第9讲：绝缘性能测试

1、高电压工程系 李黎 回顾回顾 u组合绝缘 u绝缘子的绝缘 u高压套管的绝缘 2 本次课程本次课程 第二篇：绝缘实验 u绝缘电阻测试 n绝缘电阻 n吸收比 n摇表的使用 n泄漏电流测量微安表 u介损正切的测量 n设备：西林电桥 n倒相法原理 3 4 第二篇：电气设备绝缘试验第二篇：电气设备绝缘试验 u大量试验以了解设备绝缘状况，确保安全运行 u非破坏性试验：绝缘性能测试 u破坏性试验：耐压测试 5 4.1 4.1 绝缘电阻试验绝缘电阻试验 u电气设备的绝缘，绝大多数是组合绝缘。 u双层介质的吸收现象： 吸收电流：由空间电荷极化造成吸收电流：由空间电荷极化造成 6 介质受电过程：介质受电过程： u

2、合上S，C1和C2被充电，起始时刻 21 1 20 21 2 10 CC C UU CC C UU 7 u稳态后，绝缘电压按电阻分配 21 2 2 21 1 1 RR R UU RR R UU 8 t t e RR R CC C RR R Uu e RR R CC C RR R Uu 21 2 21 1 21 2 2 21 1 21 2 21 1 1 21 21 21 )( RR RR CC u由电路理论的三要素法： 9 t e RRRRCC CRCRU RR U dt du C R u i 2121 2 21 2 1122 21 1 1 1 1 )()( )( 泄漏电流泄漏电流Ig吸收电流吸

3、收电流ia 当绝缘严重受潮或出现导电性当绝缘严重受潮或出现导电性 缺陷时，缺陷时，R1、R2或两者之和或两者之和 显著减小，显著减小，Ig大大增加，而大大增加，而Ia 迅速衰减迅速衰减 21 21 21 )( RR RR CC 由由KCL 10 绝缘电阻绝缘电阻 t t eCRCRRRCC RRRRCC e RRRRCC CRCRU RR U U i U tR 2 112221 2 21 2121 2 21 2121 2 21 2 1122 21 )()( )()( )()( )( )( 所测绝缘电阻是随测量时间变化而变化的，只有当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

4、时，其测量值为R=R，但在绝缘电阻试验中，但在绝缘电阻试验中， 特别是电容量较大时，很难测量特别是电容量较大时，很难测量R的值，因此，在的值，因此，在 实际试验中，规程规定，只需测量实际试验中，规程规定，只需测量60s时的绝缘电阻时的绝缘电阻 值，即值，即R60S的值，当电容量特别大时，吸收现象特的值，当电容量特别大时，吸收现象特 别明显，如大型发电机，可以采用别明显，如大型发电机，可以采用10min时的绝缘时的绝缘 电阻值。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

5、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K2值。 ss RRK 1560 / min1min102 / RRK 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R1 、R2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R1与R2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, 绝缘不良会造成吸收比K（及极化指数P，下

6、同）的下降。当K1或接 近于1，则设备基本丧失绝缘能力。 K1.3时，就可判断绝缘可能受潮时，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绝缘电阻的工程测量 u兆欧表（摇表） u微安表 13 14 兆欧表原理（兆欧表原理（ 手摇式俗称摇表手摇式俗称摇表） I1流过流过R1，产生力矩，产生力矩M1， I2流过流过R2Rx，产生力矩，产生力矩M2，角度，角度反映力矩差反映力矩差 21 21 () x x RRI fffR IR Rx绝缘电阻绝缘电阻 摇表（兆欧表）实物摇表（兆欧表）实物 15 16 L/E/GL/E/G三端子三端子 u采用兆欧表 消除表面泄漏电流的影

7、响消除表面泄漏电流的影响 线路端子线路端子L 接地端子接地端子E 保护端子保护端子G 泄漏电流测量泄漏电流测量微安表微安表 17 交流电源经整流输出直流高压，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压，泄漏电流用设置于被试品TO高压端（图中高压端（图中a处）或低压端（图中处）或低压端（图中 b处）的微安表进行测量。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

8、等电处；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 位屏蔽位屏蔽 微安表实物微安表实物 18 微安表的保护微安表的保护 u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 20 绝缘电阻试验的用途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 4.2 介质损耗角正切的测量介质损耗角正切的测量

9、u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 大小无关。 utg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。 u大型设备应按分解部分测量tg 4.2.1 可检测的缺陷种类可检测的缺陷种类 xxR CUI UI P P tg 1 c r c r 22 4.2.24.2.2测量原理测量原理 一、西林电桥西林电桥 高压臂：高压臂：代表试品的Zx；无 损耗的标准电容CN 低压臂：低压臂：处在桥箱体内的可 调无感电阻R3（Z3）；无感 电阻R4和可调电容C4的并联 （Z4） 电桥平衡：电桥平衡：检流计G检零 保护：放电管 西林电桥的基本回路 西林电

10、桥实物西林电桥实物 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 NX YYYY 34 44 x 1 RC RC tg x Nx C R R tg C R R C 3 4 2 N 3 4 1 1 25 工频下，角频率固定，工频下，角频率固定，R4R4固定固定 =2f=100 tg=R4C4=KC4106 式中C4的单位是F，若C4以F计则可得到 tg=KC4 式中 K的单位为F-1。 4 4 10 取R 26 现场的变通措施：反接法现场的变通措施：反接法 适用情况：现场大型设备适用情况：现场大型设备 固定接地时固定接地时 问题：桥

11、本体处于高电位问题：桥本体处于高电位 ，操作困难，操作困难 对策：当电桥电压不高时对策：当电桥电压不高时 （如（如10kV），可用绝缘），可用绝缘 材料做操作把手；当电桥材料做操作把手；当电桥 电压较高时，操作者与桥电压较高时，操作者与桥 本体在法拉第笼内本体在法拉第笼内 27 二、影响测量准确度的因素二、影响测量准确度的因素 1、外界电磁场的干扰 （1）杂散电容：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Cs。由于低压臂的电位很 低，Cx和CN的电容量很小，如CN一 般只有50100pF，杂散电容Cs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Cs

12、会引入干 扰电流iS，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 28 抗干扰措施抗干扰措施 （1）屏蔽屏蔽 29 现场的试品：现场的试品：难以实现屏蔽，故 干扰较严重 两次测量法（倒相法）：两次测量法（倒相法）：第一次 测得tg1和Cx，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tg2和Cx，可用下式计算 得准确的tg和Cx值： 西林电桥的基本回路 （2)2)倒相法倒相法 tg 21 211 2 CC tgCtgC tg 2 21 CC C 30 倒相法原理倒相法原理 损耗电流矢量分别在x轴 和y轴进行投影： tantan cx rcx IC U IIC U 倒相法原理倒相法原理 utg是很小的值，因此近似有： u代入相关值： 31 12 12 2 2 rr r cc c II I II I 112212 112212 () / 2/() / 2 () / () r c xxxx xxxx I tg I C UtgC UtgC UC U C tgCtgCC 12 12 x1x2 2 ()/ 2 Cx = (C +C)/ 2 cc c xx