第9讲绝缘性能测试

1、高电压技术,高电压工程系,李黎,回顾,?,组合绝缘,?,绝缘子的绝缘,?,高压套管的绝缘,2,本次课程,第二篇：绝缘实验,?,绝缘电阻测试,?,绝缘电阻,?,吸收比,?,摇表的使用,?,泄漏电流测量,微安表,?,介损正切的测量,?,设备：西林电桥,?,倒相法原理,3,4,第二篇：电气设备绝缘试验,?,大量试验以了解设备绝缘状况，确保安全运行,?,非破坏性试验：绝缘性能测试,?,破坏性试验：耐压测试,5,4.1,绝缘电阻试验,?,电气设备的绝缘，绝大多数是,组合绝缘。,?,双层介质的吸收现象：,1,R,2,R,1,C,2,C,U,i,S,R,i,t,g,I,a,i,i,R,o,吸收电流,泄漏电流

2、,吸收电流：由空间电荷极化造成,6,介质受电过程：,?,合上,S,，,C1,和,C2,被充电，起始时刻,1,R,2,R,1,C,2,C,U,i,S,2,1,1,20,2,1,2,10,C,C,C,U,U,C,C,C,U,U,?,?,?,?,7,?,稳态后，绝缘电压按电阻分配,1,R,2,R,1,C,2,C,U,i,S,2,1,2,2,2,1,1,1,R,R,R,U,U,R,R,R,U,U,?,?,?,?,?,?,8,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,t,

3、t,e,R,R,R,C,C,C,R,R,R,U,u,e,R,R,R,C,C,C,R,R,R,U,u,2,1,2,2,1,1,2,1,2,2,2,1,1,2,1,2,2,1,1,1,2,1,2,1,2,1,),(,R,R,R,R,C,C,?,?,?,?,?,由电路理论的三要素法：,9,?,t,e,R,R,R,R,C,C,C,R,C,R,U,R,R,U,dt,du,C,R,u,i,?,?,?,?,?,?,?,?,?,2,1,2,1,2,2,1,2,1,1,2,2,2,1,1,1,1,1,),(,),(,),(,R,i,t,g,I,a,i,i,R,o,吸收电流,泄漏电流,泄漏电流,Ig,吸收电流,i

4、,a,当绝缘严重受潮或出现导电性,缺陷时，,R1,、,R2,或两者之和,显著减小，,Ig,大大增加，而,Ia,迅速衰减,2,1,2,1,2,1,),(,R,R,R,R,C,C,?,?,?,?,由,KCL,10,绝缘电阻,?,?,t,t,e,C,R,C,R,R,R,C,C,R,R,R,R,C,C,e,R,R,R,R,C,C,C,R,C,R,U,R,R,U,U,i,U,t,R,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,2,1,1,2,2,2,1,2,2,1,2,1,2,1,2,2,1,2,1,2,1,2,2,1,2,1,1,2,2,2,1,),(,),(,),(,),(,),(,

5、),(,),(,),(,所测绝缘电阻是随测量时间变化而变化的，只有当,t,时，其测量值为,R,=,R,，但在绝缘电阻试验中，,特别是电容量较大时，很难测量,R,的值，因此，在,实际试验中，规程规定，只需测量,60,s,时的绝缘电阻,值，即,R,60S,的值，当电容量特别大时，吸收现象特,别明显，如大型发电机，可以采用,10,min,时的绝缘,电阻值。,11,定义吸收比,K,：,加压,60,秒时的绝缘电阻与,15,秒时电阻之比值,对大电容量试品（也称极化指数,P,）：,为加压,10,分钟时的绝缘电阻与,1,分钟时电阻之比值,电力设备预防性试验规程等规定：,电力变压器及大型发电机凡采用沥青浸胶及烘

6、卷云母绝缘,者：,K,值应不小于,1.3,，,P,值应不小于,1.5,；大型发电机采用环,氧粉云母者：,K,值应不小于,1.6,，,P,应不小于,2.0,；发电机容量,在,200MW,及以上，推荐测量,K,2,值。,s,s,R,R,K,15,60,/,?,min,1,min,10,2,/,R,R,K,?,12,绝缘状态的判定,1,，,若绝缘内部有集中性导电通道，或绝缘严重受潮，则电阻,R,1,、,R,2,会,显著降低,，泄漏电流大大增加，时间常数,大为减小，吸收电流迅速,衰减。,2,，即使绝缘部分受潮，只要,R,1,与,R,2,中的一个数值降低，,值也会大为减,小，吸收电流仍会迅速衰减，,3,

7、绝缘不良会造成,吸收比,K,（及极化指数,P,，下同）的,下降,。当,K,1,或接,近于,1,，则设备基本丧失绝缘能力。,K,1.3,时，就可判断绝缘可能受潮,不同绝缘状态下的绝缘电阻的变化曲线,绝缘电阻的工程测量,?,兆欧表（摇表）,?,微安表,13,14,兆欧表原理（,手摇式俗称摇表,）,0,+,R,2,R,1,E,G,L,S,N,8,1,2,I1,流过,R1,，产生力矩,M1,，,I2,流过,R2,Rx,，产生力矩,M2,，角度,反映力矩差,2,1,2,1,(,),x,x,R,R,I,f,f,f,R,I,R,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,Rx,绝

8、缘电阻,摇表（兆欧表）实物,15,16,L/E/G,三端子,?,采用兆欧表,?,M,1,2,3,E,L,G,表面泄漏电流,消除表面泄漏电流的影响,线路端子,L,接地端子,E,保护端子,G,泄漏电流测量微安表,17,V,PV1,T,D,R,C,PV2,a,TO,b,A,A,交流电源经整流输出直流高压，,PV2,用于测量被试品上所加的直流高,压，泄漏电流用设置于被试品,TO,高压端（图中,a,处）或低压端（图中,b,处）的微安表进行测量。,对被试品一端接地，且接地线不易解开的情况（如变压器），微安表,接在,a,处；此时需要将微安表及其与被试品相连的高压引线加以等电,位屏蔽,微安表实物,18,微安表

9、的保护,?,放电管,P,与微安表支路并联，当泄漏电流超过一定值时,，,电阻,R,上的压降使放电管放电。,并联电容,C,的作用是,使指针指向更稳定。微安表平时被闭合的,开关,S,短路，,S,只在需要读数时打开。,19,A,?,R,S,L,C,P,20,绝缘电阻试验的用途,可发现普遍性缺陷,?,两极间有穿透性的导电通道,?,受潮,?,表面污垢（比较有无屏蔽极时的值即可）,因施加电压低，不可发现，,?,绝缘中的局部缺陷（裂缝、气泡、开裂等）,?,绝缘的老化（仍保持高阻值）,21,4.2,介质损耗角正切的测量,?,与绝缘电阻的测量相比，介质损耗因数是表征,绝缘功率损耗大小的特征参数，与绝缘的体积,大小

10、无关。,?,tg,在反映集中缺陷时不灵敏，测,tg,法适合检,测分布性的绝缘缺陷。,?,大型设备应按分解部分测量,tg,4.2.1,可检测的缺陷种类,x,x,R,C,UI,UI,P,P,tg,?,?,1,c,r,c,r,?,?,?,?,?,U,C,I,电,容,电,流,I,22,4.2.2,测量原理,一、,西林电桥,高压臂：,代表试品的,Z,x,；无,损耗的标准电容,C,N,低压臂：,处在桥箱体内的可,调无感电阻,R,3,（,Z3,）；无感,电阻,R,4,和可调电容,C,4,的并联,（,Z,4,）,电桥平衡：,检流计,G,检零,保护：,放电管,西林电桥的基本回路,A,C,U,G,B,C,N,C,

11、4,R,4,R,3,C,x,R,x,D,西林电桥实物,23,24,电桥的平衡条件：导纳平衡,N,3,4,4,j,1,j,1,j,1,C,R,C,R,C,R,x,x,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,N,X,Y,Y,Y,Y,3,4,?,4,4,x,1,R,C,R,C,tg,x,?,?,?,?,?,N,x,C,R,R,tg,C,R,R,C,3,4,2,N,3,4,1,1,?,?,?,?,A,C,U,G,B,C,N,C,4,R,4,R,3,C,x,R,x,D,25,工频下，角频率固定，,R4,固定,=2,f,=100,tg,=,R,4,C,4

12、,=,KC,4,10,6,式中,C,4,的单位是,F,，若,C,4,以,F,计则可得到,tg,=,KC,4,式中,K,的单位为,F,-1,。,?,?,4,4,10,取,R,26,现场的变通措施：反接法,适用情况：现场大型设备,固定接地时,问题：桥本体处于高电位,，操作困难,对策：当电桥电压不高时,（如,10kV,），可用绝缘,材料做操作把手；当电桥,电压较高时，操作者与桥,本体在法拉第笼内,27,二、影响测量准确度的因素,1,、外界电磁场的干扰,（,1,）,杂散电容：,高压引线与低压臂,之间有电场的影响，可以看作其间,有杂散电容,C,s,。由于低压臂的电位很,低，,C,x,和,C,N,的电容量

13、很小，如,C,N,一,般只有,50,?,100pF,，杂散电容,C,s,的引,入，会产生测量误差。若附近另有,高压源，其间的杂散电容,C,s,会引入干,扰电流,i,S,，也会造成测量误差。,还有外界高压电源的干扰,（,2,）,电场干扰：,杂散电容导致的干,扰电流,（,3,）,磁场干扰：,电桥接线内感应干,扰电势，影响平衡,A,C,U,G,B,C,N,C,4,R,4,R,3,C,x,R,x,D,u,外界电场,干扰源,28,A,C,U,G,B,C,N,C,4,R,4,R,3,C,x,R,x,D,C,S,抗干扰措施,（,1,）,屏蔽,29,现场的试品：,难以实现屏蔽，故,干扰较严重,两次测量法（倒相

14、法）：,第一次,测得,tg,?,1,和,C,x,?,，然后倒换试验变,压器原边电源线的两头,(,试验电,压,U,的相位转,180,?,),，测得第二次,的数值,tg,?,2,和,C,x,?,，,可用下式计算,得准确的,tg,?,和,C,x,值：,西林电桥的基本回路,（,2),倒相法,?,tg,2,1,2,1,1,2,C,C,tg,C,tg,C,tg,?,?,?,?,?,?,2,2,1,C,C,C,?,?,30,倒相法原理,1,?,2,?,1,x,I,?,2,x,I,?,x,I,?,i,I,?,1,1,c,x,I,C,U,?,?,2,2,1,tan,r,x,I,C,U,?,?,?,c,x,I,C

15、,U,?,?,U,?,（干扰电流）,2,2,c,x,I,C,U,?,?,损耗电流矢量分别在,x,轴,和,y,轴进行投影：,tan,tan,c,x,r,c,x,I,C,U,I,I,C,U,?,?,?,?,?,?,?,&,&,倒相法原理,?,tg,是很小的值，因此近似有：,?,代入相关值：,31,1,2,1,2,2,2,r,r,r,c,c,c,I,I,I,I,I,I,?,?,?,?,1,1,2,2,1,2,1,1,2,2,1,2,(,),/,2,/,(,),/,2,(,),/,(,),r,c,x,x,x,x,x,x,x,x,I,tg,I,C,Utg,C,Utg,C,U,C,U,C,tg,C,tg,C,C,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,&,&,&,&,1,2,1,2,x1,x,2,2,(,),/,2,Cx,=,(C,+,C,),/,2,c,c,c,x,x,x,I,I,I,C,C,U,C,U,?,?,?,?,?,?,&,&,&,又由,，即,故,32,三、角差