高壓知識第1章

武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院關(guān)根志第一章電氣設(shè)備的絕緣試驗第一節(jié)絕緣電阻和吸收比試驗一、絕緣電阻試驗1.絕緣電阻試驗是電氣設(shè)備絕緣試驗中一種最簡單、最常用的試驗方法2.當(dāng)電氣設(shè)備絕緣受潮，表面變臟，留有表面放電或擊穿痕跡時，其絕緣電阻會顯著下降。3.常采用的兆歐表輸出電壓有100v、250V、500V、1000V、2500V、5000V二、絕緣電阻試驗的主要參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)1.電氣設(shè)備絕緣的等值電路___電阻電容的混合電路圖1-1雙層電介質(zhì)簡化等值電路圖1-2絕緣電阻變化曲線2.吸收現(xiàn)象曲線i和穩(wěn)態(tài)電流Ig之間的面積為絕緣在充電過程中從電源“吸收”的電荷Qa。這種逐漸“吸收”電荷的現(xiàn)象就叫做“吸收現(xiàn)象”工程上用“吸收比”來反映絕緣狀態(tài)是否良好3.吸收比K＝R60s/R15s（1－1）對于電容量較大的絕緣試品，K可采用下式表示：

K＝R10min/R1min（1－2）當(dāng)絕緣受潮時，K值將變小當(dāng)絕緣狀況良好時，K值較大，其值遠(yuǎn)大于1一般認(rèn)為如K<1.3時，就可判斷絕緣可能受潮三、試驗設(shè)備兆歐表線路端子（L）接地端子（E）屏蔽（或保護(hù)）端子（G）1－電纜金屬鎧裝；2－電纜絕緣；3－導(dǎo)電芯圖1－3絕緣電阻試驗原理接線示意圖四、絕緣電阻試驗結(jié)果判斷的基本方法1.絕緣電阻的大小與絕緣材料的結(jié)構(gòu)、體積有關(guān)，與所用的兆歐表的電壓高低有關(guān)，還與大氣條件有關(guān)，因此，不能簡單的用絕緣電阻的大小或吸收比來判斷絕緣的好壞。2.所測絕緣電阻值和吸收比應(yīng)與其出廠時的值比較，與歷史數(shù)據(jù)相比較，與同批設(shè)備相比較，其變化不能超過規(guī)程允許的范圍3.應(yīng)結(jié)合絕緣電阻值與吸收比的變化結(jié)合起來綜合考慮五、測量絕緣電阻的規(guī)定測試規(guī)定1.試驗前應(yīng)拆除被試設(shè)備電源及一切外連線，并將被試物短接后接地放電1min，電容量較大的應(yīng)至少放電2min，以免觸電2.校驗兆歐表是否指零或無窮大3.用干燥清潔的柔軟布擦去被試物的表面污垢4.用手搖式兆歐表時，應(yīng)用恒定轉(zhuǎn)速（120r/min）轉(zhuǎn)動搖柄5.在測量吸收比時，應(yīng)在兆歐表達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時計算時間，分別讀取15s和60s的讀數(shù)6.試驗完畢或重復(fù)進(jìn)行試驗時，必須將被試物短接后對地充分放電。這樣除可保證安全外，還可提高測試的準(zhǔn)確性7.記錄被試設(shè)備的銘牌、規(guī)范、所在位置及氣象條件等測試時注意事項對于同桿雙回架空線或雙母線，當(dāng)一路帶電時，不得測量另一回路的絕緣電阻，以防感應(yīng)高壓損壞儀表和危及人身安全2.測量大容量電機(jī)和長電纜的絕緣電阻時，必須經(jīng)過較長時間，才能得到正確的結(jié)果。使用手搖式兆歐表測量大容量設(shè)備的絕緣電阻時，試驗結(jié)束時手不能停，耍先斷開L線與被測設(shè)備之間的聯(lián)接，再停止轉(zhuǎn)動搖表，并立即對被測設(shè)備放電和接地，防止被試設(shè)備對兆歐表反充電損壞兆歐表和被測設(shè)備所帶高電壓電人3.如所測絕緣電阻過低，應(yīng)進(jìn)行分解試驗，找出絕緣電阻最低的部分4.一般應(yīng)在干燥、晴天、環(huán)境溫度不低于50℃時進(jìn)行測量5.測量絕緣的吸收比時，應(yīng)避免記錄時間帶來的誤差測試時注意事項(續(xù))6.屏蔽環(huán)裝設(shè)位置適當(dāng)7.兆歐表的L和E端子接線不能對調(diào)8.兆歐表與被試品間的連線不能絞接或拖地9.采取兆歐表測量時，應(yīng)設(shè)法消除外界電磁場干擾引起的誤差10.為便于比較，對同一設(shè)備進(jìn)行測量時，應(yīng)采用同樣的兆歐表、同樣的接線六、影響測試絕緣電阻的主要因素1.濕度2.表面臟污和受潮3.被試設(shè)備剩余電荷4.兆歐表容量第二節(jié)泄漏電流和直流耐壓試驗一、泄漏電流試驗1、泄漏電流的特點(diǎn)（1）試驗電壓高，并且可隨意調(diào)節(jié)（2）泄漏電流可由微安表隨時監(jiān)視，靈敏度高，測量重復(fù)性也較好（3）根據(jù)泄漏電流測量值可以換算出絕緣電阻值（4）可以用或的關(guān)系曲線并測量吸收比來判斷絕緣缺陷2、影響測量結(jié)果的主要因素1).高壓連接導(dǎo)線一般都把微安表固定在升壓變壓器的上端，這時就必須用屏蔽線作為引線，也要用金屬外殼把微安表屏蔽起來2).表面泄漏電流消除影響的辦法：被試設(shè)備表面干燥、清潔、且高壓端導(dǎo)線與接地端要保持足夠的距離采用屏蔽環(huán)將表面泄漏電流直接短接，使之不流過微安表3).溫度溫度對泄漏電流測量結(jié)果有顯著影響。溫度升高，泄漏電流增大4).電源電壓的非正弦波形供給整流設(shè)備的交流高壓應(yīng)該是正弦波形，否則對測量結(jié)果是有影響的。影響電壓波形的主要是三次諧波5).加壓速度對被試設(shè)備的泄漏電流本身而言，它與加壓速度無關(guān)，但是用微安表所讀取得并不一定是真實的泄漏電流，而可能是保護(hù)吸收電流在內(nèi)的合成電流6).微安表接在不同位置微安表接的位置對測量結(jié)果有很大影響7).試驗電壓極性（2）極性效應(yīng)在不均勻、不對稱電場中，外加電壓極性不同，其放電過程及放電電壓不同

（1）電滲透現(xiàn)象使不同極性試驗電壓下油紙絕緣電氣設(shè)備的泄漏電流測量值不同4、測量中的問題（一）從微安表中反映出來的情況（1）指針來回擺動這可能是由于電源波動、整流后直流電壓的脈動系數(shù)比較大以及試驗回路和被試設(shè)備有充放電過程所致。（2）指針周期性擺動這可能是由于回路存在的反充電所致，或者是被試設(shè)備絕緣不良產(chǎn)生周期性放電造成的。（3）指針突然沖擊若向小沖擊，可能是電源回路引起的；若向大沖擊，可能是試驗回路或被試設(shè)備出現(xiàn)閃絡(luò)或產(chǎn)生間歇性放電引起的。（4）指針指示數(shù)值隨測量時間而發(fā)生變化若逐漸下降，則可能是由于充電電流減小或被試設(shè)備表面絕緣電阻上升所致；若逐漸上升，往往是被試設(shè)備絕緣老化引起的。（5）測壓用微安表不規(guī)則擺動這可能是由于測壓電阻斷線或接觸不良所致。（6）指針反指這可能是由于被試設(shè)備經(jīng)測壓電阻放電所致。（7）接好線后，未加壓時，微安表有指示

這可能是外界干擾太強(qiáng)或地電位抬高引起的。（二）從泄漏電流數(shù)值上反映出來的情況（1）泄漏電流過大這可能是由于測量回路中各設(shè)備的絕緣狀況不佳或屏蔽不好所致，遇到這種情況時，應(yīng)首先對實驗設(shè)備和屏蔽進(jìn)行認(rèn)真檢查，若確認(rèn)無上述問題，則說明被試設(shè)備絕緣不良。（2）泄漏電流過小這可能是由于線路接錯，微安表保護(hù)部分分流或有斷脫現(xiàn)象所致。（3）當(dāng)采用微安表在低壓側(cè)讀數(shù)，且用差值法消除誤差時，可能會出現(xiàn)負(fù)值這可能是由于高壓線過長、空載時電暈電流大所致。因此高壓引線應(yīng)當(dāng)盡量粗、短、無毛刺。（三）硅堆的異常情況在泄漏電流測量中，有時發(fā)生硅堆擊穿現(xiàn)象，這是由于硅堆選擇不當(dāng)、均壓不良或質(zhì)量不佳所致。二、直流耐壓試驗直流耐壓試驗與交流耐壓相比有以下幾個特點(diǎn)：（1）設(shè)備較輕便（2）絕緣無介質(zhì)極化損失（3）可制作伏安特性（4）在進(jìn)行直流耐壓試驗時，一般都兼做泄漏電流測量，由于直流耐壓試驗時所加電壓較高，故容易發(fā)現(xiàn)缺陷（5）易于發(fā)現(xiàn)某些設(shè)備的局部缺陷直流耐壓試驗?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)某些交流耐壓所不能發(fā)現(xiàn)的缺陷但這兩試驗不能互相代替，必須同時應(yīng)用于預(yù)防性試驗中，特別是電機(jī)、電纜等更應(yīng)當(dāng)作直流試驗。（一）試驗電壓的確定

進(jìn)行直流耐壓試驗時，外施電壓的數(shù)值通常應(yīng)參考該絕緣的交流耐壓試驗電壓和交、直流下?lián)舸╇妷褐?，但主要是根?jù)運(yùn)行經(jīng)驗來確定。（二）試驗電壓的極性電力設(shè)備的絕緣分為內(nèi)絕緣和外絕緣，外絕緣對地電場可以近似用棒—板電極構(gòu)成的不對稱、極不均勻電場中，氣體間隙相同時，由于極性效應(yīng)，負(fù)棒—正極的火花放電電壓是正棒—負(fù)極的火花放電電壓的2倍多。

直流耐壓試驗的時間可比交流耐壓試驗的時間（1min）長些直流耐壓試驗結(jié)果的分析判斷，可參閱交流耐壓試驗分析判斷的有關(guān)原則第三節(jié)電氣設(shè)備的介質(zhì)損失角正切值試驗電介質(zhì)：絕緣物質(zhì)介質(zhì)的等值電路及電流、電壓的相量圖介質(zhì)損失角其正切值為：介質(zhì)損耗為：測量可以發(fā)現(xiàn)絕緣的整體受潮、劣化、變質(zhì)及小體積設(shè)備的局部缺陷一、介質(zhì)損失角正切值的測量西林電橋（a）正接線（b）反接線試品ZN標(biāo)準(zhǔn)電容器CN無感電阻R3無感電阻R4與電容C4并聯(lián)二、抗干擾措施采用平衡法測量時加設(shè)屏蔽采用移相電源倒相法采用非平衡法測量時異頻電源補(bǔ)償法三、影響測試的主要因素（1）溫度的影響為了比較試驗結(jié)果，對同一設(shè)備在不同溫度下的變化必須將結(jié)果歸算到一個鞏固的基準(zhǔn)溫度，一般歸算到20℃（2）濕度的影響在不同的濕度下測得的值也是有差別的，應(yīng)在空氣相對濕度小于80%下進(jìn)行試驗（3)絕緣的清潔度和表面泄漏電流的影響可以用清潔和干燥表面來將損失減到最小，也可采用涂硅油等辦法來消除這種影響四、綜合判斷(比較法)（1）與設(shè)備歷年（次）試驗結(jié)果相互比較（2）與同類型設(shè)備試驗結(jié)果相互比較（3）同一設(shè)備相間的試驗結(jié)果相互比較（4）與《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》規(guī)定的“允許值”相互比較第四節(jié)絕緣油試驗一、電氣強(qiáng)度試驗該電壓即絕緣油的擊穿電壓（KV），或換算為擊穿強(qiáng)度（KV/cm）電氣強(qiáng)度試驗，即測量絕緣油的瞬時擊穿電壓值試驗接線與交流耐壓試驗相同，即在絕緣油中放上一定形狀的標(biāo)準(zhǔn)試驗電極，電極間加上工頻電壓，并以一定的速率逐漸升壓，直至電極間的油隙擊穿為止試驗步驟及注意事項清洗油杯：試驗前電極和油杯應(yīng)先用汽油、苯或四氯化碳洗凈烘干，洗滌時用潔凈的絲絹，不可用布和棉紗。電極表面有燒傷痕跡的不可再用。調(diào)整好電極間距離，使其保持2.5毫米。油杯上要加玻璃蓋或玻璃罩。試驗在室溫15~35℃，濕度不高于75%的條件下進(jìn)行。油樣處理：試油樣送到試驗室后，必須在不破壞原有儲藏密封的狀態(tài)下放置相當(dāng)時間，直至油樣接近室溫。在油倒出前，應(yīng)將儲油容器顛倒數(shù)次，使油均勻混合，并盡可能不產(chǎn)生氣泡。然后用被試油杯和電極沖洗兩、三次。再將被試油杯壁徐徐注入油杯。蓋上玻璃蓋或玻璃罩，靜置10分鐘加壓試驗調(diào)節(jié)調(diào)壓器使電壓從零升起，升壓速度約3千伏/秒，直至油隙擊穿，并記錄擊穿電壓值。這樣重復(fù)試驗5次，取平均值。擊穿時的電流限制為了減少油擊穿后產(chǎn)生的碳粒，應(yīng)將擊穿時的電流限制在5毫安左右。在每次擊穿后要對電極間的油進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，并靜置5分鐘后再重復(fù)試驗二、tgδ值的測量試驗使用儀器（１）油杯有單圓筒式、雙圓筒式及三接線柱電極式的。采用最多的是單圓筒式，又叫圓柱形電極。包括外電極（高壓電極）、內(nèi)電極（測量電極）和屏蔽電極三部分（２）交流平衡電橋常用的國產(chǎn)電橋有QS3型或其它可測量tgδ值小于0.01%靈敏度較高的電橋試驗步驟（１）清洗油杯：先用有機(jī)溶劑將測量油杯仔細(xì)清洗并烘干（２）適當(dāng)?shù)脑囼炿妷汉蜏囟仍囼炿妷河蓽y量油杯電極間隙大小而定，一般應(yīng)保證間隙上的電場強(qiáng)度為1千伏/毫米。在注油試驗前，還必須對空杯進(jìn)行1.5倍工作電壓的耐壓試驗除了在常溫下測量油的tgδ值外，還必須將被直油樣升溫（變壓器油要升溫至70℃，電纜油要升溫至100℃），測量高溫下tgδ值性能判斷變壓器油、新油和再生油升溫至70℃時的tgδ值應(yīng)不大于0.5%運(yùn)行中的油70℃時的tgδ值應(yīng)不大于2%電纜油100℃時的tgδ值應(yīng)不大于0.5%第五節(jié)交流耐壓試驗一、交流工頻耐壓試驗的接線原理圖1－7交流耐壓試驗接線圖S1、S2—開關(guān)R1—保護(hù)電阻T2—試驗變壓器T1—調(diào)壓器FU—熔斷器P1、P2—測量線圈KM—過流繼電器C1、C2—電容分壓器G—保護(hù)球隙R2—球隙保護(hù)電阻Cx—被試絕緣1.串聯(lián)諧振的試驗方法串聯(lián)補(bǔ)償接線圖串聯(lián)諧振的優(yōu)點(diǎn)①若被試品擊穿，則諧振終止，高壓消失②擊穿后電流下降，不致于造成被試品擊穿點(diǎn)擴(kuò)大2.并聯(lián)諧振（電流諧振）法當(dāng)試驗變壓器的額定電壓能滿足試驗電壓的要求，但電流達(dá)不到被試品所需的試驗電流時，可采用并聯(lián)諧振對電流加以補(bǔ)償，以解決容量不足的問題并聯(lián)諧振接線圖3.串并聯(lián)諧振法當(dāng)試驗變壓器的額定電壓和額定電流都不能滿足試驗要求時，可同時運(yùn)用串、并聯(lián)諧振電路，通常成為串并聯(lián)補(bǔ)償法串并聯(lián)諧振接線圖采用串聯(lián)、并聯(lián)諧振和串并聯(lián)諧振法的注意事項1）電源電壓和頻率要求穩(wěn)定，應(yīng)避免用電阻器調(diào)壓；2）回路電阻R1要求足夠的熱容量，并保持穩(wěn)定；3）試驗電壓直接在被試品兩端測量；4）電感線圈應(yīng)滿足電流和絕緣強(qiáng)度的要求；5）對于并聯(lián)諧振法，當(dāng)被試品擊穿而諧振停止時，試驗變壓器有過流的可能，因此，要求過流速斷保護(hù)能可靠動作；6）對于串聯(lián)諧振法，當(dāng)被試品擊穿時，回路中的電流減小電壓降低，所以，除了正常的過流保護(hù)外，還應(yīng)有欠壓保護(hù)措施。操作規(guī)定（1）試驗前應(yīng)了解被試設(shè)備的非破壞性試驗項目是否合格，一殷應(yīng)在所有非破壞試驗項目全部做完，且合格以后才做交流耐壓試驗，若有缺陷或異常，應(yīng)在排除缺陷（如受潮時要干燥）或異常后再進(jìn)行試驗。（2）試驗現(xiàn)場應(yīng)圍好遮欄，掛好標(biāo)志牌，并派專人監(jiān)視。

（3）試驗前應(yīng)將被試設(shè)備的絕緣表面擦拭干凈。對多油設(shè)備應(yīng)按有關(guān)規(guī)定使油靜止一定時間，如大容量變壓器，應(yīng)使油靜止12-20h，3~10kV變壓器，應(yīng)使油靜止5~6h后再做試驗。（4）調(diào)整保護(hù)球隙，使其放電電壓為試驗電壓的105%~110%，連續(xù)試驗三次，應(yīng)無明顯差別，并檢查過流保護(hù)裝置動作的可靠性。（5）根據(jù)試驗接線圖接好線后，應(yīng)由專人檢查，確認(rèn)無誤（包括引線對地距離、安全距離等）后方可準(zhǔn)備加壓。（6）加壓鉛要檢查調(diào)壓器是否在“零位”，若在“零位”方可加壓，而且要在高呼“加高壓”后才能實施操作。（7）升壓過程中應(yīng)監(jiān)視電壓表及其他表計的變化，當(dāng)升至0.5倍額定試驗電壓時，讀取被試設(shè)備的電容電流；當(dāng)升至額定電壓時，開始計算時間，時間到后緩慢降下電壓。（8）對于升壓速度，在1/3試驗電壓以下可以稍快一些，其后升壓應(yīng)均勻，約按每秒3%試驗電壓升壓，或升至額定試驗電壓的時間為10~15s。（9）實驗中若發(fā)現(xiàn)表針擺動或被試設(shè)備、實驗設(shè)備發(fā)出異常響聲、冒煙、冒火等，應(yīng)立即降下電壓，在高壓側(cè)掛上地線后，查明原因。（10）被試設(shè)備無明顯規(guī)定者，一般耐壓時間為1min，對絕緣棒等用具，耐壓時間為5min，實驗后應(yīng)在掛上接地棒后觸摸有關(guān)部位，應(yīng)無發(fā)熱現(xiàn)象。（11）試驗電壓值要認(rèn)真確定，特別是發(fā)電機(jī)的耐壓試驗，一定要嚴(yán)格監(jiān)督不耍升高到規(guī)定值以上。（12）實驗前后應(yīng)測量被試設(shè)備的絕緣電阻及吸收比，兩次測量結(jié)果不應(yīng)有明顯差別。四、交流耐壓試驗結(jié)果的分析（1）被試設(shè)備一般經(jīng)過交流耐壓試驗，在規(guī)定的持續(xù)時間內(nèi)不發(fā)生擊穿為合格，反之為不合格。（2）當(dāng)被試設(shè)備為有機(jī)絕緣材料，經(jīng)試驗后，立刻進(jìn)行觸摸，如出現(xiàn)普遍或局部發(fā)熱，都認(rèn)為絕緣不良，需要處理（如烘烤），然后再進(jìn)行試驗。（3）對組合絕緣設(shè)備或有機(jī)絕緣材料，耐壓前后期絕緣電阻不應(yīng)下降30％，否則就認(rèn)為不合格。對于純瓷絕緣或表面以瓷絕緣為主的設(shè)備，易受當(dāng)時氣候條件的影響，可酌情處理。（4）在試驗過程中若空氣濕度、溫度、或表面臟污等的影響，僅引起表面滑閃放電或空氣放電，則不應(yīng)認(rèn)為不合格。在經(jīng)過清潔、干燥等處理后，在進(jìn)行試驗；若并非由于外界因素影響，而是由于瓷件表面釉層絕緣損傷、老化等引起的（如加壓后表面出現(xiàn)局部紅火），則應(yīng)認(rèn)為不合格。（5）精心綜合分析、判斷。應(yīng)當(dāng)指出，有的設(shè)備及時通過了耐