高电压技术：第五章 电气设备的绝缘及试验方法

1、第五章 电器设备的绝缘及试验,第五章 电气设备 的绝缘及试验方法,要求,熟悉电力系统主要电气设备的绝缘结 构，能对主要电气设备正确进行绝缘试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,知识点,电力变压器的绝缘及试验 互感器的绝缘及试验 断路器的绝缘及试验 GIS的绝缘及试验 电力电缆的绝缘及试验 电容器的绝缘与试验 发电机的绝缘与试验 避雷器的试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,重点和难点,各种电气设备的绝缘特点 各种电气设备绝缘试验的接线方法 各种电气设备绝缘试验结果的分析方法,第五章 电器设备的绝缘及试验,5.1 电力变压 器的绝缘与试验,内容,电力变压器的结构特点 电力变压器的绝缘试验,第五章 电

2、器设备的绝缘及试验,一、电力变压器的结构特点,1变压器的绝缘结构,我国生产的油浸式电力变压器中主绝缘几乎 均采用油屏障绝缘结构，35kV及以下的 采用胶纸筒和油间隙所构成的油屏障绝 缘结构，35kV及以上的采用不含胶的绝缘纸 和纸板构成的绝缘层和油间隙结构。110kV 及以上的油浸式采用小油隙（油隙小于12 mm）结构，60kV以下电压等级的常采用大 油隙20mm左右）结构,第五章 电器设备的绝缘及试验,由变压器的1min 工频耐压和冲击电压所决定,由变压器的冲击耐压所决定,第五章 电器设备的绝缘及试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,2变压器的绝缘材料和绝缘性能,油浸 电力 变压 器主 要的

3、绝缘 材料,变压器油,矿物油,合成油,纤维性固体绝缘材料,介电常数较高，体积电阻率较大，具有吸湿性，耐热系数不高，机械强度也不高,最基本的绝缘材料，充满整个油箱，起着绝缘和散热的双重作用,非纤维固体绝缘材料,芳香聚酰胺纸和纸 板、线性聚酯树脂 的热塑性聚合物、 聚丙烯、聚胺基甲 酸酯聚合物,第五章 电器设备的绝缘及试验,二、电力变压器的绝缘试验,绕组绝缘电阻、吸收比或极化指数 的测量,泄漏电流的测量,介质损失角正切的测量,交流耐压试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,1绕组绝缘电阻、吸收比或极化指数的测量,测量变压器绕组的绝缘电阻时，应依次测量各绕组对地 和对其他绕组间的绝缘电阻，被测绕组各引线

4、均应短接 在一起，非被测绕组应短接后接地,变压器绝缘电阻和吸收比的测量顺序和部位,第五章 电器设备的绝缘及试验,2泄漏电流的测量,特点：比测量绝缘电阻具有更高的灵敏度，能 较灵敏地发现变压器套管密封不严进水、高压 套管裂纹等其他试验项目不易发现的缺陷,试验接线与测量次数及部位：与测量绝缘电阻 的相同，测量时将直流高电压试验装置的高压输 出端接至被测绕组，非被测绕组接外壳及地,判断标准：一般与同类型设备数据比较或与同 一设备历年数据比较，不应有显著变化，并结合 其他绝缘试验结果综合分析做出判断,第五章 电器设备的绝缘及试验,3介质损失角正切的测量,主要用来检查变压器整体受潮、油质劣化、绕组 上附

5、着油泥及严重的局部缺陷等，是判断31.5M VA以下变压器状态的一种较有效的手段,表52 电桥法测量变压器绕组的部位,第五章 电器设备的绝缘及试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,4交流耐压试验,对发现变压器的主绝缘的局部缺陷十分有效,试验时被试绕 组的引出线端 头均应短接， 非被试绕组端 头应短接并接 地,第五章 电器设备的绝缘及试验,实例分析】 交流耐压试验时，非被试 绕组首尾短接后不接地可以吗,低压绕组不接地时，由于 其处于高压绕组对地的电 场中，低压绕组对地将具 有一定的电位，其大小取 决于C2和C12， U2高于其规定的试验电压 ，引起低压绕组的对地放 电

6、或绝缘损坏，所以非被 试绕组都应短路接地,第五章 电器设备的绝缘及试验,第二节 互感器的 绝缘与试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,一、电压互感器的绝缘特点,电磁 式电 压互 感器 按绝 缘分 为,干式,浇注式,油浸式,充气式,用于电压等级在6kV以下户内装置,一般用于电压等级在335kV户内的配电装置,适用电压等级为335 kV，可以不要冷却装置,第五章 电器设备的绝缘及试验,110kV及以上电压互感器多采用的结构： 用套管代替金属油箱以缩小体积,当上、下铁心柱内的磁通不相等时，在绕组中感应电势，产生环流，使磁通较大的上铁心柱去磁 ，磁通较小的下铁心柱增磁，使磁通大致相等，从而使绕组的电压分

7、布均匀，提高了测量准确度,第五章 电器设备的绝缘及试验,二、电流互感器的绝缘特性,电流 互感 器按 绝缘 可分 为,干式使用于低压用户,浇注式是利用环氧树脂作绝缘， 浇注成型，适用于35kV及以下 室内变电站,电容型多为户外式，用于110kV 及以上的电压等级电流互感器,第五章 电器设备的绝缘及试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,三、互感器的绝缘试验,1绝缘电阻的测量,只测互感器绕组的绝缘电阻，不测吸收比。 测量一次绕组时，使用2500V兆欧表； 互感器吊芯检修时，将铁心穿心螺栓一端与铁心 的连接片拆开，用2500V兆欧表测，拆不开不测。 绝缘电阻测量值用比较法分析判断，不应低于原 始值的60

8、,2tan值的测量,3交流耐压试验,该试验是指绕组连同套管对外壳的工频交流耐压试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,第三节 高压断路器 的绝缘与试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,一、高压断路器的绝缘特性,高压断路器的绝缘主要有三部分： 一是导电部件对地之间的绝缘，通常 由支持绝缘子或瓷套、绝缘拉杆和提 升杆以及绝缘油或绝缘气体组成； 二是同相断口间的绝缘； 三是相间绝缘，各相独立的断路器的 相间绝缘就是空气间隙。 断路器各部分绝缘应能承受规程所规 定的试验电压的作用,第五章 电器设备的绝缘及试验,少油断路器通常采用充油或纯瓷绝缘套 管作为对地绝缘，绝缘拉杆一般用环氧 玻璃布棒（环氧玻璃钢,SF

9、6断路器的绝缘结构十分简单，在断 口动、静触头之间的绝缘介质除了瓷套 外就是SF6气体,其对地绝缘包括SF6气 体、绝缘瓷套、绝缘拉杆。SF6断路器 是全封闭的结构，内部绝缘不容易受潮,第五章 电器设备的绝缘及试验,二、高压断路器的绝缘试验,1绝缘电阻和泄漏电流试验,对各类型的断路器，要求测量其整体的绝 缘电阻，测量时应采用2500V兆欧表,对空气断路器，实际是测量其支持瓷套的绝 缘电阻，最低不得小于5000M。 对于少油断路器还应测量绝缘提升杆的绝缘 电阻。（测量提升杆的绝缘电阻应在断路器 调整完毕与油箱注油之前进行,第五章 电器设备的绝缘及试验,40.5kV及以上的少油断路器、空气断路器

10、和SF6断路器，应测量其支持瓷套、绝缘提 升杆一极断口间直流泄漏电流。泄漏电流试 验比绝缘电阻测量能更灵敏地发现绝缘提升 杆受潮、灭弧室压力筒受潮、绝缘油受潮及 劣化等缺陷,第五章 电器设备的绝缘及试验,对于少油断路器和空气断路器，按图接线进行试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,2介质损失角正切的测量,SF6断路器不进行此项试验,少油断路器一般也不做此项试验,有并联电容器的断路器，则应测量电容器的电容值和tan,第五章 电器设备的绝缘及试验,3交流耐压试验,交流耐压的试验电压一般由试验变压器或串联谐振回路产生。试验应在分、合闸状态下进行。 合闸状态下的试验是为了考验用作绝缘支柱的瓷套管的绝缘；

11、 分闸状态下的试验是为了考验断路器的断口、灭弧室的绝缘，分闸试验时应在同相断路器动触头和静触头之间施加试验电压,第五章 电器设备的绝缘及试验,5.4电力电缆 的绝缘与试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,一、电力电缆绝缘结构特性,电力电缆是由导电线芯、绝缘、护套 、屏蔽层、铠装等几部分组成,电力电缆按导电线芯的数量和形状可分为：单芯结构、三相圆芯电缆、三 相扇形电缆、四芯扇形电缆等,电力电缆按绝缘材料分为：油纸绝缘电缆、橡塑绝缘电缆、充油电缆、充气电缆等,尤以交联聚乙烯电缆在中、高压输电系统中的应用广泛,第五章 电器设备的绝缘及试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,交联聚乙烯电力电缆,有优良的电气

12、性能和耐热性能，具有传输容量较大、附件接头简单、不受高度落差的限制、没有漏油和引起火灾的危险等优点,交联聚乙烯电缆和油浸纸包电缆在结构上的区别除了相间主绝缘采用交联聚乙烯塑料以及线芯形状是圆形之外，还有两层半导体屏蔽层。(芯线外面的半导体屏蔽层;相间绝缘外面的半导体屏蔽层和薄铜带组成了良好的相间屏蔽层。,第五章 电器设备的绝缘及试验,二、电力电缆绝缘试验,1、测量绝缘电阻,电力电缆的绝缘电阻，是指电缆芯线对地或电缆某芯线对其他芯线及外皮间的绝缘电阻。 测量时除被测相芯线外，非被测相芯线应短路并接地,电力电缆的绝缘电阻与电缆的长度、测量时的温度以及电缆终端头或套管表面脏污、潮湿等有较大的关系。测

13、量时应将电缆的终端头表面擦拭干净，并在缆芯端部绝缘上或套管端加装屏蔽环消除表面电流的影响,第五章 电器设备的绝缘及试验,2直流耐压和泄漏电流试验,直流耐压试验是现场检查电缆抗电强度的常用方法，直流耐压对检查绝缘中的气泡 、绝缘损伤等局部缺陷比较有效，泄漏电流对反映绝缘老化、受潮比较灵敏,泄漏电流的测量应采用微安表接在高压端的接线，并应设法消除试品表面及周围空间的杂散电流的影响,第五章 电器设备的绝缘及试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,加压侧微安表与对侧微安表读数之差即为电缆绝缘 的泄漏电流,第五章 电器设备的绝缘及试验,在泄漏电流试验过程中，若发现泄漏电流随时 间增大而明显上升说明电缆头或电

14、缆内部可能受潮；若泄漏电流升至某一电压后急剧上升，说明电缆已明显老化或存在严重隐患；泄漏电流周期性摆动，说明电缆有局部孔隙性缺陷,在进行直流耐压试验和泄漏电流试验时应均匀升压，在0.25、0.5、0.75、1.0倍试验电压下停1min,读取泄漏电流的值。升压到试验电压时，同时读取1min及5min的泄漏电流值， 耐压5min的泄漏电流值不应大于耐压1min时的泄漏电流,第五章 电器设备的绝缘及试验,5.5 电容器 的绝缘与试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,一、电力电容器结构特征,电力电容器主要有三部分组成：电容器极板(是导电良好的金属材料)、介质材料(起着储藏能量和绝缘的双重作用，要求单位体

15、积或单位质量所储藏的能量尽量大，并且损耗小、寿命长、工艺性能好)，和外壳(有金属外壳和绝缘外壳两种，绝缘外壳最常见的是电瓷外壳,第五章 电器设备的绝缘及试验,介质材料,固体介质,液体介质,金属化纸和金属化薄膜,用于电容器的固体介质要求导电微粒和弱点很少、耐 电强度高，介电常数大、介质损耗小，且易于加工成 厚度均匀的薄膜，宜卷绕、浸渍性能好,电容器纸,塑料薄膜,用作浸渍剂。要求有良好的电气性能，希望电阻率、介 电常数和击穿场强高，tan小；有好的理化性能，凝 固点低，粘度小，不燃，无毒，与固体介质相容性好； 材料来源广泛，处理工艺,简单等,电容器油、烷基苯、二芳基乙烷、 酯类浸渍剂等,具有自愈性

16、，在电力电容器设计中常用组合介质结构,第五章 电器设备的绝缘及试验,平行板电容器,极板面积，cm2,极间介质的厚度，m,真空的介电常数，其值为8.8510-12F/m,介质的相对介电常数,电容值约 等于该元件展开成平面长条时的2倍,第五章 电器设备的绝缘及试验,二、电容器的绝缘试验,1测量绝缘电阻,耦合电容器，测量两极间的绝缘电阻绝缘,电阻不低于5000M,并联电容器，测量两极对外壳的绝缘电阻（测量时两极应短接），这主要是检查器身套管等对地的绝缘。一般要求绝缘电阻不低于2000M,第五章 电器设备的绝缘及试验,2电容值和tan的测量,可判断电容器内部接线是否正确，是否有断 线或击穿现象,1)耦

17、合电容的电容值和tan的测量(采用QS1电桥正接线,测量的电容值，pF,所测电容铭牌电容值，pF,规程规定耦合电容器的电容变化率在运行中应在铭牌 电容值的+10%5%范围,第五章 电器设备的绝缘及试验,电力电容器电容值的测量,1).用法拉表测量,2).电压、电流表法,电流表A所测得的电流值，A,频率表F所测的频率值Hz,电压表 所测得的电压值V,F,第五章 电器设备的绝缘及试验,3交流耐压试验,耦合电容器只在必要时进行极间交流耐压 试验,并联电容器的极间一般不做交流耐压试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,5.6 发电机的 绝缘与试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,一、发电机的绝缘结构,发电机的

18、绝缘结构主要取决于其定子绕组的结构，定子绕组的结构又与电机的容量和额定电压等有关,定子绕组的绝缘包括槽绝缘、匝间绝缘和端部防晕,发电机槽中的绝缘厚度（包括导线绝缘、匝间绝缘和对地绝缘等）是影响槽满率（槽内导体截面与整个槽截面之比）的主要因素,第五章 电器设备的绝缘及试验,发电机绕组的绝缘结构基本采用连续式 绝缘结构,连续式绝缘是指整个绕组均采用绝缘带半叠绕（后一圈绝缘带将前一圈搭盖上一半）而成,绝缘带一般采用玻璃布补强的环氧粉云母带 （黄绝缘,第五章 电器设备的绝缘及试验,将匝间绝缘改为 纵包，即在漆包 线3外面用约厚 0.08mm的芳香 聚酰胺云母纸2 纵包，而让对地 绝缘1中所含的 树脂将

19、此孔隙填 满，可比半叠绕 时省10%空间,第五章 电器设备的绝缘及试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,提高内部起始电晕放电电压的措施主要 有：在绝缘层外包浸过半导体漆的玻璃 布带、在线棒槽内涂半导体漆、下线后 压紧槽楔。 绕组端部防晕措施有：在绕组绝缘表面 加半导体层和在绝缘层中加内屏蔽极板,第五章 电器设备的绝缘及试验,二.发电机的绝缘试验,1定子绕组绝缘电阻及吸收比的测量,以免绕组匝间分布电容的影响,第五章 电器设备的绝缘及试验,影响发电机定子、绕组绝缘电阻的因素主 要有：测量电压、测量时间、温度、湿度 以及绝缘材料的质量、尺寸等,第五章 电器设备的绝缘及试验,2转子绕组绝缘电阻的测量,1

20、）静态测量,2）动态测量,发电机静止状态，把滑环上的电刷提起来，用1000V 兆欧表测量（水冷用500V或以下的兆欧表）火线接在 滑环处，地线接在转轴上。测量前后将两花环短接放电,测量采用电压法。用内阻为20000/V的万用表。在 测量前一定保证励磁回路绝缘状况良好,转子绕组对轴绝缘电阻值（M,万用表内阻 正负滑环之间的电压 正滑环对轴电压,第五章 电器设备的绝缘及试验,3定子绕组的泄漏电流及直流耐压试验,4定子绕组工频交流耐压试验,发现发电机主绝缘在槽部和槽口处缺陷的有效方法,优点是试验电压和工作波形、频率一致，绝缘内 部的电压分布及击穿性能符合发电机的工作状态,可以从电流随着电压变化的情况

21、中观察绝缘的状况,第五章 电器设备的绝缘及试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,5.7 避雷器的试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,一、阀式避雷器的试验,1绝缘电阻的测量,2工频放电电压试验（见图518,目的是检查火花间隙的结构及特性是否正常 ，检验它在过电压下是否有动作的可能性,测量时应注意问题： （1）电压的测量。 （2）保护电阻的选择。 （3）升压速度(35kV/s) （4）放电时间间隔,折算到高压侧的短路阻抗,估计的避雷器放电电压,V,流过避雷器的放电电流，A,第五章 电器设备的绝缘及试验,第五章 电器设备的绝缘及试验,3电导电流的测量,带并联电阻的避雷器施加直流电压时，其 两端所测得的

22、电流称为电导电流。测量电 导电流的目的是检查避雷器的并联电阻是 否受潮、老化、断裂、接触不良以及非线 性系数（描述着电压与电流的非线性 关系，即）是否相配,U2, I2额定试验电压及对应的电导电流,U1, I150%额定试验电压及对应的电导电流,当避雷器是由多个带有分路电阻的元件组装而成时，需测量 校核其中每个元件的非线性系数是否相近。 同一相内，串联组合元件中两个元件的非线性系数差值运行中 不应大于0.05，否则，各元件的工频电压分布会严重不均匀， 从而影响避雷器的灭弧性能,第五章 电器设备的绝缘及试验,二、金属氧化物避雷器试验,1绝缘电阻测试,2直流1mA下电压及75%该电压下泄 漏电流的测量,试验时应注意，试 验必须与地绝缘， 外表面应加屏蔽， 屏蔽线要封口；直 流电压发生器应单 独接地；试品底部 与匝绝缘应保持干 燥,试验