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1、绝缘综合试验指导书 Microsoft Word 文档教材绝缘综合试验指导书易晓郑 河南理工大学电气工程学院2005年9月3日目录第一章 高压实验室安全工作规则3第二章 实验内容及步骤4实验一 绝缘电阻测量4实验二 泄漏电流及直流耐压试验7实验三 介质损耗角测量11实验四 交流耐压试验15实验五 变压器油绝缘强度试验18实验六 接地装置测定试验20第一章 高压实验室安全工作规则凡进入本实验室工作或实验前，必须仔细学习并严格遵守本规则，以确保人身及设备的安全：一、未经许可，不得动用实验室的设备、仪表。不熟悉本规程及各设备操作程序不得进行操作。二、严格监护制度，任何人不得在无监护人时进行高压实验工

2、作，监护人发现有不熟悉或违反操作程序时有权停止其试验。三、实验前应明确工作目的和要求，做好分工，指定安全负责人，不允许一个人单独进行高压试验。四、实验人员应首先熟悉实验设备的性能、实验内容、线路及实验方法。然后仔细检查安全措施（包括开关、接地棒、接地线、遮拦和警告牌等）。接线时连接要正确、牢固，不同电位部分要保持足够的安全距离，接好线后应先相互检查，再请指导教师检查。五、接线经指导教师检查无误，关闭安全遮拦后，方可送电。然后按操作程序进行操作。六、严格执行信号保安制度，投入高压设备前，必须先要发出高压危险或高呼“注意！合闸！”。七、实验中出现异常情况应立即拉开电源，万一发生人身事故时，必须立即

3、进行人工呼吸，并赶快请医生或送医院。八、每次切断高压电源后进入安全围栏时，必须用接地棒将可能存储电能的设备全部进行放电，并加以接地，然后方可接触高压设备和导线。九、试验完毕后，必须将全部高压设备用接地棒进行放电并接地。然后将仪器及设备整理复原，经指导教师检查后，方可离去。 高压实验室第二章 实验内容及步骤实验一 绝缘电阻的测量测量电气设备的绝缘电阻，是检查其绝缘状态最简单的辅助方法，在现场普遍采用兆欧表来测量绝缘电阻，通过绝缘电阻可以初步判断电气设备绝缘的好坏。因此，测量绝缘电阻是电气检修、运行和试验人员必须掌握的一种方法。一、试验原理绝缘电阻是在绝缘体的临界电压以下，施加的直流电压V与其所含

4、的离子沿电场方向移动形成的电导电流Ig的比值，即 Ri=V / Ig式中：Ri绝缘电阻（欧） V直流电压（伏） Ig电导电流（安）如果施加的直流电压超过临界值时，将会产生较大的电导电流，使电气设备的绝缘急剧下降，使电气设备的绝缘受到损伤，甚至可能被击穿。因此必须根据电气设备的电压来选择兆欧表的额定电压。对单一的绝缘体（如：瓷、玻璃、塑料等），在直流电压的作用下，其电导电流瞬间即可达到稳定值，所以测量这类绝缘体的绝缘电阻时，也就很快达到稳定值。在高压工程上用的内绝缘，大部分是夹层绝缘（由多层不同材料组成的复合介质），如：变压器、电缆、电机等。该绝缘在直流电压的作用下，会产生多种极化，并从极化开始

5、到完成需要相当长的时间。通常利用夹层绝缘的绝缘电阻随时间变化的关系，作为判断绝缘状态的依据。下面就结合实际测量对夹层绝缘作进一步分析。在绝缘测量中，对大容量设备，不仅依据稳定时的绝缘电阻值来判断绝缘的好坏，而且还要依据吸收现象的表现情况来判断绝缘的好坏。当绝缘干燥良好时，绝缘电阻值较大，传导电流较小，电容电流与吸收电流相对较大，则电流变化曲线衰减较快。如果绝缘受潮，传导电流较大，则电容电流与吸收电流相对较小，电流变化曲线衰减较慢。通常用加压后60秒和15秒时的电阻的比值作为判断的依据，称为吸收比K，即 K=R60/R15K值大（一般大于等于1.3），表明绝缘良好，如果K值接近于1，表明绝缘受潮

6、或有缺陷。对于大型电机或长电缆等，吸收过程很慢，可采用10分钟与1分钟的电阻值作为吸收比。二、测量仪表绝缘摇表又称兆欧表，专门用来测量绝缘电阻的，其原理如图11所示。 R1 E iv LA + M G L iA LV iA - S R2 iV图11 兆欧表内部原理图M手摇直流发电机； LA、LV电流、电压线圈； R1、R2电压、电流支路电阻；E、L测试接线端子； G屏蔽接线端子； S发电机手柄。M为直流发电机，其电压由500伏2500伏，每500伏为一级。摇表测量机构为流比计，它有两个相互垂直而绕向相反并固定在一起的线圈（LV和LA）处在同一个永磁磁场中。当E、L端子接入被测设备时，两个线圈就

7、并联在直流发电机的两个支路上，在直流电压的作用下，电流iv、iA分别流过LV、LA，于是在线圈磁场与永磁磁场相互作用下，将产生两个方向相反的力矩作用在线圈上，在两个力矩差的作用下，线圈带动指针旋转，直到两个力矩平衡为止。指针偏转角度只和两个并联电路中电流的比值有关。因为并联电路中电流的分配是与电阻成反比的，所以偏转角度的大小，就反映出被测设备绝缘电阻的大小。湿度对绝缘的表面电阻影响很大，设备表面受潮（特别是表面有油污时），使其表面的泄漏电流增大，而流入流比计中的电流减小，使绝缘电阻的读数显著下降，引起错误判断。为此必须很好地清洁被测设备表面，并利用兆欧表的屏蔽端子来消除表面泄漏电流的影响。三、

8、测量方法及注意事项1、将被测设备的电源及外部接线均拆除，并充分放电；2、用清洁干燥的软布擦去被测设备表面的污垢；3、校验兆欧表的好坏；将兆欧表的“E”和“L”端子短接，摇动发电机手柄，兆欧表指针应指零。再将兆欧表的“E”和“L”端子开路，摇动发电机手柄，兆欧表指针应为。表示兆欧表完好。4、当测量绝缘电阻时，按要求接好线（一次对二次和外壳），摇动兆欧表手柄，使发电机达到额定转速，待指针稳定后读取绝缘电阻值。5、当测量吸收比时，按要求接好线（两极之间），先摇动兆欧表使其达到额定转速，待指针指到时，用绝缘工具将线立即接到被测试品的两极上，同时记录时间，分别读取15秒和60秒时的绝缘电阻值，然后先断开

9、被测试品的接线，再使兆欧表停止运转，以免放电电流通过兆欧表，使其损坏。对大容量试品更要注意。最后计算出吸收比。6、兆欧表的“L”和“E”上接线不得靠在一起和放在地上。7、对大容量试品测量完成后，必须充分放电。8、测量后要记录现场的温度和湿度。四、判断标准1、被测试品的绝缘中存在贯穿集中性缺陷时，绝缘电阻明显下降，用兆欧表可以直接判断出来（一般大于50兆欧为合格）。2、对许多电气设备，其绝缘电阻往往变化很大，它与试品的尺寸、空气的潮湿等都有关系，难以给出统一的标准，只能规定同类设备的允许范围，因此，对不同类型设备的绝缘电阻允许值，可通过电气设备试验规范手册中的数值来进行比较判断，在其范围内为合格

10、。3、对大容量设备，除了绝缘电阻满足要求外，还要满足吸收比的要求（一般K1.3为合格）。实验二 泄漏电流及直流耐压试验泄漏电流试验是测量试品在不同直流电压作用下的直流泄漏电流值。直流耐压试验是被测试品在高出设备额定电压几倍的电压下，历时一定时间的一种抗电强度试验。一、试验原理泄漏电流及直流耐压试验的原理与绝缘电阻测量试验的原理基本相同，但是试验中所用的直流电源一般均由高压整流设备提供，并用微安表来指示漏电电流值。它比绝缘电阻试验的优越之处在于：试验电压高并能随意调节，对不同电压等级的被试品可施加相应的电压，更有效地检测出设备的绝缘情况；在试验过程中还可根据微安表指示，随时了解设备的绝缘状况。对

11、绝缘良好的设备漏电电流较小，且与电压的关系按正比例增加；受潮时则漏电电流较大；有集中性缺陷时，升到一定电压后泄漏电流激增；绝缘集中性缺陷严重时，出现泄漏电流激增的电压越底。因此，通过试验可以检测出被测试件有无绝缘缺陷或受潮，特别是在检查绝缘的局部缺陷方面，更有其特殊意义。泄漏电流试验所加电压较高，对35KV及以下设备用1030KV；对110KV及以下设备用40KV。一般以一分钟时间的微安表读数为依据，同时也可以把电流与时间关系和电流与试验电压关系的曲线进行全面分析。泄漏电流的判断标准在规程中做了一些规定，更重要的是根据历史记录和试验结果进行比较判断。直流耐压试验是试验设备绝缘的抗电强度，其试验

12、电压较高。这种方法特别用于大容量的试件，如：电缆、电容器等。因为进行直流耐压时，直流高压对设备绝缘无介质损伤，长时间加直流电压不会使设备绝缘减弱。与交流耐压相比，直流耐压的缺点是：对设备绝缘的考验不如交流接近实际和准确。但在实际工程中长电缆仍然只做直流耐压试验。直流耐压的试验电压值，可参考交流耐压的试验电压。如：电力电缆3、6、10KV者，取56倍的额定电压，直流耐压的时间比交流耐压长些，一般采用510分钟的加压时间。二、试验方法1、一般试验方法：一般试验方法是由自耦调压器、试验变压器、高压二极管和测量表组成的半波整流线路或倍压整流线路。根据微安表在试验回路中的位置不同，可分成如下两种基本试验

13、接线方式：（1）、微安表接在高压侧如图21所示。 Bty D Ro uA B U B1 C1 V2 C2 V1图21 微安表接在高压侧的接线图V1低压电压表；V2高压电压表；Ro保护电阻；Rty自耦调压器；uA微安表将微安表接在高压端，不受杂散电流影响。这时，只要将微安表和它到被测试品的高压引线屏蔽起来，使其处于等电位屏蔽中，而屏蔽应在B点与高压线相连接，屏蔽对地的泄漏电流不通过微安表，因而不会带来测量误差，但读数时必须特别注意安全。当试品容量足够大时，不需要另加滤波电容，对小容量试品则需接入滤波电容（0.1微法左右），以减小电压波动。保护电阻Ro通常用水电阻，它用来限制被试品击穿时的电流不超

14、过硅堆和变压器允许的电流值。（2）、微安表接在低压侧如图22所示。 Bty D Ro B1 C2 U C1 uA B图22 微安表接在低压侧的接线图这种接线读数安全、方便。而高压引线的泄漏电流和整流器绝缘支架的泄漏电流都直接流入变压器的接地端，不会流入微安表，也不会带来误差。2、直流高压发生器试验方法KGF-120型直流高压发生器是一种全晶体化直流高压电源设备，其工作条件是：采用交流供电电压220V10%，频率50Hz4%；工作特性是：输出有效电压范围0120KV，最大输出电流1000uA，额定输出功率120W，运行时间在额定功率下不小于30分钟。（1）、直流高压发生器的原理直流高压发生器的原

15、理是将方波振荡器产生1KC左右的方波信号，经功率放大后加入高压变压器，再经倍压整流得到直流高压输出。由于加在功放的直流电压是由桥式可控硅整流得到的连续可调直流电压，所以经功放、升压、倍压整流后的直流高压也是连续可调高压。该机为负高压输出。另外，该机有输出电压测量功能，高压侧还接有自动换档微安表，以进行高压电流的测量；低压侧电流表在试验中是接在低压端，试验中杂散电流也将流过低压侧微安表，因此该表的指示值仅供试验参考。（2）、测量方法及步骤a、将直流高压发生器与控制箱接好线，接入限流电阻和高压侧自动换档微安表，并打开微安表电源开关；b、再将低压箱面板上的“ ”接地接线柱上接上可靠的地线，插上电源插

16、头，送上电源；c、空载试验：先将直流高压输出接线悬空，打开电源开关，白色指示灯亮，将“调节”调至零位，再反时针旋动“调节”至零位并碰击零位开关，使绿色工作指示灯亮，然后再顺时针旋动“调节”至最大，再顺时针旋动“调节”使直流电压达到最大试验电压（一般为试品额定电压的34倍），“调节”保持不变，将“调节”调回零位，空载试验完成，断开电源开关。d、加试品试验：将高压输出线与试品高压侧良好接触，打开电源开关，此时，只使用“调节”旋钮进行升压，在升压过程中，在0.25、0.5、0.75、1.0倍试验电压时各停留一分钟，并读取相应的电流值。当升到设定的最大试验电压，进行直流耐压试验，耐压时间为5分钟，并记

17、录5分钟后的泄漏电流值。如果发现泄漏电流有迅速上升的现象或其它异常现象，应立即停止试验，并断开电源。e、试验完成后，应先将“调节”调回零位，切断电源，并对试品进行放电处理，然后再拆除接线。3、注意事项（1）接地要可靠；（2）合闸前“调节”必须处于零位；（3）当试品一侧加上高压时，其它侧和外壳必须可靠接地；（4）试验时应注意安全距离，以保生命安全。三、结果分析将试验结果和规程上的参考值进行比较，特别是和以往的数据或同类设备的数据进行比较，来判断绝缘的好坏，对重要设备（如主变压器、发电机等）可作出电流随时间变化的关系曲线I=f（t）和电流随电压变化的关系曲线I=f（u）来进行分析。实验三 介质损失

18、角的测量绝缘中的介质损耗是以介质损失角的正切值表示的，实践证明，介质损失角测量试验是评价高压电气设备绝缘状况的有效方法之一，目前已得到广泛应用。通过介质损失角试验可以发现绝缘受潮、绝缘中含有气体以及脏污等缺陷。为进一步说明介质损失角在绝缘试验中的作用，对其基本概念介绍如下：一、意义与原理如前面试验所述，电介质在施加直流电压时，将产生三种电流，其中吸收电流将随加压时间的增长很快消失，不产生介质损失，只有传导电流引起介质损失。电介质在施加交流电压时，虽也产生对应的三种电流，但其介质损失不仅由传导电流产生，而且还决定于吸收电流。这是因为不均匀介质在交流电压作用下，其吸收电流是持续变化的，即在介质边界

19、面上的电荷是时而消失时而积累的，因此也要产生能量损失。由此可见，在不同电压作用下，交流在介质中产生的损失比直流在介质中产生的损失要大。因为介质损失要在绝缘内部产生热量，所以介质损失越大，在绝缘内部产生的热量越多，从而使介质损失进一步增加，如此循环，最后可在绝缘最薄弱之处形成击穿，故测量介质损失角对判断设备的绝缘状况有着特别的重要意义。对单一绝缘材料，测量损失角是能很灵敏地检测出其绝缘缺陷的，如绝缘油，好油的损失角可小至0.0001，差油的损失角可达0.1，二者差别为11000。由此可见，介质损失角试验的灵敏度比耐压强度试验的灵敏度要高的多。对于电气设备绝缘的实际情况，一方面是看损失角的绝对值，

20、更重要的是求得不同电压下损失角的变化曲线，找出游离点。一般在有夹杂气隙的绝缘物中，当电场强度未达到使气体发生游离之前，电压的生高对损失角影响不大；但当电场强度达到一定数值后，气体发生游离，则损失角急剧增加，此点即为游离点。所以通过损失角与外部电压的关系曲线可以判断出设备是否存在绝缘缺陷。测量损失角的仪器及方法有很多，现场应用较多的有QS1型交流电桥及ZT-1型介质测量仪，后者可带电测量。在测量大容量设备时，也可使用瓦特表法。这里仅对QS1型交流电桥的测试方法进行简单的介绍。二、试验方法及步骤1、QS1型交流电桥的使用方法（1）正接线法：如图31所示。该方法适用于两极对地绝缘的被试品，由于正接线

21、时，电桥本身处于低压，故操作安全，并测量准确度高。 标准电容器 高压 B Cx Cn E Cx 1 4 2 6 53 7 8 9 U 10 11 220V图31 QS1型正接线法接线图1分流器开关S1；2tg（%）调节旋钮；3极性转换开关S2；4检流计频率调节；5滑线电阻R1；6R3调节旋钮；7检流计灵敏度调节；8电源开关；9检流计；10低压法测量接线柱；11电源接线柱。（2）反接线法：如图32所示。该方法适用于一极对地绝缘的被试品，由于反接线时，Cx、Cn、E均处于高压，必须妥善绝缘，安全距离不小于100毫米，标准电容器的外壳（带有高压），也必须对地绝缘。当接到被测试品上的屏蔽线不够长时，若

22、被试品电容量小于0.1微法时，必须采用屏蔽线接长；若被试品电容量大于0.1微法时，可采用没有屏蔽的导线接长。 标准电容器 高压 Cx B Cn E Cx1 4 2 6 53 7 8 9 U 10 11 220V图32 QS1型负接线法接线图1分流器开关S1；2tg（%）调节旋钮；3极性转换开关S2；4检流计频率调节；5滑线电阻R1；6R3调节旋钮；7检流计灵敏度调节；8电源开关；9检流计；10低压法测量接线柱；11电源接线柱。（3）低压法：如图33所示。该方法用于测量试品的容量，测量损失角时准确度不高，故只用来测量电容量。 Cx E Cn1 4 2 6 53 7 8 9 10 Cx 11 22

23、0V图33 QS1型低压法接线图2、操作步骤（1）根据现场试品选择接线方法（试验时为正接线法），接好线后经指导教师检查其正确性；（2）将R3、tg（%）及检流计灵敏度等旋钮均置于零位，极性开关置于“断开”位置；（3）合上电桥的电源开关，此时检流计刻度盘玻璃上应出现一条狭窄的光带，若光带不在刻度盘中间，可调节“调零”旋钮，使光带位于中间位置；（4）合上高压试验电源，升至所需要的电压（一般为额定电压的120%）；并将极性开关旋至“+tg”位置上；（5）调节检流计灵敏度开关，使光带达到最大宽度（一般为满刻度的2/3左右）；（6）再调节检流计的“频率调节”旋钮，使光带进一步加宽，若光带超过刻度盘时，可

24、适当减小检流计的灵敏度；（7）调节R3使光带变窄，当调节R3不明显时，再调节tg（%）使光带进一步变窄，当光带窄到4mm以下时，再加大检流计的灵敏度，然后反复调节R3、tg（%），直到检流计灵敏度调至最大位置，再进一步细调R3、tg（%）使光带变的最窄（一般不超过2mm）；（8）读取tg（%）上的数值，即该试品的介质损失角。三、测量结果的分析与判断介质损失角在一定条件下是一个固定值，测量介质损失角对单一介质的反应比较灵敏，对大型设备的绝缘并不十分有效，对可以分解的设备，若整体测得损失角较大时，可分为若干部分进行试验。例如：一台电压互感器，若整体测得tg=14%，分解试验测得绝缘油tg=2%，芯

25、子tg=4.4%，套管tg=22.5%，须进一步检查，发现套管上有裂纹。对介质损失角值进行判断的基本方法除与有关“标准”规定值比较外，还要与历年值进行比较，观察其发展趋势。根据设备的具体情况，有时即使数值上仍低于标准值，但增长迅速，也要充分引起注意。此外，还要与同类设备比较，是否有明显差异，若有不同，可配合其它试验方法，如：绝缘油试验、直流泄漏试验、提高试验电压等进行综合判断。实验四 交流耐压试验交流耐压试验是把工频交流电压提高到设备绝缘应该承受的过电压加到设备上，考验其绝缘是否能满足运行要求。因为电力设备在运行中不但要承受工作电压，同时还必须能够承受可能发生的过电压。按照国家的标准规定，在设

26、备上加工频过电压1分钟，无闪络或击穿发生，则该设备绝缘是合格的。经验表明，若能经受1分钟交流耐压的电气设备，在运行中都能保证运行安全。由于交流耐压试验的试验电压一般比运行电压高很多，对于固体有机绝缘来说，它会使原来存在的绝缘弱点进一步发展（但又不致于在耐压时击穿），使绝缘强度逐渐衰减，形成绝缘内部恶化的积累效应。因此，必须正确地选择正确的试验电压值，而且在试验前，先进行绝缘电阻及吸收比测试和直流泄漏及耐压试验等，初步检查绝缘的状况。若发现绝缘有缺陷时，处理后再进行交流耐压试验。一、试验设备介绍1、高压试验变压器高压试验变压器是用来产生交流高压的设备，其输出高压受操作台的控制，一般为设备额定电压

27、的34倍。最高可输出50KV。2、操作台用来调节试验变压器输出高压（050KV）。其主要功能有：调节输出电压、低压测量、高压间接测量、继电保护等。3、高压静电电压表（Q4-V型）高压静电电压表是直接测量高压侧电压的一种光标指示高压电表，它适用于直流及宽频率范围内交流电压的测量，本仪表的准确度极高为10级。4、保护球间隙是用一定直径的球形电极构成的空气间隙，若外界条件不变，则一定的间隙对应一定的放电电压；间隙改变，放电电压也随着改变，利用这一特点，就可用球间隙来进行电压的测量和保护。下表为球间隙对应的放电电压（峰值）：球经为15厘米。间隙距离（厘米）0.500.600.700.800.901.0

28、1.2放电电压（千伏）16.819.923.026.028.931.737.4间隙距离（厘米）1.41.51.61.82.02.22.4放电电压（千伏）42.945.548.153.559.064.570.0间隙距离（厘米）2.62.83.03.54.04.55.0放电电压（千伏）75.580.585.598.0110122133注：当用有效值时，表中的电压值均除以2 。二、试验接线交流耐压试验的接线，应根据被试品的具体情况（试验电压及电容量等）结合现场试验设备的条件选定。通常用于成套交流耐压试验设备组成的一般接线，如图41所示。 B R1 DK RD 4JC TY V1 R2V HD LD

29、LJ A V2 Cx 2JC 3JC 4JC G TA XK QA JC LJ 1JC uA DK2图41 交流耐压试验接线图B试验变压器；R1、R2限流电阻；G球间隙；Cx被试品；V2高压静电电压表；DK1、DK2刀闸；RD熔断器；JC交流接触器；LJ过流继电器；TA停止按钮；XK限位开关；QA起动按钮；TY单相自耦调压器；LD绿色指示灯；HD红色指示灯。三、试验步骤1、按图41所示进行接线，并经指导教师检查无误后，才可进行下一步试验；2、正式试验前，先拆除高压引向被试品的接线，检查调压器是否在零位，调节保护间隙，使其放电电压为试验电压的1.11.15倍，合上电源开关，将电压升到放电电压，校

30、验放电电压是否正确，若有误差，须重新调整保护间隙。保护间隙满足要求后，将电压降到零，最后切断电源，并对高压侧进行放电；3、接上被试品，合上电源开关，开始升压。升压速度不能太快，一般以每秒3%的试验电压均匀升压，达到试验电压时的时间应为1520秒，在升压过程中要密切监视有关仪表、高压回路及被试品的变化；4、当电压升至试验电压后，开始计算时间和读取试验电压及电容电流，待耐压1分钟后，迅速而均匀地将试验电压调回零位，断开电源，对高压侧及被试品进行放电。5、在生压和耐压过程中，若发现下列不正常现象时，应立即降压，断开电源，并挂上地线再检查其原因，一般不正常现象有：（1）电压表指针摆动很大；（2）毫安表指示急剧地增加；（3）调压器升压，电流上升，而电压基本不变，甚至有下降的趋势；（4）发现绝缘烧焦外了味或冒烟现象；（5）被试品发出不正常的响