第九章高压电器绝缘试验

1、第九章高压电器绝缘试验第一节概 述电力系统中的高压电器设备，其相间绝缘、相对地绝缘与纵绝缘都是至关重要的。无论哪种绝缘出现失效，都将导致高压电器设备放电、击穿，将引起电力系统事故，甚至导致设备爆炸、电力系统大面积停电。而高压电器设备在电力系统中运行时，其绝缘不仅受到工作电压的作用，而且还会受到大气过电压（雷电冲击电压）和内部过电压（操作冲击电压）的侵袭。因此，高压电器设备在设计时，首先考虑绝缘问题，但由于影响高压电器设备绝缘问题的因素较多，如：绝缘材料的不同、制造工艺的差别、工作状况的多样性及环境条件的影响等，必须使用试验的手段对其成品绝缘性能进行测试和确认。高压电器设备的绝缘试验， 可以分为

2、两类： 一类是破坏性试验， 它包括工频耐压试验、直流耐压试验、冲击耐压试验、放电试验等，此类试验将对被试设备造成一定的损害；另一类是非破坏性试验，它主要是测量高压电器设备的绝缘特性，它包括绝缘电阻测量、介质损耗测量、局部放电测量等。无线电干扰试验， 虽然不属于绝缘试验， 但属于利用高压工频试验变压器在高压试验室进行的试验项目，且该项目是高压电器设备的必试项目，在这一章中也作详细介绍。第二节交流高电压试验交流高压试验，指的是电压波形为正弦的高电压试验，通常是工频高电压试验。交流高压试验的目的是考验高压电器在长时间工作电压下及瞬时的内过电压下能否正常工作。一、交流高压试验系统交流高压试验系统一般由

3、调压设备、 变压设备、保护设备、测量设备、控制设备等成，原理图如图 9-2-1 ：-143-图 92 1 交流高压试验系统T1 为调压器，它的作用是保证交流高压试验系统能够均匀的输出可调电压。它有自耦式、移圈式、感应式、电动发电机等几种形式。 自耦式是常用的形式， 价格低、携带方便、漏抗小、波形好，但由于有滑动触头，只适用于小容量试验变压器调压使用。移圈式没有滑动触头、适用于大容量试验变压器调压，但体积较大。感应式、电动发电机使用较少。T2 为变压器，它的作用是保证交流高压试验系统能够产生规定的高电压。R为保护电阻，它的作用是防止被试品放电时所发生的截波对变压器绕组的损伤；也用它限制过电流和抑

4、制过电压，减少对被试品的损坏。R可按 0.1 欧姆伏选取。它可以由金属电阻丝绕成，也可采用水电阻，长度按每米 150200kV（有效值）选取。除保护电阻外，系统中还经常采用过电流保护、过电压保护及保护球隙。CO为被试品（如高压断路器）的电容量。二、交流高压试验变压器交流高压试验变压器在原理上与电力变压器并无区别， 但由于两者之间的运行条件不同，因此交流高压试验变压器在设计和使用上有自己的特点。例如（1）交流高压试验变压器为单相设计，而电力变压器一般为三相设计。（2） 交流高压试验变压器输出为高电压、小电流，容量小；而电力变压器一般容量大。（3） 交流高压试验变压器绝缘裕度小，工作方式为间歇式工

5、作；而电力变压器绝缘裕度大，工作方式为连续方式。（4）交流高压试验变压器工作在电容性负荷下；而电力变压器工作在电感性负载下。（5） 交流高压试验变压器应能够经受多次放电的考验。交流高压试验变压器在产生超过750kV 电压时，一般采用串级形式。交流高压变压器的内绝缘一般采用油浸式，最近，用于封闭电器试验的变压器，由于容量较小，采用六氟化硫气体绝缘。试验变压器的外壳有金属壳和绝缘壳两类。金属外壳可以分单套管和双套管两类，外壳可以分接地和对地绝缘两类，外壳对地绝缘的双套管形式和外壳为绝缘壳试验变压器可以方便的实现串级高压。交流高压变压器的体积、重量和价格取决于它的额定电压和额定电流。故在选取变压器时

6、应根据被试产品的电压等级选取变压器的额定电压， 并根据被试产品的电容量计算出所需变压器的额定电流和容量。试验电流Is CU 10 -9 A（有效值）所需变压器容量Ps CU 10 -9 kVA式中 U 所加的试验电压kVC 被试产品的电容量 pF 所加电压的角频率-144-下表列出了常见产品的电容量产品名称电容量（ pF）线路绝缘子50高压套管50 600高压断路器、电流互感器、电磁式电压互感器1001000电容式电压互感器30005000产品名称电容量（ pF）电力变压器100015000电力电缆（每米）150400三、交流高电压的测量电力部门测量交流电压， 一般是通过电压互感器和电压表来实

7、现的。 但用这种方法在试验室中测量交流高电压是不现实的， 因为制作一个交流高电压互感器是非常昂贵的， 且笨重及体积庞大。因此在试验室中测量交流高电压一般采用以下几种方法；1.利用气体放电测量交流高电压如测量球隙用球隙测量交流高电压准确度可达 3，结构简单，而且是直接测量超高电压的唯一设备，但其使用不方便，每次测量需放电，因此不经常使用，但可以用测量球隙对其他测量设备进行比对。2.利用静电力测量交流高电压如静电电压表静电电压表可分为高压静电电压表低压静电电压表，高压静电电压表可直接测量高电压，我公司的高压静电电压表为2OOkV。低压静电电压表与电容分压器配合，测量高电压。3.利用整流电容电流或充

8、电电压测量交流高电压如峰值电压表峰值电压表是与电容分压器配合测量高电压的。由于电容分压器的变比可以精确测定， 因此，利用低压静电电压表与电缘分压器配合或峰值电压表是与电容分压器配合都能准确测量交流高电压。四、对交流高压试验系统输出电压的要求GB16927.1对试验电压的要求如下：试验电压一般应是频率为4862Hz 的交流电压，通常称为试验电压。试验电压的波形为两个半波相同的近似正弦波，且峰值和方均根（有效）值之比应在20.07 以内。在整个试验过程中试验电压的测量值对规定值之差应保持在1之内；当试验时间超过 6O秒时，整个试验过程中试验电压的测量值对规定值之差可保持在1之内。五、高压电器交流高

9、压试验的具体要求高压电器交流高压试验一般是在有关标准规定的电压下，采用定时（lmin ）耐压的方式对产品进行验证。户外产品利用空气作为外绝缘的还需进行湿耐压试验。-145-高压电器产品的新产品型式试验、 生产产品的出厂试验及产品的现场交接试验， 都要进行工频耐压，但产品的现场交接试验值是规定值的 80。一般高压电器产品都要进行对地耐压试验， 有断口的产品要进行断口耐压试验， 三相一体的产品还要进行相间耐压试验。第三节直流高电压试验电力设备常需进行直流高压下的绝缘试验， 例如测量设备的泄露电流， 一些大容量的交流设备（如电力电缆） ，也需进行直流高压下的耐压试验来代替交流耐压试验。至于超高压直流

10、输电所用的电力设备更需进行直流高压试验。 因此，直流高压下的绝缘试验也是一项基本的试验项目，但由于高压电器产品试验中使用不多，在这里仅作简要介绍。一、直流高压的产生一般用整流设备来产生直流高压， 常用的是如图 9-3-1 的半波整流电路， 其中 R是保护电阻，它既能在被试品闪络时限制电流，保护硅堆和变压器，又能抑制瞬态过电压。图 9-3-1 半波整流电路（ a）及输出电压波形图（ b）T工频试验变压器C 滤波电容器D 整流元件（高压硅堆）R 保护电阻Rx试品U max、 Umin、 Ud 输出直流电压的最大值、最小值、算术平均值U T试验变压器T 输出电压（有效值）除半波整流电路以外，常用的还

11、有全波整流和桥式整流电路。但是，要得到更高的直流高压，一般采用倍压整流电路，这种电路的优点在于可以通过增加串接的级数，组成直流高压串级发生器。二、直流高压试验设备的参数直流高压试验设备的基本技术参数有三个， 即输出的额定直流电压 （算术平均值） Ud，相应的额定直流电流（算术平均值） I d 以及电压脉动系数 S。-146-S UUd式中 U（ U U） 2U （U U ）2maxmindmaxmin根据国际电工委员会规定， 直流高压试验设备在额定电压和额定电流下的电压脉动系数（或纹波系数） S 不大于 5。三、直流高压的测量直流高压的测量一般有以下几种形式：1.测量球隙用球隙可测量直流电压的

12、最大值，但其测量误差比用球隙测量冲击和交流高压时更大，这是由于空气中的灰尘和纤维可能引起“小桥”所造成的。当球隙距离不大于 0.4D 时，且灰尘较少时测量准确度将在 5之内。2. 静电电压表 用静电电压表可测量直流电压的有效值 （近似邻于平均植），其准确度比球隙高，一般在 12.5 之内，但测量电压范围有限。3. 分压器（或高欧姆电阻）用高欧姆电阻串联直流毫安（或微安）表，可以测量直流电压的平均值，是一种方便又常用的测量系统。用电阻分压器低压臂跨接电压表， 可测量直流电压的有效值、 算术平均值和最大值（依据电压表不同而异） 。第四节冲击电压试验冲击电压有两种波形，即雷电冲击电压和操作冲击电压。

13、我们知道，雷闪是一种自然现象，它是有带电荷的雷云引起的。当雷云中的电荷聚集以至于空间电场强度超过了大气的绝缘强度时，就会发生雷闪。 当雷击地面或输变电设备时，就会产生幅值很大的冲击电流，冲击电流通过被击物体就会产生雷电冲击电压。雷电冲击电压试验就是考验输变电设备耐受此种过电压的能力。电力系统在运行中， 由于运行状态发生突然变化，导致系统内部电感元件和电容元件之间电磁能量的互相转换，这个转换常常是强阻尼的、震荡性的过渡过程，因此就可能在某些设备上或在局部电网中出现过电压，这就是操作过电压。 由于操作过电压的能量来源于电源内部，所以操作过电压幅值与电网电压等级有关。在33OkV及以上电压等级中，用

14、操作冲击电压耐压试验来考验输变电设备耐受此种过电压的能力。一、标准冲击电压波形国家标准 GB16927.11997 高电压试验技术第一部分：一般试验要求中规定了标准雷电冲击电压、标准雷电冲击截波和标准操作冲击波形。标准雷电冲击电压是指波前时间 T1 为 1.2 s，半峰值时间 T2 为 50s 的雷电冲击全波，如图 9-4-1 所示。-147-图 9-4-1 标准雷电冲击电压波形其中规定值和实测值之间允许有如下偏差：峰值： 3波前时间 T 1： 30半峰值时间 T2： 20标准雷电冲击截波是指经过 2 5s 被外部间隙截断的标准冲击，如图 9-4-2 所示。有关设备标准可以规定不同的截断时间。

15、图 9-4-2 标准雷电冲击电压截波波形（a）波头截断（b）波尾截断标准操作冲击是指波前时间 T P 为 250 s，半峰值时间 T2 为 25O0 s 的冲击电压，如图 9-4-3 所示。-148-图 9-4-3 标准操作冲击电压波形其中规定值和实测值之间允许有如下偏差。峰值： 3波前时间： 20半峰值时间： 60二、冲击电压的产生冲击电压的产生一般是由冲击电压发生器产生，操作冲击也可有工频试验变压器产生。单级冲击电压发生器的基本回路如图 9-4-4 所示。图 9-4-4 单级冲击电压发生器回路（a）和（ b）均为实际回路C1放电电容 C2负荷电容 R1波前或阻尼电阻R2 放电电阻电容器 C

16、1 由直流缓慢充电，直至火花间隙G 击穿，间隙击穿的同时，电容器C1 经由波前电阻 R1 向试品 C2 充电，形成冲击电压的波前，经过一段时间后，电容器C1 和试品 C2经由波尾 R2 放电，形成冲击电压的波尾。由于电容器C1 和火花间隙 G 的限制，单级冲击-149-电压发生器不可能产生较高的冲击电压， 若要产生很高的冲击电压， 必须采用多级冲击电压发生器。三、多级冲击电压发生器多级冲击电压发生器的主体是由许多电容器组成， 电容器先由直流电源并联充电， 然后通过球隙放电将电容器串联， 对包含试品在内的回路放电。 公司技术中心高压试验室的36O0kV冲击电压发生器的原理图如 9-4-5 所示。

17、图 9-4-5 36O0kV 冲击电压发生器的原理图图中： C主体电容 C2试品电容 G点火球隙R 充电电阻RO保护电阻R1波头电阻 R2波尾电阻D 1、 D2 高压硅堆该冲击电压发生器每级充电电压为30OkV，共 12 级。四、冲击电压的测量冲击电压，无论是雷电冲击还是操作冲击，都是快速变化的过程。因此，测量冲击电压的仪器和测量系统必须具有良好的瞬变响应特性。目前常用的测量方法由以下几种：1. 测量球隙使用符合 GB311.6 的球隙可以测量冲击电压，但应该注意标准中所列的是 50放电电压值。球隙测量的可靠性决定于测量结果的分散性，影响分散性的主要困素有两个：球面的灰尘和球隙间空气是否游离充

18、分。2. 分压器示波器（或瞬态记录仪）冲击电压的分压一般采用电阻分压器、电容分压器、或阻容分压器，影响分压器性能的主要方面有杂散电容、高压引线电感、电晕和电阻参数的稳定性。 这就要求分压器比例系数的误差在 1 之内，且频率响应和方波响应要好。原来采用高压示波器对波形进行观察和测量，准确度低且使用不方便，现在常用的是瞬态记录仪或数字示波器， 它不但可以对波形进行观察和测量， 还可以对波形进行进行储存和处理。3. 分压器峰值电压表由于使用峰值电压表测量只能测得冲击电压的峰值，因此此种测量方法只能作为辅助设备。五、冲击电压试验步骤由于冲击电压是单极性脉冲波， 且冲击电压发生器的输出效率、 波形随试品

19、电容不同而异，其试验步骤一般为：-150-1. 调波先对试品施加较低电压，根据实际波形，调整波头、波尾电阻，使输出波形满足国标要求。2. 求效率根据充电电压和实际输出电压，求出效率。再利用效率精确算出规定电压下冲击发生器每级充电电压值。3. 耐压试验根据试品人求施加电压，要求正、负极性各 15 次，每种极性自恢复放电不超过两次即为合格。第五节局部放电测量国家标准 GB T7374（ eqv IEC 60270 ： 2000）中对局部放电给出了如下定义：导体间绝缘仅被部分桥接的电气放电。这种放电可以在导体附近发生也可以不在导体附近发生。一、局部放电概述人们早已认识到放电对绝缘寿命的影响。 每次放

20、电中， 高能量的电子和加速离子的冲击会引起多种形式的化学变化，致使材料损坏（主要液体或固体介质，对气体介质影响不大）。局部放电发生在很小的空间内，放电的能量很小，但构成局部的重复击穿和熄灭，因此，它的存在不影响电气设备的短时绝缘强度，只影响绝缘寿命。根据局部放电的定义，局部放电可以发生在含有气泡（固体内的） 、杂质（液体的）的绝缘体内，也可以发生在绝缘体与电极的结合面上，并认为电晕（常发生在远离固体或液体绝缘的导体周围的气体介质中）也是局放的一种形式。分析局部放电的机理，都是以三电容模型为基础的。图 9-5-1 （a）中画出了一个简单的电容器模型，表示电极 A 和 B 之间含有固体或液体介质材

21、料和一个气泡。图 9-5-1固体介质内部气隙放电的三电容模型（a）通过气孔的介质剖面（b）等值回路图 9-5-1 （b）是图 9-5-1 （ a）的等值回路。 Cg 代表了气泡的电容， Cb 代表和 C g 串联部分的介质的电容， Cm代表其余部分绝缘的电容。由于体积的关系，有 Cm Cg 如在电极间加上交流电压 Ut Umsin t ，出现在 Cg 上的电压为 U gUg = U t=Umsin t-151-Ug 随 Ut 升高，当 Ut 上升到 Us（瞬时值）， Ug 到达 Cg 的放电压 Ug 时， Cg 气隙放电。于是Cg 上的电压（ Ug 是放电前 Cg 上按电容分布的电压，但是放电

22、后在Cg 上重建电压不同于Ug ）很快 从Ug 降到Ur 放 电 熄 灭 。 Ur 叫 做 残余 电 压 ，它 可以 为 零， 也 可 以为 小 于Ug 其他值。外加电压仍在上升，Cg 上电压将类似于Ug 上升趋势，再次上升，当升到Ug 时， Cg 再次放电，放电再次熄灭，电压再次降到Ur。 Cg 上电压变动 UgUUr 的时间，就是局部放电脉冲的形成时间，此时能过Cg 有一脉冲电流。局部放电时气隙中的电压和电流变化如图 9-5-2 。图 9-5-2 局部放电时气隙中的电压和电流变化二、与局部放电有关的重要参数及术语由于局部放电的特殊性，它有许多术语及参数，这里仅就几个重要术语进行介绍：1.

23、视在电荷 q 我们知道，局部放电的发生是在 Cg 上，而 Cg 上电荷的转换无法测量，但可以测量电极两端的电压变化，从而得到局部放电的电量。因此定义：局部放电的视在电荷等于在规定的试验回路中， 如果在非常短的时间内对试品两端间注入使测量仪器上所得的读数与局部放电电流脉冲本身相同的电荷。 视在电荷通常用（ pC）表示。2.脉冲重复频卒 N就等间隔脉冲而言，脉冲重复频率N是每秒局放脉冲数。3.局放脉冲的相角i 和发生瞬时t i其关系式是i360（t i /T ）式中 t i 是在试验电压最近一次朝正向过零时刻与局放脉冲之间的时间间隔，T 试验电压的周期，相位角i 一般用度表示。4.平均放电电流 I

24、导出量，等于在选定的参考时间间隔 Tref 内的单个视在电荷 qi 的绝对值的总和除以该时间间隔：I =(|q1|+|q2 |+|q i |)-152-平均放电电流一般用库仑每秒（Cs）或安洛（ A）表示。5. 局放起始放电电压 Ui当施加于试品的试验电压某一观察不到局放的较低值开始遂渐增加到初次观察到试品中产生重复性局放时的电压。实际上，起始电压 Ui 是局放脉冲参量幅值等于或超过某一规定的低值时的最低施加电压。6. 局放熄灭电压 Ue当施加于试品的试验电压某一观察到局放脉冲参量的较高值逐渐减少直到试品中停止出现重复性局放时的电压。实际上，熄灭电压 Ue 是当所选的局放脉冲参量幅值等于或小于

25、某一规定的低值时的最低施加电压。7. 背景噪音水平是在局放试验中检测到的不是由试品产生的信号。三、局部放电的试验回路和测量系统局部放电的测量分为电测量法和非电测量法， 非电测量法包括声学、 光学及化学的方法，也包括对试品放电效应的持续观测。非电测量法一般不适用于定量测量，主要用于局放的定位和监测。电测量法用于局放的定量测量，下面介绍了电测量法的一些基本回路。（a）耦合装置 CD与耦合电容器串联（b）耦合装置 CD与试品串联（c）平衡回路布置（ d）极性辨别回路布置图 9-5-3 局放基本检测回路交流电压所使用的大多数局放检测回路可以有图 9-5-3 （a）（ b）所示的基本回路演变而来。每个回

26、路的组成主要有：a.试品，通常被认为是一个电容器Ca；b. 耦合电容器 Ck，或第二个试品 Cal ，Ck 应设计为低电感电容， Cal 则类似于试品 Ca，Ck 和 Cal 一般要求应具有足够低的局放水平。由于 Ca/Ck 测量灵敏度与有关，当 Ck Ca时可以达到最高灵敏度， 通常 Ck 在 1nF 或更高时可以获得可接受的灵敏度；c. 带输入阻抗的测量系统；d. 背景噪音足够低的高压电源，一般称无局放试验变压器系统；e. 背景噪音足够低的高压连线，一般为直径足够粗的金属管；f. 有时在高压端接入一个阻抗或滤波器， 以减少来自供电电源的背景噪音；g. 对视在电荷测量系统， 耦合装置 CD的

27、主要部分， 它通常是一个有源或无源四端网络，把输入电流转换成输出电压信号， 这些信号由传输系统传给测量仪器。四、局部放电测量中的应注意的问题由于对试品局部放电的测量是检验试品的自身特性， 所以，试验之前试品宜按有关规定进行预处理，如：试品试验时应处于环境温度；试品外绝缘的表面必须是清洁和干燥的（绝缘表面的污秽或受潮会产生局放） 。试验时还应注意：1. 试验程序，试验应按有关标准规定的预处理过程、试验电压水平及频率、施加电压的上升及下降速率、 施加电压的次序和施加时间的长短以及局放测量和其它绝缘试验的关系等进行；2. 试验回路中的测量系统中的校准，因为试品电容会影响回路特性，因此要对每一个新试品

28、分别进行校准，以确定视在电荷的测量因数。校准应在试品不带电时进行，为使校准有效，视在电荷适当范围应选在规定局放值的 50 200，校准器校准电容 CO应不大于 0.1Ca 。3. 局放测量中的干扰及处理办法， 局放测量中的干扰源可在图 9-5-4 中给出。常用的干扰处理办法有：仪器电源隔离变压器、屏蔽和滤波、平衡回路以及仪器处理办法（时间开窗法、极性鉴别法、脉冲平均法、选频法） 。除此之外，局放测量时还要对-154-试品及环境进行仔细观察，找出接触不良、悬浮放电等干扰源。第六节无线电干扰测量我们知道，高压电器设备在系统运行电压下，将可能产生局部放电。尤其对于以大气为绝缘介质的产品（如高压隔离开

29、关、断路器的外绝缘） ，在电场不均匀处（如尖端）场强很大，将造成大气电离， 形成电晕。 电晕将在输电线路中开成高频 （几百 kHz 至几 MHz）电流，而这个频段正是无线电通讯波段，因此电晕电流将对无线电通讯产生干扰。无线电干扰测量试验是对高压电器设备在系统运行电压下产生的无线电干扰信号进行测量。一、测试条件1. 测试通常在足够大的屏蔽试验室内进行，防止邻近物体影响电场、也避免测试受外部噪声的影响。2. 试品安装应符合实际工作条件，并带有对测试有影响的全部部件。应对试品的各种工作状态（如开关装置的分合闸位置）分别进行。3. 一般情况，仅对干扰状态和干净试品进行测试。4. 测试通常在下列气象条件

30、范围内进行：温度： 1535气压： 870 1070mba相对湿度： 45 75测得的数据不作气象条件修正。5. 基准测试频率 0.5MHz，推荐在 0.5 MHz10范围内进行。也允许采用 0.5 2 MHz之间的某一频率进行。6. 测试时，应保证测试回路和试品有足够的绝缘裕度， 防止发生闪络或击穿。二、测试原理测试原理如图 9-6-1 所示-155-图 9-6-1 测试原理图B高压试验变压器C x试品Z 1 阻塞阻抗Z 2测试耦合阻抗R检测阻抗IR试品所产生的无线电干扰电流试品 Cx 所产生的无线电干扰电流I R 通过 Z2 和 R 构成回路。阻塞阴抗Z1 用于阻止试验电压电源端和试品Cx

31、 之间的射频电流流通。理想状态下，在测试频率时阻抗Z1 为无穷大，Z2 阻抗为零。检测阻抗等于试品运行时的无线电干扰的负载阻抗，即架空线的波阻抗。规定为300。三、标准测试回路国家标准 GB1160489 所给出的标准测试回路采用9-6-2 所示接线方式。图 9-6-2 标准测试回路回路中符号说明和要求高压试验变压器 B 提供交流试验电压。阻塞阻抗 L1、C1，在测试频率上呈现高阻抗。对 300负载至少提供 35dB的衰减。使用基准频率时 L1200H、C1 可调，最大为 600pF。耦合串联谐振回路 L2、C2，电容 C2 能耐受试品最大试验电压，并自身不产生无线电干扰。也可采用电容器 C3

32、 代替耦合串联谐振回路 L2、C2。-156-匹配电阻R1，为消除射频信号反射，应等于测量电缆波阻抗和测量仪器的输入阻抗Rm。串联电阻 R2，R2 300-0.5R 1。电感 L3 对工频电流提供一个低阻抗通路。L3 应大于 1mH。过电压保护放电管G。测量仪器 M。试品 Cx。四、测试中注意问题测试时，应首先测试背景噪音， 至少比试品的最低干扰水平低6dB。每次测试回路衰减系数BC。计算电阻回路衰减系数BR。BR = 201g在规定加压方式和试验电压下读取仪表读数Bm。计算测量结果，即试品的无线电干扰水平BB BC BRBm第七节高电压下介质损耗测量理想情况下，介质可以看作一个电容， 在电压

33、下是没有损耗的。 但由于介质中的电导，极性介质中偶极子转动时的摩擦以及包含在介质中空气隙的放电， 处在高电压下的介质是有损耗的。一、介质损耗系数tg 的概念具有损耗的绝缘材料和绝缘设备，通常可用串联或并联的电阻、电容等值回路（图 9-7-1 ）来简单代表。其等值回路的矢量图如图 9-7-2 。图 9-7-1有损耗介质的等值回路图 9-7-2有损耗介质中电压、电流矢量图（ a）串联（b）并联（ a）串联（b）并联对串联回路tg = RSCS-157-P = UIcos=对并联回路tg =P = UIcos= UI R = UI Ctg =U2 CPtg 从图 9-7-2 和上面两个功率损耗公式可

34、以看出， 角反映介质损耗的大小， 被叫做介质损失角，它的正切值 tg 是损耗系数。一种介质或一个设备，无论有串联回路来代表，或用并联回路来代表，在同一电压作用下，渡过的电流相同，其相应的总阻抗也应相同， tg 也应相同。从上面分析可知，对良性介质来说， Rp 应该很大， RS 应该很小， Cp 与 CS 差别不大。 tg 很小，与频率有关，电容值间的关系与电阻值间的关系也是与频率有关的。二、西林电桥西林电桥是一种交流电桥。 可以在高压下测量材料和设备的电容值和介质损失角正切值。其基本回路如图 9-7-3 。-158-图 9-7-3 西林电桥基本回路西林电桥有四个臂。两个高压臂：一个是代表被试品

35、的Z1，一个是无损耗标准 CO。两个低压臂处在桥本体内，一个是可调无感电阻R3，另一个是无感电阻R4 和可调电容C4 的并联回路。当被试品或标准电容发生闪络或击穿时，在B、 C 点可能出现高电位。放电管P 用于对操作者的保护。调节 R3 和 C4 可获得电桥平衡，电桥平衡时， B、C 两点电位相等，检流计指零，此时流过 Z1 的电流等于流过 R3 的电流，流过 Co 的电流等于流过 R4 和 C4 并联回路的电流。由此得出一般电桥的平衡条件： Z1Z4 Z2Z3。在西林电桥中：Z2=，Z3=R3,Z 4=无论是用并联等值回路或串联等值回路，都可以推出：tg C4R4当电源频率为50 周时，为了

36、方便起见常选R4 值为欧或欧。则tg C4106 或 C4 105第八节高电压试验中的几个特殊问题一、大气校正因数外绝缘破坏性放电电压与试验时的大气条件有关。通常，给出的试验电压是在标准大气条件下的试验电压。国家标准规定的标准大气条件为：环境温度 t o20；大气压力bo101.3kPa；绝对湿度 ho11g/m3 。因此，在对含有外绝缘的试品进行试验时，经常要用到大气校正因数。利用校正因数可将测得的闪络电压值换算到标准参考大气条件下的电压值； 反之，也可将标准参考大气条件下的电压值换算到试验条件下的电压值。破坏性放电电压值正比于大气校正因数Kt 。Kt 是下列两个因数的乘积：- 空气密度校正因数 Kt- 湿度校正因数 K2-159-Kt K1 /K 2实际加于试品外绝缘的电压值U 由规定的标准参考大气条件下的试验电压值Uo 乘以Kt 求得：U Uo/K t反之，可将测量的破坏性放电电压值校正到标准参考大气条件下的电压值：Uo U/Kt空气密度校正因数K1