电气试验培训课

第一节绝缘电阻及吸收比实验

一、绝缘电阻实验运用范围绝缘电阻实验是电气设备绝缘实验中一种最简单、最常用的验方法。当电气设备绝缘受潮，外表变脏，留有外表放电或击穿痕迹时，其绝缘电阻会显著下降。根据绝缘等级的不同，测试要求的区别，常采用的兆欧表输出电压有100V、250V、500V、1000V、2500V、5000V、10000V等。由于绝缘电阻实验所施加的电压较低，对于一些集中性缺陷，即使能够是很严重的缺陷，但在丈量时显示绝缘电阻依然很大的景象，因此，绝缘电阻实验只适用于检测贯穿性缺陷和普遍性缺陷。二、绝缘电阻实验的主要参数及技术目的

电气设备的绝缘，不能等值为单纯的电阻，其等值电路往往是电阻电容的混合电路。很多电气设备的绝缘都是多层的，例如电机绝缘中用的云母带，变压器等绝缘中用的油和纸，因此，在绝缘实验中测得的并不是一个纯电阻。如图4-1为双层电介质的一个简化等值电路。图4-2吸收曲线及绝缘电阻变化曲线

图4-2吸收曲线及绝缘电阻变化曲线当合上开关K将直流电压U加到绝缘上后，等值电路中电流i的变化如图4-2中曲线所示，开场电流很大，以后逐渐减小，最后趋近于一个常数Ig；这个过程的快慢，与绝缘试品的电容量有关，电容量越大，继续的时间越长，甚至达数分钟或更长时间。图4-2中曲线i和稳态电流Ig之间的面积为绝缘在充电过程中从电源“吸收〞的电荷Qa。这种逐渐“吸收〞电荷的景象就叫做“吸收景象〞。从图4-2曲线可以看出，在绝缘电阻实验中，所测绝缘电阻是随丈量时间变化而变化的，只需当t＝∞时，其丈量值为R=R∞，但在绝缘电阻实验中，特别是电容量较大时，很难丈量R∞的值，因此，在实践实验中，规程规定，只需丈量60s时的绝缘电阻值，即R60S的值，当电容量特别大时，吸收景象特别明显，如大型发电机，可以采用10min时的绝缘电阻值。对于不均匀的绝缘试品，假设绝缘情况良好，那么吸收景象明显，假设绝缘受潮严重或内部有集中性的导电通道，这一景象更为明显。工程上用“吸收比〞来反映这一特性，吸收比普通用K表示，其定义为：K＝R60s/R15s〔4－1〕式中R60s为t=60s测得绝缘电阻值，R15s为t=15s时测得的绝缘电阻值。对于电容量较大的绝缘试品，K可采用下式表示：K＝R10min/R1min〔4－2〕式中R10min为t=10min时测得的绝缘电阻值，R1min为t=1min时测得的绝缘电阻值，K在工程上称为极化指数。当绝缘情况良好时，K值较大，其值远大于1，当绝缘受潮时，K值将变小，普通以为如K<1.3时，就可判别绝缘能够受潮。从上面的分析可知，对电容量较小的绝缘试品，可以只丈量其绝缘电阻，对于电容量较大的绝缘试品，不仅要丈量其绝缘电阻，还要丈量其吸收比。三、实验设备工程上进展绝缘电阻实验所采用的设备为兆欧表，兆欧表有三个接线端子：线路端子〔L〕，接地端子〔E〕，屏蔽〔或维护〕端子〔G〕，被试品接在L和E之间，G用以消除绝缘试品外表走漏电流的影响，其实验原理接线如图4－3所示。在绝缘实验中，如不接屏蔽端子，测得的绝缘电阻是外表电阻和体积电阻的并联值，由于这时沿绝缘外表的走漏电流同样流过兆欧表的丈量回路。假设在外表上缠上几匝裸铜线，并接到端子G上，那么绝缘外表走漏电流不流过兆欧表的丈量回路，这时测得的结果便是消除了外表走漏电流影响的真实的体积电阻。1－电缆金属铠装；2－电缆绝缘；3－导电芯图4－3绝缘电阻试验原理接线示意图

兆欧表种类较多，根据丈量对象的不同，采用的丈量电压不同，如前所述。根据电压产生的方式不同，分为手摇式兆欧表和电子式兆欧表，其原理图如图4－4和4－5所示。图4－4手摇式兆欧表原理接线图图4－5电子式兆欧表原理接线图手摇式兆欧表采用了流比计的丈量机构，仪表的读数与手摇式发电机的端电压或转速绝对值的关系不大，普通只需使得手柄的转速到达额定转速〔通常为120r/min〕的80%以上就行，重要的是必需坚持转速的恒定。需求留意的是，当试品电容较大时，丈量后须先将兆欧表从丈量回路中断开，然后才干停顿转动发电机，以免试品电容电流反充损坏仪器。电子式兆欧表丈量原理与手摇式兆欧表的丈量原理一样，只是电源的产生方式不一样。由于电力电子技术的开展，开关电源技术已比较成熟，因此，工程上大量采用了电子式兆欧表。与手摇式兆欧表相比，不仅实验任务量降低，丈量吸收比时更容易，而且电源容量可以做得较大，同时，一台兆欧表还可以将几种不同电压集成在一台设备中，适用面更广四、绝缘电阻实验结果判别的根本方法在绝缘电阻实验中，绝缘电阻的大小与绝缘资料的构造、体积有关，与所用的兆欧表的电压高低有关，还与大气条件有关，因此，不能简单的用绝缘电阻的大小或吸收比来判别绝缘的好坏。在排除了大气条件的影响后，所测绝缘电阻值和吸收比应与其出厂时的值比较，与历史数据相比较，与同批设备相比较，其变化不能超越规程允许的范围。同时，应结合绝缘电阻值与吸收比的变化结合起来综合思索。五、丈量绝缘电阻的规定1．测试规定〔1〕实验前应撤除被试设备电源及一切外连线，并将被试物短接后接地放电1min，电容量较大的应至少放电2min，以免触电。〔2〕校验兆欧表能否指零或无穷大。(3)用枯燥清洁的柔软布擦去被试物的外表污垢，必要时可先用汽油洗净套管的外表积垢，以消除外表的影响。〔4〕接好线，如用手摇式兆欧表时，运用恒定转速〔120r/min〕转动摇柄，兆欧表指针逐渐上升，待1min后读取其他绝缘电阻值。〔5〕在丈量吸收比时，为了在开场计算时就能在被试物上加上全部实验电压，应在兆欧表到达额定转速时再将表笔接于被试物，同时计算时间，分别读取15s和60s的读数。〔6〕实验终了或反复进展实验时，必需将被试物短接后对地充分放电。这样除可保证平安外，还可提高测试的准确性。〔7〕记录被试设备的铭牌、规范、所在位置及气候条件等。2．测试时本卷须知〔1〕对于同杆双回架空线或双母线，当一路带电时，不得丈量另一回路的绝缘电阻，以防感应高压损坏仪表和危及人身平安。对于平行线路，也同样要留意感应电压，普通不应测其绝缘电阻。在必需丈量时，要采取必要措施才干进展，如用绝缘棒接线等。〔2〕丈量大容量电机和长电缆的绝缘电阻时，充电电流很大，因此兆欧表开场指示数很小，但这并不表示被试设备绝缘不良，必需经过较长时间，才干得到正确的结果。运用手摇式兆欧表丈量大容量设备的绝缘电阻时，实验终了时手不能停，要先断开L线与被测设备之间的联接，再停顿转动摇表，并立刻对被测设备放电和接地，防止被试设备对兆欧表反充电损坏兆欧表和被测设备所带高电压电人。〔3〕如所测绝缘电阻过低，应进展分解实验，找出绝缘电阻最低的部分。〔4〕普通应在枯燥、晴天、环境温度不低于50C时进展丈量。在阴雨潮湿的天气及环境湿度太大时，不应进展丈量。〔5〕丈量绝缘的吸收比时，应防止记录时间带来的误差。由上述可知，变压器、发电机等设备绝缘的吸收比，是用兆欧表在加压15s和60s时记录其绝缘电阻值后计算求得的。丈量时，流过绝缘的电流分量中漏导电流不随时间变化，其值很小，分析时可以略去；充电电流在很短时间〔小于1s〕内衰减到零，也可以略去。随时间变化的主要分量是吸收电流，它与丈量时间t的关系为：〔4-3〕

式中A—常数，决议于被试品绝缘资料；n—指数。故〔4-4〕实验时，记录时间往往不是实践加压时间，设记录时间与加压时间的绝对误差为，那么此时测得的绝缘电阻为而实践的绝缘电阻R为：〔4-5〕由上两式计算出的绝缘电阻丈量值的相对误差为：〔4-6〕式中—丈量时间的相对误差。实验时，时间记录往往不易准确，兆欧表刻度展开时间普通1~2s。假设记录时间有2s误差，那么对15s而言，为，对60s而言，为3%左右。假设取吸收比K=2，那么n=0.5。因此，当记录时间的相对误差为2s时，对15s绝缘电阻的相对误差对60s绝缘电阻的相对误差对于和5%~9%，这样，在现场丈量吸收比时，往往导致丈量结果反复性较差，给测试结果分析带来困惑。因此，应准确过自动记录15s和60s的时间。的相对误差引起的吸收比计算结果的误差可达假设用极化指数来监测吸收过程，上述误差可以忽略。〔6〕屏蔽环装设位置。为了防止外表走漏电流的影响，丈量时应在绝缘外表加等电位屏蔽环，且应接近E端子装设。〔7〕兆欧表的L和E端子接线不能对调。用兆欧表丈量电气设备绝缘电阻时，其正确接线方法是L端子接被试品与大地绝缘的导电部分，E端子接被试品的接地端。〔8〕兆欧表与被试品间的连线不能铰接或拖地，否那么会产生丈量误差。〔9〕采取兆欧表丈量时，应设法消除外界电磁场干扰引起的误差。在现场有时在强磁场附近或在未停电的设备附近运用兆欧表丈量绝缘电阻，由于电磁场干扰也会引起很大的丈量误差。1〕磁耦合。由于兆欧表没有防磁安装，外磁场对发电机里的磁钢和表头部分的磁钢的磁场都会产生影响。当外界磁场强度为400A/m时，误差为外界磁场愈强，影响愈严重，误差愈大。2〕电容耦合。由于带电设备和被试设备之间存在耦合电容，将使被试品中流过干扰电流。带电设备电压愈高，距被试品愈近，干扰电流愈大，因此引起的误差也愈大。消除外界电磁场干扰的方法是：①远离强电磁场进展丈量；②采用高电压级的兆欧表，例如运用5000V或10000V的兆欧表进展丈量；③利用兆欧表的屏蔽端子G进展屏蔽。〔10〕为便于比较，对同一设备进展丈量时，应采用同样的兆欧表、同样的接线。当采用不同型式的兆欧表测绝缘电阻，特别是丈量具有非线性电阻的阀型避雷器时，往往会出现很大的差别。当用同一只兆欧表丈量同一设备的绝缘电阻时，应采用一样的接线，否那么将丈量结果放在一同比较是没有意义的。六、影响测试绝缘电阻的主要要素1．湿度随着周围环境的变化，电气设备绝缘的吸湿程度也随着发生变化。当空气相对湿度增大时，由于毛细管作用，绝缘物〔特别是极性纤维所构成的资料〕将吸收较多的水分，使电导率添加，降低了绝缘电阻的数值，尤其是对外表走漏电流的影响更大。2．温度电气设备的绝缘电阻随温度变化而变化的，其变化的程度随绝缘的种类而异。富于吸湿性的资料，受温度影响最大。普通情况下，绝缘电阻随温度升高而减小。这是由于温度升高时，加速了电介质内部离子的运转，同时绝缘内的水分，在低温时与绝缘物结合得较严密。当温度升高时，在电场作用下水分即向两极伸长，这样在纤维质中，呈细长线状的水分粒子伸长，使其电导添加。此外，水分中含有溶解的杂质或绝缘物内含有盐类、酸性物质，也使电导添加，从而降低了绝缘电阻。由于温度对绝缘电阻值有很大影响，而每次丈量又不能在完全一样的温度下进展，所以为了比较实验结果，我国有关单位曾提出过采用温度换算系数的问题，但由于影响温度换算的要素很多，如设备中所用的绝缘资料特性、设备的新旧、枯燥程度、测温方法等，所以很难规定出一个准确的换算系数。目前我国规定了一定温度下的规范数值，希望尽能够在相近温度下进展测试，以减少由于温度换算引起的误差。3．外表脏污和受潮由于被试物的外表脏污或受潮会使其外表电阻率大大降低，绝缘电阻将明显下降。必需设法消除外表走漏电流的影响，以获得正确的丈量结果。4．被试设备剩余电荷对有剩余电荷的被试设备进展实验时，会出现虚伪景象，由于剩余电荷的存在会使丈量数据虚伪地增大或减小。要求在实验前先充分放电10min。图4-6示出了不同放电时间后，绝缘电阻与加压时间的关系。剩余电荷的影响还与试品容量有关，假设试品容量较小时，这种影响就小得多了。5．兆欧表容量实测阐明，兆欧表的容量对绝缘电阻、吸收比和极化指数的丈量结果都有一定的影响。兆欧表容量愈大愈好。思索到我国现有普通兆欧表的容量程度，引荐选用最大输出电流1mA及以上的兆欧表，这样可以得到较准确丈量结果。图4-6不同的放电时间后绝缘电阻与加压时间的关系曲线七、丈量结果各种电力设备的绝缘电阻允许值，见规程规定。将所测得的结果与有关数据比较，这是对实验结果进展分析判别的重要方法。通常用来作为比较的数据包括：同一设备的各相间的数据、出厂实验数据、耐压前后数据等。如发现异常，应立刻查明缘由或辅以其他测试结果进展综合分析、判别。电气设备的绝缘电阻不仅与其绝缘资料的电阻系数成正比，而且还与其尺寸有关。它们的关系可用来表示。即使是同一工厂消费的两台电压等级完全一样的变压器，绕组间的间隔L应该大致相等，其中的绝缘资料也应该一样，但假设它们的容量不同，那么会使绕组外表积S不同，容量大者S大。这样它们的绝缘电阻就不一样，容量大者绝缘电阻小。因此，即使是同一电压等级的设备，简单地规定绝缘电阻允许值是不合理的，而应采用科学的“比较〞方法，所以在规程中普通不详细规定绝缘电阻的数值，而强调“比较〞，或仅规定吸收比与极化指数等目的。对于吸收过程较长的大容量设备，如大型变压器、发电机、电缆等，有时用R60/R15吸收比值缺乏以反映绝缘介质的电流吸收全过程，为更好地判别绝缘能否受潮，可采用较长时间的绝缘电阻比值进展衡量，称为绝缘的极化指数，表示为〔4--7〕式中K2—极化指数：R10min—加压10min时测的绝缘电阻，Ω；R1min—加压1min时测的绝缘电阻，Ω。极化指数丈量加压时间较长，用手摇兆欧表很难控制转速稳定，普通采用电动兆欧表丈量。测定的电介质吸收比率与温度无关，变压器的极化指数普通应大于1.5，绝缘较好时其值可达3—4。第二节走漏电流和直流耐压实验一、走漏电流由于绝缘电阻丈量的局限性，所以在绝缘实验中就出现了丈量走漏电阻的工程。关于走漏电流的概念在上节中已加以阐明。丈量走漏电流所用的设备要比兆欧表复杂，普通用高压整流设备进展测试。由于实验电压高，所以就容易暴露绝缘本身的弱点，用微安表直测走漏电流，这可以做到随时进展监视，灵敏度高。并且可以用电压和电流、电流和时间的关系曲线来判别绝缘的缺陷。因此，它属于非破坏性实验。由于电压是分阶段地加到绝缘物上，便可以对电压进展控制。当电压添加时，薄弱的绝缘将会出现大的走漏电流，也就是得到较低的绝缘电阻。1．走漏电流丈量的特点丈量走漏电流的原理和丈量绝缘电阻的原理本质上是完全一样的，而且能检出缺陷的性质也大致一样。但由于走漏电流丈量中所用的电源普通均由高压整流设备供应，并用微安表直接读取走漏电流。因此，它与绝缘电阻丈量相比又有本人的以下特点：〔1〕实验电压高，并且可随意调理。丈量走漏电流时是对一定电压等级的被试设备施以相应的实验电压，这个实验电压比兆欧表额定电压高得多，所以容易使绝缘本身的弱点暴显露来。由于绝缘中的某些缺陷或弱点，只需在较高的电场强度下才干暴显露来。〔2〕走漏电流可由微安表随时监视，灵敏度高，丈量反复性也较好。〔3〕根据走漏电流丈量值可以换算出绝缘电阻值，而用兆欧表测出的绝缘电阻值那么不可换算出走漏电流值。由于要换算首先要知道加到被试设备上的电压是多少，兆欧表虽然在铭牌上刻有规定的电压值，但加到被试设备上的实践电压并非一定是此值，而与被试设备绝缘电阻的大小有关。当被试设备的绝缘电阻很低时，作用到被试设备上的电压也非常低，只需当绝缘电阻趋于无穷大时，作用到被试设备上的电压才接近于铭牌值。这是由于被试设备绝缘电阻过低时，兆欧表内阻压降使“线路〞端子上的电压显著下降。〔4〕可以用或的关系曲线并丈量吸收比来判别绝缘缺陷。走漏电流与加压时间的关系曲线如图4-7所示。在直流电压作用下，当绝缘受潮或有缺陷时，电流随加压时间下降得比较慢，最终到达的稳态值也较，即绝缘电阻较小。图4-7走漏电流与加压时间的关系曲线1—良好；2—受潮或有缺陷〔5〕丈量原理当直流电压加于被试设备时，其充电电流〔几何电流和吸收电流〕随时间的添加而逐渐衰减至零，而走漏电流坚持不变。故微安表在加压一定时间后其指示数值趋于恒定，此时读取的数值那么等于或近似等于漏导电流即走漏电流。对于良好的绝缘，其漏导电流与外加电压的关系曲线应为不断线。但是实践上的漏导电流与外加电压的关系曲线仅在一定的电压范围内才是近似直线，如图4-8中的OA段。假设超越此范围后，离子活动加剧，此时电流的添加要比电压添加快得多，如AB段，到B点后，假设电压继续再添加，那么电流将急剧增长，产生更多的损耗，以致绝缘被破坏，发生击穿。图4-8绝缘的伏安特性在预防性实验中，丈量走漏电流时所加的电压大都在A点以下，故对良好的绝缘，其伏安特性应近似于直线。当绝缘有缺陷〔部分或全部〕或有受潮的景象存在时，那么漏导电流急剧增长，使其伏安特性曲线就不是直线了。因此，可以经过丈量走漏电流来判别绝缘能否有缺陷或能否受潮。将直流电压加到绝缘上时，其走漏电流是不衰减的，在加压到一定时间后，微安表的读数就等于走漏电流值。绝缘良好时，走漏电流和电压的关系几乎呈不断线，且上升较小；绝缘受潮时，走漏电流那么上升较大；当绝缘有贯穿性缺陷时，走漏电流将猛增，和电压的关系就不是直线了。因此，经过走漏电流和电压之间变化的关系曲线就可以对绝缘形状进展分析判别。在图4-9和图4-10中绘出了走漏电流和电压及时间的关系曲线。图4-9走漏电流和电压的关系曲线图4-10走漏电流和时间的关系曲线2．影响丈量结果的主要要素〔1〕高压衔接导线由于接往被测设备的高压导线时暴露在空气中的，当其外表场强高于约20kV/cm时〔决议于导线直径、外形等〕，沿导线外表的空气发生电离，对地有一定的走漏电流，这一部分电流会结果回来而流过微安表，因此影响丈量结果的准确度。普通都把微安表固定在升压变压器的上端，这时就必需用屏蔽线作为引线，也要用金属外壳把微安表屏蔽起来。屏蔽线金额已用低压的软金属线，由于屏蔽和心之间的电压极低，致使仪表的压降而已，金属的外壳屏蔽一定要接到仪表和升压变压器引线的接点上，要尽能够地接近升压变压器出线。这样，电晕虽然还照样发生，但只在屏蔽线的外层上产生电晕电流，而这一电流就不会流过微安表，只需可以完全防止高压导线点与放电对丈量结果的影响。由上述可知，这样接线会带来一些不便，为此，根据电晕的原理，采取用粗而短的导线，并且添加导线对地间隔，防止导线有毛刺等措施，可减小电晕对丈量结果的影响。〔2〕外表走漏电流图4-11经过被试设备的体积走漏电流和外表走漏电流及消除表示图〔a〕未屏蔽〔b〕屏蔽走漏电流可分为体积走漏电流和外表走漏电流两种，如图4-11所示。外表走漏电流的大小，只需决议于被试设备的外表情况，如外表受潮、脏污等。假设绝缘内部没有缺陷，而仅外表受潮，世界上并不会降低其内部绝缘强度。为真实反映绝缘内部情况，在走漏电流丈量中，所要丈量的只是体积电流。但是在实践丈量中，外表泄露电流往往大于体积走漏电流，这给分析、判别被试设备的绝缘形状带来了困难，因此必需消除外表走漏电流对真实丈量结果的影响。消除的方法实施被试设备外表枯燥、清洁、且高压端导线与接地端要坚持足够的间隔；另一种是采用屏蔽环江外表走漏电流直接短接，使之不流过微安表Ⅰ，见图4-11〔b〕〔3〕温度与绝缘电阻丈量类似，温度对走漏电流丈量结果有显著影响。所不同的是温度升高，走漏电流增大。由于温度对走漏电流丈量有一定影响，所以丈量最好在被试设备温度为30～80oC时进展。由于在这样的温度范围内，谢老电流的变化较为显著，而在低温时变化小，故应停顿运转后的热形状下进展丈量，或在冷却过程中对几种不同温度下的走漏电流进展丈量，这样做也便于比较。〔4〕电源电压的非正弦波形在进展走漏电流丈量时，供应整流设备的交流高压应该是正弦波形。假设供应整流设备的交流低压不时正线波，那么对丈量结果是有影响的。影响电压波形的主要是三次谐波。必需指出，在走漏电流丈量中，调压器对波形的影响也是很多的。实际证明，自耦变压器畸变小，损耗也小，故应尽量选用自耦变压器调压。另外，在选择电源时，最好用线电压而不用相电压，因相电压的波形易畸变。假设电压是直接在高压直流侧丈量的，那么上述影响可以消除。〔5〕加压速度对被试设备的走漏电流本身而言，它与加压速度无关，但是用微安表所读获得并不一定是真实的走漏电流，而能够是维护吸收电流在内的合成电流。这样，加压速度就会对读数产生一定的影响。对于电缆、电容器等设备来说，由于设备的吸收景象很强，这是的走漏电流要经过很长的时间才干读到，而在丈量时，又不能够等很出的时间，大都是读取加压后1min或2min时的电流值，这一电流显然还包含着被试设备的吸收电流，而这一部分吸收电流是和加压速度有关的。假设电压是逐渐加上的，那么在加压的过程中，就已有吸收过程，读得的电流值就较小，假设电压是很快加上的，或者是一下子加上的，那么在加压的过程中就没有完成吸收的过程，而在同一时间下读得的电流就会大一些，对于电容大的设备就是如此，而对电容量很小的设备，由于他们没有什么吸收过程，那么加压速度所产生的影响就不大了。但是按照普通步骤进展系列电流丈量时，很难控制加压的速度，所以对大容量的设备进展丈量时，就出现了问题。〔6〕微安表接在不同位置时在丈量接线中，微安表接的位置不同，测得的走漏电流竖直也不同，因此对丈量结果有很大影响。图4-12所示为微安表接在不同位置时的分析用图。由图4-12可见，当微安表处于μA1位置时，此时升压变压器T和CB及C12〔抵押绕组可看成地电位〕和稳压电容C的走漏电流与高压导线的电晕电流都将有能够经过微安表。这些试具的走漏电流有时甚至远大于被试设备的走漏电流。在某种程度上，当带上被试设备后，由于高压引线末端电晕的减少，总的走漏电流又能够小于试具的走漏电流，这使得企图从总的电流间去试具电流的做法将产生异常结果。为了既能将微安表装于低压端，又能比较真实地消除砸三电流及电晕电流的影响。可选用绝缘较好的升压变压器，这样，升压变压器一次侧对地及一、二次侧之间杂散电流的影响就可以大大减小。阅历阐明，一、二次侧之间杂散电流的影响很大的。另外，还可将高压进线用多层塑料管套上，被试设备的裸露部分用塑料、橡皮之类绝缘物覆盖上，能提高丈量的准确度。特别是当被试设备的电容量很小，又没有装稳压电容时，在不接入被试设备来丈量试具的走漏电流时，升压变压器T的高压绕组上各点的电压与接入被试设备进展丈量时的情况有显著的不同，这使上述减去所测试具走漏电流的方法将产生更大的误差。所以当微安表处于升压变压器的低压端时，丈量结果受杂散电流影响最大。除采用上述措施外，也可将接线稍加改动。如图4-12所示，将1、2两点，3、4两点衔接起来〔在图中用虚线表示〕，并将升压变压器和稳压电容器对地绝缘起来。这样做可以得到较为称心的丈量结果，但并不能完全消除杂散电流等的影响，由于高压引线的电晕电流还会流过微安表。图4-12微安表接在不同位置时的分析图除采用上述措施外，也可将接线稍加改动。如图4-12所示，将1、2两点，3、4两点衔接起来〔在图中用虚线表示〕，并将升压变压器和稳压电容器对地绝缘起来。这样做可以得到较为称心的丈量结果，但并不能完全消除杂散电流等的影响，由于高压引线的电晕电流还会流过微安表。当被试设两极对地均可绝缘时，可将微安表接于μA2位置，即微安表处于被试设备低电位端。此位置处置受外表走漏的影响外，不受杂散电流的影响。当微安表接于图4-12中的μA位置时，如前所述，假设屏蔽很好，其丈量结果是很准确的。〔7〕实验电压极性1)电浸透景象使不同极性实验电压下油纸绝缘电气设备的走漏电流丈量值不同电浸透景象是指在外加电场作用下，液体经过多孔固体的运动景象，它是胶体中常见的电动景象之一。由于多孔固体在与液体接触的交界面处，因吸附离子或本身的电力而带电荷，液体那么带相反电荷，因此在外电场作用下，液领会对固体发生相对挪动。运转阅历阐明，电缆或变压器的绝缘受潮通常是从外皮或外壳附近开场的。根据电渗景象，电缆或变压器的绝缘中的水分在电场作用下带正电，当电缆心或变压器绕组加正极性电压时，绝缘中的水分被其排斥而渗向外皮或外壳，使其水分含量相对减小，从而导致走漏电流减少；当电缆心或变压器绕组加负极性电压时，绝缘中的水分会被其吸引而渗过绝缘向电缆心或变压器绕组挪动，使其绝缘中高场强区的水分相对添加，导致走漏电流增大。a〕实验电压的极性对新的电缆和变压器的丈量结果无影响。由于新电缆和变压器绝缘根本没有受潮，所含水分甚微，在电场作用下，电渗景象很弱，故正、负极性实验电压下的走漏电流一样。b〕实验电压的极性对旧的电缆和变压器的丈量结果有明显的影响。2)实验电压极性小于对引线电晕电流的影响在不均匀、不对称电场中，外加电压极性不同，其放电过程及放电电压不同的景象，称为极性效应。根据气体放电实际，在直流电压作用下，对棒－板间隙而言，其棒为负极性时的火花放电电压比棒为正极性时高得多，这是由于棒为负极性时，游离构成的正空间电荷，使棒电极前方的电场被减弱；而在棒为正极性时，正空间电荷使棒电极前方电场加强，有利于流注的开展，所以在较低的电压下就导致间隙发生火花放电。对电晕起初是电压而言，由于极性效应，会使棒为负极性的电晕起始电压较棒为正极性时略低。这是由于棒为负极性时，虽然有利仍从电场最强的棒端附近开场，但正空间电荷使棒极附近的电场加强，故其电晕起始电压较低；而棒为正极性时，由于正空间电荷的作用犹如帮电极的“等效〞曲率半径有所增大，故其电晕起始电压较高。在进展直流走漏电流实验时，其高压引线对地构成的电场可等效为棒—板电场，由上述分析可知，当实验电压为负极性时，电晕其实电压较低，所以此时的电晕电流影响较大。从这个角度而言，丈量走漏电流较小的设备〔如少油断路器等〕时，宜采用正极性实验电压。3．丈量时的操作规定〔1〕按接线图接好线，并由专人仔细检查接线和仪器设备，当确认无误后，方可通电及升压。〔2〕在升压过程中，应亲密监视被试设备、实验回路及有关表计。微安表的读数应在升压过程中，按规定分阶段进展，且需求有一定的停留时间，以避开吸收电流。〔3〕在丈量过程中，假设有击穿、闪络等异常景象发生，应马上降压，以断开电源，并查明缘由，详细记录，待妥善处置后，再继续丈量。〔4〕实验终了、降压、断开电源后，均应对被试设备进展充分放电。放电前先将微安表短接，并先经过有高阻值电阻的放电棒放电，然后直接接地，否那么会将微安表烧坏，例如在图4-12中，无论在哪个位置放电，都会有电流流过微安表，即使微安表短接，也发生由于冲击而烧表景象，因此必需严厉执行经过高电阻放电的方法，而且还应留意放电位置。对电缆、变压器、发电机的放电时间，可以其容量大小由1min增至3min，电力电容器可长至5min，除此之外，还应留意附近设备有无感应静电电压的能够，必要时也应放电或预先短接。〔5〕假设是三相设备，同理应进展其它两项丈量。〔6〕按照规定的要求进展详细记录。4．丈量中的问题在电力系统交接和预防性实验中，丈量走漏电流时，常遇到的主要异常情况如下。〔一〕从微安表中反映出来的情况〔1〕指针来回摆动。这能够是由于电源动摇、整流后直流电压的脉动系数比较大以及实验回路和被试设备有充放电过程所致。假设摆动不大，又不非常影响读数，那么可取其平均值；假设摆动很大，影响读数，那么可增大主回路和维护回路中的滤波电容的电容量。必要时可改动滤波方式。〔2〕指针周期性摆动。这能够是由于回路存在的反充电所致，或者是被试设备绝缘不良产生周期性放电呵斥的。〔3〕指针忽然冲击。假设向小冲击，能够是电源回路引起的；假设向大冲击，能够是实验回路或被试设备出现闪络或产生间歇性放电引起的。〔4〕指针指示数值随丈量时间而发生变化。假设逐渐下降，那么能够是由于充电电流减小或被试设备外表绝缘电阻上升所致；假设逐渐上升，往往是被试设备绝缘老化引起的。〔5〕测压用微安表不规那么摆动。这能够是由于测压电阻断线或接触不良所致。〔6〕指针反指。这能够是由于被试设备经测压电阻放电所致。〔7〕接好线后，未加压时，微安表有指示。这能够是外界干扰太强或地电位抬高引起的。遇到〔3〕、〔4〕两种情况时，普通应立刻降低电压，停顿丈量，否那么能够导致被试设备击穿。〔二〕从走漏电流数值上反映出来的情况〔1〕走漏电流过大。这能够是由于丈量回路中各设备的绝缘情况不佳或屏蔽不好所致，遇到这种情况时，应首先对实验设备和屏蔽进展仔细检查，例如电缆电流偏大应先检查屏蔽。假设确认无上述问题，那么阐明被试设备绝缘不良。〔2〕走漏电流过小。这能够是由于线路接错，微安表维护部分分流或有断脱景象所致。〔3〕当采用微安表在低压侧读数，且用差值法消除误差时，能够会出现负值。这能够是由于高压线过长、空载时电晕电流大所致。因此高压引线该当尽量粗、短、无毛刺。〔三〕硅堆的异常情况在走漏电流丈量中，有时发生硅堆击穿景象，这是由于硅堆选择不当、均压不良或质量不佳所致。为防止硅堆击穿，首先应正确选择硅堆，使硅堆不致在反向电压下击穿；其次应采用并联电阻的方法对硅堆串进展均压，假设每个硅堆任务电压为5kV时，每个并联电阻常取为25．丈量结论对某一电气设备进展走漏电流丈量后，应对丈量结果进展仔细、全面地分析，以判别设备的绝缘情况，做出结论是合格或不合格。对走漏电流丈量结果进展分析、判别可从下述几方面着手。〔一〕与规定值比较走漏电流的规定值就是其允许的规范，它是在消费实际中根据积累多年的阅历制定出来的，普通能阐明绝缘情况。对于一定的设备，具有一定的规定规范。这是最简便的判别方法。〔二〕比较对称系数法在分析走漏电流丈量结果时，还常采用不对称系数〔即三相之中的最大值和最小值的比〕进展分析、判别。普通说来不对称系数不大于2。〔三〕查看关系曲线法利用走漏电流和外加电压的关系曲线即曲线可以阐明绝缘在高压下的情况。假设在实验电压下，走漏电流与电压的关系曲线是一近似直线，那就阐明绝缘没有严重缺陷，假设是曲线，而且外形峻峭，那么阐明绝缘有缺陷。〔四〕空载电流对实验结果的影响假设实验时天气比较潮湿，绝缘支架受潮、实验回路有尖端毛刺，等尖端放电景象存在，那么不带被试品就有较大的空载走漏电流存在，对实验结果会呵斥较大的影响，有些人会用先测一下空载电流，然后再带上被试下测出负载实验走漏电流，用负载实验走漏电流减去空载走漏电流的方法进展校正，实践上这是不科学的，由于带上被试品后会改动电位分布，有时会出负载实验走漏电流小于空载走漏电流的景象，因此正确的做法是，先不带负载，加压到额定值，看空载走漏电流在什么程度，假设较小可以忽略不计，假设较大，那么应排除呵斥空载走漏电流较大的缘由，如清擦或烘干绝缘支架，改动微安表的位置，去除实验回路的尖端毛刺，直到空载走漏电流合格为止。二、直流耐压实验直流耐压实验和直流走漏实验的原理、接线及方法完全一样，差别在于直流耐压实验的实验电压较高，所以它除能发现设备受潮、劣化外，对发现绝缘的某些部分缺陷具有特殊的作用、往往这些部分缺陷在交流耐压实验中是不能被发现的。直流耐压实验与交流耐压相比有以下几个特点：〔1〕设备较轻便。在对大容量的电力设备〔如发动机〕进展实验，特别是在实验电压较高时，交流耐压实验需求容量较大的实验变压器，而当进展直流耐压实验时，实验变压器的容量可不用思索。通常负荷的走漏电流都不超越几毫安，核算到变压器侧的容量微缺乏道。因此，直流耐压实验的实验设备较轻便。〔2〕绝缘无介质极化损失。在进展直流耐压实验时，绝缘没有极化损失，因此不致使绝缘发热，从而防止因热击穿而损坏绝缘。进展交流耐压实验时，既有介质损失，还有部分放电，致使绝缘发热，对绝缘的损伤比较严重，而直流下绝缘内的部分放电要比交流下的轻得多。基于这些缘由，直流耐压实验还有些非破坏性实验的特性。〔3〕可制造伏安特性。进展直流耐压实验时，可制造伏安特性曲线，可根据伏安特性曲线的变化来发现绝缘缺陷。并可由此来预测击穿电压，如图4-13所示。预测击穿电压的方法是将走漏电流与电压关系曲线延伸，走漏电流急剧增长的地方，表示即将击穿，此时即停顿实验，如图4-13中的Ｕ０即为近似的击穿电压。图4-13延伸伏安特性曲线预测击穿电压根据预测的直流击穿电压，有人以为可以估算出交流击穿电压的幅值，换算公式为：交流击穿电压幅值＝直流击穿电压式中Ｋ­——稳定系数，与设备的绝缘资料和构造有关，可用直流击穿电压与交流击穿电压的幅值来表示，其值普通在1.0~4.2范围内。〔4〕在进展直流耐压实验时，普通都兼做走漏电流丈量，由于直流耐压实验时所加电压较高，故容易发现缺陷。〔5〕易于发现某些设备的部分缺陷。对电缆来说，直流实验也容易发现其部分缺陷。综上所述，直流耐压实验可以发现某些交流耐压所不能发现的缺陷。但交流耐压对绝缘的作用更近于运转情况，因此能检出绝缘在正常运转时的最弱点。因此，这两实验不能相互替代，必需同时运用于预防性实验中，特别是电机、电缆等更该当作直流实验。〔一〕实验电压确实定进展直流耐压实验时，外施电压的数值通常应参考该绝缘的交流耐压实验电压和交、直流下击穿电压之比，但主要是根据运转阅历来确定。〔二〕实验电压的极性电力设备的绝缘分为内绝缘和外绝缘，外绝缘对地电场可以近似用棒—板电极构成的不对称、极不均匀电场中，气体间隙一样时，由于极性效应，负棒—正极的火花放电电压是正棒—负极的火花放电电压的2倍多，如图4-14所示。图4-14棒—板空气间隙的直流火花放电电压与间隙间隔的关系由图4-14可见，当间隙间隔为100cm时，正、负极性的火花放电电压分别为450kV和1000kV，即1000／450＝2.2倍。这种极性效应是由于电晕空间电荷对电场畸变呵斥的。通常，电力设备的外绝缘程度比其内绝缘程度高，显然，施加负极性实验电压外绝缘更不容易发生闪络，这有利于实现直流耐压实验检查内绝缘缺陷的目的，另外，对电缆等油浸纸绝缘的电力设备，由于电渗景象，其内绝缘施加负极性实验电压时的击穿电压较正极性低10％左右，也就是说，电缆心接负极实验电压检出缺陷的灵敏度更高，即更容易发生绝缘缺陷。应指出，直流耐压实验的时间可比交流耐压实验的时间〔1min〕长些。直流耐压实验结果的分析判别，可参阅交流耐压实验分析判别的有关原那么。第三节介质损失角正切值实验电介质就是绝缘资料。当研讨绝缘物质在电场作用下所发生的物理景象时，把绝缘物质称为电介质；而从资料的运用观念出发，在工程上把绝缘物质称为绝缘资料。既然绝缘资料不导电，怎样会有损失呢？我们确实总希望绝缘资料的绝缘电阻愈高愈好，即走漏电流愈小愈好，但是，世界上绝对不导电的物质是没有的。任何绝缘资料在电压作用下，总会流过一定的电流，所以都有能量损耗。把在电压作用下电介质中产生的一切损耗称为介质损耗或介质损失。假设电介质损耗很大，会使电介质温度升高，促使资料发生老化〔发脆、分解等〕，假设介质温度不断上升，甚至会把电介质熔化、烧焦，丧失绝缘才干，导致热击穿，因此电介质损耗的大小是衡量绝缘介质电性能的一项重要目的。在外加交流电压作用下，绝缘介质就流过电流，电流在介质中产生能量损耗，这种损耗成为介质损耗。介质损耗很大时，就会使介质温度升高而老化，甚至导致热击穿。因此，介质损耗的大小就反映了介质的优劣情况。当绝缘物上加交流电压时，可以把介质看成为一个电阻和电容并联组成的等值电路，如图4-15〔a〕所示。根据等值电路可以作出电流和电压的相量图，如图4-15〔b〕所示。图4-15在绝缘物上加交流电压时的等值电路及相量图〔a〕介质等值电路〔b〕等值电路电流、电压相量由相量图可知，介质损耗由产生，夹角大时，就越大，故称为介质损失角，其正切值为〔4-8〕介质损耗〔4-9〕由上式可见，当U、f、C一定时，P正比于，所以用来表征介质损耗。丈量的灵敏度较高，可以发现绝缘的整体受潮、劣化、蜕变及小体积设备的部分缺陷。一、介质损失角正切值的丈量原理介质损耗角正切的丈量方法很多，从原理上来分，可分为平衡丈量法和角差丈量法两类。传统的丈量方法为平衡丈量法，即高压西林电桥法。由于技术的开展和检测手段的不断完善，角差丈量法运用的越来越普遍。当绝缘受潮、老化时，有功电流将增大，tgδ也增大。经过测tgδ可以反映出绝缘的分布性缺陷。假设缺陷是集中性的，有时测tgδ就不灵敏，这是由于集中性缺陷为部分的，可以把介质分为缺陷和无缺陷的两部分；无缺陷的部分为R1和C1的并联；有缺陷部分为R2和C2的并联。那么：〔4-10〕〔4-11〕〔4-12〕当有缺陷部分占的比例很小时，就很小，所以测整体的时就不易发现部分缺陷。在<电力设备预防性实验规程>中对电机、电缆等绝缘，由于缺陷的集中性及体积较大，通常不做此项实验；而对套管、电力变压器、互感器、电容器等那么做此项实验。我国目前运用的测实验安装有西林电桥〔图4-16给出了QS1西林电桥的三种实验接线〕，M型介质实验器，还有P5026M型交流电桥、GWS-1型光导微机介质损耗测试仪等，详细的运用方法可参见制造厂阐明。本节主要引见西林电桥法丈量。西林电桥的两个高压桥臂，分别由试品ZN及无损耗的规范电容器CN组成；两个低压桥臂，分别由无感电阻R3及无感电阻R4与电容C4并联组成，如图4-16所示。各桥臂的导纳为调理R3、C4使电桥到达平衡时，应满足〔4-13〕解此方程，实部、虚部分别相等，可得〔4-14〕〔4-15〕当tgδ<0.1，误差允许不大于1%时，式〔4-15〕可改写为〔4-16〕高压西林电桥是用于工频高压，于是ω=2πf=100π是固定的；同时电桥中的R4取，也是固定的，这时tgδ=ωR4C4=KC4×106 〔4-17〕式中C4的单位是F，假设C4以μF计那么上式可写为tgδ=KC4 〔4-18〕式中K=F-1。于是C4就可以直接分度为tgδ。在西林电桥上tgδ是直读的。Cx是按R3的读数，经过式〔4-15〕计算得出。CN普通都用100pF，个别也有用50pF或1000pF，但都是固定知值。高压西林电桥的高压桥臂的阻抗比对应的低压臂阻抗大得多，所以电桥上施加的电压绝大部分都降落在高压桥臂上，只需把试品和规范电容器放在高压维护区，用屏蔽线从其低压端衔接到低压桥臂上，那么在低压桥臂上调理R3和C4就很平安，而且丈量准确度较高，但这种方法要求被试品高低压端均对地绝缘。图4-16QS1型西林电桥原理接线〔a〕正接线〔b〕反接线〔c〕对角线接线Zx—被测绝缘阻抗；CN—规范电容；R3—可变电阻；C4—可变电容；G—检流计图4-16〔a〕正接线用于两极对地绝缘的设备，用于实验室或绕组间测。图4-16〔b〕反接线用于现场被试设备为一极接地的设备，要求电桥有足够的绝缘。由于R3和C4处于高电位，为保证操作的平安应采取一定的措施。一个方法是将电桥本体和操作者一同放在绝缘台上或放在一个叫法拉第笼的金属笼里对地绝缘起来，使操作者与R3、C4处于等电位。另一种方法是人经过绝缘连杆去调理R3和C4。现场实验通常采用反接线实验方法。图4-16〔c〕对角线接线用于被试设备为一极接地的设备且电桥没有足够的绝缘。电桥测试中的本卷须知：在电桥测试中，有些问题往往容易被忽视，使丈量数据不能反映被试设备的真实情况，常被忽视的问题有：〔1〕外界电场干扰的影响。在电压等级较低〔例如35kV电压等级〕的电气设备测试中，容易忽视电场干扰的影响。〔2〕高压规范电容器的影响。现场经常运用的BR-16型规范电容器，电容量为50pF，要求%<0.1%。由于规范电容器经过一段时间存放、运用和运输后，本身的质量在不断变化，会受潮、生锈，如忽视了这些质量问题，同样会影响测试的数据。〔3〕试品电容量变化的影响。在用QS1型西林电桥丈量电气设备绝缘情况时，往往注重值，而容易忽视试品电容量的变化，由此而产生一些事故。〔4〕消除外表走漏的方法。当丈量电气设备绝缘的时，空气相对湿度对其丈量结果影响很大，当绝缘外表脏污，且又处于湿度较大的环境中时，外表走漏电流添加，对其丈量结果影响更大。采取其有效的方法，如电热风法、瓷套外表瓷群涂擦法、化学去湿法等。〔5〕测试电源的选择。在现场测试中，有时会遇到实验电压与干扰电源不同步，用移相等方法也难以使电桥平衡的情况。〔6〕电桥引线的影响：1〕引线长度的影响。分析研讨阐明，在普通情况下，Cx引线长度约为5~10m，其电容约为1500~3000pF；而CN引线约为1~1.5m，其电容约为300~500pF。当R4=3184欧和R3较小时，对丈量结果影响很小，但假设进展小容量试品测试时，就会产生偏大的丈量误差。2〕高压引线与试品夹角的影响。丈量小容量试品时，高压引线与试品的杂散电容对丈量的影响不可忽视。3〕引线电晕的影响。高压引线的直径较细时，当实验电压超越一定数时，就能够产生电晕。例如假设用普通的导线做高压引线，当电压超越50kV后，就会出现电晕景象。电晕损耗经过杂散电容将被计入被试品的内。严重影响丈量结果，并能够导致误判别。4〕引线接触不良的影响。当QS1电桥高压线或丈量引出线与被试品接触不良时，相当于被试支路串联一个附加电阻。该电子在交流电压作用下会产生有功损耗并与被试品本身有功损耗叠加，使丈量的介质损耗因数超越规定的限值，导致误判别。〔7〕接线的影响。小电容〔小于500pF〕试品主要有电容型套管、3~110kV电容式电流互感器等。对这些试品采用QS1型电桥的正、反接线进展丈量时，其介质损耗因数的丈量结果是不同的。按正接线丈量一次对二次或一次对二次及外壳〔垫绝缘〕的介质损耗因数，丈量结果是实践被试品一次对二次及外壳绝缘的介质损耗因数。而一次和顶部周围接地部分的电容和介质损耗因数均被屏蔽掉〔电桥正接线丈量时，接地点是电桥的屏蔽点〕。由于正接地具有良好的抗电场干扰，丈量误差较小的特点，普通应以正接线丈量结果作为分析判别绝缘情况的根据。〔二〕角差丈量法丈量tgδ由于介质损耗角很小，假设直接丈量其角差很困难，因此，传统的丈量方法均采用平衡丈量法。随着技术的提高及元器件的开展，可以经过直接丈量电压和电流的角差来丈量tgδ，即角差法丈量tgδ。这种方法免去了平衡丈量法中需求调理平衡的繁琐，大大减少了实验的任务量。角差法丈量方法很多，如图4-17所示为角差法典型的丈量原理接线图，其任务原理如下：由图4-15所示，丈量tgδ实践上就是丈量流过试品容性电流与全电流的相角差，在实验时同时丈量流过规范电容器电流〔其相角与流过试品的容性电流的相角一致〕和流过试品的电流〔全电流〕，这样可测得到二者之间的相角差，从而可以计算tgδ的数值。采样电阻是无感精细电阻。丈量回路将电流信号变为数字信号，经过傅立叶变换能准确稳定地丈量畸变波形的相位差。但丈量精度完全由高速高精度器件和计算处置的精度决议。思索到正、反接线及高低压隔离问题，数据传输可以经过光纤传输或将数据转换为红外光并发送到接纳器来进展隔离。图4－17非平衡法测量tgδ接线示意图二、丈量中的抗干扰措施在现场进展丈量时，试品和桥体往往处于周围带电部分的电场作用范围之内，虽然电桥本体及联接线采用了屏蔽措施，但试品无法做到全屏蔽。这时干扰就会经过试品高压极的杂散电容产生干扰，影响丈量结果。为了消除或减少由电场干扰引起的误差，采用平衡法丈量时可以采用如下措施：〔1〕加设屏蔽当试品体积不大时，可用金属屏蔽罩或网将试品与干扰源隔开，可以减少丈量误差。〔2〕采用移相电源由于干扰源的相位普通是无法改动的，因此，可以经过改动电源的相位，使得电源的相位和干扰的相位同相或反相，来到达消除或减少同频率干扰的目的。〔3〕倒相法丈量时将电源正接和倒相各丈量一次，测得两组结果tgδ1、C1和tgδ2、C2,然后经过式4－19和式4－20计算求得tgδ和C：＝〔4-19〕〔4-20〕采用非平衡法丈量时，可采用如下措施：〔1〕采用异频电源。由于干扰的频率普通为工频或工频的谐波，因此，可将输入电源整流成直流后经过开关逆变电路逆变为异于工频的正弦波，避开干扰的频率范围，这样可大大提高丈量精度。这种方法在非平衡法丈量中运用较多，而且抗干扰的效果较好。〔2〕补偿法。经过计算机数据处置，将丈量数据进展补偿，使得丈量波形为不畸变的正弦波形后，计算得到tgδ和C。三、影响测试的主要要素及分析判别1．影响要素〔1〕温度的影响。值受温度影响而变化，为了比较实验结果，对同一设备在不同温度下的变化必需将结果归算到一个稳定的基准温度，普通归算到20。〔2〕湿度的影响。在不同的湿度下测得的值也是有差别的，应在空气相对湿度小于80%下进展实验。〔3)绝缘的清洁度和外表走漏电流的影响。这可以用清洁和枯燥外表来将损失减到最小，也可采用涂硅油等方法来消除这种影响。2．分析〔1〕和<电力设备预防性实验规程>的要求值作比较。〔2〕对逐年的实验结果应进展比较，在两个实验间隔之间的实验丈量值不应该有显著的添加或降低。〔3〕当值未超越规定值时，可以补充电容量来分析，电容量不应该有明显的变化。〔4〕应充分思索温度等的影响，并进展修正。〔5〕经过测=f〔U〕的曲线，察看能否随电压而上升，来判别绝缘内部能否有分层、裂纹等缺陷。3．综合判别由上述可知，每一项预防性实验工程对反映不同绝缘介质的各种缺陷的特点及灵敏度各不一样，因此对各项预防性实验结果不能孤立地、单独地对绝缘介质做出实验结论，而必需将各项实验结果全面地联络起来，进展系统地、全面地分析、比较，并结合各种实验方法的有效性及设备的历史情况，才干对被试设备的绝缘形状和缺陷性质做出科学的结论。例如，当利用兆欧表和电桥分别对变压器绝缘进展丈量时，假设值不高，其绝缘电阻、吸收比较低，那么往往表示绝缘中有集中性缺陷；假设值也高，那么往往阐明绝缘整体受潮。普通地说，假设电气设备各项预防性实验结果〔也包括破坏性实验〕能全部符合规定，那么以为该设备绝缘情况良好，能投入运转。但是对非破坏性实验而言，有些工程往往不作详细规定，有的虽有规定，然而，实验结果却又在合格范围内出现“异常〞，即丈量结果合格，增长率很快。对这些情况如何作出正确判别，那么是每个实验人员非常关怀的问题。根据现场实验阅历，现将电气设备绝缘预防性实验结果的综合分析判别概括为比较法。它包括以下内容：〔1〕与设备历年〔次〕实验结果相互比较，由于普通的电气设备都应定期地进展预防性实验，假设设备绝缘在运转过程中没有什么变化，那么历次的实验结果都该当比较接近。假设有明显的差别，那么阐明绝缘能够有缺陷。〔2〕与同类型设备实验结果相互比较。由于对同一类型的设备而言，其绝缘构造一样，在一样的运转和气候条件下，其测试结果应大致一样。假设悬殊很大，那么阐明绝缘能够有缺陷。〔3〕同一设备相间的实验结果相互比较。由于同一设备，各相的绝缘情况该当根本一样，假设三相实验结果相互比较差别明显，那么阐明有异常的绝缘能够有缺陷。〔4〕与<电力设备预防性实验规程>规定的“允许值〞相互比较。对有些实验工程，<电力设备预防性实验规程>规定了“允许值〞，假设丈量值超越“允许值〞，应仔细分析，查找缘由，或在结合其他实验工程来查找缺陷。总之，该当坚持科学态度，对实验结果必需全面地、历史地综合分析，掌握设备性能变化的规律和趋势，这是多年来实验任务者总结出来的一条综合分析判别实验构造的重要原那么，并以此来正确判别设备绝缘情况，为检修提供根据。表4-1列出了非破坏性实验根本方法的比较，在实验中应充分利用它们的特点去开掘绝缘缺陷。试验方法能发现的缺陷不能发现的缺陷评价测量绝缘电阻贯通的集中性缺陷，整体受潮或有贯通性的受潮部分未贯通的集中性缺陷，绝缘整体老化及游离基本方法之一测量吸收比受潮，贯通的集中性缺陷未贯通的集中性缺陷，绝缘整体老化应用于判断受潮测量泄漏电流同绝缘电阻测量，但较灵敏同绝缘电阻测量基本方法之一整体受潮、劣化，小体积被试品的贯通及未贯通缺陷大体积被试品的集中性缺陷基本方法之一一、部分放电及部分放电丈量可检测的缺陷种类第四节部分放电实验在电气设备的绝缘系统中，各部位的电场强度往往是不相等的，当部分区域的电场强度到达电介质的击穿场强时，该区域就会出现放电，但这种放电并没有贯穿施加电压的两导体之间，即整个绝缘系统并没有击穿，依然坚持绝缘性能，这种景象称为部分放电。发生在绝缘体内的称为内部部分放电；发生在绝缘体外表的称为外表部分放电；发生在导体外表而周围都是气体的，可称之为电晕放电。部分放电会逐渐腐蚀、损坏绝缘资料，使放电区域不断扩展，最终导致整个绝缘体击穿。故必需把部分放电限制在一定程度之下。高压绝缘设备都把部分放电的丈量列为检查产质量量的重要目的，产品不但出厂时要做部分放电实验，而且在投入运转之后还要经常进展丈量。二、部分放电根本物理过程及其主要技术参数部分放电是一种复杂的物理过程，有电、声、光、热等效应，还会产生各种生成物。从电气性能方面分析，产生放电时，在放电处有电荷交换、有电磁波辐射、有能量损耗。最明显的是反映到试品施加电压的两端，有微弱的脉冲电压出现。假设绝缘中存在有气泡，当工频高压施加于绝缘体的两端时，假设气泡上接受的电压没有到达气泡的击穿电压，那么气泡上的电压就随外加电压的变化而变化。假设外加电压足够高，即上升到气泡的击穿电压时，气泡发生放电，放电过程使大量中性气体分子电离，变成正离子和电子或负离子，构成了大量的空间电荷，这些空间电荷，在外加电场作用下迁移到气泡壁上，构成了与外加电场方向相反的内部电压，这时气泡上剩余电压应是两者叠加的结果，当气泡上的实践电压小于气泡的击穿电压时，于是气泡的放电暂停，气泡上的电压又随外加电压的上升而上升，直到重新到达其击穿电压时，又出现第二次放电，如此出现多次放电。当试品中的气隙放电时，相当于试品失去电荷q，并使其端电压忽然下降△U，这个普通只需微伏级的电源脉冲叠加在千伏级的外施电压上。一切部分放电测试设备的任务原理，就是将这种电压脉冲检测出来。其中电荷q称为视在放电量。三、部分放电丈量的根本回路如图4－18所示为丈量部分放电的三种根本回路。图中C代表试品电容，Z〔Z〕代表丈量阻抗，Ck代表耦合电容，它的作用是为Cx与Zm之间提供一个低阻抗的通道。Z代表接在电源与丈量回路间的低通滤波器，Z可以让工频电压作用到试品上，但阻止被测的高频脉冲或电源中的高频分量经过。图4－18〔a〕中，实验电压U经Z施加于试品Cx，丈量回路由Ck与Zm串联而成，并与Cx并联，因此称为并联丈量回路。试品上的部分放电脉冲经Ck耦合到Zm上，经放大器A送到丈量仪器M。这种丈量回路适宜于试品一端接地的情况，在实践任务中运用较多。图4－18〔b〕为串联丈量回路，丈量阻抗Zm串联接在试品Cx低压端与地之间，并经由Ck构成放电回路。因此，试品的低压端必需与地绝缘。图4－18〔c〕为桥式丈量回路，又称平衡丈量回路。试品Cx与耦合电容Ck均与地绝缘，丈量阻抗Zm与Zm分别接在Cx与Ck的低压端与地之间。图4－18测量局部放电的基本回路四、部分放电丈量中的抗干扰措施1．干扰来源广义的电磁干扰除了包括与局放信号一同经过电流传感器进入监测系统的干扰以外，还包括影响监测系统本身的干扰，诸如接地、屏蔽、以及电路处置不当所呵斥的干扰等。现场电磁干扰特指前者，它可分为延续的周期型干扰、脉冲型干扰和白噪声。周期型干扰包括系统高次谐波、载波通讯以及无线电通讯等。脉冲型干扰分为周期脉冲型干扰和随机脉冲型干扰。周期脉冲型干扰主要由电力电子器件动作产生的高频涌流引起。随机脉冲型干扰包括高压线路上的电晕放电、其他电气设备产生的部分放电、分接开关动作产生的放电、电机任务产生的电弧放电、接触不良产生的悬浮电位放电等。白噪声包括线圈热噪声、地网的噪声和动力电源线以及变压器继电维护信号线路中耦合进入的各种噪声等。电磁干扰普统统过空间直接耦合和线路传导两种方式进入丈量点。丈量点不同，干扰耦合途径会不同，对丈量的影响也不同；丈量点不同，干扰种类、强度也不一样。２．常用的抑制干扰方法干扰的抑制总是从干扰源、干扰途径、信号后处置三方面思索。找出干扰源直接消除或切断相应的干扰途径，是处理干扰最有效最根本的方法，但要求详细分析干扰源和干扰途径，且普通不允许改动原有的变压器运转方式，因此在这两方面所能采取的措施总是很有限。对于经电流传感器耦合进入监测系统的各种干扰，采取各种信号处置技术加以抑制。普通从以下几方面区分局放信号和干扰信号；工频相位、频谱、脉冲幅度和幅度分布、信号极性、反复率和物理位置等。在抗干扰技术中有两种不同的思绪：一种是基于窄带(频带普通为10kHz至数10kHz)信号的。它经过适宜频带的窄带电流传感器和带通滤波电路拾取信号，躲过各种延续的周期型干扰，提高了丈量信号的信噪比。这种方法只适宜某一详细的变电站，运用上不方便。此外，由于部分放电信号是一种宽频带脉冲，窄带丈量会呵斥信号波形的失真，不利于后面的数字处置。另一种是基于宽频(频带普通为10至1000kHz)信号的处置方法。检测信号中包含局放的大部分能量和大量的干扰，但信噪比较低。对于这些干扰的处置步骤普通是：a.抑制延续周期型干扰；b.抑制周期型脉冲干扰；c.抑制随机型脉冲干扰。随着数字技术的开展及方式识别方法在局放中的运用，这种处置方法往往能获得较好的效果。在后级处置中，很多处置方法是一致的。可归纳为频域处置和时域处置方法。频域方法是利用周期型干扰在频域上离散的特点处置之；而时域处置方法是根据脉冲型干扰在时域上离散的特点处置。有硬件和软件两种实现方式。由于部分放电脉冲信号是很微弱的信号，现场的电磁干扰都将对丈量结果产生较大误差，因此，要做到准确丈量很困难。为了提高丈量精度，除了采取上述引见的抗干扰措施外，在丈量中还应可采取如下措施：〔1〕实验中所运用的设备应尽量采用无晕设备，特别是实验变压器和耦合电容Ck。〔2〕滤波器的性能要好，要做到电源与丈量回路的高频隔离。〔3〕实验时间应尽量选择在干扰较小的时段，如夜间等。〔4〕丈量回路的参数配合要适当，耦合电容要尽量小于试品电容Cx，使得在部分放电时Cx与Ck间能很快地转换电荷。〔5〕必需对丈量设备进展校准。第五节交流耐压实验交流耐压实验是对电气设备绝缘外加交流实验电压，该实验电压比设备的额定任务电压要高，并继续一定的时间〔普通为1min〕。交流耐压实验是一种最符合电气设备的实践运转条件的实验，是防止发生绝缘事故的一项重要的手段。因此，交流耐压实验是各项绝缘实验中具有决议性意义的实验。但是，交流耐压实验也有缺陷，它是一种破坏性的实验；同时，在实验电压下会引起绝缘内部的累积效应。因此，对实验电压值的选择是非常慎重的，对于同一设备的新旧程度和不同的设备所取的数值是不同的，在我国<电力设备预防性实验规程>中已作了有关的规定。交流耐压实验可以分为以下几种：〔1〕交流工频耐压实验。〔2〕0.1HZ实验。〔3〕冲击波耐压实验。〔4〕倍频感应电压实验和操作波实验。〔5〕部分放电实验。一、交流工频耐压实验图4－19中给出交流工频耐压实验的接线图。图4－19交流耐压实验接线图S1、S2——开关；FU——熔断器；T1——调压器；T2——实验变压器；KM——过流继电器；P1、P2——丈量线圈；R1——维护电阻；R2——球隙维护电阻；G——维护球隙；C1、C2——电容分压器；Cx——被试绝缘在图中接于丈量线圈P1、P2的电压表属于低压侧丈量，可以经过变比换算到高压侧。而接于C1和C2之间电压表属于高压侧丈量，这是现场常用的方法，它可以防止由于容性电流而使被试设备端电压升高所带来的影响。我国的实验变压器有各种电压和容量等级，各单位在购置实验器时应对本单位的电气设备在实验电压下的充电进展计算，根据充电电流小于实验变压器的额定输出电流的原那么来选择实验变压器的容量。而充电电流可以用被试物的电容Cx来估算，Cx可用西林电桥来测定。有时，为得到高电压，可以采用串级方法，谐振式交流耐压安装。二、实验本卷须知〔1〕必需在被试设备的非破坏性实验都合格后才干进展此项实验，假设有缺陷〔例如受潮〕，应排除缺陷后进展。〔2〕被试设备的绝缘外表应擦干净，对多油设备应使油静止一定的时间。〔3〕应控制升压速度，在1/3实验电压以前可以快一些，其后应以每秒钟3%的实验电压延续升到实验电压值。〔4〕实验前后应比较绝缘电阻、吸收比，不应有明显的变化。〔5〕应排除湿度、温度、外表脏污等影响。三、操作规定〔1〕实验前应了解被试设备的非破坏性实验工程能否合格，一殷应在一切非破坏实验工程全部做完，且合格以后才做交流耐压实验，假设有缺陷或异常，应在排除缺陷〔如受潮时要枯燥〕或异常后再进展实验。〔2〕实验现场应围好遮栏，挂好标志牌，并派专人监视。〔3〕实验前应将被试设备的绝缘外表擦拭干净。对多油设备应按有关规定使油静止一定时间，如大容量变压器，应使油静止12-20h，3~10kV变压器，应使油静止5~6h后再做实验。〔4〕调整维护球隙，使其放电电压为实验电压的105%~110%，延续实验三次，应无明显差别，并检查过流维护安装动作的可靠性。〔5〕根据实验接线图接好线后，应由专人检查，确认无误〔包括引线对地间隔、平安间隔等〕后方可预备加压。〔6〕加压铅要检查调压器能否在“零位〞，假设在“零位〞方可加压，而且要在高呼“加高压〞后才干实施操作。〔7〕升压过程中应监视电压表及其他表计的变化，当升至0.5倍额定实验电压时，读取被试设备的电容电流；当升至额定电压时，开场计算时间，时间到后缓慢降下电压。〔8〕对于升压速度，在1/3实验电压以下可以稍快一些，其后升压应均匀，约按每秒3%实验电压升压，或升至额定实验电压的时间为10~15s。〔9〕实验中假设发现表针摆动或被试设备、实验设备发出异常响声、冒烟、冒火等，应立刻降下电压，在高压侧挂上地线后，查明缘由。〔10〕被试设备无明显规定者，普通耐压时间为1min，对绝缘棒等器具，耐压时间为5min，实验后应在挂上接地棒后触摸有关部位，应无发热景象。〔11〕实验电压值要仔细确定，特别是发电机的耐压实验，一定要严厉监视不要升高到规定值以上。〔12〕实验前后应丈量被试设备的绝缘电阻及吸收比，两次丈量结果不应有明显差别。1．调压器的情况当接通电源，合上电磁开关，接通调压器后，调压器便发出繁重的声响，这能够是将220v的调压器错接到380v的电源上了，假设此时电流出现异常读数，那么又能够是调压器不在零位，并且其输出侧有短路或类似短路的情况，最常见的是接地棒忘记摘除。2．电压表的情况〔1〕电压表有指示。接通电源后，电压表马上就有指示，这阐明调压器不在零位，假设电压表指示甚大，且伴有声响，那么能够马上嗅出味来。〔2〕电压表无指示，接通电源后，调理调压器，电压表无指示，这能够是由于自耦变压器碳刷接触不良，或电压表回路不通，假设变压器丈量线卷〔或变压器输入线圈〕有断线的地方所致。四、交流实验中的问题3．升压过程中出现的情况〔1〕在升压或继续实验的过程中，出现限流电阻内部放电，这能够是由于管内没有水或水不够所致。有时出现管外外表闪络，这能够是由于水阻过大、管子短或外表脏污所致。〔2〕在升压过程中，电压缓慢上升，而电流急剧上升，这能够是由于被试设备存在短路或类似短路的情况所致，也能够是被试设备容量过大或接近于谐振所致。〔3〕假设随着调压器往上调理，电流下降，电压根本不变可有下降趋势，这能够是由于实验负荷过大、电流容量不够所致。在这种情况下，可改用大容量电源进展尝试。否那么能够是由于波形畸变的影响所致。图4－20移卷调压器〔12.5kVA〕调压的实验变压器〔150kV，25kVA〕在工频耐压实验过程中的电压变化曲线〔被试品电容为6410pF〕〔4〕在升压过程中，随着移卷调压器调理把手的挪动，输出电压不均匀地上升，而出现一个马鞍形，即通常所说的“Ｎ形曲线〞如图4－20所示。这是由于移卷调压器的漏抗与负载电容的容抗相匹配而发生串联谐振呵斥的，遇到这种情况可采用增大限流电阻或改动回路参数的方法来处理。4．从被试设备方面反映出的情况被试设备在耐压实验时合格，但是在交流实验后却发现被击穿。这能够是由于实验者的忽略，在实验后，忘记降压就拉闸所呵斥的。五、交流耐压实验结果的分析〔1〕被试设备普通经过交流耐压实验，在规定的继续时间内不发生击穿为合格，反之为不合格。被试设备能否击穿，可按下述情况分析：1〕根据实验时接入的表记进展分析。普通情况下，假设电流表忽然上升，那么阐明被试设备击穿。但当被试设备的容抗与实验变压器的漏抗之比等于2时，虽然被试设备击穿，电流表的指示也不会发生变化，由于此时回路电抗没有变化；而当与的比值小于2时，虽然被试设备被击穿，电流表的指示反而下降，这是由于此时回路电抗增大所致。上述景象可用图4－21进展分析，图中为被试品的容抗，为实验变压器的漏抗。图4－21交流耐压实验的等值回路当采用串并联补偿法或被试设备容量较大、实验变压器容量不够时，就有能够出现上述异常景象。当采用电压互感器或电容分压器等方法测高压端部电压，被试设备击穿时，其表针指示会忽然下降，低压侧的电压表也能反映出来。2〕根据实验控制回路的情况进展分析。假设过流继电器整定值适当，那么被试设备击穿时，过电流继电器要动作，电磁开关跟着就要跳开；假设整定值过小，能够在升压过程中，并非被试设备击穿，而是由于被试品电流较大，呵斥电磁开关跳开；假设整定值过大，即被试设备放电或发生小电流击穿，也不会有反映。3〕根据被试设备情况进展分析。在被试过程中，如被试设备发生击穿声响，发生断续放电声响、冒烟、焦臭、跳火以及熄灭等，普通都是不允许的，当查明这种情况确实来自被试设备绝缘部分〔如在绝缘中发现贯穿性小孔、开裂等景象〕时，那么以为被试设备存在问题或早已被击穿。除此之外，假设在被试过程中，出现部分放电，那么应按各种不同的被试设备，就其有关规定，进展处置或判别。〔2〕当被试设备为有机绝缘资料，经实验后，立刻进展触摸，如出现普遍或部分发热，都以为绝缘不良，需求处置〔如烘烤〕，然后再进展实验。〔3〕对组合绝缘设备或有机绝缘资料，耐压前后期绝缘电阻不应下降30％，否那么就以为不合格。对于纯瓷绝缘或外表以瓷绝缘为主的设备，易受当时气候条件的影响，可酌情处置。〔4〕在实验过程中假设空气湿度、温度、或外表脏污等的影响，仅引起外表滑闪放电或空气放电，那么不应以为不合格。在经过清洁、枯燥等处置后，