重庆大学高电压3 电气设备绝缘试验技术ppt课件

总结词
交流耐压试验是检验电气设备绝缘性能的重要手段，通过施加高于正常工作电压的交流电压，测试设备的绝缘强 度和耐压能力。
详细描述
交流耐压试验通常在设备安装完毕后进行，以检验设备在正常工作电压下的绝缘性能。该试验通过施加一定时间 的交流高电压，模拟实际运行中的过电压情况，以检验设备的绝缘材料和结构是否能够承受。
绝缘材料的物理和化学性质
绝缘材料的物理和化学性质，如密度、硬度、热导率、热膨胀系数 等，对电气设备的运行稳定性和寿命也有重要影响。
绝缘材料的机械性能
绝缘材料的机械性能，如抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，决定 了电气设备在受到外力作用时的稳定性和安全性。
绝缘电阻和介电常数
绝缘电阻的定义和测量
绝缘电阻是衡量绝缘材料导电性能的重要参数，通常通过测 量加压后的电流和电压来计算。绝缘电阻越大，说明绝缘性 能越好。
结论与建议
根据分析结果，提出相应的处 理建议和预防措施，确保设备
安全运行。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
06
绝缘试验技术的发展趋 势与展望
新材料在绝缘试验中的应用
要点一
总结词
要点二
详细描述
随着新材料技术的不断发展，越来越多的新材料被应用于 电气设备绝缘试验中，以提高试验的准确性和可靠性。
详细描述
例如，脉冲电压和变频电压等高电压新技术在绝缘试验 中得到了广泛应用。这些技术的应用有助于更准确地模 拟实际运行中的电压情况，提高绝缘试验的可靠性和准 确性。同时，这些技术的应用也有助于缩短试验时间， 提高工作效率。
智能化和自动化在绝缘试验中的发展前景
总结词
随着智能化和自动化技术的不断发展，其在电气设备 绝缘试验中的应用前景广阔。

第六章 电气设备绝缘试验（二）
工频高压试验 直流高压试验 雷电冲击高压试验 操作冲击高压试验
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§6-1 工频高压试验
交流耐压：是交流设备的基本耐压方式。适用于 ≤220kV以下的电力设备。 Key words: 累积效应，幅值（变压器85%）、时间 (1min)
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一、工频高压的产生
耐压试验 （破坏性试验）
1.绝缘电阻与吸收比的测量 2.泄漏电流的测量 3.介质损耗角正切的测量 4.局部放电的测量
1.工频高压试验 2.直流高压试验 3.冲击高压试验
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3
绝缘的监测和诊断技术分类对比
分类
优势
耐压试验 有效、可信
不足
可能导致绝缘破坏 (绝缘缺陷已较严重) 不能揭示缺陷的性质和根源
二、局部放电的危害
不影响电气设备的短时绝缘强度。但若在运行电压下长期 存在局部放电现象，这些微弱的放电能量和由此产生的一 些不良效应，如不良化合物的产生，就可以慢慢地损坏绝 缘，日积月累，最后可导致整个绝缘被击穿，发生电气设 备的突发性故障。
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5
三、局部放电特点 当介质内部发生局部放电时，伴随着发生许多现象。有些 属于电的：如电脉冲的产生，介质损耗的增大和电磁波放 射；有些属于非电的：如光、热、噪音、气体压力的变化 和化学变化等。
C
理想情况可获得空载输出 电压等于2nUm(n为级数)
~ 串级直流高压发生器原理图
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§6-3 冲击高压试验
雷电冲击高压试验
雷电冲击耐压考验电力设备承受雷电过电压 的能力。只在制造厂进行本项试验，因为试验会 造成绝缘的积累效应，所以在规定的试验电压下 只施加3次冲击。 国家标准规定额定电压≥220kV，容量≥120MVA 的变压器出厂时应进行本项试验。

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绝缘的监测和诊断技术分类
分类
优势
不足
耐压试验 有效、可信
可能导致绝缘破坏 (绝缘缺陷已较严重)
不能揭示缺陷的性质和 根源
检查性试验
可采用多种试验揭 示揭示绝缘缺陷的 不同性质和根源
不能直接得出设备绝缘 的耐电强度
互为补充、不能相互代替
应先做检查性试验，且据此确定耐压试验的时间和条件
a
8
➢ 按照设备是否带电的方式分类（两类）
包含的种类
交流耐压试验、直流耐压试验、雷电
冲击耐压试验及操作冲击耐压试验
a
6
检查性试验(非破坏性试验)，亦 称绝缘特性试验：
在较低电压下或用其它不会损伤绝 缘的方法测量绝缘的各种情况，从 而判断绝缘内部的缺陷
包含的种类：
绝缘电阻试验、介质损耗角正切试
验、局部放电试验、绝缘油的气相
色谱分析(DGA)等a
离线：要求被试设备退出运行状态，通常 是周期性间断地施行，试验周期由电力设 备预防性试验规程（DL/T 596）规定
特点：可采用破坏性试验和非破坏性试验两
种方式，两种方式是相辅相成的。耐压试验
往往是在非破坏性试验之后才进行。缺点是
对绝缘耐压水平的判断比较间接，尤其对于
周期性的离线试验更不易判断准确
a
的变化趋势，从而显著提高了其
判断的准确性a
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绝缘预防性试验概念：为了 对绝缘状态作出判断，需对 绝缘进行各种试验和监测， 通称为绝缘预防性试验
a
17
绝缘监测和诊断技术的三个基本环节
传感器与测量方法
正确选用各种传感器及测量手段，检 测或监测被试对象的种种特性，采集 各种特性参数
数据处理

18
4.注意事项 (1)电桥本体接地良好 (2)反接法时,三根引线处于高压,必须悬空 (3)能分开测的试品尽量分开测 (4)应保持试品表面干燥 (5)试品设备有绕阻时,应首尾短接起来
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三.局部放电的测量
1.作用 能测出绝缘内部是否存在气泡、空隙、杂质 等缺陷
20
2.测量原理
21
22
3.测量回路
51
4.微安表的保护
52
六.直流耐压试验
1.方法与测量直流泄漏电流一致，但它是 检查绝缘情况，试验电压较低
53
2.直流高压的获得
54
55
3.直流高压的测量
56
七、冲击高压试验
1.作用 用来检验高压电气设备在雷电过电压和
操作过电压作用下的绝缘性能和保护性能
57
2.冲击电压发生器的基本回路
58
3.回路元件与输出冲击电压波形的关系
59
60
4.多级冲击电压发生器的基本电路
61
5.测量方法 (1)测量球隙 (2)分压器— 峰值电压表 (3)分压器—示波器
62
8
(二).吸收比的测量 1.吸收比k
吸收比大小可反映绝缘干燥或受潮k值大(大于或 等于1.3)绝缘良好,吸收现象明显;反之,绝缘受潮, 吸收现象不明显
9
2.方法 按测绝缘电阻的方法测15秒和60秒时的电阻 再按公式
可求得k
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二.介质损耗角正切的测量
1.作用 能有效地测出绝缘受潮、老化等分布性缺陷。 对集中性缺陷不灵敏,体积越大也越不灵敏
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2.接线方法
12
13
3.使用方法 调节R3 、C4 ，使电桥平衡，即检流计中的
电流为零

对于容量大、损耗小的试品，如电缆、电容器以及气体绝 缘开关装置等的绝缘试验，如采用工频交流电压进行试验，要 求的电源很大，一般很难实现。为了适应大容量试品的耐压试 验，可采用高压串联谐振试验设备。
等值电路中R为代表整个试验回路损 耗的等值电阻，L为可调电感和电源设备 漏感之和，C为被试品电容，U1为试验变 压器空载时高压端对地电压。
对调压装置的要求：
(1) 输出电压质量好，要求调压器输出电压波形应 尽量接近正弦波；输出电压下限最好为零。
(2) 调压特性好，要求调压器阻抗不宜过大；调压 特性曲线平滑线性；调节方便、可靠。
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高电压工程基础
常用的调压装置： (1) 自耦调压器。调压范围广，漏抗小，功耗小，波
形畸变小。滑动触头受热容量限制，适用于小容 量试验变压器。 (2) 移圈调压器。调压均匀，容量大，漏抗较大，波 形畸变大。因此这种调压方式被广泛地应用在对 于容量要求较大、对波形要求不十分严格的场合。
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高电压工程基础
2、试验电压的波形畸变与改善措施
原因：变压器或调压装置的铁芯工作在磁化曲线的饱和段，励 磁电流呈非正弦波，或当变压器和调压器存在漏抗时，会造成 变压器的输出波形畸变。被试品的容量越大，波形畸变越严重。
措施：在试验变压器的一次绕组并联一个L-C串联谐振回路。 若主要需减弱3次谐波，则L-C回路可按3ωL=1/ 3ωC选择参数， 使励磁电流中的3次谐波分量有了短路回路。
高电压工程基础
2、串级试验变压器
目前单个变压器的额定电压很少超过750kV，当需要更高
电压等级的试验变压器时，常用几台变压器串接的方式，使几
台变压器的二次侧绕组的电压相叠加，从而使单台变压器的绝

B
Ae T
=f(T) 或 R= f(T)
T
R
在测量电介质的电导或绝缘电阻时，必须
注意温度。
.
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§1.3 电介质的损耗
一. 电介质损耗的基本概念 1. 在电场的作用下，电介质由于电导引起的损耗和有 损极化（如偶极子极化、夹层极化等）引起的损耗， 总称为电介质的损耗。 2. 等值电路： (1) 细化等效电路（从物理概念出发） R lk ——泄漏电阻，代表电导损耗。 C g ——介质真空和无损耗极化所形成的电容，代表 介质的无损极化。 R p ——有损耗极化形成的等效电阻. 代表各种 C p ——有损耗极化形成的等效电容. 有损极化
.
37
§2.2 气隙的击穿特性
静态击穿电压U。——长时间作 用在间隙上能使间隙击穿的最低 电压。 击穿时间tb——从开始加压的瞬 时起到气隙完全击穿为止总的时 间称为击穿时间。
tbt0ts tf
.
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(1)升压时间t0——电压从零升到静态击穿电压U0所需的 时间。
(2)统计时延ts——从电压达到U0的瞬时起到气隙中形成 第一个有效电子为止的时间。
介质在电气设备中是作为绝缘材料使用的。
电介质的电气特性分别用以下几个参数来 表示：即
➢ 介电常数εr——电介质的极化
➢ 电导率γ（或电阻率ρ）——电导 ➢ 介质损耗角正切tgδ——损耗 ➢ 击穿场强E ——抗电性能
.
6
§1.1 电介质的极化
一．极化的定义与作用：
1．极化：电介质在电场作用下发生的束缚电荷的 弹性位移和极性分子的趋向位移的现象，叫极化。 2．作用：削弱外电场。
电子崩（α）过程
阴极表面二次发射 (γ过程）
正离子
图 2-1 低气压、短气隙情况下气体的放电过程

34
平均直流电压：
脉动幅值：
脉动系数：
对半波整流电路
根据IEC和国标要求加在试品上的脉动电压的脉动 系数不
超过3%
35
2、倍压整流电路
36
3.串级直流发生器
电压脉动： 最大电压平均值： 平均电压电压降落： 脉动系数：
37
4 冲击高电压试验
1. 冲击高电压的产生 2. 冲击高电压的测量
38
4.1 冲击高电压的产生
4.1 冲击高电压的产生（续3）
3. 操作冲击高压的获得
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4.2 冲击高电压的测量
1.冲击高电压测量的一般方法
(1)球隙测量冲击电压最大值 (2)分压器＋峰值电压表测量幅值 (3)分压器＋高压示波器记录电压波
形
2.高压示波器
• tgδ是绝缘品质的重要指标，测量tgδ是判断 电气设备绝缘状态的灵敏有效的方法
• tgδ能反映绝缘的整体性缺陷(全面老化)和小 容量试品中的严重局部性缺陷
• tgδ随电压变化的曲线可以判断绝缘是否受潮 含有气泡及老化的程度
• 大容量的设备绝缘存在局部缺陷时，应尽可能 将设备解体后分解测量进行分析
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测量泄漏电流电路原理接线图
1. 微安表接于高压侧 2. 适合于被试绝缘一极接地的情况 3. 2. 微安表接于低压侧 4. 适合于那些接地端可与地分开的电气设备 5. 3. 微安表接在试验变压器T2一次（高压）绕组尾部 6. 成套直流高压装置中的微安表采用这种接线
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3.3 介质损失角正切值tgδ的测量
短路时
摇动手柄，有 IA 和IV，IA最大，其转动力矩远大于 Iv产生的力矩，使指针顺时针偏转最大位置，指针 指向0，即被测绝缘电阻为0

在高电压试验中，由于施加的电压较高，可能会引起绝缘材料的局部放电、介质 击穿等现象，因此需要严格控制试验条件和参数，以确保测试结果的准确性和设 备的安全。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
电气设备绝缘性能的基 础知识
绝缘材料的分类和特性
绝缘材料分类
天然绝缘材料、合成绝缘 材料、高分子绝缘材料等 。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
04
高电压试验的实施和操 作
试验前的准备和注意事项
确定试验目的
明确高电压试验的目的，是为 了检测电气设备的绝缘性能、 评估设备的安全性还是其他目
的。
检查试验设备和仪器
确保试验设备和仪器完好、准 确，符合相关标准和规定。
制定试验计划和方案
SUMMAR Y
05
绝缘故障的诊断和预防
绝缘故障的类型和原因
类型
局部放电、漏电、击穿
原因
老化、过载、环境因素（如潮湿、腐蚀）、制造缺陷、维护不当
绝缘故障的诊断方法和技术
方法
观察法、检测法、分析法
技术
绝缘电阻测试、局部放电检测、介质损耗角正切值检测、高频脉冲电流检测
绝缘故障的预防措施和改进建议
预防措施
设置安全警示标志和围栏
在试验现场设置明显的安全警示标志和围栏，防止无关人员进入试 验区域。
配备急救设备和人员
在试验现场应配备急救设备和专业急救人员，以便在发生意外时能 够及时进行救援。
安全事故的应急处理和救援措施
制定应急预案
01
针对可能发生的安全事故，制定相应的应急预案，明确应急处

第三章 电气设备绝缘试验技术
高电压与绝缘技术是一门理论与实验紧密结合的 学科，由于其依赖的电介质理论尚不够完善，高电 压与电气绝缘的很多问题必须通过试验来解释；电 气设备绝缘设计、故障检测与诊断等也都必须借助 试验来完成。
.
电气设备绝缘试验的分类：
检查性试验 绝 （非破坏性试验） 缘 试 验
耐压试验 （破坏性试验）
(Cg Cb)(Us Ur)
.
Ca上的电压变化为：Ua CaCbCb (Us Ur)
视在放电量： q ( C a C b ) U a C b ( U s U r)(可以测量)
q Cb CgUa及q是可以测量的，常将q作为度量局放强度参数
在直流电压下，单位时间内放电次数要比交流下低多，
.
2.2 交流高电压的测量（续2）
电容分压器的优点： （1）电容分压器只造成幅值误差，不会引起 相 角误差。幅值误差可以减小和克服。 （2）基本上不消耗有功功率，不会造成温升 而引起参数的变化造成误差。
.
3.7 直流耐压试验
一、 产生直流高电压的方法：直流高压通常是由交流高压整流得到 1、半波整流电路
.
工频耐压原理接线
过电流保护装置
调压设备
试验变压器
过电流保护装置 被试品
测量球隙
.
2.1工频试验变压器（续1）
2. 串级试验变压器
.
各绕组电压电流关系：T3 P 3U 4I4U 2I2
T T 2 P 2 U 3 I 3 U 2 I 2 U 4 I 4 2 U 2 I 2 2 P 3 1
3.4.1 局部放电的测量原理
含气泡的介质 (a)示意图 (b)等值电路 1－电极；2－绝缘介质；3－气泡
.

令 故 i Ig ia
Ig
U R1 R2
ia
( C1
U ( R2C2 R1C1 ) C2 )2 ( R1 R2 )R1 R2
et /
由上式可知，加上试验电压后，流过
试品的电流由两部分组成：
（1）传导电流Ig，大小与试品总的绝缘 电阻成反比；
（2）吸收电流ia，其大小与试品绝缘的 均匀程度密切相关。
R3，Z 4
1
/
R4
1
jC4
实部相等：
Cx
R4C N R3 ( 1 2C42 R42
)
虚部相等：
Rx
R3
(
1
2C
2 4
R42
2C
2 4
R42C
N
)
电气设备绝缘预防性试验
介质并联等值电路的介质损耗角正切
tan
1 C x Rx
C4 R4
介质串联等值电路的介质损耗角正切
tan kxrx C4 R4
电气设备绝缘预防性试验
一、绝缘电阻、吸收比的测量
1、概述 许多电气设备的绝缘都是多层的。 多层介质的特性可以粗略地用双层介质
模型来分析。 S刚合上瞬间，电压按电容分配：
U 10
U
C2 C1 C2
,U 20
U
C1 C1 C2
此时介质1、2上的电压将逐渐过渡到按
电阻分配。
达到稳态，此电流 此时：
Ig U /( R1 R2 )
高电压第三章
电气设备绝缘试验综述
三、绝缘试验分类 1、绝缘特性试验
也称非破坏性试验。 在较低的电压或是用其他不会损伤绝缘的办法来测量绝缘的各种特性， 从而判断绝缘内部有无缺陷。 特点： （1）无破坏性； （2）综合分析； （3）能全面检查缺陷的性质和程度。 2、耐压试验 也称破坏性试验。 模仿设备绝缘在运行中可能出现的各种电压，对绝缘施加与之等价或更 为严峻的电压，从而考验绝缘耐受这类电压的能力。 特点： （1）最有效； （2）具有破坏性（在做耐压试验前必须先做特性试验）。