电气绝缘测试技术期末复习题.docx
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电气绝缘测试技术期末复习题
电气绝缘测试技术复习知识点
第一章
1、绝缘电阻的定义
定义：
施加于绝缘体上两导体之间的直流电压与流过绝缘体的稳态泄漏电流之比。
分类：
体积电阻和表面电阻。
P2
体积绝缘电阻Rv=U/Iv
表面绝缘电阻Rs=U/Is
Rv∥Rs绝缘电阻是体积电阻与表面电阻并联组成的。
具体关系请参考书上第4页
性能：
用绝缘电阻表征绝缘结构性能
体积电阻率的单位是（欧姆/米）表面电阻率的单位是（欧姆）
1、绝缘电阻不仅与绝缘材料的性能有关，还决定于绝缘系统的形
状和尺寸；而电阻率则完全决定于绝缘材料的性能。
2、由于表面电阻率对外界的影响很敏感，所以绝缘材料的电阻率
一般是指体积电阻率。
2、影响绝缘电阻的因素
（1）温度：
T→R（ρv）（离子电导为主体）
（2）湿度：
δ（%）→R（ρv）所以材料吸湿后，要先进行烘干在进行使用
（3）电场E不高，一般R（ρv）与E无关（线性材料）
高场强是E→R（ρv）（非线性材料）
电压升高时，绝缘体中有缺陷，也会导致绝缘电阻下降
（4）辐射：
剂量→R（ρv）
（5）交联：
无影响，高温下交联击穿强度高
3、预处理的条件和目的
预处理的条件：
规定大气压下，温度23+-2℃，相对湿度50+-5%，处理24小时；
预处理的目的：
消除试品经历的历史条件不同对测试结果的影响
4、※二三电极的优缺点
二电极优点：
结构简单
缺点：
无法将体积电流与表面电流分开，存在边缘效应。
用途：
适用于薄膜材料的测试
三电极优点：
将体积电流与表面电流分开，消除了边缘效应，均化电场
缺点：
高频下，存在T型干扰网络
5、※电极材料的选材原则
选择材料的原则：
1.导电性好
2.与被测材料紧密接触
3.化学性能稳定，不和被测材料发生化学反应
4.经济、操作方便
试样的选择
厚度：
取决于材料的厚度。
一般不超过4mm。
大小：
比电极的最大尺寸至少每边大7mm。
电极的名称
6、※※高阻计法的测量原理图
高阻计法（P15图1-15）
Rx=
，Rn最大1012Ω，放大器输入阻抗>1014Ω。
高阻计负反馈放大电路，可测范围可达1017Ω，测试误差为10%
适用于绝缘材料性能的测试。
（图见书上）
提高测量精度的方法：
1、加大电压，但不能太高，以免击穿试样。
2、增大RN，但也不能太大，应保证Ri>>RN,一般RN=Ri/100
3、减小Ip，提示指示器的灵敏度
4、提高S，但应避免噪声的影响
7、※影响绝缘电阻测量的因素及消除措施
一、误差的来源
1.仪器的误差
电桥法：
Rx=RN
检流计法：
Rx=
2.漏电流及其消除方法
漏电流有两种：
由高压泄露到测量极IH→M，Rx产生负误差（把合格判为不合格产品）
由测量极泄露到保护极IM→G，Rx产生正误差（把不合格产品判为合格产品）
减小误差的措施:
IH在漏路径中放置接地金属物
IM高阻计采用负反馈电路，等效输入阻抗为Rf（Rf比R小2～3个数量级
外来电势：
标准条件下使用仪器，良好屏蔽及接地
剩余电荷（退极化电流）
先测Rv，后测Rs时；测Rv后要充分放电，一般不小于5分钟
8、※测量绝缘电阻的各种方法的特点及适用范围
1、直测法
（1）欧姆表法
特点：
最方便
适用范围：
灵敏度不高的场合，例如，现场的测试。
测量范围为0-100M欧姆
（2）检流计法
特点：
灵敏度高。
电压范围100-1000V；检测电流10*10（-10）A；最大电阻10（12）—
10（13）
适用范围：
工厂产品测试
（3）高阻计法
特点：
两种方法：
1.振动电容法2.斩波式放大器
检测电流《10（-10）欧姆检测电阻》10（14）欧姆
适用范围：
适用于绝缘材料的测试
2、比较法
（1）电桥法
优点：
实验结果与试验电压无关，准确度最高，可测电阻10（14）欧姆，量程广。
缺点：
需要人为调节，比较麻烦，操作不方便，在工程上为广泛应用。
（2）电流比较法
设备与检流法相同，测试过程、原理、公式不同，精度高。
适用范围：
适用于产品绝缘的检测。
3、充放电法
（1）充电法
优点：
与高阻计法比，提高测试灵敏度，满足更高绝缘电阻的测试，充放电法是目前为止
测量绝缘电阻“最灵敏”的一种方法，可达到10（19）欧姆
（2）自放电法
优点：
测量线路简单
缺点：
适用范围：
适用于试样的电容已知的试样
小结：
对绝缘电阻的测试可以分为三大类：
1、直接发：
检流计、高阻计
2、比较法：
电桥比较、电流比较
3、充放电法：
充电、自放电
原理及测量范围
绝缘材料测试常用高阻计法
工程上较少用充放电法
要求精确测试用电桥比较法，但量程到1015Ω。
第二章
1、※相对介电常数和损耗角正切值的定义、等效电路及串并联等效电路参数的关系
定义：
1在同一电极结构中，电极周围充满介质时的电容Cx与周围是真空似的电容C0之比
Cx—用绝缘填充时电容
C0—几何电容，
2是样品在施加电压时所消耗的有功功率与无功功率的比值
对于并联等效阻抗
对于串联等效阻抗tanδ=wRsCs
对于tanδ两者完全等效，即
∴得到
，
2、影响相对介电常数和损耗角正切值的因素（图片见书上）
㈠εr：
1.温度:
2.湿度：
受潮，εr升高
3.电压U→E，一般εr不变
但夹介质：
Eεr（但增加幅度不大）
4.频率：
㈡tanδ
1.温度:
2.湿度：
受潮，tanδ
3.电压（或电场）
4.频率：
3、※一般高压西林电桥的原理图，读数公式的推导及灵敏度分析
ZNZ3=ZxZ4
ψN+ψ3=ψx+ψ4
经推导：
并tanδ<0.1
tanδ=wR4C4
当w=100π，R4=
Tanδx=C4（以μF为单位的读数）
灵敏度分析：
1.
试验电压与灵敏度成正比
2.电源频率f，灵敏度
3.CN，灵敏度
4.
Zg，灵敏度下降
4、※一般高压西林电桥的不足，高精密西林电桥进行哪些改进
一、一般西林电桥存在不足
1、C、D平衡对屏不等电位，分布电容及漏导的影响
2、R
、R
残余电感及杂散电容
二、消除分布电容、漏导
1、从用电压跟随器（驱动屏蔽技术）
2、构造辅桥（互格纳接地）辅桥：
辅助电源构造辅桥
①S→M主轿测量调R
C
②S→G
②
①②不断反复
S→G、S→M同时平衡
三、减小
、
残余电感、杂散电容及
的影响—“找对称”
ZxZ4=ZnZ3
ZxZ4=ZnZ3
ψx+ψ4=ψN+ψ3
R1=R2=10000Ω
R4=R3=
Ω
5、T型干扰网络对测试的影响，有几种机制
①R2=R2临界=
|△tanδ|max=
②R2＜＜
△tanδ=-
由于三电极系统易构成“T型”干扰网络，对tanδ测试产生负误差，且误差与频率成正比，因此高频下tanδ的测量只能用二电极系统不采用三电极系统。
③R2＞＞
△tanδ=
构成“T型”干扰网络有几种可能
1三电极系统自身
2屏蔽不良，且有接地的物体
3测试极有气泡
6、接地试品损耗角正切值的测量方法，各有什么优缺点
一、
反接西林电桥（P34图2-10）
主桥处于高压侧
（一）采用绝缘杆
试验电压20KV以下
（二）法拉第笼
（P34图2-10）
一、
对角线接地西林电桥
第一步：
S1短路，S2开路，调C2，R2电桥平衡，平衡后固定C2、R2的值
第二步：
S1断开，S2接合，调C4，R4平衡
tanδ=wC4R4
*7、强电场干扰下，可采取哪些方法测量，各有什么特点
措施：
①屏蔽
在试品的测试的系统和干扰源之间使用，由于场地空间限制，只在实验室使用
②移相法
缺点：
需要专门的移相器，接线复杂，测量时间长，场地使用受限
③倒相法：
正、反两次测量取平均值（精度要求不高）
优点：
接线简单，速度快
缺点：
准确度低，干扰强烈是更低
*8、高频损耗测试技术与工频有何不同
1电极系统工频：
三电极系统
高频：
二电极系统
2可调元件工频：
R、C
高频：
C
3测试方法工频：
直接法（一次）
高频：
替代法（二次）
9、变电纳法测高频损耗的推导过程
由电路求I的函数I0=f（w,L,C0）去掉试品
Ii=（w,L,Ci,Cp,Rp）求Ur→
不接试品：
接入试品：
试品电容：
第三章
1.介电强度试验的基本概念及影响因素
概念：
指绝缘材料承受电场作用的能力
1.温度T，Eb（Ub）
对绝缘油
2.固体：
与P关系不大
气压P液体：
P，Eb（Ub）稍微有些增大，但很小
气体：
3.湿度：
一般情况，受潮后Eb（Ub）
对于极不均匀电场下，相对湿度，Eb（Ub）
4.直流：
击穿电压在两者中间（接近工频）
电压的波形工频：
击穿电压最低
冲击：
击穿电压最高
5.电压作用时间tEb（Ub）
6.电压的极性效应：
均匀场下无
负极：
电晕起始电压低，击穿电压高
7.厚度：
dUbEb
2.介电强度试验时，煤质、电极的选择原则
煤质：
1.煤质的电场强度Em高
2.煤质的εm、γm要大，但γm不能太大，引起热击穿
3.传热性能好
3.※工频介电强度试验原理图，系统的组成及各部分功能
T1：
调压器-调节电压升压的方式和速度
T2：
高压试验变压器-提供试验所需的工作高压
R1：
保护电阻-限制试样击穿时流过变压器的电流
R2：
保护电阻（保护对象球隙）
G：
球隙（作用：
1、保护对象C0-耐压试验
2、测量-击穿试验）（此图以老师讲的为准）
C0：
试样
4.工频高压的测试方法及各自特点
1.静电电压表法
测量电压高，分辨率高，测量结果为有效值
2.球隙放电法
优点：
精度高
缺点：
麻烦多数用于校正
3.电压互感器
精度高，造价高，适用于电力系统和高压试验
4.分压器法
5.测量绕组法精度不高
5.※直流高压发生器的原理图（倍压电路）
电压脉动系数的影响因素
6.直流高压的测试方法
1球隙击穿法
2静电电压表
3高电阻加毫安表法
4电阻分压器
电阻分压器
7.※冲击电压发生器的原理（P91图3-27）
当Ca上电压近似≈Ci电压，球隙g放电停止，Ca通过Rt放电形成波尾。
波头：
Tf≈3.25CaRf=1.2±30%us
波尾：
Tt≈0.7CaRt=50±2%us
第四章
1、局部放电的含义、产生原因及其危害
定义：
在电场作用下，绝缘中局部区域发生放电短路，但绝缘内部仍然保持绝缘性能的现象
原因：
1、复合绝缘
2、介质中的缺陷-气隙、油隙、杂质
3、工艺和结构设计的缺陷使局部电场集中-电极尖角、毛刺、导电杂质
4、老化-绝缘的老化
危害：
1、电气系统的局部放电，对电信号产生干扰
2、局部放电引起的绝缘的老化
声、电、光、热、O3，在光、电、热作用下产生老化，丧失绝缘作用，导致性能下降，最终导
致击穿
2、局部放电表征参数
1、放电起始电压
当外电压上升时，达到能观察到出现局部放电的最低电压
2、熄灭电压
当外电压逐渐下降时，到观察不到PD时，外加电压最高值
对油纸绝缘1》2对固体绝缘两者相差不大
3、实际放电量qc
由于
∴
4、视在放电量
5、视电能量W==
6、放电相位
7、放电重复率
8、平均放电电流
9、放电功率
4、
※脉冲电流法（直接法）的原理图，测试原理及灵敏度分析
T1—隔离变压器、T2—调压器、T3—高压试验变压器、F1—低压滤波器、F2—高压滤波器、
Cx—试品、Ck—耦合电容器、Z—检测阻抗、D—检测仪、R—保护电阻
原理图P124图4-11a）
测试原理：
如上
灵敏度分析：
1、Z的接入形式
2、RC型检测阻抗
优点：
频带较宽
缺点：
灵敏度低
3、RLC型检测阻抗
优点：
灵敏度高，抗干扰能力强
缺点：
频带较窄，检测信号为震荡波，不利于分析局放机理
4、R型阻抗
优点：
频带最宽
缺点：
抗干扰能力差，灵敏度低
5、两种平衡法各自的特点
1、直测法
常遇到干扰，能抑制共模干扰的优良性能，广泛应用，灵敏度低
2、差分法
利用了与试样介质相同的电容器代替标准电容器，提高抗干扰能力
6、测量系统放大器的选择
1、RC型检测阻抗选择宽低频放大器
2、RLC型检测阻抗选择选频放大器
7、局部放电测试系统的分度校正
用模拟局部放电的校正脉冲，通过一个分度电容器，施加于试样两端，使试样两端注入瞬变电荷q，以此确定示波器单位高度代表的局部放电量
8、电缆PD定位
定位图P149图4-33
9、※局部放电的抗干扰技术
1、干扰的鉴别
（1）仪器本身的干扰：
仪器的输入端短路，使仪器处于工作状态，并将灵敏度调到所需程度，出现
的干扰即为仪器的噪声干扰。
（2）空间干扰：
将测量仪器和回路连接好，接线布置与测试相同，不接电源，调到工作灵敏度，出
现新干扰为空间干扰。
（3）来自电源的干扰：
接上电源，稍加一点电压，出现新干扰为电源干扰。
（4）试品以外放电干扰：
用无PD的电容代替试品，电压升到所需电压，在（3）的基础上产生新干
扰，则为试品以外放电干扰。
2、抗干扰技术
1、屏蔽
2、接地-单点接地
3、滤波-低通滤波、带通滤波、数字滤波
4、差动补偿法-平衡法
5、特征识别脉冲鉴别
开窗口技术
6、统计处理和相关分析
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