(shè)備的主絕緣、開關(guān)的斷口絕緣、繞組之間或繞組對地的絕緣。2、感應(yīng)耐壓試驗(yàn)考核變壓器、互感器繞組的匝間、層間、段間絕緣（統(tǒng)稱縱絕緣）和繞組的相間絕緣強(qiáng)度，必須采取感應(yīng)耐壓試驗(yàn)。感應(yīng)耐壓試驗(yàn)：利用本身電磁感應(yīng)產(chǎn)生高壓對被試品進(jìn)行耐壓試驗(yàn)規(guī)程要求：在低壓繞組施加的試驗(yàn)電壓（匝電壓）一般為額定匝電壓的2倍。為了避免鐵芯的嚴(yán)重飽和，必須將試驗(yàn)電源的頻率不低于額定頻率的2倍。f≥100Hzt=60×100／f三、工頻耐壓試驗(yàn)原理接線圖1、試驗(yàn)變壓器保護(hù)電阻（水電阻、線繞電阻器、電抗器）作用：降低被試品閃絡(luò)或擊穿時，試驗(yàn)變高壓繞組出口端的過電壓，并限制了短路電流。但阻值不宜過大，

一般0.1~0.5Ω/V2、球隙保護(hù)電阻1）與保護(hù)球隙串聯(lián)使用的電阻一般1Ω／V作用：防止球隙放電時燒傷球面，同時也抑制可能出現(xiàn)的球隙放電與被試品電容間產(chǎn)生振蕩。2）與測量球隙串聯(lián)使用的電阻一般試驗(yàn)電壓為工頻時1Ω／V；倍頻時為0.5Ω／V作用：與前面作用相同之外；測量用電阻還要防止引起測量誤差。所以要求保護(hù)電阻盡可能小。四、“容升”