电气试验基础知识1

主讲：李大波高压试验基础知识内容提要第一节高压试验的意义和分类第二节高压试验的总体要求第三节绝缘电阻和吸收比试验第四节直流泄漏电流测量和直流耐压试验第五节介质损耗角正切值（tgδ

）测量第六节工频耐压试验第七节直流电阻测量第八节接地电阻测量一、高压试验的意义二、高压试验的分类第一节高压试验的意义和分类

一、高压试验的意义1、交接试验的意义新安装电气设备在安装竣工后，交接验收时必须进行交接试验1）检验制造单位生产的电气设备质量是否合格；2）检验电气设备在安装施工过程中是否受到损坏，安装质量是否符合规程要求；3）检验新安装的电气设备是否满足投入电力系统运行的技术条件要求。2、预防性试验的意义及时发现电气设备在运行中出现的各种潜伏性缺陷，根据缺陷程度，对不合格的电气设备安排检修或更换，以保证安全运行。第一节高压试验的意义和分类

二、高压试验的分类1、根据试验项目内容不同（1）绝缘试验1）非破坏性试验绝缘电阻和吸收比测量、直流泄漏电流测量、介损角测量、局部放电的测量、色谱分析2）破坏性试验直流耐压试验、交流耐压试验、冲击耐压试验（2）特性试验2、根据试验目的任务不同分类（1）交接试验（2）预防性试验（3）其他试验1）临时性试验2）带电测量和在线监测3）电气设备的工厂试验第一节高压试验的意义和分类

第二节高压试验的总体要求一、试验工作的计划安排二、对绝缘试验的总体要求三、保证试验质量，防止误判断四、现场试验记录和试验报告五、试验时的人身和设备安全六、试验时与设备运行部门的配合一、试验工作的整体安排1、交接试验：一般安排在电气设备安装竣工后，即将投入运行之前；但也有些项目必须在安装施工中进行。比如测量变压器与铁芯绝缘的各紧固件的绝缘电阻。2、预防性试验：严格按照《规程》规定的试验周期安排，也可以根据实际情况，缩短或延长周期。

第二节高压试验的总体要求二、对于绝缘试验的总体要求1、气候条件的要求：绝缘试验：被试品温度不应低于+5℃，户外试验应在良好天气进行，空气湿度不高于80%。充油设备的上层油温是被测温度温度低于5℃时，受潮设备的介质损耗试验测得的tgδ值误差较大，这是由于水在油中的溶解度随温度降低而降低，在低温下水析出并沉积在底部，甚至成冰。此时测出的tgδ值显然不易检出缺陷，而且仪器在低温下准确度也较差，故应尽可能避免在低于5℃时进行设备的介质损耗试验。2、试验顺序的要求：

应先进行非破坏性试验，最后进行破坏性试验；充油设备，只有在油试验合格后方可进行破坏性试验3、试验电压极性的要求：进行直流高压试验，应采用负极性试验4、额定电压高于实际使用工作电压时的试验电压的确定1）加强绝缘时，应按照设备的额定试验标准来确定；2）作为替代品时，应按实际使用的额定工作电压来确定；3）高海拔地区，应在安装地点，按实际使用的额定工作电压5、非标准电压等级的电气设备可根据规程中规定的相邻电压等级的同类设备按比例采用插入法计算6、连接在一起的多个电气设备绝缘试验的规定

进行绝缘试验时，除制造厂装配的成套设备外，宜将连接在一起的各种设备分离开来单独试验。同一试验标准的设备可以连在一起试验。为便于现场试验工作，已有出厂试验记录的同一电压等级不同试验标准的电气设备，在单独试验有困难时，也可以连在一起进行试验。试验标准应采用连接的各种设备中的最低标准。7、充油设备静止时间的规定油浸式变压器、电抗器及消弧线圈的绝缘试验应在充满合格油静置一定时间，待气泡消除后方可进行。

静置时间按产品要求，当制造厂无规定时，对电压等级500kV>72h以上；220～330kV>48h以上；110kV及以下>24h以上。8、进口设备的交接试验标准

按合同规定的标准执行，不得低于我国现行电气设备交接试验标准

第三节绝缘电阻和吸收比试验

一、直流电压作用下流过绝缘介质的电流直流电压加到绝缘介质上，会有一个随时间逐渐减小，最后趋于稳定的极微小的电流通过，这个电流由电容充电电流、吸收电流和泄漏电流构成。1、电容充电电流Ic

Ic的大小与电容量和外加的电压有关

Ic

实际上是介质分子快速极化的位移电流，瞬间即逝。2、吸收电流Ib

Ib的大小与电容量和外加的电压有关

Ib实际上是偶极子缓慢移动引起的有损耗的极化（偶极子极化、夹层极化）电流。3、泄漏电流Ic

Ic的大小与衰减的时间无关（不衰减），只与绝缘内部是否受潮，表面是否清洁等因素有关。

Ib的数值等于总电流I趋于稳定后的数值二、绝缘电阻、吸收比和极化指数1、绝缘电阻：电气设备绝缘层在直流电压作用下呈现的电阻值。单位是MΩ，现场采用绝缘电阻表测量电阻。绝缘电阻能灵敏反应绝缘状况，是否局部或整体受潮，有无过热老化甚至存在贯穿短路。2、吸收比:60s时的绝缘电阻值与15s时的绝缘电阻值的比值K=R60s/R15s.≥1.3由于受介质吸收电流衰减的影响，绝缘电阻随时间逐步增大，一般高电压大容量的电气设备衰减的时间较长(极化指数)。电气设备受潮、脏污或存在缺陷时，泄漏电流增大，吸收电流相对减小，总电流随时间衰减平缓，绝缘电阻的变化也变得平缓。3、极化指数对大容量吸收过程较长的变压器、发电机、长电缆，吸收比不足以反映吸收过程，需要延长测试读取时间。K2=R10min/R1min220kV及以上且容量为120MVA及以上的变压器，200MW及以上的同步发电机第四节直流泄漏电流测量和直流耐压试验

直流泄漏电压是非破坏性试验，直流耐压试验是破坏性试验一、试验方法和特点1、利用直流升压装置产生一个可以调节的试验用直流高压，施加在被试设备上。2、特点1）直流耐压试验和泄漏电流试验一般都结合进行，随着电压的升高，先分段读取泄漏电流值，最后进行直流耐压试验。2）试验结果准确，直流泄漏电流测量是利用微安表精确测量泄漏电流的大小，对被试品的绝缘状况可以作出更准确的判断。3）试验电压高，可随意调节，试验电压稳定。根据被试品不同的电压等级施以相应的直流试验电压，这个电压较绝缘电阻表的电压高得多。如对110kV变压器一次绕组，，需施加40kV直流高压。因此测泄漏电流比用绝缘电阻表测绝缘电阻更易发现某些绝缘缺陷（如瓷质绝缘裂纹、局部损伤、绝缘油劣化、绝缘沿面炭化等）4）根据泄露电流测量值可以换算出绝缘电阻值，而用绝缘电阻表一般不能换算出泄漏电流值。5）试验仪器设备轻便（与交流耐压试验比较），适于现场使用。二、对直流试验电压的要求1、直流高电压的产生一般用交流低压单相电源，经调压器调压、升压变升压，然后经整流装置整流产生一个直流电压，最后经过滤波电容输出一个单极性、波形符合要求的直流电压2、对直流电压极性和波形的要求（1）对极性的要求：负极加压，正极接地，防止外绝缘的闪络和易于发现绝缘受潮等缺陷。（2）对波形的要求：波纹系数（脉动系数）S是指脉动幅值与算数平均值之比。S=Umax-Umin/2Ud≤3%3、对试验电源容量的要求试验时所需电流一般不超过1mA.第五节介质损耗角正切值（tgδ

）测量绝缘介质在交流电压下，可以看成由电容电流和电阻电流构成的并联回路。通过电阻性电流IR与电容性电流Ic的比值，可以判断绝缘介质在交流电压下的损耗情况。从而判断被试品是否存在受潮和劣化。介损正切值tgδ

：电阻性电流IR与电容性电流Ic的比值。大纲要求：熟悉介损测量的原理、意义和测量方法熟悉影响测量结果的因素及消除方法

一、tgδ

测量的原理和意义tgδ=IR/Ic=1/ωCxR介质损耗P=U2ωCxtgδ当被试品的绝缘由于受潮等原因劣化时，介损角增大，介损增加。如果绝缘内部的缺陷不是整体分布的，tgδ

对范围较小的局部缺陷反映不够灵敏。被试品体积电容越大，或局部集中缺陷越小，tgδ

对缺陷的反映就越不灵敏。二、tgδ

的测量方法1、西林电桥正接线：适用于被试品整体可以和地面隔离反接线：适用于被试品整体不能和地面隔离如测量变压器整体tgδ

。tgδ=ωC4R4=C4R3、C4是可调的，R4=104/π，Cn是标准电容器Cx≈CnR4/R32、M型介质试验器测试tgδ实际损耗角δ很小tgδ

=IR/Ic

≈IR/I=IRU/IU=P/SM型介质试验器最高测试电压为2500V三、影响测试tgδ结果的因素和消除方法1、温度和湿度的影响规程规定：tgδ试验应在良好天气，试品及环境温度不低于+5℃变压器预试，油温低于50℃变压器绕组tgδ试验，油温10~40℃2、电场干扰及其消除方法测试电力设备tgδ时，如果附近有带电设备，则会产生电场干扰。提高电压可以减少干扰，正接线比负接线抗干扰强1）屏蔽法用屏蔽线、屏蔽罩减少干扰；2）选相倒相法3）移相法4）干扰平衡法施加一个反干扰电压3、避免磁场的干扰主要措施：将测量仪器尽量远离干扰源。外界磁场最显著的干扰是：在检流计回路产生感应电流。4、表面泄漏及消除方法当被试品体积电容很小时，影响很大，必须考虑如何消除表面泄漏。利用屏蔽环将表面泄漏电流直接回流到实验电源。四、实验结果的判断及注意事项1、被试品具有较大电容时，tgδ不能有效反映可能存在的局部缺陷；2、温度对tgδ测试结果影响很大；3、试验电压的变化对测试结果的影响；良好绝缘不随试验电压变化而变化，只有在接近额定电压时才随试验电压的升高而增大。第六节工频耐压试验工频交流耐压试验是用来考核电气设备的绝缘强度（绝缘裕度）的主要手段。一、耐压试验的目的目的：考核电气设备是否具备规程规定的绝缘裕度。二、交流耐压试验的分类1、工频耐压试验利用工频电源和升压设备产生工频高压电气设备的主绝缘、开关的断口绝缘、绕组之间或绕组对地的绝缘。2、感应耐压试验考核变压器、互感器绕组的匝间、层间、段间绝缘（统称纵绝缘）和绕组的相间绝缘强度，必须采取感应耐压试验。感应耐压试验：利用本身电磁感应产生高压对被试品进行耐压试验规程要求：在低压绕组施加的试验电压（匝电压）一般为额定匝电压的2倍。为了避免铁芯的严重饱和，必须将试验电源的频率不低于额定频率的2倍。f≥100Hzt=60×100／f三、工频耐压试验原理接线图1、试验变压器保护电阻（水电阻、线绕电阻器、电抗器）作用：降低被试品闪络或击穿时，试验变高压绕组出口端的过电压，并限制了短路电流。但阻值不宜过大，

一般0.1~0.5Ω/V2、球隙保护电阻1）与保护球隙串联使用的电阻一般1Ω／V作用：防止球隙放电时烧伤球面，同时也抑制可能出现的球隙放电与被试品电容间产生振荡。2）与测量球隙串联使用的电阻一般试验电压为工频时1Ω／V；倍频时为0.5Ω／V作用：与前面作用相同之外；测量用电阻还要防止引起测量误差。所以要求保护电阻尽可能小。四、“容升”现象1、定义：指工频耐压试验时，施加在被试品上的实际试验电压要大于由试验变低压侧电压乘试验变压器变比的电压。即U1＞KU2原因：试验变压器一、二次绕组的漏抗引起的。I通常，被试品都是电容性负荷，图中以Cx表示，当被试品电容Cx较大时，流过试验回路的电容电流Ic在试验变压器的漏抗XL上将引起与被试品电压UCX反向的压降，如图2所示，从而导致被试品上的电压比试验变压器高压侧的输出电压U还高，这种现象称为电容效应；也称容升现象。由于存在电容效应，所以就要求直接在被试品两端用测量球隙或静电电压表进行测量。2、交流电路末端电压降低或升高的普遍规律1）电感性电流流经电感使末端电压产生的压降；2）电感性电流流经电容使末端电压升高；3)电容性电流流经电感使末端电压产生“容升”；4）电容性电流流经电容使末端电压产生的压降；3、工频耐压试验影响“容升”的因素1）试验电流I1越大，“容升”越大；2）一、二次漏抗越大，“容升”越大；试验变阻抗越大、变比越大、额定容量越小，“容升”越大；五、工频耐压时试验电压的测量高压测量：由于高压输出端的“容升”现象，要求在高压输出端直接测量实际的电压值。测量方法：分高压测量和低压测量。电容分压器、高压PT配低压表、静电电压表、高压侧接测量球隙校正、通过测量绕组测量。1、高压直接测量：1）电容分压器UT=KcU2

Kc=C1+C2/C1

试验电压：峰值电压除以√2

判断波形：峰值电压与有效电压之比是否在√2±0.072）静电电压表直接与被试品并接，承受高电压。容易受外磁场和天气条件的影响，现场很少采用。3）空载校对2、低压间接测量和负载比对法根据容升电压数值，对低压测量的读数进行修正。1）测量球隙在一定的大气压下，一定直径的铜球，球隙间的放电电压决定于球隙的距离。S/D＜0.5属于稍不均匀电场，最佳值0.1~0.4不得高于被试品耐受电压的85%，一般取试验电压的80%

六、工频耐压试验方法和异常处理1、一般规定2、试验步骤和结果判断1）先进行其他绝缘试验，合格后再进行耐压试验2）有绕组的要短接3）一般要求1min4）零起升压，75%后均匀升压，每秒2%；5）密切监视，读取数据，均匀降压6）无破坏性放电，认为通过7）耐压试验前后，绝缘电阻无变化3、异常处理1）升压或耐压过程中，出现电流上升、电压不变或下降，被试品冒烟、焦臭、闪络等现象，立即停止升压。2）被试品为有机绝缘材料，试验后应触摸表面，3）穿墙套管及母线绝缘子只要没有闪络或击穿，可认为耐压合格4）中途失电，要补足时间4、试验时的谐振过电压发生条件：1）被试品的电容电流很小，接近试验变的励磁电流。2）试验变的铁心磁密度很高，升压时接近饱和3）试验接线是采用高阻抗调压。第七节直流电阻测量

一、测量直流电阻的意义防止线圈、开关触头或引接线等导电回路出现接触电阻过大，产生过热引起事故。二、直流电阻的测试方法1、直流压降法计算电阻时，要考虑电流表和电压表的内阻rA

和

rVA图电压表的电压包含电流表的压降Rx=U-IrA

/IB图电流表的电流包含流过电压表的电流Rx=U/A图适于大电阻B图适于小电阻2、平衡电桥法单臂电桥的工作原理对角A、C两端接电源，B、D之间连接一个检流计作“桥”，直接比较两端的电位。当达到平衡时桥两端电位相等，Ig=0。此时3、单臂和双臂电桥AR1BCDR

2R3EKGRX单臂电桥：测几欧姆的低电阻时，由于引线电阻和接触电阻(约10-2～10-4Ω),已经不可忽略，致使测量值误差较大。不能测量10-6~10Ω的低值电阻双臂电桥：在单臂电桥的基础上增加特殊结构，以消除测试时连线和接线柱接触电阻对测量结果的影响。测量范围为10-5~11Ω，也有的测量范围上限达22Ω。测量精度为0.2%。4、快速充电和自动测试仪三、注意事项1）测量电感性被试品时的充电过程如果用普通双臂电桥测量高电压大容量变压器的直流电阻，需要很长的充电时间才能测得比较准确的结果。2）直流电阻与温度有关为了比较同一被试品在不同温度下的测量结果，必须进行温度换算。3）用电桥测量电阻选择适当的倍率第八节接地电阻测量一、电力系统的接地和接地电阻1、电气装置接地的分类1）工作接地2）保护接地3）雷电保护接地2、接地电阻接地装置的接地电阻：接地体的电阻和接地线电阻的总和工频接地电阻/冲击接地电阻≥1二、接地电阻的测量1、接地电阻测量原理接地电阻的数值主要由接地体附近约20m半径范围内的电阻决定。电压辅助电极T在E、F中间是电位变化最平坦的区域，一般E和T、T与F之间距离为20m。2、接地电阻测量方法常用ZC-8型接地电阻表，属于电桥法四个接线柱C1、C2、P1、P2C1、C2构成电流回路，P1、P2构成电压回路当手摇发电机转速达到120r/min时读取读数，并乘以倍率。三、接地电阻的允许值1、有效接地和低电阻接地系统的变电所1kV以上中性点直接接地或经低电阻接地的变电所接地网的接地电阻应符合：R≤2000/I或R≤0.5Ω2、不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统1）高压与低压共用接地装置R≤120/I，但不能大于4Ω2）高压电气装置单独接地R≤250/I，但不能大于10Ω3、低压电气设备的接地电阻总容量在100kVA及以上，接地电阻不超过4Ω；总容量在100kVA以下，接地电阻不超过10Ω；4、防雷接地1）独立避雷针接地电阻不大于10Ω；2）与架空线直接连接的旋转电机进线端上避雷器接地电阻不大于3Ω19、低压电力设备，使用同一接地装置设备容量在100kVA以下，接地电阻应符合的要求为（

）。

A．不大于20ΩB．不大于15ΩC．不大于10Ω

20、采用ZC-8型接地电阻表测量接地电阻，手摇发电机的转速要求达到（

）。

A．120r/minB．200r/minC．220r/min

21、工频耐压试验采用电容分压器直接测量高压侧试验电压的原理是：串联电容C1、C2上的电压分配与电容量成（

）。

A．正比

B．反比

C．U形函数关系

22、将用绝缘电阻表测量的60s时的绝缘电阻与15s时的绝缘电阻相比，称为（

）。

A．介质损失

B．极化指数

C．绝缘吸收比23、进行绝缘试验时，户外试验应在良好的天气进行，且空气相对湿度一般不高于（

）。

A．95％

B．90％C．85％

D．80％

26、为了防止电气设备在投入运行时或运行中发生事故，必须对电气设备进行（

），以便及时发现设备中潜伏的缺陷。

A．电流测试

B．频率测试C．功率测试

D．高压试验

27、绝缘试验中，（

）是指使用较低的试验电压或其他不会损伤绝缘的办法来测量绝缘的某些特性，从而判断绝缘内部是否存在缺陷。

A．破坏性试验

B．非破坏性试验C．功率试验

D．特性试验

28、采用西林电桥测量介质损耗角正切值时，通过调节可调电阻R和可变电容C使检流计指零，电桥平衡，这时（

）就是被试设备的tanδ值。A．可调电阻R的电阻值

B．可变电容C指示的电容量（单位取μF）值C．可调电阻R的电阻值与可变电容C指示的电