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1、高电压技术,高电压工程系李黎,本次课程,绝缘电阻测试绝缘电阻吸收比泄漏电流测量tg 的测量西林电桥的原理倒相法,2,3,电气设备绝缘试验,大量试验以了解设备绝缘状况，确保安全运行非破坏性试验：绝缘性能测试破坏性试验：耐压测试,4,4.1 绝缘电阻试验,电气设备的绝缘，绝大多数是组合绝缘。双层介质的吸收现象：,吸收电流：由空间电荷极化造成,5,介质受电过程：,合上S，C1和C2被充电，起始时刻,6,稳态后，绝缘电压按电阻分配,7,由电路理论的三要素法：,8,泄漏电流Ig,吸收电流ia,当绝缘严重受潮或出现导电性缺陷时，R1、R2或两者之和显著减小，Ig大大增加，而Ia迅速衰减,由KCL,9,绝缘
2、电阻,所测绝缘电阻是随测量时间变化而变化的，只有当t时，其测量值为R=R，但在绝缘电阻试验中，特别是电容量较大时，很难测量R的值，因此，在实际试验中，规程规定，只需测量60s时的绝缘电阻值，即R60S的值，当电容量特别大时，吸收现象特别明显，如大型发电机，可以采用10min时的绝缘电阻值。,10,定义吸收比K：加压60秒时的绝缘电阻与15秒时电阻之比值 对大电容量试品（也称极化指数P）：为加压10分钟时的绝缘电阻与1分钟时电阻之比值 电力设备预防性试验规程等规定：电力变压器及大型发电机凡采用沥青浸胶及烘卷云母绝缘者：K值应不小于1.3，P值应不小于1.5；大型发电机采用环氧粉云母者：K值应不小
3、于1.6，P应不小于2.0；发电机容量在200MW及以上，推荐测量K2值。,11,绝缘状态的判定1，若绝缘内部有集中性导电通道，或绝缘严重受潮，则电阻R1、R2会显著降低，泄漏电流大大增加，时间常数大为减小，吸收电流迅速衰减。2，即使绝缘部分受潮，只要R1与R2中的一个数值降低，值也会大为减小，吸收电流仍会迅速衰减，3,绝缘不良会造成吸收比K（及极化指数P，下同）的下降。当K1或接近于1，则设备基本丧失绝缘能力。K1.3时，就可判断绝缘可能受潮,不同绝缘状态下的绝缘电阻的变化曲线,12,兆欧表原理（手摇式俗称摇表）,I1流过R1，产生力矩M1，I2流过R2Rx，产生力矩M2，角度反映力矩差,R
4、x绝缘电阻,13,L/E/G三端子,采用兆欧表,消除表面泄漏电流的影响,线路端子L接地端子E保护端子G,14,绝缘电阻试验的用途,可发现普遍性缺陷两极间有穿透性的导电通道受潮表面污垢（比较有无屏蔽极时的值即可）因施加电压低，不可发现，绝缘中的局部缺陷（裂缝、气泡、开裂等）绝缘的老化（仍保持高阻值）,15,三、泄漏电流的测量,（1）试验电压高，能发现兆欧表所不能发现的某些缺陷（2）施加的直流电压逐渐升高，可观察泄漏电流的变化，以判断绝缘（3)使用带屏蔽的微安表，屏蔽杂散电流,屏蔽：电晕电流和表面泄漏电流,16,4.2 介质损耗角正切的测量,与绝缘电阻的测量相比，介质损耗因数是表征绝缘功率损耗大小
5、的特征参数，与绝缘的体积大小无关。tg在反映集中缺陷时不灵敏，测tg法适合检测分布性的绝缘缺陷。,4.2.1 可检测的缺陷种类,17,4.2.2测量原理,一、西林电桥高压臂：代表试品的Zx；无损耗的标准电容CN低压臂：处在桥箱体内的可调无感电阻R3（Z3）；无感电阻R4和可调电容C4的并联（Z4）电桥平衡：检流计G检零 保护：放电管,西林电桥的基本回路,18,电桥的平衡条件：导纳平衡,19,工频下，角频率固定，R4固定,=2f=100tg=R4C4=KC4106 式中C4的单位是F，若C4以F计则可得到 tg=KC4 式中 K的单位为F-1。,20,二、影响测量准确度的因素,1、外界电磁场的干
6、扰（1）杂散电容：高压引线与低压臂之间有电场的影响，可以看作其间有杂散电容Cs。由于低压臂的电位很低，Cx和CN的电容量很小，如CN一般只有50100pF，杂散电容Cs的引入，会产生测量误差。若附近另有高压源，其间的杂散电容Cs会引入干扰电流iS，也会造成测量误差。还有外界高压电源的干扰（2）电场干扰：杂散电容导致的干扰电流（3）磁场干扰：电桥接线内感应干扰电势，影响平衡,21,抗干扰措施（1）屏蔽,22,现场的试品：难以实现屏蔽，故干扰较严重两次测量法（倒相法）：第一次测得tg1和Cx，然后倒换试验变压器原边电源线的两头(试验电压U的相位转180)，测得第二次的数值tg2和Cx，可用下式计算
7、得准确的tg和Cx值：,西林电桥的基本回路,（2)倒相法,23,倒相法原理,损耗电流矢量分别在x轴和y轴进行投影：,倒相法原理,tg是很小的值，因此近似有：代入相关值：,24,25,三、角差测量法,原理：通过直接测量电压和电流的相位角差来测量tan 方法：同时测量流过标准电容器电流（其相角与流过试品的容性电流的相角一致）和流过试品的电流（全电流），得到二者之间的相角差，从而可以计算tg的数值。通过数字处理实现。有逐步取代平衡法测量的趋势。,26,四、现场的变通措施：反接法,适用情况：现场大型设备固定接地时问题：桥本体处于高电位，操作困难对策：当电桥电压不高时（如10kV），可用绝缘材料做操作把手；当电桥电压较高时，操作者与桥本体在法拉第笼内,
