高压试验基础知识

高压试验基础知识第一节电气试验的作用第二节高压试验基础知识第三节电气设备常见故障和试验数据分析一、电气试验的作用（1）检查电气设备的绝缘状况。（2）测量各种特性参数。（3）检查制造、检修工艺质量。（4）为检修提供依据。（5）确定故障性质和部位。第二节高压试验基础知识绝缘试验分为非破坏性试验和破坏性试验两类。非破坏性试验包括绝缘电阻和吸收比试验、介质损耗（tanδ）的测量、泄漏电流试验和油的化验等。破坏性试验即交流耐压试验和直流耐压试验第二节高压试验基础知识一、绝缘电阻和吸收比试验二、泄漏电流和直流耐压试验三、介质损失角正切值（tanδ）的测量四、工频交流耐压试验五、直流电阻的测量六、绝缘油常规试验和取样方法一、绝缘电阻和吸收比试验测量设备的绝缘电阻、吸收比或极化指数是绝缘试验最基本的方法，它能有效地发现电气设备是否存在普遍受潮、局部严重受潮、表面脏污、绝缘老化或贯穿性缺陷。1.试验的基本原理2.试验方法3.试验步骤4.试验结果的分析判断1．试验的基本原理绝缘电阻R是在绝缘结构的两个电极之间施加的直流电压值U（V）与流经该对电极的泄漏电流值Ⅰ（A）之比，如图8一1所示。1．试验的基本原理若无特殊说明，指加压1min时的测量值，即R=U/Ⅰ×10-6（MΩ）。在直流电压作用下，良好绝缘设备的泄漏电流很小，绝缘电阻值很高。当设备绝缘出现受潮、表面脏污或局部开裂等缺陷时，泄漏电流急剧增加，绝缘电阻明显下降。因此，在同一绝缘结构中，泄漏电流大，绝缘电阻小，表示绝缘不良；反之，则绝缘良好。1．试验的基本原理在测量大电容量设备的绝缘电阻时，可以发现测量的电阻值随加压时间的延长而增大，经较长时间后趋于稳定，这种现象叫绝缘的吸收现象。1．试验的基本原理吸收现象产生的原因是绝缘材料（又称电介质，简称介质）在直流电压作用下，其等值电路如图8-2（a）所示。1．试验的基本原理流过介质的电流i由三种组成。第一种是电容电流i1它是介质内的电子或离子在电场作用下产生位移而形成的电流，衰减很快，如图8-2（b）中曲线i1所示。1．试验的基本原理第二种是吸收电流i2，它相当于电源E经电阻r向电容c充电的电流。它是介质缓慢极化过程的反映，需要较长时间（可长达几十分钟或更长）才趋于零，如图8-2（b）中曲线i2所示。1．试验的基本原理第三种是泄漏电流i3，它反映绝缘电阻的大小，在加压的瞬间就达到稳定值，如图82(b）中曲线i3所示。1．试验的基本原理三种电流合成的总电流为i，如图8-2（b）中曲线i所示，称之为吸收曲线。在试验中测量到的电流就是该电流。1．试验的基本原理吸收比K是在同一次试验中，1min时的绝缘电阻值与15s时的绝缘电阻值之比。K=R60s/R15s极化指数是在同一次试验中，10mim时的绝缘电阻值与1min时的绝缘电阻值之比。绝缘良好时，泄漏电流ⅠR很小，电容电流iC又瞬时消失，吸收现象显著，K值大（K≥1.3）；绝缘受潮或有缺陷时，泄漏电流ⅠR大大增加，吸收现象明显减弱，K值接近于1。2.试验方法与接线由于流过绝缘介质的电流有表面电流和体积电流之分，所以绝缘电阻也有体积绝缘电阻和表面绝缘电阻之分。我们真正关心的是体积绝缘电阻。当绝缘受潮或有其他贯通性缺陷时，体积绝缘电阻降低因此，体积绝缘电阻的大小标志着绝缘介质内部绝缘的优劣。在现场测量中，为排除表面绝缘电阻的影响，应采取屏蔽措施，以便测得真实准确的体积绝缘电阻。2.试验方法与接线以电流互感器为例，绝缘电阻的测量方法与接线如图8-3所示。高压绝缘电阻测试仪宽广的测试电压量程：500V,1000V,2500V,5000V绝缘电阻可达1000GΩ。大显示屏，可同时显示条形码和数字值。可测量极化指数(PI)和吸收比（DAR)。可选择绝缘测试时间(10分钟内)。输出电压显示和放电电压显示。超测量范围报警功能。自动关机功能。设计符合国际安全规格IEC61010-1CAT.III600V。MODEL31253．试验步骤（1）根据被试设备的电压等级，按规程要求选择相应电压类别的绝缘电阻表，高压试验通常选用2500V或5000V的绝缘电阻表。（2）将被试设备停电并对地放电，断开与其他非被试设备的连线。所有加压部位均派人看守。3．试验步骤（1）将绝缘电阻表放在适当的水平位置，接上绝缘良好的试验导线，先将“L”端与“E”，端引线分开，摇动手柄（120r/min），观察指针是否指向“∞”位置。如不能达到“∞”，说明引线绝缘不良或绝缘电阻表本身受潮。将“L”端与“E'，端引线短接，摇动手柄，观察指针是否指零，如不指零，说明引线断线或接触不良，也可能绝缘电阻表有问题。（2）用清洁、干燥的软抹布擦去被试品表面的污垢。3．试验步骤（3）按要求接好线。试验引线与相邻带电设备要保持足够的安全距离，并防止误碰。根据情况决定G端是否接入，如需接入，应注意“G”端也有高电位。G端、L端、E端之间都要有足够的绝缘（4）试验时，摇动手柄至额定转数（120r/min），表针慢慢上升，指针稳定后读取绝缘电阻值。测量吸收比时，将绝缘电阻表“L”端与被试品断开，摇到额定转数时，再与被试品接通，同时开始计时，读取15s和1min时的绝缘电阻值。3．试验步骤（5）测量大容量的设备，如发电机、电力电缆、电力电容器等的绝缘电阻时，加压开始时绝缘电阻表示数很小，需待稳定后读取绝缘电阻值。测量过程中，应防止停转。读数后，先断开L”端与被试品的接线，再停止转动，以防反充电烧坏绝缘电阻表。3．试验步骤（6）试验完毕、试验中改变接线或需要重复测量时，应将被试设备对地充分放电。（7）记录被试品的铭牌、运行编号、本体温度，周围环境的温度、湿度及所使用的绝缘电阻表型号。4．试验结果的分析判断（1）将所测绝缘电阻值按下式进行温度换算：Rt2=Rt1×1.5（t1-t2）/10式中Rt1、Rt2分别为温度t1、t2时的绝缘电阻值（2）所测得绝缘电阻值应不小于规程规定的允许值4．试验结果的分析判断（3）与换算至相同温度下的前一次测试结果（出厂、交接或预防胜试验）比较，或与同类设备比较，不应有明显的降低，否则应查明原因。（4）对于电容量较大设备（如变压器等）的绝缘状况，要增加吸收比或极化指数大小做为判断依据。为确保吸收比或极化指数的测量精度，可考虑采用电子式绝缘电阻表。二、泄漏电流和直流耐压试验泄漏电流试验是在直流电压下，直接测量流过被试品的泄漏电流，通过分析其大小与变化情况来判断绝缘的好坏。二、泄漏电流和直流耐压试验其测试原理与绝缘电阻测试相同，但泄漏电流测试所加电压较高，而且能观察到泄漏电流随试验电压上升时的变化情况，因此对绝缘缺陷的反映更加灵敏，能发现尚未完全贯通的局部缺陷。直流耐压试验是对被试品施加更高的直流电压，并保持一段时间，观察绝缘是否有异常或击穿，能直接考核设备的耐压强度，属破坏性试验。1．泄漏电流试验原理因为绝缘电阻值随所加电压的升高而呈下降趋势，在绝缘劣化时绝缘电阻随电压升高而下降得很快，因此用直流高压对绝缘进行泄漏电流测试作为判断绝缘优劣的另一种方法，比绝缘电阻试验更有效和灵敏。1．泄漏电流试验原理如图8-4所示。1．泄漏电流试验原理在同一直流电压下良好绝缘的泄漏电流较小，随电压直线增加；受潮时泄漏电流加大；有集中性缺陷时，升到一定电压后泄漏电流激增；绝缘中集中性缺陷越严重，出现泄漏电流激增点的电压越低。2．试验接线因试验接线中微安表接入位置的不同和被试设备是否接地的原因，试验接线方式有几种不同的方式，现介绍现场工作中最常用的一种接线方式：被试品一极接地、微安表接于高压侧。2．试验接线如图8-5所示。2．试验接线这种接线将微安表接在高压侧，而且从微安表到被试品之间又加装了屏蔽线，所以微安表的读数不受杂散电流的影响。但微安表所处位置对地电压很高，试验中读数时必须注意安全。3．试验方法和操作步骤（1）根据被试设备的额定电压和绝缘状况，按规程规定确定试验电压、接线方式，选择合适的试验设备。（2）将被试设备停电并对地放电，断开与其他非被试设备的连线。所有加压部位均派人看守。视现场情况，对能分相试验的设备应尽可能分相试验，对试验设备合理布置，保证工作安全，操作方便。接线时，高压引线要远离操作人员，并与低压接线及地保持一定的安全距离。3．试验方法和操作步骤（3）接线要牢固，特别是高压引线。高压引线应尽量缩短，增大导线直径，减少裸露和尖端，并加以屏蔽，减小对地泄漏电流。3．试验方法和操作步骤（4）为排除试品表面泄漏的影响，必要时可采取图8-6屏蔽接线。3．试验方法和操作步骤（5）接线应由第二人检查。检查接线是否正确，试验设备外壳是否可靠接地，仪表量程是否适当，调压器是否在零位等。（6）平稳缓慢地升压，防止大容量设备的充电电流烧坏微安表。必要时应分级加压，读取各级电压下微安表的稳定读数。3．试验方法和操作步骤（7）升压过程中要注意观察异常情况的发生，若发现微安表的指针突然向大的方向摆动，可能是试验回路或试品内部有断续的放电或闪络，应立即停止试验，查明原因并处理后再试。若微安表读数过大，首先应检查试验接线是否正确，高压引线对地是否太近、屏蔽是否完好等原因，避免误判断。若微安表读数随加压时间延长而增加，说明绝缘有缺陷，这时应做伏安特性曲线。若试品击穿，应立即断开电源停止试验。3．试验方法和操作步骤（8）试验完毕，立即降压、断开电源，应在对试品和试验设备进行充分放电后才能更改接线。放电时要经过高电阻并注意选择放电部位，防止烧坏微安表。（9）记录被试设备铭牌、设备温度和环境温度、湿度。4.倍压整流图2-10为倍压整流的一种接线,其工作原理如下:4.倍压整流当电源为正半周即试验变压器接地端为负时,电流经V1对C1充电,当负半周时,试验变压器的负半周电压和C1上的直流电压峰值相加后经V2对C2充电,如果C1的电容量远大于C2的电容量时,则C2可以很快被充到2Umax,一般C1=C2,因此C2要经过若干个周波后,才能充到2Umax之值。5．试验结果的分析判断（1）温度对泄漏电流的影响极为显著，温度升高，绝缘电阻下降，泄漏电流增大，不同试品、不同材料或不同结构其随温度变化特性不同。所以，不同温度下测得的泄漏电流值进行比较时，应考虑温度的影响。最好在以往试验相近的温度条件下进行测量，以便于进行比较。5．试验结果的分析判断（2）试验结果与规程规定的允许值比较，不应超出规程要求。与换算至相同温度下的前一次测试结果（出厂、交接或预防性试验）比较，或与同类设备比较，不应有明显的上升，否则应查明原因，必要时对设备进行分解试验。5．试验结果的分析判断（3）试验时泄漏电流随加压时间的延长而增加，说明设备有缺陷。（4）用试验数据画泄漏电流的伏安特性曲线，若是一条直线，说明绝缘良好；如果电压上升，电流增加很决，说明设备有缺陷。6．直流耐压试验直流耐压试验与泄漏电流试验的接线及操作方法均相同，只是直流耐压试验对被试品施加更高的直流电压，所以工作中一般情况下两者结合进行。在泄漏电流试验的最后，按规程要求的试验电压和加压时间进行直流耐压试验。6．直流耐压试验泄漏电流和直流耐压试验虽然方法一致，但是两者的性质和作用不同，前者主要是检查绝缘状况或找出缺陷，是非破坏性试验，而后者主要是对设备电气绝缘强度进行考验，对发现局部缺陷更灵敏，属破坏性试验。6．直流耐压试验由于直流耐压试验比交流耐压试验所用设备容量小、体积小、重量轻，便于现场使用，而且通过电流随电压的变化情况，可以及早发现设备的局部缺陷，对绝缘的损伤程度轻，更容易发现高压电机槽口端部和高压电缆芯线附近的绝缘缺陷，所以，目前在高压电机和高压电缆的试验中仍被应用。三、介质损失角正切值（tanδ）的测量介质损失角正切值（tanδ）的测量是绝缘试验的主要项目之一，在试验现场应用较广。它在发现整体绝缘普遍老化、受潮，固体绝缘干枯、开裂，油质劣化等方面比较灵敏有效。1．试验基本原理在交流电压作用下，通过绝缘介质的电流包括有功分量和无功分量，有功分量产生介质损耗。1．试验基本原理介质在交流电压作用下的等值电路如图8一7（b）所示。1．试验基本原理从图中可以看