电气试验设备

1、电气试验设备一、绝缘电阻表绝缘电阻表用来测量电气设备的绝缘电阻。测量电气设备的绝缘电阻是检验电气设备绝缘状况的一个非常简单而又十分有效的方法。1、电压与量程（1）100V以下电气设备选用250V、量程50M及以上的绝缘电阻表。（2）500V以下至100V电气设备选用500V、量程100M及以上的绝缘电阻表。（3）3000V以下至500V电气设备选用1000V、量程2000M及以上的绝缘电阻表。（4）10000V以下至3000V电气设备选用2500V、量程10000M及以上的绝缘电阻表。（5）10000V及以上电气设备选用2500V或5000V、量程10000M及以上的绝缘电阻表。用于极化指数测

2、量时，绝缘电阻表短路电流不应低于2mA。2、型式与结构按电源型式通常可分为发电机型和整流电源型两大类。发电机型一般为手摇（或电动）直流发电机或交流发电机经倍压整流后输出直流电压作为电源的机型。整流电源型由低压50Hz交流电经整流稳压（或直接采用电池电源）经晶体振荡器升压和倍压整流后输出直流电压作为电源的机型。手摇式绝缘电阻表优点：使用简单，不需要另备外部电源，也不需要提供干电池。缺点：需要测试人员用手摇动绝缘电阻表的小发电机，要求转动速度均匀，一般为120r/min，在整个测试过程中都不能停，也不允许忽快忽慢，否则对测量数据有严重影响，甚至会因为被试品上的充电电压对绝缘电阻表反充电而引起绝缘电

3、阻表测量机构电流线圈烧坏。特别是测试极化指数时，需要持续均匀地摇动绝缘电阻表10min，一般测试人员都会感到体力不支。自动化绝缘电阻测试仪内置可充电池和智能充电模块，交直流两用，整机输出功率大。特点：不需要手摇发电机，因而减轻了测试人员的劳动强度，而且具有机械指针指示和点阵液晶数显两种方式同步显示绝缘电阻，并能自动储存若干组测量数据，自动计算吸收比或极化指数，使用起来十分方便。有的测试仪在测试完毕后还能自动对被试物上的残留电荷进行放电，提高了工作中的安全可靠性。3、容量与负载特性容量即最大输出电流值，一般可将绝缘电阻表（两输出端）经毫安表短路后测得，因此也称之为输出短路电流值。容量小，即输出电

4、流小，则对被试物的充电速度慢，如果被试品等值电容较大，则被试设备上实际承受的直流电压上升很慢，因此对吸收比和极化指数的测量造成影响，试验结果误差较大。负载特性，即被测绝缘电阻R和绝缘电阻表端电压U的关系曲线。被试品的绝缘电阻合格范围要求十分严格时；对有介质吸收现象的发电机、电动机和变压器等设备，历次试验应选用相同特性的绝缘电阻表；用2500V绝缘电阻表代替耐压试验时。4、操作步骤（1）断开被试品电源，拆除或断开对外一切连线，将被试品接地放电。（2）用干燥清洁柔软的布擦去被试品外绝缘表面的脏污。（3）绝缘电阻表上的接线端子“E”是接被试品的接地端的，“L”是接高压端的，“G”是接屏蔽端的。（4）

5、驱动绝缘电阻表达额定转速，或接通绝缘电阻表电源，待指针稳定后（或60s），读取数值。（5）测量吸收比和极化指数时，先驱动绝缘电阻表至额定转速，待指针指“”时，用绝缘工具将高压端立即接至被试品上，同时记录时间，分别读出15s和60s（或1min和10min）时的值。（6）读取绝缘电阻后，先断开接至被试品高压端的连接线，然后再将绝缘电阻表停止运转。（7）断开绝缘电阻表后对被试品短接放电并接地。（8）测量时应记录被试设备的温度、湿度、气象情况、试验日期及使用仪表等。5、影响因素（1）外绝缘表面泄漏的影响（2）残余电荷的影响（3）感应电压的影响（4）温度的影响6、测量结果的判断电子式绝缘电阻表1550

6、B美国FLUKE公司（福禄克）电子式绝缘电阻表BM25美国MEGGER公司（AVO）电子式绝缘电阻表S1-552美国MEGGER公司（AVO）电子式绝缘电阻表（10kV）S1-1052/2美国MEGGER公司（AVO）电子式绝缘电阻表DM50C上海思创电器设备有限公司电子式绝缘电阻表（10kV）DM100C上海思创电器设备有限公司电子式绝缘电阻表XD2905西湖电子研究所电子式绝缘电阻表（1kV）3005A日本KYORITSU公司（共立）二、直流电桥测量直流电阻所用测量仪器一般都是直流电桥。1、单臂电桥也称惠斯通电桥或惠登电桥，单臂电桥一般用于测量中值电阻（10106之间），精度可达0.2%。

7、工作原理：在电桥平衡时，被测电阻Rx=（R2/R1）R3=KR3。K为倍率。注意事项：（1）如被测电阻具有电感的线圈，在开始测量时，先按下电源按钮，这时不要马上按检流计按钮，而是等一段时间，等待充电进行到一定程度后再按下检流计按钮。（2）电池电源按钮和检流计按钮都有机械锁住功能。（3）具有较大电感或对地电容的被试品在测量直流电阻后，应对被试品进行接地放电。2、双臂电桥也称凯尔文电桥，在单臂电桥的基础上增加特殊结构，以消除测试时连接线接线柱接触电阻对测量结果的影响。双臂电桥一般用于测量范围10-611之间，精度为0.2%。工作原理：在电桥平衡时，被测电阻Rx=（R1/R2）RN。接线方式：电流接

8、线端子C1、C2的引线应接在被测绕组的外侧，而电位接线端子P1、P2的引线应接在C1、C2的内侧。3、直流电阻速测仪（1）用途。电力变压器在制造过程中需要测量直流电阻，以检查绕组的材质、焊接质量和分接开关接触状况。但由于电力变压器的绕组电感量大，测量直流电阻时，充电时间很长，电流进入稳定状态需要较长时间。（2）工作原理。测试仪一般均由恒压恒流源供给直流测试电源，在合上开关后，电路中的电流很快进入恒定状态，从而使充电时间大大缩短。恒流源电流大小分成几种不同规格，例如0.1、1、2、5A和10A，根据具体需要选择使用。4、开关接触电阻测试仪为了检验开关设备在合闸位置时触头接触是否达到紧密，需要测量

9、开关接触电阻，测量接触电阻时流过的电流必须是100A。注意事项：（1）接线时电压测试线和电流输出线不要缠绕在一起，相互之间应尽量远离，并且电压测量线接线端应接在电流输出线内侧，与被测物连接紧密，否则会影响测量精度。（2）在没有完成全部接线时，不允许在测试接线开路的情况下通电，否则会损坏仪器。（3）被测试品不允许带电。（4）在测试时，接好线后，按下电源开关，调节电流至100A，电流稳定后，即可读数。读完数后，将输出电流调制最小，切断电源开关。变压器直流电阻测试仪3393（3A）保定金达电力仪器厂变压器直流电阻测试仪BZC 3391B（50A）保定市金达电力科技有限公司变压器直流电阻测试仪BZC

10、3391E（10A）保定金达电力科技有限公司回路电阻测试仪HLC5501（100A）保定金达电力科技有限公司回路电阻测试仪HLC5502（200A）保定金达电力科技有限公司回路电阻测试仪HLC5506（600A）保定金达电力科技有限公司三、介质损耗角测试设备1、QS1型交流电桥利用QS1电桥进行tan测试，全部接线回路包括升压试验设备（试验变压器及调压控制设备等）、QS1电桥桥体和标准电容器三部分。现场使用时有正、反接线两种方式。各元件电位分布：（1）正接线时桥体处于低电位。试验人员在试验操作时需要调节可变电阻R3和可变电容C4，操作比较安全方便，并且电桥的内部也不受强电场的影响，准确度较高。

11、因此在可能的条件下，宜采用正接法测量。（2）反接线时，桥体内各电桥和各部件、试验引线、高压标准电容器的金属外壳都处于高电位。现场防止外界电磁场干扰2、智能型介质损耗角正切值测试仪自动抗干扰精密介质损耗测量仪AI-6000E济南泛华佳业微电子技术有限公司自动抗干扰精密介质损耗测量仪AI-6000F济南泛华佳业微电子技术有限公司四、变压器变压比测试仪变压器的变压比是指空载时的一、二次绕组电压比。对于三相变压器则是指其线电压之比。单相 K=U1 / U2=N1 / N2 三相Yy K=U1 / U2=3U1xg /3U2xg=N1 / N2三相Dd K=U1 / U2=U1xg / U2xg=N1

12、/ N2三相Yd K=U1 / U2=3U1xg / U2xg=3N1 / N2三相Dy K=U1 / U2=U1xg /3U2xg=N1 /3N2由于存在以上关系，所以通过变压比试验可以反映变压器的线圈匝数是否正确，有无匝间短路，以及变压器的连接是否正确等。1、变压比测试常用方法有双电压表法、变比电桥法两种。2、双电压表法双电压表法试验电压比一般在高压侧加试验电压，然后在高、低压两侧同时接上电压表，根据电压读数可以利用公式直接计算出被试变压器的变压比。优点：不需专门的试验仪器（变比电桥），只需要两块电压表和试验电源就可以了，适合在现场做核对性试验。缺点：试验准确性不高，因为测试时各种误差（仪

13、表误差、接线误差和读数误差等）综合在一起可能超过1%。而根据规程规定，变压器的变比误差是不允许超过±0.5%±1%的（根据电压等级、电压比大小、阻抗电压大小以及是否为额定分接头而定）。3、变压比测试仪（1）标准调压器式变比电桥标准调压器式变比电桥内有一台自耦变压器，其二次侧有许多抽头，各抽头对一次绕组的变比均为已知，作为标准变比值。在测试时，将其一次侧与被试变压器一次侧并联接入同一试验电源，其二次与被试变压器的二次绕组之间接入一微安表。调节标准自耦变压器的二次抽头，使微安表指示最小，这时，电桥读数指示的自耦变压器变压比也就是被试变压器的变比。（2）电阻分压式变比电桥在被试变

14、压器高压侧AX接上试验电压U1，在低压侧ax有一个感应电压U2，当调整R1使检流计指零时，变压比可以根据电阻数值算出K= U1 / U2=（R1+R2）/ R2（3）全自动变比测试仪利用现代电子技术、体积小、质量轻、精度高，测量范围宽，采用汉字屏幕显示、菜单操作，变比组别依次测完，大大减轻了测试人员的工作强度。变比测试仪BBC6638保定金达电气有限公司五、直流高压试验设备1、半波整流电路半波整流电路由升压变压器T、高压硅堆V、滤波电容C和保护电阻R构成。半波整流电路的直流输出电压只能接近于试验变压器高压输出电压的幅值。（1）直流高压的极性。在现场直流电压绝缘试验中，为了防止外绝缘的闪络和易于

15、发现绝缘受潮等缺陷，通常采用负极性直流电压。（2）保护电阻R。未来限制试品放电时的放电电流，保护硅堆、微安表及试验变压器，高压侧保护电阻器的电阻值可取R=（0.0010.01）Ud/Id高压保护电阻参数直流试验电压（kV）电阻值（M）电阻器表面绝缘长度不小于（mm）60及以下0.30.52001401600.91.55006005000.91.52000（3）高压整流硅堆V。升压变压器高压侧的输出电压U1经硅堆V整流后变为脉动直流，经滤波电容器C来减小直流电压的脉动，以便获得合格的直流电压波形。1）额定反峰电压。高压硅堆的额定反峰电压应大于整流输出直流电压的两倍。2）额定电流。高压硅堆的额定整

16、流电流应大于工作电流，并有一定的裕度。（4）滤波电容C。为了获得合格的直流试验电压波形，通常在输出端并联滤波电容器，电容量一般取0.010.1F。（5）交流试验电源。交流电源一般采用单相工频低压电源。有时为了减轻试验设备质量和获得较好的直流电压波形，降低脉动因数，也有采用中频电源变频装置。2、倍压整流电路 为获得较高的直流试验电压，而又不用提高试验变压器的输出电压，则可采用倍压整流或多级串级直流。 倍压整流可以输出对地为2U1m的直流电压，比半波整流输出定的直流电压提高一倍。3、串级式整流电路三级串级直流电路，直流输出电压Ud=6U1m。优点：直流输出电压高，试验变压器体积小。不足：升压速度特

17、别慢，有时为了升到试验电压，需要花费几分钟时间。串级整流原理制作的直流高压发生器，为缩小升压变压器的体积，采用中频逆变电源，即将工频220V交流低压电源变频为中频电源，输入升压变压器进行升压。原理是电磁感应的感应电动势方程式为E=4.44fNm便携式直流高压试验器ZGS-C200/2苏州华电电气股份有限公司便携式直流高压试验器ZGS-240/3F苏州华电电气股份有限公司便携式直流高压试验器ZGS-300/3FT苏州华电电气股份有限公司直流高压发生器AST-60北京爱斯德克电力设备有限公司便携式直流高压试验器ZGSIII-300/5苏州华电电气股份有限公司直流高压试验装置ZGS-400/20苏州

18、华电电气股份有限公司直流高压试验装置ZGS-450/20F苏州华电电气股份有限公司4、直流电压测量（1）在试验变压器低压侧测量电压，通过变压比换算到高压侧的直流电压值。这种测量方法一般误差较大。引起误差的原因主要与高压侧的滤波电容容量是否足够有关，也就是和直流电压波形的脉动因数有关。因此，只能在对直流测量精度要求不高时采用。（2）用高压静电电压表测量高压直流电压。根据直流电压的高低选用相应量程的静电电压表，可以直接测量高压侧直流电压。这种测量虽然精度高，但是携带不便，因次在现场绝缘试验时不常用。（3）高电阻串微安表测量高压直流电压。电阻Rv与微安表串联，根据微安表的读数来直接测量高压直流电压。

19、电阻Rv可采用阻值稳定的高压合成电阻。在正式使用之前必须在试验室内校准读数，亦即用静电电压表作为标准表，通过校准若干个电压数值画出曲线，在现场试验时作为测量电压的依据。这种方法在现场绝缘试验时用得较多。其优点是能满足准确度的要求，而且携带方便。5、直流试验时泄漏电流测量（1）微安表接法第一种方式：将微安表置于被试品高压引线处。采用这种接线方式时，微安表处于高电位，读表不太方便，但是由于准确度高，在需要精度测量泄漏电流的试验时用得较多。第二种方式：微安表接在被试品的接地端，处于低电位，读表十分方便，但是被试品必须对地良好绝缘，这一点常常难于做到，因此采用不多。第三种方式：测量误差较大。引起测量误

20、差的主要原因是高压回路中各点对地都有杂散电流。特别是PA3，几乎所有杂散电流都要流过它。但是对于不少试验，对被试品泄漏电流的大小并没有严格规定，而规定较多的只是要求泄漏电流的数据不宜太大，并要求三相泄漏电流基本平衡，相差不超过一倍。因此采用PA3的接线方式比较方便，用得也较多。PA2一般也不宜使用。因为在现场接线时，为了安全可靠起见，A、B、E各点都是单独与接地网接地直接连接的，这样会使PA2中流过的泄漏电流被接地线分流，严重失实。（2）微安表保护措施。在直流耐压试验过程中，如果一旦发生击穿，必然会引起电流冲击。为了防止微安表内部的活动线圈击穿损坏或微安表的指针撞击折断，必须对微安表加装保护措

21、施。保护措施主要包括两个作用，就是延缓试品击穿放电时流过微安表冲击电流的强度和陡度。因此主要措施是加装并联电容和并联放电管，串联小电感。此外还并联一个短路开关。六、工频耐压试验和感应耐压试验设备1、工频耐压试验设备主要设备为试验变压器、调压器、控制操作设备、电压、电流测量。试验电流测量采用毫安表，一般接在试验变压器高压绕组的尾部接地端。工频耐压试验时的试验电流较大，而且对测量精度的要求不高，毫安表不需采取屏蔽措施，也不必采取特殊的保护措施。（1）工频耐压试验变压器所需最高试验电压根据GB50150-2006电气装置安装工程电气设备交接试验标准规定，对110kV及以上电压等级的电气设备，如规程条

22、款中没有特殊规定时，可不进行工频耐压试验。因此一般情况下只对66kV及以下的电气设备在现场进行工频耐压试验。66kV电气设备工频耐压试验变压器的最高试验电压应取200kV；35kV电气设备工频耐压试验变压器的最高试验电压应取100kV；10kV电气设备工频耐压试验变压器的最高试验电压应取50kV。（2）50kV升压试验变压器，一般采用小型单台试验变压器，其容量为3kVA或5kVA。（3）串励式升压试验变压器。为减小单台试验变压器的体积和质量，便于制造、安装和运输携带，常用的方法是将耐压试验升压变压器制造成体积和质量都较小的两台或三台试验变压器，然后组成串励式升压试验变压器，以便获得所需要的试验

23、容量和试验电压。工作原理：T1为第一级升压变压器，其低压侧由电源侧调压设备供给可调节的低压电源电压；高压侧绕组低电位端经毫安表接地，高电位端抽取一个电压作为第二级升压变压器T2的电源。第二级升压变压器T2的高压绕组高电位输出高电压，而低电位端则与第一级升压变压器的高压绕组高电位端连接。注意事项：串励极性不能接反。串励变压器T2不应出现悬浮电位。绝缘支架必须有足够的耐压强度。串励升压试验变压器的容量计算。（4）工频耐压试验的容量计算及容量补偿试验变压器和调压器的容量与电压、电流有关。电压数值取决于耐压试验时的试验电压高低，亦即根据被试品的试验电压选择合适的试验变压器和调压器。而试验电流则根据被试

24、品的电容量计算，I=CxU常见试品的电容量试品电容量（pF）绝缘子100以下高压套管50600高压断路器，电流互感器及电磁式电压互感器1001000电力变压器 1MVA / 100MVA3000 / 25000架空导线（每米）810全封闭组合电器（每米）3050电容式电压互感器30005000电力电缆（每米）150400试验电源容量P=CxU2×10-3（kVA） 在进行高电压大容量电气设备工频耐压试验时，所需试验电压很高，试验电流很大。这时，试验变压器或调压器的允许电流有可能不满足容量要求。为了克服这一困难，可以采取并联电抗器进行容量补偿。（5）调压设备串可变电阻调压：常见的就是用

25、水电阻调压，水受热沸腾，电阻数值波动，而且采用高阻抗调压，可能使试验电压波形畸变。这是因为试验变压器的磁路是铁心电感，励磁曲线是非线性的，励磁电流的波形会发生畸变。这个电流在高阻抗上的电压降波形必然是畸形的，由这样的调压设备提供的试验电压也一定会出现波形畸变。感应式调压器：容量大，但体积笨重，一般做成三相，在试验室内用它来调节三相电压，在现场耐压试验时一般不使用。自耦调压器。优点：体积小、质量轻、效率高、输出电压波形好、可以平滑地调压。缺点：由于采用移动碳刷接触调压，允许电流受到限制，因此单台容量不能太大。容量较大的自耦调压器一般做成三台并联使用。移圈式调压变。优点：容量大，电压可以做的很高。

26、但是移圈变压器的漏磁通较大，而且磁通的磁路有空气间隙，因此空载电流较大。输出电压存在波形畸变，含有三次谐波，最好在输出端加装三次谐波滤波装置，以改善电压波形。2、感应耐压试验设备感应耐压试验必须采用倍频电源，即试验电源的频率应取100Hz或更高，但不可超过400Hz。目前用得较多的是150Hz电源，称为三倍频电源。原理：三台单相变压器电源侧结成星形接线，负载侧接成开口三角形接线。在正常情况下，三相电源电压对称，二次开口三角形电压应为零。但当铁心饱和时，磁通出现平顶波形。平顶波形的磁通可分解为基波和三次谐波，由基波磁通感应产生的基波三相电动势之和为零。由三次谐波磁通在二次绕组感应产生三次谐波电动

27、势，三次谐波电动势三相相位相同，在开口三角串联相加，于是有150Hz电压输出。由上面分析可知，为了获得150Hz三倍频电源，必须使磁通饱和。在实际操作时，在电源侧接一台三相调压器逐渐升高电压，使单相变压器超过额定电压过励磁，当所加电压达到单相变压器额定电压的140%以上时，铁心进入深度饱和，二次开口三角即有电压输出，这个电压就是150Hz三倍频电压。随着电源侧调压器继续升压，饱和加重，开口三角输出的三倍频电压也升高。3、变频串联谐振耐压试验设备（1）原理大型变压器、发电机、电力电缆、GIS等电容量较大的设备进行交流耐压试验，需要大容量的试验变压器、调压器和试验电源，现场往往很难做到。串联谐振主

28、要解决试验变压器额定电流能满足试验需求，而额定输出电压小于试验电压的情况。串联谐振状态下，有L=1/C，UC=UL=IXL=XLU/R=QU，即Q= XL/R。Q为电抗器的品质因数，一般电抗器品质因数为1040。（2）结构串联谐振可通过调节电感、电容或频率使电路达到谐振条件，由于该试验大多是针对现场大电容设备进行的，因而电容确定后，一般通过采用调感或调频来进行补偿使试验回路达到串联谐振状态。调感式串联谐振试验装置：采用铁心气隙可调节的高压电抗器，其缺点是噪声大、机械结构复杂、设备笨重、运输困难，但试验电源频率一般为工频。目前应用较少。调频式串联谐振试验装置：采用固定的高压电抗器，试验回路由可控

29、硅变频电源装置供电，频率在一定范围内调节，其特点是尺寸小、重量轻、品质因数高，但试验电源频率非工频，不过均认为试验电压频率在10300Hz范围内与工频电压试验基本等效。目前应用广泛。BPDY 变频电源（三相）；LCB 励磁变压器（单相）；DKQ 高压电抗器；FYQ 电容分压器；BSP 被试品图 试验接线图变频谐振电源：变频串联谐振系统的核心设备，其作用是将AC220V/380V，50Hz电源变为频率可调、电压可调，同时集保护、控制、监测功能于一体。励磁变压器：将变频谐振电源输出的电压升高，同时隔离高压和低压。谐振电抗器：又称高压电抗器，主要作用是与试品发生串联谐振。电抗器可串、可并，可满足多种

30、试验要求。分压器和补偿电容器：主要用于测量试品上的高压电压值。补偿电容器用来补偿小得电容试品，使谐振频率达到规定范围。变频式串联谐振试验装置不同于一般通用的试验仪器，最大的特点是同一套设备可以用于不同电气设备的交流耐压试验，试验人员也可根据不同的被试品和试验要求进行配置。（3）串联谐振耐压的优点：谐振耐压试验方法是通过改变试验系统的电感量、电容量和试验频率，使试验回路处于谐振状态，这样试验回路中试品上的大部分容性电流与电抗器上的感性电流相抵消，电源供给的能量仅为回路中消耗的有功功率，为试品容量的1/Q（Q为系统谐振因数）；因此试验电源的容量降低，重量大大减轻。变频串联谐振耐压试验是利用电抗器的电感与被试品电容实现谐振，在被试品上获得高电压，是当前高电压试验比较成