高壓試驗基本知識

第一節高壓試驗的意義和分類一、高壓試驗的意義

及時發現設備中潛伏的缺陷1、交接試驗的意義安裝竣工后交接驗收時進行2、預防性試驗的意義及時發現電氣設備在運行中出現的各種潛伏性缺陷二、高壓試驗的分類1、根據試驗項目內容不同分類絕緣試驗特性試驗

非破壞性試驗絕緣試驗非破壞性試驗破壞性試驗絕緣電阻和吸收比測量直流泄漏電流測量絕緣介質損耗角正切值測量直流耐壓試驗交流耐壓試驗沖擊耐壓試驗2、根據實驗目的任務不同分類（1）交接試驗（2）預防性試驗（3）其他試驗：臨時性試驗、帶電測量和在線監測

第二節高壓試驗的總體要求一、試驗工作的計劃安排1、交接試驗的計劃安排2、預防性試驗的安排計劃

嚴格按照《電力設備預防性試驗規程》規定的試驗周期安排試驗計劃。有些設備按具體需要，在規程允許的范圍內縮短或延長試驗周期；通常將同一設備的預防性試驗盡量安排在相同季節。二、對于絕緣試驗的總體要求1、對氣候條件的要求被試品溫度不應低于+5℃，空氣相對濕度一般不高于80%2、對試驗順序的要求先非破壞性試驗，后破壞性試驗3、對試驗電壓極性的要求直流高壓試驗采用負極性接線4、電力設備的額定電壓高于實際使用工作電壓的試驗電壓確定（1）當采用額定電壓較高的設備以加強絕緣時，按額定電壓確定試驗電壓。（2）當采用額定電壓較高的設備作代用設備時，應按照實際使用的工作電壓確定試驗電壓。（3）為滿足高海拔地區的要求而采用較高等級的設備時，應在安裝地點按實際使用的額定工作電壓確定其試驗電壓。5、非標準電壓等級的電氣設備試驗電壓的確定

若未規定其交流耐壓試驗電壓值，可根據試驗規程中規定的相鄰電壓等級的同類設備按比例采用插入法記算出試驗電壓。6、連在一起的多個電氣設備的絕緣試驗的規定宜分開來單獨試驗7、充油設備靜置時間的規定

靜置時間按照制造廠要求執行，當制造廠無規定時，應根據設備額定電壓滿足以下要求：

500kV>72h220及330kV>48h110kV及以下>24h8、對進口設備的交接試驗標準：按合同規定的標準執行；簽訂設備合同時應注意相同試驗的試驗標準不得低于我國現行電氣設備交接試驗標準的規定。第三節絕緣電阻和吸收比試驗i流過絕緣介質的總電流i1充電電流i2吸收電流i3泄漏電流

等效電路圖第三節絕緣電阻和吸收比試驗一、直流電壓作用下流過絕緣介質的電流

當電氣設備絕緣的兩端施加直流電壓時，將有一電流流過絕緣介質，這個電流具有這樣的性質：隨時間而衰減，最后趨于一穩定值。將此電流進行分解，該電流可分為三個部分。由充電電流、吸收電流、泄漏電流三部分組成。

(1)充電電流

瞬間電路中流過的最大電流是充電電流，它在電路開始階段起主導作用。隨著時間的延長，充電電流很快的減少并消失，消失的快慢取決于電容器電容量的大小，外施電壓大小及電源內阻情況。

(2)吸收電流

吸收電流也是隨時間變化的。電源接通的瞬間，由于電場的建立，在電場的作用下介質產生了極化現象，在極化的過程中，電介質中電荷由隨機排列轉變成有規律順序的排列，排列時電荷的運動所產生的電流稱為吸收電流。這個電流同樣隨著時間的延長而逐步消失，消失的快慢取決于介質材料的不均勻程度和介質的結構性質。它隨時間的衰減比充電電流慢得多，在充電電流之后起主導的便是吸收電流。

(3)泄漏電流

從電壓建立的開始，它始終存在，一直不隨時間變化與電源共存的電流，也被稱為泄漏電流。在充電電流、吸收電流過后，它起主導作用。它的大小取決于介質的本身傳遞電流的能力。

區別：

充電電流i1：無損耗極化電流，衰減特別迅速。

吸收電流i2：有損耗極化電流，衰減緩慢。

泄漏電流i3：大小與時間無關，不衰減，大小與絕緣內部是否受潮、表面是否清潔等因素有關。

第三節絕緣電阻和吸收比試驗i流過絕緣介質的總電流i1充電電流i2吸收電流i3泄漏電流

等效電路圖二、絕緣電阻、吸收比和極化指數1、絕緣電阻：

是電氣設備絕緣層在直流電壓作用下呈現的電阻值。

R=U/i3（i3泄漏電流）

現場普遍采用絕緣電阻表來測量。2、吸收比：

是指60s時的絕緣電阻值（R60s）與15s時的絕緣電阻值（R15s）之比值。用K1表示。大容量的電氣設備，規程上規定不小于1.3。絕緣正常絕緣可能受潮3、極化指數：

對被試品進行絕緣電阻測試，讀取10min時的絕緣電阻（R10min）和1min時的絕緣電阻，計算出比值R10min/R1min。用K2表示。

應用：

和測吸收比一樣，測量極化指數也是為了判斷被試品是否存在受潮、臟污等絕緣缺陷，只是測量極化指數是用于高電壓、大容量絕緣電阻吸收曲線達到穩定值需要特別長時間的電氣設備。

第四節直流高壓試驗產生直流高電壓回路

半波整流直流高壓的產生

紋波波形

直流耐壓試驗：考核電氣設備的絕緣介質耐受直流高電壓的能力，實質等效為在電容兩端施加直流高電壓，檢查電容兩極板間絕緣介質在高電壓電場作用下，經過一段規定時間的考核，進行觀察有無異常情況的出現，能達到耐電強度為通過測試考核，出現放電、擊穿或泄漏電流異常變化者則不能通過測試考核。直流泄漏試驗：檢查電氣設備在直流高電壓電場的作用下，實際通過設備絕緣層的電導電流，電導電流也被稱為泄漏電流。此電流的大小標志著絕緣介質的絕緣程度及老化狀況。作用：發現貫穿性受潮、臟物及導電通道一類的重要缺陷。做法：將微安表上讀出的泄漏電流數值與以往測試的泄漏電流數值相對照，用來判斷介質的絕緣現狀及已老化程度。一、試驗方法和特點及注意事項1、直流耐壓試驗和直流泄漏試驗的方法：直流耐壓試驗：

1）一般將試驗電壓分為2—5段，每段幅度盡可能相等，升壓過程中要逐段進行電壓、電流觀察。2）升壓的速度要均勻，每秒鐘1至2kV，如果被試品容量大，升壓的速度要適當放慢，讓被試品上的電荷慢慢積累，升壓時，隨時監視電壓表和電流表的情況進行升壓。3）升到最高電壓后，按規程標準規定，在被試品上要保持一定時間的穩定電壓。對電氣設備的考核，時間不可隨意延長或縮短。直流泄漏試驗：1）觀察測試每個電壓段時的電導電流，每當升至一電壓段時，要停止升壓，觀測停止一分鐘后的此電壓段泄漏電流，并做好記錄。2）當升到最后電壓段時，進行一分鐘后泄漏電流的觀測，再將最后電壓段的耐壓時間分成幾個時間段來測試泄漏電流，每個時間段的時間長度應是相等的。記錄下每個時間段的泄漏電流值。3）達到時間后迅速均勻的降下電壓，切斷電源，并進行放電，來結束此次試驗

注意：被試品的放電要注意安全，要使用絕緣竿通過放電電阻來放電，并注意放電要充分，放電時間要足夠長，否則會帶來不安全因素。2、直流泄漏電流測量和直流耐壓試驗測試中注意事項：

1）試驗必須履行安全工作規程，高電壓操作規定，明確確定操作人和監護人，并履行其職責

2）試驗前做好對試驗設備泄漏情況的了解，對試品狀況的了解，對試驗設備要進行空升試驗，試驗無問題后再接入試品進行試驗，試驗的真實結果應為實測泄漏電流減去試驗設備的泄漏電流；測量直流高壓必須用不低于1.5級的表計。

3）升壓前分好電壓段，升壓時要逐段升壓，讀取每段相應的泄漏值，要在一分鐘后讀取微安表指示穩定的泄漏值。4）試驗前應檢查試驗設備的擺放及接線，保證高電壓下操作人員的安全距離，儀表觀察應合理方便，試驗接線應牢固，調壓器應在零位。5）試驗中升壓方法正確、測試讀數精確、時間掌握準確。試驗后將調壓器退回零位、切斷電源、試品放電。6）記錄時要將當時溫度記錄以便進行換算，與上次測試結果進行對照比較。7）試驗過程中若有擊穿、閃絡、微安表大幅度擺動或電流突變等異常情況，立即降壓斷開電源，查明原因后，處理完畢再做試驗。8）將試驗電壓值保持規定的時間后，如試品無破壞性放電，微安表指針沒有向增大方向突然擺動，則認為直流耐壓試驗通過3、直流泄漏電流測量和直流耐壓試驗特點：

利用直流高壓裝置可以調節所需要的高電壓，并利用微安表精確測量泄漏電流的大小。（1）試驗電壓較高，并可隨意調節。（2）試驗電壓穩定，測量數據精確（3）試驗儀器輕便，適合現場試驗攜帶。

試驗項目舉例：電力電纜試驗、避雷器試驗、35KV及以上油浸式電力變壓器試驗等。二、對直流試驗電壓的要求1、直流高電壓的產生用交流低壓單相電源，經調壓器調壓、升壓試驗變壓器升壓，然后經整流裝置產生直流電壓，經濾波電容平穩波形。2影響測量泄漏電流的因素

溫度的影響溫度升高，絕緣電阻下降，泄漏電流增大。2.升壓速度的影響由于泄漏電流存在吸收過程，lmin時的泄漏電流不一定是真實的泄漏電流，可能包括一定的電容電流和吸收電流，因此加壓速度對試驗結果也有影響。3.殘余電荷的影響4.高壓引線的影響高壓引線對地雜散電流及表面泄漏電流示意圖

3、對直流試驗電壓極性和波形的要求（1）對極性的要求在現場的直流電壓絕緣試驗中，規程中規定采用負極性接線，即負極加壓，正極接地。其目的是為了防止外絕緣的閃絡和易于發現絕緣受潮等缺陷。（2）根據不同試品的要求，試驗電壓應能滿足試驗的極性和電壓值，還必須具有充分的電源容量。GB311.3規定，在輸出工作電流下直流電壓的脈動因數S應按下式計算，且S＜3%(見圖2)，即式中Umax——直流電壓的最大值；

Umin——直流電壓的最小值：

Ud——直流電壓的平均值。

4、

泄漏電流的測量

測量設備的泄漏電流和絕緣電阻本質上沒有多大區別，但是泄漏電流的測量有如下特點：

（1）試驗電壓比兆歐表高得多，絕緣本身的缺陷容易暴露，能發現一些尚未貫通的集中性缺陷。

（2）通過測量泄漏電流和外加電壓的關系有助于分析絕緣的缺陷類型。

（3）泄漏電流測量用的微安表要比兆歐表精度高。

第五節介質損耗角正切值的測量一、定義：電阻性電流IR與電容性電流Ic的比值稱為介質損耗角的正切值，用tanδ表示。電介質的損耗：絕緣介質在交流電壓的作用下，介質中流過電流，電介質中的部分電能將轉變成熱能，這部分能量稱為電介質損耗。做介質損失測試是對設備絕緣狀況的有效判斷。介質損耗測試的辦法：測試介質的損失角，即介質上所做功產生的熱量對介質絕緣的影響。介質中形成的電流分兩部分：一部分是電容的無功電流，另一部分是引起損耗的有功電流。有功電流又分為三部分電流，分別產生三種損耗：電導損耗：由通過介質的電導電流引起的損耗；極化損耗：極化過程中介質的電荷在交變電場下反復排列，作周期運動時克服摩擦所形成的吸收電流引起的損耗；游離損耗：氣體中的電暈，液體、固體中的局部放電生成的電流引起的損耗。當總電流I與電容電流Ic的夾角為δ，用δ角的正切即Ir與Ic的比值來表示介質損耗，δ成為介質損失角。通常由于δ很小，故有：

tanδ≈sinδ≈δ因此常常把tanδ就稱作介質損失角。2、介質損失角的測試電路：（1）西林電橋介質損失角的測試電路：（1）西林電橋西林電橋的原理接線圖(a)正接線(b)反接線調節R3、C4使電橋平衡，此時a、b兩點電壓相等，即R3、C4兩端電壓相等。因為交流電路中電容阻抗為

。電路中R4、C4的并聯阻抗為兩者倒數和的倒數

按阻抗元件分壓原理，不難得到：

兩邊取倒數得：

按復數相等實部、虛部分別相等的規定得到

按串聯模型介損定義：

,由于R4是固定的可以從C4刻度盤上讀出介損，通過R3、R4、Cn可以計算Cx。

（2）數字電橋

數字電橋的測量回路還是一個橋。R3、R4兩端的電壓經過A/D采樣送到計算機，求得進一步可求得試品介損和電容量。西林電橋測量CVT接線西林電橋測量CVT中間變壓器接線西林電橋測量串極式PT二次繞組接線西林電橋測量串極式PT支架接線兩種接線的適用范圍:

正接線適用于被試品整體可以與地隔離；反接線適用于被試品不能與地隔離時。外界電場干擾下的tanδ試驗（電容耦合）2.外界磁場的影響（電磁場干擾）3.溫度的影響4.試驗電壓的影響5.表面泄漏電流的影響3影響tanδ測量的因素五、測量tanδ時影響測試結果因素和消除方法：1、溫度和濕度的影響2、電場干擾影響及消除方法：

測試時排除電場干擾的方法主要有屏蔽、選相、倒相法、移相法和采用反干擾平衡干擾等方法。3、避免外界磁場干擾4、試品表面泄露的影響及消除方法：

利用屏蔽環將表面泄露電流直接回流到試驗電源，避免表面泄漏電流進入儀器測量系統引起誤差。但是試驗中一般不加屏蔽環，加了會改變等值電路，除非天氣潮濕需加屏蔽環。六、試驗結果的判斷及注意事項：1、被試品容量較大時，tanδ測試不能有效反映試品中可能存在的局部缺陷。2、注意溫度影響3、試驗電壓變化對tanδ測試結果的影響。

第六節交流耐壓試驗一、1.交流耐壓試驗目的和意義交流耐壓是在比運行條件更加嚴格的試驗。是一種破壞性試驗，是鑒定電力絕緣強度最有效和最直接的方法。因此，在進行耐壓之前，必須先進行絕緣電阻、泄漏電流、介損試驗、絕緣油等非破壞性試驗。合格后才可進行交流耐壓試驗，耐壓試驗對于原來的絕緣缺陷進一步發展、使絕緣強度進一步降低．雖然耐壓試驗不致于造成擊穿，但會造成絕緣內部劣化的積累效應、創傷效應。

①用來考核、檢驗和決定設備能否達到出廠標準；②是否達到施工驗收標準；③是否達到運行、檢修后再投入使用標準。④在諸多項目試驗中，高壓試驗是最具有權威性和否決權的電氣試驗，具有一錘定音的效能性。2.交流耐壓試驗的種類:（1）工頻耐壓試驗(50Hz)（2）感應耐壓試驗(中頻100--300Hz)（3）三倍頻感應耐壓試驗（4）諧振耐壓試驗3.試驗設備

（1）工頻變壓器升壓變壓器(單級、串級）（2）諧振變壓器諧振法產生高壓（串聯、并聯）（3）變頻電源4.交流高壓的測量

（1)低壓側測量電壓(容升)(2)用電壓互感器測量電壓(3)用電容分壓器測量電壓(4)靜電電壓表5．試驗接線及方法交流耐壓試驗電感補償回路（1）進行交流耐壓試驗時，電力設備被試端所有端子應短路連接并接高壓，非被試端要短接可靠接地。（2）用峰值電壓表測量電壓。 （3）升壓速度必須控制，應從零開始，不可沖擊合閘，在40%的試驗電壓內升壓速度可不受限制，其后應均勻升壓，速度約為每秒3%的試驗電壓。6.交流耐壓試驗的注意事項

(1)試驗設備和表計的選擇要適當，現場布置要合理，試驗接線應正確可靠，高壓部分須保持足夠的安全距離，高壓引線及其支持體都應有足夠的機械強度和絕緣強度。試品及高壓試驗設備外殼均應可靠按地。(2)試驗波形。對于大型電力設備交流耐壓應考慮它的影響，要求波形為正弦，應用示波器觀察波形（如出現非正弦，要進行必要的補償）。7.重要設備進行交流耐壓時的注意事項

對重要的被試品（如發動機、變壓器）進行交流耐壓時，宜在高壓側設置保護球間隙，該球間隙的放電距離對發電機一般可整定在1-1.15倍電壓所對應的放電距離；對變壓器整定1.15-1.2倍電壓所對應的放電距離。進行試驗前，保護球隙應在現場施加已知電壓進行整定8、工頻耐壓試驗時的“容升”現象1、定義：所謂“容升”現象，是指工頻耐壓試驗時，施加在試品上實際試驗電壓要大于由試驗變壓器低壓側電壓乘以變