1、電氣絕緣及基本絕緣試驗1、 電介質的基本知識1.1、綜述電介質即絕緣材料，是電氣設備、裝置中用來隔離存在不同電位的導體的物質，通過在各類導體（包括大地）間的絕緣割斷功用控制電流的方向。由于電介質的絕緣性能，使得其在電氣設備、裝置得制造中得到廣泛應用，如制作各類絕緣支撐、改善電位梯度、保護導體、冷卻導體等。電介質長期受到電場、熱能、機械應力等的破壞，在電場的作用下，電介質將會發生極化、電導、損耗和擊穿等現象，這些現象的相關物理參數可以用相對介電系數、電導率（或電阻率）、介質損耗因數、擊穿電壓來表征。1.2、電介質的極化、電介質極化的基本概念根據電介質的分子結構的不同，電介質被人為的分為極性電介質

2、和非極性電介質兩大類。非極性電介質分子的正、付電荷作用中心重合，對單個分子來說對外呈中性。極性電介質分子的正、付電荷的作用中心間存在一定距離，于是單個分子對外呈電性。由于分子熱運動的存在，電介質內的極性分子呈不規則排列，其所帶正、付電性相互抵消，因此即使是極性電介質，對電介質整體而言，對外也呈中性。極性電介質和非極性電介質，在電場中所呈現出的性質不同。非極性電介質在電場中，其分子內互相起束縛作用的正、付電荷受電場力的作用，沿電場力的方向發生微小的彈性位移。而極性電介質的分子原先就帶不同極性的電荷，在電場力的作用下，這些帶電荷的分子就會沿電場力的方向做規則性運動，于是，原先對外呈中性的極性電介質

3、對外呈現出電性。這種電介質在外電場作用下發生的束縛電荷的彈性位移和極性電介質分子發生的規則性轉向運動，就是通常所說的電介質的極化現象。、電介質極化的基本形式簡介 電介質極化的種類較多，但基本形式只有四種，即電子式極化，離子式極化，偶極式極化，夾層式極化。電子式極化。由于電介質原子內的電子的位移所形成的極化即電子式極化。因為電子的質量極小，所以極化時間極短，決定了這種極化不受外電場頻率的影響。電子式極化在外電場消失后將會由于正、付電荷的相互吸引而能夠迅速自動回復到原先的中性狀態，所以這種極化方式只引起純電容電流，沒有能量的損耗，屬于彈性極化。在溫度升高時，電子式極化由于電子與原子核的結合力減弱，

4、極化性能有微弱的加強；但溫度升高的同時，電介質的膨脹又使得電介質單位體積的質量有所減少，比較之下，后者的影響稍微強一些，所以總體看來溫度升高后電介質電子式極化性能略有下降。離子式極化。固體云母、玻璃、陶瓷等具有離子式結構的電介質，在電場作用下，正、付離子的相互作用中心不再重合，電介質整體對外顯示出電性，這種異性離子間的相對位移即離子式極化。離子式極化也是一種彈性極化，沒有能量損耗，極化過程也極短，不隨外施電壓的頻率而改變。離子式極化受溫度影響很大，隨著溫度的升高，極化性能越強，盡管離子密度隨溫度的升高減小致使極化降低，但總體看，離子式極化還是具有正溫度系數。偶極式極化。松香、橡膠、膠木等由偶極

5、分子組成的電介質，在外電場作用下，偶極分子發生轉向或順電場方向做規則運動，對外顯示出電性，即是偶極極化。偶極極化因為分子的轉向需要消耗能量來克服分子間吸引力和摩擦力，所以極化時間較長，因此受外電場的頻率影響大，當外電場頻率很快時，偶極分子的轉向很難及時跟隨，最終極化將減弱。溫度對偶極極化的影響也很大，溫度升高時，分子間吸引力減弱，極化加強，但同時由于分子熱運動加劇，分子的規則性轉向受阻，使極化減弱，相比之下，前者優勢明顯，所以溫度升高時，偶極分子組成的電介質的介電系數增大，只是隨溫度的不斷升高其介電系數的增長比率將逐漸降低。偶極式極化屬于非彈性極化。夾層式極化。由多種電介質組成的復合電介質，如

6、大部分高電壓設備的絕緣介質，在外電場的作用下，兩種不同的電介質的分界面上將發生電荷的移動和累計，即夾層極化現象。夾層極化過程非常緩慢，而且整個過程相當于通過電阻對電容進行充放電，所以夾層極化過程需要消耗能量。空間電荷的極化。即電介質內的自由離子在電場作用下，改變其分布狀況，在電極附近形成空間電荷的現象，這種極化過程緩慢。電介質的極化現象在電氣設備的制造等實踐中應用非常廣泛，如可以通過選用介電系數大的電介質可以增大電容的電容量；電纜等的多層絕緣就是利用夾層極化的絕緣吸收性能；通過測試介質在松弛極化過程中的損耗檢驗電介質的絕緣性能。1.3、電介質的電導電介質并不是完全絕緣的，其中總是要存在一些聯系

7、較弱的帶電質子，主要是正、付離子，這些質子在電場作用下所做的有規則運動，即電介質的電導。電導率即表征電介質電導大小的物理量，其倒數是電阻率。電介質的電導率一般為10101022·cm,半導體的電導率一般為10-2109·cm,導體的電導率一般為10-610-2·cm。電介質的電導屬于離子性的，所以溫度的升高，將使電介質的電導電流按一定規律增大，也就是說，電介質的電阻的溫度系數是負數。電介質的電導還與外在電壓作用的時間有關，在接近電介質擊穿時，電導電流迅速增大，電介質的絕緣電阻劇烈下降。對于固體電介質而言，既有電介質本身的內部泄露電流，又有通過電介質表面的泄露電流，

8、這兩者分別應用體積電阻和表面電阻表示，因此，電介質總的絕緣電阻就是這兩種絕緣電阻并聯后的值。電介質的表面電阻主要和其表面吸附水分的能力有關，所以，電介質在制造和測試絕緣電阻時就需要盡量避免表面電阻的影響，如將絕緣子表面涂釉，絕緣試驗前做清潔干燥處理或加裝屏蔽環。1.4、電介質的損耗 電介質的損耗是衡量其絕緣性能的重要指標，因為電介質在電壓作用下都將產生能量損耗，這種損耗很大時，原先的電能轉化為熱能，使電介質溫度升高，絕緣老化，甚至使電介質熔化、燒焦，最終喪失絕緣性能發生熱擊穿。 電介質的損耗通常分三種形式，即電導引起的損耗、極化引起的損耗和游離電暈等局部放電引起的損耗。電導損耗也就是泄露電流在

9、電介質中流過時導致電介質發熱所產生的損耗，在直流與交流電壓下均會產生。偶極式極化、復合電介質的夾層極化等有損極化在直流電壓下產生的損耗非常小，但在交流電的周期性交變電場下，偶極分子做往復式有限位移和重新排列，夾層極化電介質的電荷反復重新分配，這些都需要消耗能量。常見的固體絕緣電介質中不可避免的存在一些氣泡、間隙等，在外界電壓場強超過其臨界場強時，出現局部放電，引起能量損耗。由上可知，外施電壓為直流電壓且幅值低于局部放電電壓時，電介質中將只有電導損耗一種能量消耗方式。電介質的等值電路可以看成純電阻與純電容和阻容串聯回路三者的并聯，如下圖所示（a）。其在交流電壓電場下的電流、電壓的向量關系可以表示

10、如圖（b）所示。分析簡化上圖能夠得出，電介質的損耗可以用以下公式計算當電介質在高電壓或高頻率電場中使用時，其損耗會顯著增大，導致溫度上升，電介質得損耗隨之增大，由是可以知道影響電介質損耗得因素有溫度、電場頻率和電壓等。 實踐證明，電介質損耗角的測量值只能反映出絕緣整體的受潮、劣化等情況，對電介質的局部缺陷反映不太靈敏甚至反映不出來。1.5、電介質的擊穿電介質在外施電壓值超過某一臨界值時，其泄露電流迅速增大，致使電介質發生破裂或分解，甚至導致其完全喪失絕緣性能，這種現象就是電介質的擊穿。導致電介質擊穿的臨界電壓即擊穿電壓，此時的場強就是擊穿場強。對于均勻場強而言，擊穿電壓U=均勻場強E×

11、;d，d為電介質厚度。對于非均勻場強，場強大的地方首先產生局部放電、局部擊穿現象，整個絕緣并不一定立刻發生擊穿。氣體電介質的擊穿，當外界電壓超過氣體的飽和電流后，帶電質點（主要為電子）從電場中得到巨大能量，其運動加劇，脫離原分子的電荷束縛，最終使氣體分子游離成正離子和電子，這些電子在電場中與其它分子碰撞，導致其游離，如此連鎖反應，形成電子崩，電子崩向陽極發展，最終形成具有高電導的通道，氣體便擊穿了。氣體的擊穿電壓與氣壓、溫度、電極形狀和氣隙間距等因素有關，通過試驗可以得出，在不考慮其它條件影響情況下，對某一氣體電介質來說，在一特定電場中，氣隙間距越短，氣體擊穿電壓越低；電極形狀越是尖銳，氣體擊

12、穿電壓越低；氣體擊穿電壓與氣壓間存在一定函數關系，其關系曲線的關系即所謂的巴申曲線，如圖所示。圖中氣體介質分別為：液體電介質的擊穿，對于純凈的液體電介質而言，其擊穿也是由于電子游離所引起的，而應用在工程中的液體電介質都不可避免的存在一些雜質，其擊穿則完全是因為雜質造成的。在液體電介質中，往往存在水泡、纖維等雜質，這些雜質的介電常數較液態電介質大，在電場作用下，它們會被吸引到電場較為集中的區域，可能沿電力線排列，順電場方向構成電導及介電常數都比較大的“小橋”，導致介質擊穿電壓降低。較大的電導電流還能夠使這個“橋”發熱，形成介質或雜質水分的局部氣化，生成的氣泡也會順電場方向排列，促進介質擊穿。固體

13、電介質的擊穿，從形式上大致可以分為電擊穿、熱擊穿和電化學擊穿三種，不同的擊穿形式與外電壓作用時間及場強的關系如下圖所示。固體電介質在強電場作用下，其帶電質點運動劇烈，發生碰撞游離產生電子崩，在電場強度足夠高的條件下，發生介質的電子游離性擊穿，這種形式的擊穿的擊穿電壓一般只與介質厚度有線性增長關系，與電壓作用時間的長短和溫度沒有關系。固體電介質在強電場作用下，如果由于損耗產生的熱能散發不及時，使電介質溫度不斷升高，引發電介質的分解、炭化等，也能夠導致介質分子結構被破壞，最終擊穿，這種現象即電介質的熱擊穿。在外界的強電場作用下，電介質內的氣泡會最先發生碰撞游離而放電，水分等雜質也會受熱而汽化產生氣

14、泡，如此發展的結果便是介質擊穿。對于有機電介質，其內部氣泡的局部放電會促使產生碳水化合物等游離生成物，引起介質變質和劣化，這些變化逐步發展累計，電介質絕緣性能逐漸降低，最后發生電化學擊穿。一般來說，在電介質發生擊穿時，這三種形式會同時存在。2、 電氣設備的基本絕緣試驗2.1、絕緣電阻測試 電氣設備的絕緣電阻測量是檢查其絕緣狀態最為簡單方便的輔助方法，這一工作普遍用兆歐表（即絕緣電阻表）進行。電氣設備絕緣電阻的測量，有助于發現設備存在的絕緣受潮和臟化、絕緣介質老化、絕緣物質劣化、絕緣擊穿及異物影響等絕緣缺陷，所以測量絕緣電阻是電氣試驗、檢修和運行工作人員必須掌握的基本方法之一。2.1.1、絕緣電

15、阻、吸收比、極化指數的概念2.1.1.1、電氣絕緣體的絕緣電阻指的是絕緣體在耐受低于臨界電壓的直流電壓U與其內部的離子沿外施電場方向移動所產生的電導電流I的比值，即通過歐姆定律確定的比值：R=U/I由于外施電壓超過絕緣體的臨界擊穿電壓時，介質內將產生電子電導電流，導致絕緣電阻急劇下降，甚至發生絕緣擊穿，所以針對不同電壓等級的絕緣體的絕緣電阻測試，必須選用不同額定電壓的兆歐表。兆歐表的選用規定為，100V以下的電氣設備或回路采用250V50M及以上兆歐表，500V以下至100V的電氣設備或回路采用500V100M及以上兆歐表，3000V以下至500V的電氣設備或回路采用1000V2000M及以上

16、兆歐表，10000V以下至3000V的電氣設備或回路采用2500V10000M兆歐表，10000V及以上的電氣設備或回路采用2500V或5000V10000M及以上兆歐表。在如變壓器、電力電纜等高壓電氣設備的絕緣電阻測量過程中，往往由于其內絕緣大都為夾層絕緣，在直流電壓下，產生多種極化，需要時間很長。這種夾層絕緣的絕緣電阻隨時間變化的關系可以作為分析其絕緣水平的依據，其原理是，絕緣介質在外電壓作用下其內部的電容電流和吸收電流存在時間很短，在測試過程中，吸收電流、電導電流和電容電流的總合隨時間的延長而衰減最終近于只剩電導電流，顯現為絕緣電阻值逐漸增大，所以絕緣電阻的測量需要按規定讀取施加電壓后1

17、min或10min以后的穩定電阻值。2.1.1.2、絕緣介質的吸收比和極化指數不同絕緣的電氣設備，或者相同絕緣的電氣設備的絕緣層受潮或存在某種絕緣缺陷時，在相同的外界電壓下，通過其絕緣層的電流總和曲線不同，即隨時間的延長該總電流的下降速率不同，在受潮或存在有絕緣缺陷時，該電流下降較慢，如下圖所示。外電壓下通過設備絕緣體總電流隨時間的變化曲線 （a）絕緣良好 （b）絕緣受潮從以上曲線可以看出，對于同一絕緣的電氣設備，根據在外電壓下其內部電流隨時間的變化率可以評判其絕緣狀況，通常用不同測試時間時所得的絕緣電阻比值來表示。設備絕緣的吸收比即是指對設備絕緣加壓60S和15S時所測得絕緣電阻值的比值，極

18、化指數就是絕緣耐壓10min和1min時所測量得到的絕緣電阻的比值。設備絕緣受潮時，吸收比將會下降，最小值是1。由于吸收比測量受溫度、濕度有關，所以必要時應進行溫度換算。換算公式為： R2=R1×1.5（t1-t2）/10 式中R1、R2分別為溫度為t1、t2時的絕緣電阻。 設備絕緣極化指數的測量時間較吸收比測試更長，測定的絕緣吸收比率與溫度無關，能更好的反映大容量電氣設備的絕緣狀況。不同設備的吸收比和極化指數有不同的規定值，如變壓器的吸收比一般要求不小于1.3，其極化指數要求不小于1.5。2.1.2、絕緣電阻、吸收比和極化指數的測量電氣設備的絕緣電阻、吸收比、極化指數測量，利用兆歐

19、表進行，具體測試接線及操作要點見電工儀表及其應用一章中相關兆歐表的使用的內容，以下僅簡單敘述主要試驗步驟及注意事項。2.1.2.1、絕緣電阻測試的主要試驗步驟（1）拆除被試物的電源及一切對外連接線，將被試物直接對地充分放電，放電時間不得少于1min， 被試物電容量較大時，必須延長放電時間，一般為2min以上。（2）應用干燥、清潔的軟棉布擦拭被試物表面，使其保持潔凈。（3）檢驗絕緣表的完好性。（4）按兆歐表的說明正確完成試驗接線。（5）打開電動式兆歐表的電源開關并按下測試按扭或以恒定轉速轉動手搖式兆歐表的手柄（轉速為每分鐘120轉），兆歐表指針逐漸上升，1min以后讀取測試結果，對電容量較大的被

20、試物，需要延長測試時間到指針穩定為止。吸收比和極化指數測試需要的相關參數在相應測試時間讀取，但需要從被試物承受全電壓時開始計時，為測試準確，一般可以在兆歐表的穩定輸出電壓達到額定電壓后再連接被試品 。（6）測試完畢，再一次對被試物直接對地充分放電，記錄測試結果及當時氣候情況和被試物溫度。2.1.2.2、絕緣電阻測試的注意事項（1）兆歐表的L端和E端必須滿足絕緣需求，測試引線不得絞在一起。（2）手搖式兆歐表的轉速須盡量保持在額定轉速，且轉速均勻，電動式兆歐表電池電量充足。（3）兆歐表選擇適合被試物的電壓等級。2.2、直流耐壓試驗和直流泄露電流測試 絕緣體直流泄露電流的測量與其絕緣電阻的測量原理基

21、本相同，但由于直流泄露電流的試驗電壓相對較高且可以任意調節，所以發現絕緣體的絕緣缺陷的有效性更高。 直流耐壓試驗與直流泄露電流的電壓測量方法相同，兩者的不同之處在于前者試驗電壓較高，試驗目的是檢驗被試物的絕緣強度；后者的試驗電壓相對較低，主要檢查被試物的絕緣狀況。所以，直流耐壓試驗對于發現被試物的局部絕緣缺陷更有實際意義。同交流耐壓試驗相比較，直流耐壓試驗存在試驗設備體積小、對被試物絕緣損傷小和能夠同時測量泄露電流的優點，但因為絕緣體內部的電壓分布在交、直流電壓下不同，直流耐壓試驗對絕緣的考驗不如交流耐壓試驗時更加接近實際。因此，對部分絕緣體，不建議使用直流耐壓試驗，如交聯聚乙烯電纜。2.2.

22、1、直流耐壓試驗與直流泄露電流的試驗方法2.2.1.1、直流高壓的獲得方法 （1）通過半波整流獲取這種獲得直流電壓的方法一般是由自耦變壓器、試驗變壓器、高壓二極管和測量表計組成半波整流接線，如下圖所示。這種接線方法所得到的直流電壓值要受到試驗變壓器的最高輸出電壓的限制，在回路中無負載時，所能得到的最高直流電壓即變壓器二次輸出的峰值電壓，因此在選擇試驗變壓器時，需要考慮該變壓器的負載壓降，給變壓器輸出電壓留下一定的裕度。為得到更高的直流試驗電壓，需要應用倍壓整流線路來實現。（2）通過倍壓整流及串級整流電路獲取實際應用中，我們經常接觸的倍壓整流線路的原理接線如下圖，在無負載情況下，這種線路總能輸出

23、值為2Umax的電壓，Umax為試驗變壓器的最大輸出空載電壓。這一接線方式的另一優點在于，可以采用一端接地的試驗變壓器，更適合施工現場需要。為了獲得更高電壓的直流電源，將多級倍壓整流線路串聯，最終可以獲得電壓值為2nUmax（n為串聯級數）的直流電壓。倍壓整流器串聯回路的接線非常復雜，所以，一種成套的中頻串聯直流高壓發生器被廣泛應用于施工中，這種裝置節能，電壓調節方便、穩定、線性度高，且輸出的直流電壓紋波小。2.2.1.2、直流泄露電流測量的接線方法 （1）微安表接在直流發生器高壓側，接線方式如圖所示。采用這種接線方式時，微安表接在電源高壓側，不受高壓對地雜散電流的影響，所以泄露電流測量比較準

24、確，但是，微安表在高壓側給讀取測量值和量程切換增添了很多不便，而且，為了使測量值更加準確，從微安表到被試品的引線必須增加屏蔽。（2）微安表接在直流電源低壓側，這種接線方式又有兩種不同的接線方法，如下圖。以上這兩種微安表接在直流高壓電源低壓側的接線方式，方便了讀數和量程切換，但圖b這種接線由于測量結果受高壓引線對地雜散電流和被試品表面泄露電流的影響，會使測量誤差增大，這個誤差又和工作環境、氣候及試驗變壓器絕緣狀況有著不可避免的關系，因此，一般情況下，宜采用圖a所示接線方式。2.2.1.3、直流電壓及泄露電流的測量（1）直流高電壓的測量直流高電壓的測量表計不得低于1.5級，分壓器等不得低于2.5級

25、。直流高電壓的測量方法一般有四種，即用高電阻串聯微安表測量、采用分壓器結合低壓電壓表測量、應用高壓靜電電壓表測量和在試驗變壓器低壓側直接測量。為了使測量比較方便，測量結果比較準確，現在在工程中最常用的方法是應用靜電電壓表或利用分壓器。（2）直流泄露電流的測量直流泄露電流的測量一般應用微安表直接測量，為了保證測量結果比較準確，需要采取措施消除雜散電流的影響。消除雜散電流影響最有效的方法是選擇合理的接線方式，相對而言，微安表接在直流電源高壓側能夠更好的保證測量結果的準確性。當采用微安表接在直流電源低壓側且不與微安表串聯的接線時，試驗回路中的其它設備的接地線必須引至試驗變壓器的低壓端，以避免這些設備

26、的泄露電流流經微安表。2.2.2、影響直流泄露電流的因素（1）雜散電流和表面泄露電流的影響。 直流泄露電流的測量過程中，高壓引線及試驗設備的高壓輸出端都暴漏在空氣中，不可避免的要對地、絕緣支持物和臨近設備產生雜散電流及表面泄露電流，清潔干燥被試物表面或加裝屏蔽環可以有效消除表面泄露對試驗結果的影響，適當增大高壓引線截面、減少毛刺、增加高壓部分的對地距離和增設屏蔽能夠減小雜散電流的影響。（2）溫度的影響。 溫度對泄露電流的影響和對被試物絕緣電阻的影響是一致的，溫度越高，被 試物的泄露電流越大，但不同材質、不同結構的不同試品，其泄露電流隨溫度的變化特性不同。所以，對不同溫度下測得的試品的泄露電流值

27、進行比較時需要考慮溫度的影響。對被試物的泄露電流測量，宜在被試物處在3080情況下進行，這樣的溫度下，其泄露電流的變化比較明顯，如果在低溫下，特別是在被試物溫度低于零度時，泄露電流的測量結果將不會準確。（3）電源的非正弦電壓波形的影響。 當電源電壓波形為非正弦，且在低壓側測量外施直流電壓時，則可能使實際施加在被試物上的電壓偏差很大。為消除這種誤差，一般可以采取以下措施：用自耦變壓器調壓；選擇線電壓作為試驗電源；在被試品高壓端直接測量電壓值。（4）殘余電荷的影響。 被試品殘余電荷的極性對被試品的泄露電流影響很大，如果殘余電荷的極性與直流高壓相同，所測得的泄露電流會偏小，相反，則偏大。因此，試驗前

28、應對被試品充分放電。 （5）外施電壓的升壓速度的影響。 試驗大電容量的被試品時，由于存在緩慢的吸收過程，升壓速度的不同會使的所測得的泄露電流值不一樣，升壓過慢，可能使讀數偏小，升壓過快，可能使讀取的電流中含有吸收電流和電容電流，數值偏大。因此，為了準確測量，一般應采取逐級升壓方式緩慢均勻加壓。2.2.3、直流耐壓試驗和直流泄露電流測量的注意事項（1）高壓回路限流電阻的選擇 直流高壓試驗中采用的限流電阻的阻值必須滿足在被試品發生絕緣擊穿時，流經整流二極管等設備的電流在其允許范圍內，能夠使保護試驗變壓器線圈的過流繼電器可靠動作，并且在試驗正常進行過程中不會產生過大的電壓降。一般可以按每100KV選

29、用0.51M。（2）檢驗并準確整定過流保護繼電器 過流繼電器作為保護試驗變壓器線圈的裝置，必須動作靈活，性能可靠，在被試品絕緣擊穿時能夠在0.02s內完成電源切斷工作。（3）半波整流線路中二極管工作電壓的選擇 在半波整流線路中，試驗的最高電壓不得超過整流二極管額定電壓值的一半。（4）微安表接在直流電源高壓側測量泄露電流時，微安表的安裝必須牢固，不能有搖擺現象。（5）試驗設備必須布置緊湊合理，滿足安全的需要。連接導線宜選用屏蔽導線且盡量取短。設備絕緣部分對地有一定安全距離，接地部分與接地網連接可靠。（6）被試品表面在試驗前擦拭干燥、潔凈，減小雜散電流的影響。（7）能夠分相試驗的設備分相試驗，非試

30、驗相必須短接接地。（8）電容量較小的被試品在試驗時加裝穩壓電容。（9）試驗前對被試品充分放電，減小殘余電荷對泄露電流的影響。（10）試驗過程中，采取逐級加壓的方式，升壓速度必須盡量作到均勻適當，一般以12KV/s為宜。（11）試驗結束，對被試品進行充分放電。電力電纜、電容器、發電機、變壓器等電容量大的被試品，必須首先經過放電電阻放電，直接對地放電可能產生頻率極高的震蕩過電壓，嚴重危害被試品的絕緣。2.3、介質損耗角的正切值tg的測量2.3.1、測量介質損耗因數tg的意義從以上電介質的基本知識可知，在外施電壓作用下，電介質將產生一定的能量損耗，這些損耗包括電介質的電導損耗、極化損耗和局部放電損耗

31、。在外加電壓及頻率一定時，這些損耗的大小與tg成正比，所以可以說絕緣介質的損耗因數tg是反映絕緣介質損耗大小的特性參數，因此測量絕緣介質的tg是一種非常有效的判定其絕緣的方法。通過測量tg，能夠發現如絕緣受潮、油或浸漬物臟污或變質、絕緣中存在氣隙等缺陷。在絕緣中存在氣隙缺陷時，往往這些缺陷不會是分布性的而是集中性的，測量tg可能會表現不太靈敏，通過tg與外加電壓U的關系曲線tg=f（U）去發現會更明顯。該曲線簡單示意如圖示。2.3.2、測量tg的方法和儀器設備 通常，測量介質損耗角tg的方法有四種，即平衡電橋法（QS1、QS3型西林電橋）、不平衡電橋法（M型介質試驗器）、瓦特表法和腥敏電路法。

32、 在工程現場，應用最普遍的tg測量儀器是QS1型西林電橋和M型介質損耗儀等。QS1型電橋的使用在電工儀表一章中已經說明，M型介損儀的測量精度不如高壓平衡電橋精確，但攜帶方便，一般情況下也能滿足實際需要，其使用操作須結合設備的說明書進行。2.3.3、影響介質損耗因數tg測量的主要外部因素（1）被試品自身溫度的影響 在絕大多數情況下，同一試品的tg將隨著其自身溫度的升高而增高，為了便于比較設備的絕緣狀況，不同溫度下測量所得的tg值都需要換算到20，換算系數參考相應設備、介質的專門圖表。（2）外電場的干擾 由于電介質與其周圍帶電體之間不可避免的要存在一些雜散電容，所以周圍的電場就對介質的損耗因數的測

33、量產生一些影響，隨著兩者間距離的減小和周圍電場的加強，這種影響將更加顯著。為了消除這些干擾，經常用到的方法有屏蔽法、倒相法和移相法。屏蔽法只適用與一些體積較小的設備，采用屏蔽罩（網）將被試品罩住。倒相法即分別由供電電源的A、B、C三相取試驗電源，并在正、反兩種極性下測量tg，選取三相中正反接線差值較小的一組數據再求其平均值作為最終的測量結果。（3）被試品表面泄露的影響 被試品外表面受潮或臟污嚴重時，其泄露電流對測量tg的影響會非常嚴重，為此，工程現場應用電橋測量介質tg時，一般需要在被試品表面加裝屏蔽環，將該環與電橋屏蔽相接，屏蔽環的安裝應該盡量靠近Cx接線端，以減小對原電場分布的影響。（4）

34、外界磁場干擾 應用高壓平衡電橋測量被試品的tg時，如果打開電橋電源，斷開檢流計開關情況下仍有擴展的寬度，則表明有外界磁場干擾。為了減小這一干擾，最直接的方法就是遠離該干擾源，或原地轉動電橋，使光帶擴展寬度達到最小然后在次位置進行試驗。分別取“接通I”和“接通II”情況下的測量值最后求兩者平均值作為試驗數據，也可以起到減小磁場干擾的目的。2.4、交流耐壓試驗2.4.1、交流耐壓試驗的目的與意義為了更靈敏的發現被試品的絕緣缺陷，考驗其絕緣承受能力，在對被試品進行了絕緣電阻測試、吸收比測試、tg測量和直流泄露電流試驗后，還必須進行交流耐壓試驗。交流耐壓試驗的電壓、波形、頻率及電壓在被試品中的分布，一

35、般與被試品在實際運行中的情況相吻合，所以能更有效的發現介質的局部絕緣缺陷，保證設備不致于帶安全隱患投入運行。對被試品的交流耐壓試驗必須在非破壞性試驗合格后進行，只有這樣，才能減少試驗中發生絕緣擊穿等現象，以免造成很多不必要的損失。2.4.2、交流耐壓試驗的方法2.4.2.1、交流耐壓試驗接線方法 一般情況下，交流耐壓試驗接線可以被分成五個部分，即電源部分、調壓部分、電源控制保護部分、電壓測量部分和波形改善部分。電源部分就是給試驗設施供電的外加交流電源，可以為220V，也可以為380V，可以是單相，也可以是兩相或三相，大容量設備做超高壓交流耐壓試驗時，還可能用到6、10KV電源。調壓部分一般即自

36、耦或移圈式調壓器。電源控制保護部分一般由過流繼電器、熔斷器、斷路器、計時器、接觸器等組成。電壓測量部分一般由高低壓側電壓表和分壓器組成。波形改善單元一般即指各類簡單的濾波裝置。作為對被試品的保護設施，在大型設備的交流耐壓試驗中，限流電阻及保護球隙也不可或缺。交流耐壓試驗的原理接線如圖所示。2.4.2.2、試驗設備的選擇 （1）試驗電源的選擇 施工現場最經常遇到的交流耐壓試驗，被試品容量一般不會太大，所以多采用220V、380V電源，如果設備電源可以選擇，在對試驗電源電壓波形要求較高時，應采用線電壓380V做試驗電源。 （2）調壓設備的選擇應用于交流耐壓試驗的調壓設備必須具備的性能是能夠從零開始

37、平滑的調節輸出電壓，并且在調壓過程中輸出的電壓波形沒有畸變現象，保證能夠得到任意大小的試驗所需電壓，且調壓器輸出電壓波形盡可能為正弦波。對調壓器容量的選擇，一般只需要與試驗變壓器容量相同即可。常用的調壓器有自耦調壓器、移圈式調壓器和感應調壓器。自耦調壓器電壓波形畸變小、體積小、重量輕、損耗小、調節范圍大、價格便宜且便于攜帶，但由于是通過碳刷移動調壓，輸出容量受限，只適合于30KVA及以下小容量試驗變壓器調壓。移圈式調壓器結構簡單、調壓范圍大、輸出容量大，但輸出電壓波形畸變較大，往往需要加裝濾波裝置改善試驗電壓波形。這種調壓器在高壓試驗室應用很廣，經常與大容量、高電壓試驗變壓器配套使用，它的容量

38、選擇一般要求等于或大于試驗變壓器容量。(3) 試驗變壓器的選擇高壓試驗變壓器與電力變壓器比較，容量不大，輸出電壓較高，允許持續工作時間短，負荷多為容性，允許經常放電，高壓繞組通常一端接地，體積較小。此類變壓器的選擇必須綜合考慮其輸出電壓、電流和容量的能力。試驗變壓器的輸出電壓根據試驗時的最高電壓選擇，不得低于試驗最高電壓值。試驗變壓器的低壓側電壓以與試驗電源電壓和調壓器輸出電壓相匹配。試驗變壓器的額定輸出電流的選擇根據被試品的電容量、試驗最高電壓和試驗電壓的頻率確定，變壓器的額定輸出電流不得低于：CxUexp×10-6 mA式中：為試驗電壓的角頻率；Cx為被試品的電容量，單位pF；U

39、exp最高試驗電壓的有效值，單位為KV）。此電流即為試驗時通過試驗變壓器高壓繞組的電流。常見被試品的電容量見下表（僅供參考）。被試品名稱電容值（pF）線路絕緣子50高壓套管50600高壓斷路器、電流互感器及電磁式電壓互感器1001000電容式電壓互感器300015000電力變壓器（1MVA/100MVA）300025000電力電纜（每米）150400從以上內容可以得到，交流耐壓試驗時試驗變壓器容量的計算公式為：ST=CxUexp2×10-9 KVA式中：Cx為被試品的電容量，單位pF； Uexp為最高試驗電壓的有效值，單位為KV；為試驗電壓的角頻率。考慮到試驗設備本身對地存在的雜散電

40、流，實際選用的試驗變壓器容量應盡量大于上式的計算值。在試驗大容量被試品時，經常為了減小對試驗變壓器容量的需求，采用與被試品并聯或串聯電抗器的方法，即并聯諧振和串聯諧振法，實際應用中，串聯諧振應用更廣泛些。如果單臺試驗變壓器的輸出電壓不能滿足超高壓試驗時，往往需要采取多變壓器串接的方法來提高試驗電壓。由于這種情況在施工現場比較少見，所以不做過多敘述，值得一提的是，變壓器器串接提高試驗電壓的方法往往要顯著降低變壓器容量的利用率，隨著串級級數的增多，利用率越低，因此，一般串級的級數不超過34。2.4.2.3、試驗電壓和耐壓時間的確定 交流耐壓試驗對于固體有機絕緣來說，會進一步發展其原來存在的缺陷，即

41、使不會發生介質絕緣擊穿，也會在介質內部形成絕緣劣化的積累效應和創傷效應，這種效應隨著試驗電壓地增高和耐壓時間地延長會逐漸加強，所以，試驗前必須正確地選擇試驗電壓和耐壓時間，在保證試驗效果地前提下盡量減小對介質絕緣地破壞。這就要求我們在試驗時必須嚴格按照相關規程確定試驗電壓，耐壓時間一般選擇1min。 交流耐壓試驗的根據加壓方法一般分為工頻耐壓和感應耐壓和沖擊耐壓試驗。工頻耐壓是檢驗被試品的絕緣強度的最有效、最直接的方法，但這種試驗只能用來檢查被試品的主絕緣，即被試品帶電部分的對地和相間絕緣或不同電壓等級帶電體間的絕緣。對變壓器等設備進行感應耐壓試驗，不僅可以檢驗被試品的主絕緣，還可以檢驗其同一

42、繞組的層間、匝間、段間等的絕緣，即縱絕緣。感應耐壓試驗，即是從變壓器、電磁式電壓互感器等的二次繞組輸入低電壓，從其高壓繞組獲得高電壓的試驗。對變壓器等被試品做感應耐壓試驗時，有時為了避免在外加高電壓下其鐵芯磁通飽和，經常需要增加試驗電壓頻率的方法，也就是通常所說的倍頻感應耐壓試驗。沖擊耐壓試驗又分操作沖擊電壓試驗和雷電沖擊電壓試驗，主要為了檢驗被試品在操作過電壓和大氣過電壓下的絕緣耐受能力。2.4.3、交流高電壓的測量試驗電壓的測量對交流耐壓試驗而言是一項非常重要的工作，它一般簡單的分為在低壓側測量和在高壓側測量。在低壓側測量試驗電壓，通常只作為參考，具體的說就是通過測量試驗變壓器的低壓側輸入

43、電壓，結合測定的試驗變壓器變比，計算得到變壓器高壓側電壓。計算式為：U高=K×U低。在高壓側測量試驗電壓，現場最常用的有分壓器法、高壓靜電電壓表法、銅球間隙法。分壓器法測量交流耐壓試驗電壓，相對其他方法，原理及接線簡單，操作安全，設備攜帶方便，測量過程中分壓器的接地必須連接可靠，必要時應該加裝過壓保護裝置。高壓靜電電壓表可以直接測量試驗電壓的有效值，它的高低壓電極間電容不大，極間電阻很高，測量電壓時吸收功率極小，就其本身而言測量比較準確，但應用高壓靜電電壓表測量高電壓時，由于電極都暴漏于外，容易受到外磁場的影響，甚至風吹也能影響其測量結果，所以在現場應盡量少用這種高電壓的測量方法。應

44、用此法測量高電壓時，需要在測量前先將變壓器輸出電壓升至略高于試驗電壓進行空試，觀察靜電電壓表有無指示，如果有，說明現場有磁場干擾，必須采取措施避開該區域。直徑一定的球形電極，在外界條件不變情況下，球極的間距一旦確定，其放電電壓將不會改變，距離變則放電電壓變，利用球隙測量高電壓就是應用了它的這種特性。應用球隙進行測量電壓前，需要先用不同大小的電壓使球隙放電，測定電極的距離與電壓的關系，繪制曲線圖，作為試驗電壓測量的依據，測量實際電壓時，根據電極在該電壓下的放電間距，在已有曲線上查找被測電壓值。球隙測量得到的電壓是交流電壓的蜂值電壓，因此需要注意換算為有效值。2.4.4、交流耐壓試驗對過程控制與保護的要求交流耐壓試驗的控制與保護單元是試驗設備的極其重要的組成部分，它必須滿足的基本條件有以下幾點：（1）各安全門的限位開關能夠靈敏切斷電路，只有在試驗人員離開試驗危險區，安全門關閉后，裝置才能被加壓；（2）升壓必須從零開始，且電壓調節連續、均勻；（3）過流保護、過壓保護動作靈敏，被試品絕緣擊穿時，電源能夠自動切除，且限流設施可靠；（4）自動升壓裝置能可靠的完成電壓的自動升、降及試驗電源的自動停、跳。 2.4.5、交流耐壓試驗的異常現象分析及注意事項2.4.5.1、交流耐壓試驗的異常現象分析 交流耐壓試驗過程中應嚴密監視各儀表的