【精品课件】高电压技术第三章电气设备绝缘试验技术

点二
详细描述
进行电缆耐压试验时，需使高压电源相应保护装置，按照 规定方法步骤进行测试。测试过程中，应确保电缆终端连 接良好，避免出现接触良引起误差。测试结果应与历史数 据进行比较，判断电缆绝缘性能否发生变化。此外，还需 注意安全问题，确保试验过程中操作符合相关安全规范标 准。
THANKS
感谢您观看
Part
04
电气设备耐压试验
耐压试验基本概念
耐压试验
一种检测电气设备绝缘性能试验 方法，通过施加高正常工作电压 电压，检测设备绝缘性能否符合
求。
击穿
施加高电压时，如果电压超过设备 绝缘强度，发生击穿现象，此时电 流突然增大，设备失去绝缘性能。
电气间隙
指两导电部件之间空间距离，影响 设备击穿电压重因素。
介质损耗角正切值测量原理
介质损耗角正切值测量基交流电 场电介质响应特性。
通过测量电介质特定频率介电常 数电导率，结合交流电压、电流
相位差，计算得tanδ值。
常测量方法西林电桥法、谐振法 、脉冲法等。
介质损耗角正切值试验方法与步骤
选择合适测量仪器试验电压，确 保测量精度安全。
将试品置试验环境中，进行充预 处理，如温度、湿度控制等。
通过测量设备介质损耗评估其绝缘性能。如果介质损耗较大，则说明设备绝缘性能存问题 ；如果损耗较小，则说明设备绝缘性能良好。
Pa析
案例一：变压器绝缘电阻试验
总结词
变压器绝缘电阻试验评估变压器绝缘性能重手段，通过测量其绝缘电阻值，可判断变压器否存绝缘缺陷或受潮现 象。
详细描述
高电压电源通过施加直流或交流高压，使绝缘体内部产生电场，当电场强度达一定 值时，绝缘体中介质开始导电，形成泄漏电流。

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
19
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
10
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
11
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

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。
.
18
§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
.
38
(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

3/41
高电压技术
第三章 电气设备绝缘预防性试验
概述
② 绝缘高电压试验（破坏性试验）
以高于设备的正常运行电压来考核设备的电压耐受能 力和绝缘水平。
优点：耐压试验对绝缘的考验严格，能保证绝缘 具有一定的绝缘水平或裕度；
缺点：可能在试验时给绝缘造成一定的损伤。
包含的种类：
交流高电压试验
2. 绝缘介质老化的因素 热、电、机械力、水分、氧化、各种射线、微生物
等因素的作用。
8/41
高电压技术
第三章 电气设备绝缘预防性试验
第一节 绝缘的老化
二．绝缘介质老化的主要形式
1. 电介质的热老化
电介质的热老化——在高温下，电介质在短时间内就 会发生明显的劣化；即使温度不太高，但如作用时间 很长，绝缘性可能也会发生不可逆的劣化现象。
高电压技术
第三章 电气设备绝缘预防性试验
高电压技术
第三章 电气设备绝缘预防性试验
概述
一．电气设备绝缘缺陷形成的原因
① 制造时潜伏的； 机械碰撞
② 运行中在外界作用下发展起来的； 工作电压、电压、大气、机械力、热、化学等
二．电气设备绝缘缺陷的分类
① 集中性缺陷 裂缝、局部破损、气泡等
绝缘电阻——电导电流对应的稳态阻值。R∞=R1+R2
受潮时，绝缘电阻显著降低，Ig显著增大，Ia迅速衰减。因 此，能揭示绝缘整体受潮、局部严重受潮、存在贯穿性缺陷 等情况。
不足
① 大型设备(如大型发电机、变压器)的吸收电流很大， 要测稳态电阻要花很长时间
② 有些设备(如电机)由Ig 反映的绝缘电阻往往有很大的 变化范围，很难给出一定的绝缘电阻判断标准
第二节 绝缘电阻、吸收比、泄漏电流的测量

试验前的准备工作
检查试验设备和工具是否完好无损，确保其正常工作。
确保试验环境安全，避免在有易燃易爆物品或人员密集的场所进行试验。
确保被试品已按照相关规定进行安全隔离，防止试验过程中发生意外。 了解被试品的结构、性能和工作原理，以便更好地选择合适的试验方法和 参数。
试验过程中的注意事项
确保试验设备接地良好，防止 触电事故发生。
汇报人：XX
局部放电试验的结果分析和评估
局部放电量的测量和计算方法 局部放电的波形特征和分类 局部放电对绝缘性能的影响和评估标准 局部放电试验的优缺点和应用范围
05
高电压技术电气设备绝 缘试验中的注意事项
安全注意事项
试验前确保电源断开，避免意外触电。 试验中保持安全距离，防止电弧伤人。 试验后及时清理现场，防止设备损坏。 遵循操作规程，确保试验结果准确可靠。
分类：按照试验电压的不同，可分为工频耐压和直流耐压两种。
试验原理：通过施加高电压，使绝缘材料中的自由电子加速运动，产生 电场能量损耗，从而引起绝缘材料的电离和热击穿。
泄漏电流试验
试验目的：检测电气设备在高压下的绝缘性能 试验原理：通过测量电气设备的泄漏电流来判断其绝缘性能 试验方法：将电气设备置于规定的高压下，测量其泄漏电流 试验结果分析：根据泄漏电流的大小和变化趋势，分析电气设备的绝缘性能
04
高电压技术电气设备绝 缘性能评估
绝缘电阻的测量和评估
绝缘电阻的定义：绝缘材料阻止电流通过的特性。
测量方法：使用兆欧表（megohmmeter）进行测量。 评估标准：根据绝缘电阻的大小判断设备的绝缘性能，一般要求绝缘电阻 达到1000兆欧（MΩ）以上。 影响因素：温度、湿度、机械损伤等都会影响绝缘电阻的测量和评估结果。

.
其他形式的老化
机械应力老化
机械应力对绝缘老化的速度有很大的影响，产生裂 缝，导致局部放电；
环境老化
紫外线，日晒雨淋，湿热等也对绝缘的老化有明显 的影响。
.
多层介质的吸收现象
许多电气设备的绝缘都是多层 的，但就其基本机理而言，多层 介质的吸收现象与双层介质的吸 收现象是完全一样的，本节将用 双层电介质的吸收现象说明多层 电介质的吸收。
.
多层介质的吸收现象
• 初始电压分布
当开关K合上时，绝缘 两端突然有很大的电压变 化，在极短的时间内 （ t=0+ ） 的 时 间 内 ， 介 质
上的电压按电容分压。
U10
U C2 C1 C2
U20
U C1 C1 C2
.
多层介质的吸收现象
• 稳态电压和电流分布
达到稳态后（t→+∞）， 介质上的电压按电阻分压

U1
U R1 R1 R2
U2
U
R2 R1 R2
稳态电流为电导电流：
I
Ig
U R1 R2
.
多层介质的吸收现象
• 任何时间下的电压分布和电流
由于存在着吸收现象，初始电压分布与稳态电压部分 不同，即层间电压随时间而变化。
u1(t)U 1(U 10U 1)et u2(t)U 2(U 20U 2 )et
电路过渡时间常数τ的求取 。
破坏性试验
➢ 工频耐压试验 ➢ 冲击耐压试验 ➢ 直流耐压试验
.
电气设备绝缘缺陷
集中性缺陷
➢ 局部放电 ➢ 局部受潮和老化 ➢ 局部机械损伤等；
分散性缺陷
➢ 整体受潮 ➢ 整体老化 ➢ 整体变质等
.
绝缘的老化

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
42
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
11
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
12
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

3
（一）测量方法
表10-2 双绕组或三绕组变压器测量泄漏电流的顺 序和部位
顺序 1 2 3
双绕组变压器 加压绕组 高压
低压
接地部分 低压、外壳 高压、外壳
三绕组变压器 加压部分 高压 中压
低压
接地部分 中、低压、外壳 高、低压、外壳
高、中压、外壳
4
四、 值的测量
测量方法
图10-2 测量双绕组变压器的
25
三、定子绕组直流耐压试验和泄漏 电流的测量
（一）试验方法 发电机定子绕组直流耐压试验和泄漏电流测量接线如图
10-14所示。接线时微安表接在高压端并加装了屏蔽， 这样可以减小杂散电流的影响。
26
四、交流耐压试验
1．试验方法 发电机定子绕组工频交流耐压试验可按图10-15所示接线。与直流耐压试 验一样，交流耐压试验一般应在停机后消除污垢前的热状态下进行，此时较 为接近运行条件，因而有利于发现缺陷。试验时应分相进行，被试相加压， 非被试相短路接地。
图10-9 少油断路器泄漏电流测量接线图
15
第四节电力电缆和电力电容器试验
一、电力电缆试验 （一）试验项目 电力电缆的试验项目主要包括绝缘电阻测
量，直流耐压和泄漏电流测试。
16
图10-10 电缆的直流泄露电流及直流耐压试验接线图 图10-11 用非试验相作为连线的屏蔽接线图
17
二、 电力电容器试验
和电容值的接线图
5
五、变压器和油浸电抗器的交流耐压试验
（一）测量方法
图10-3 变压器交流耐压试验接线图
TT—试验变压器 R1-保护电阻 RV-电压继电器 PA-电流
表
TA-电流互感器；PV-电压表 Q-保护间隙 TH-被试变压器

两种位置进行两次测量，两次测量的tanδ的平均值 可近似作为被试品真实的tanδ值。
二、测量时的主要注意事项
（一）尽可能分部测试
如果缺陷在整个绝缘中所占的比重很小，即使
缺陷部分的tanδ变得很大，整个绝缘的tanδ也增
加很小。
（二）测量时应选取合适的温度
绝缘的tanδ与温度有关，所以测量时也应记录温 度，在和其他值比较时应进行温度换算。
电容C和放电管F用来分流被试品击穿时的短路电流， 电容的存在除具有分流高频电流的作用外，还可使 放电管两端电压上升陡度降低，有利于放电管达到 击穿电压时能及时动作。
电阻R用来产生电压，使流 过微安表的电流达到一定值 时放电管击穿。 R的阻值一 般选为流过它的电流为微安 表的满刻度值时，其上的电 压等于放电管的击穿电压。
第一节 绝缘电阻和吸收比的测量
一、兆欧表的工作原理和接线
绝缘电阻为电介质电导的倒数，按照电介质的 等值电路，测量绝缘电阻时应在绝缘上施加直 流电压。现场普遍采用兆欧表来进行绝缘电阻 的测量。
摇表：带有手摇直流发电机的兆欧表，俗称摇 表。
兆欧表的结构和工作原理
接线图如图所示，其内部主要由两部分组成： 一部分为直流电源，另一部分为测量机构。
二、绝缘电阻和吸收比的测量方法
在电气设备的绝缘上加上直流电压后，流过绝缘的 电流要经过一个过渡过程才达到稳态值，故绝缘电 阻也要经过一定的时间才能达到稳定值。
通常规定加压60s时所测得的数值为被试绝缘的绝 缘电阻。
试验时可先将兆欧表的E端子与被试绝缘的一端(通 常为接地端)相连，然后驱动兆欧表达额定转速， 用绝缘工具将兆欧表的L端子的引出线与被试绝缘 的另一端相连，同时记录时间，读取60s时的绝缘 电阻。
（二）测量过程中的干扰及消除措施 1、电场干扰