第六章电气试验编写稿件资料Word文件下载.docx
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如图6-1为电桥法测量绕组直流电阻的接线。
二、测量绝缘电阻和吸收比
测量电气设备的绝缘电阻，是检查其绝缘状态，判断其可否投入或继续运行的最为简便的辅助方法，电气设备的绝缘电阻与其绝缘上所施加的电压和所通过的电流有关，因而将施加在绝缘上的直流电压V和通过它的总电导电流（包括沿绝缘表面的泄漏电流和通过绝缘内部的电导电流）之比称为绝缘电阻．如以R表示绝缘电阻，则它们的关系为：
R=V／I（6-2-1）
1、测量绝缘电阻
在现场普遍采用兆欧表来测量电气设备的绝缘电阻。
常用的兆欧表多数为手摇式，所以又称摇表。
现在也有用电动机驱动的兆欧表以及采用晶体管的兆欧表。
兆欧表用MΩ（兆欧）表示。
2、测量吸收比
有些绝缘物体，在直流电压的作用下，其电导电流瞬间即可达到稳定值，所以测量这些材料的绝缘电阻时，也很快就达到稳定值。
但对于发电机、电动机、变压器，电缆、互感器等电器设备而言，它们的绝缘是由复合介质构成，在直流电压的作用下，会产生多种极化现象，而且从极化开始到完成需要相当长的时间。
电路中的电流主要由电导电流、电容电流、吸收电流三部分组成，随着加压时间的增长，三种电流的总和值下降，绝缘电阻相应增大，这就是绝缘电阻的吸收现象。
一般来说，设备的容量愈大，吸收现象愈明显。
但当绝缘受潮或有缺陷时，电流的吸收现象却不明显，总电流随时间而缓慢下降。
一般情况下，可以根据15s和60s的绝缘电阻比值来判断绝缘的状况，这一比值称之为绝缘电阻的吸收比，用K表示。
K=R60/R15（6-2-2）
式中R15——加压15s时的电流和相应的绝缘电阻；
R60——加压60s时的电流和相应的绝缘电阻。
3、影响绝缘电阻测量结果的因素
影响绝缘电阻测量结果的因素主要有温度、湿度和放电时间。
绝缘电阻随温度升高而降低；
湿度越大绝缘电阻越小；
测试完毕之后应将试品充分放电，放电时间应大于充电时间，否则在重复测量时会造成绝缘电阻值增大的假象。
三、直流泄漏电流及直流耐压试验
直流耐压试验与直流泄漏电流的测量是考验绝缘的耐电强度、检查绝缘的状况、发现局部缺陷的行之有效的办法。
进行直流泄漏试验时所施加的电压较测量绝缘电阻时兆欧表的电压要高。
1、直流泄漏电流试验原理
直流泄漏电流试验主要是在试验设备上加规定的直流试验电压，测量通过设备的电流大小来反映设备的绝缘状况，其测试原理是欧姆定律。
2、直流泄漏电流试验的特点
（1）直流泄露电流试验时所用的电源一般采用可调的直流高压装置，并用微安级电流表直接测量流过试品的电流。
（2）试验电压较高，并可随意调节。
（3）根据被试品不同的电压等级施以相应的直流试验电压。
（4）测泄漏电流比用绝缘电阻表测绝缘电阻更易发现某些绝缘缺陷（如瓷质绝缘裂纹、局部损伤、绝缘油劣化、绝缘沿面炭化等）。
（5）用微安级电流表监测泄漏电流，灵敏度高，可多次重复比较。
（6）根据泄漏电流测量值可以换算出绝缘电阻值，而用绝缘电阻表测出的绝缘电阻值一般不能换算出泄漏电流值。
3、试验结果判断方法
将试验电压值保持规定的时间后，如试品无破坏性放电，微安表指针没有向增大方向突然摆动，则认为直流耐压试验通过。
温度对泄漏电流的影响是极为显著的，因此，最好在以往试验相近的温度条件下进行测量，以便于进行分析比较。
4、注意事项
试验完毕、降压、切断高压电源后，均应对被试设备进行充分放电。
放电前被试设备应先通过有高阻值电阻的放电棒放电，最后直接接地放电。
对大容量试品如长电缆、电容器、大电机等，需放电5min以上，以使试品上的充电电荷放尽。
另外对附近电气设备，有感应静电电压的可能时，也应予放电或事先短路。
经过充分放电后，才能接触试品，进行更改接线或结束试验，拆除接线。
对电力电缆、电容器，发电机、变压器等必须先经适当的放电电阻（如放电棒）对试品进行放电，如果直接对地放电可能产生频率极高的振荡过电压，对试品的绝缘有危害。
在表面泄漏电流影响较大的情况下，应采取屏蔽措施。
四、介质损耗试验
1、介质损耗的基本概念
绝缘材料在电压作用下，总会流过一定的电流，所以都有能量损耗。
我们把电介质在电压作用下产生的一切损耗称为介质损耗或介质损失。
如果电介质损耗很大，会使电介质温度升高，促使材料发生老化（发脆、分解等），如果介质温度不断上升，甚至会把电介质熔化、烧焦，丧失绝缘能力，导致热击穿，因此电介质损耗的大小是衡量绝缘介质电性能的一项重要指标。
2、介质损耗试验的基本原理
介质损失是绝缘介质在交流电场作用下的能量损失。
数值上为介质中的电流有功分量与无功分量的比值，它的大小用介质损失角的正切值tanδ表示，是一个无量纲的数。
用介质损失角的tanδ，可判断电气设备的绝缘状况，且比较灵敏有效。
一般用的试验仪器有QS1电桥，自动介损测试仪等。
3、介质损耗因数试验的目的
介质损耗因数测量是一项反映电气设备绝缘性能灵敏度较高的试验，它可以发现电力设备绝缘整体受潮、劣化变质及小电容试品贯通和未贯通的局部缺陷，但不易发现大电容试品的局部缺陷。
但如果绝缘内的缺陷不是分布性而是集中性的，则tanδ有时反映就不灵敏。
因此，测量各类电力设备tanδ时，能分解试验的尽量分解试验。
如测量变压器整体tanδ时，由于变压器整体绝缘体积比变压器套管大得多，套管的缺陷就不能灵敏反映出来，因此还须单独测量套管的tanδ。
4、影响测量介损tanδ的因素
在现场测试tanδ值时，由于被试物受电场、磁场、表面泄漏的影响，使得测试tanδ很困难，且往往使测得的tanδ值不真实。
同时tanδ值受温度的影响也很大，因此要在测试中正确地得出tanδ值，必须排除外界各种干扰因素，为判断被试品绝缘状况提供准确的依据。
5、tanδ结果分析
对于tanδ的分析，一是同历年测试结果进行比较，一是与同类设备进行比较，看其之间有无明显差异。
此外，还配合其他绝缘试验结果，进行全面综合分析判断，以确定试品绝缘状态。
五、交流耐压试验
工频交流（以下简称交流）耐压试验是考验被试品绝缘承受各种过电压能力的有效方法，对保证设备安全运行有重要意义。
绝缘电阻和吸收比试验、泄漏电流和直流耐压试验以及介质损失角测量试验等虽然能发现很多绝缘缺陷，但因其试验电压低于被试品的工作电压，往往对一些绝缘缺陷还不能检出，这对于保证电气设备安全运行是不够的。
为了进一步暴露设备缺陷检查电气设备绝缘水平和确定是否能投入运行，有必要进行交流耐压试验。
交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度的最有效和最直接的方法，它对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义，也是保证设备绝缘水平，避免发生绝缘事故的重要手段。
交流耐压试验能有效地发现电气设备存在的较危险的集中性缺陷。
但交流耐压试验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，使绝缘强度逐渐减弱，形成绝缘内部劣化的积累效应。
因此必须正确地选择试验电压的标准和耐压时间。
试验电压越高，发现绝缘缺陷的有效性越高，但被试品被击穿的可能性越大，积累效应也越严重。
反之，试验电压低，而难以发现缺陷，使设备在运行中击穿的可能性增加。
因此交流耐压试验必须按电气设备规定的试验电压进行试验。
图6-2交流耐压试验的常用原理接线。
图6-2交流耐压试验的常用原理接线
T1—试验变压器；
T2—调压器；
R1、R2—保护电阻器；
F—球隙；
S—开关；
CX—被试品电容；
C1、C2—分压电容器
绝缘击穿电压值不但与所加电压有关，而且还与加压的持续时间有关，尤其对有机绝缘更明显，其击穿电压随加压时间的增加而逐渐下降。
现有标准规定耐压时间为lmin，一方面是为了便于观察被试品情况，使有弱点的绝缘有时间暴露，特别是固体绝缘发生热击穿需要一定的时间，另一方面，又不致时间过长而引起不应有的击穿。
在进行交流耐压试验之前必须对被试品先进行绝缘电阻、吸收比；
泄漏电流、介质损失角等项目的试验，初步鉴定一下设备绝缘情况。
若已发现设备的绝缘情况不良（如受潮和局部缺陷等），则为避免在进行耐压试验过程中，造成不应有的绝缘击穿而延长检修时间或影响设备投入运行，应先进行处理后再做耐压试验。
1、试验方法
工频高电压通常采用高压试验变压器来产生。
对电容量较大的被试品，可以采用串联谐振回路来产生高电压，对于电力变压器、电压互感器具有绕组的被试品，可以采用100—300Hz的中频电源对其低压侧线圈激磁产生高电压。
2、试验注意事项
（1）交流耐压试验时加至试验标准电压后的持续时间，凡无特殊说明者，均为1min。
（2）升压必须从零开始，切不可冲击合闸。
升压速度在40％试验电压以内可不受限制，其后均匀升压，速度大约为每秒3％试验电压。
耐压试验后，迅速均匀降压到零，然后切断电源。
（3）任何被试品在交流耐压试验前，应测量绝缘电阻，合格后再进行试验。
（4）升压过程中应密切监视高压回路，监听被试品有何异响。
升至试验电压，开始计时读取试验电压。
时间到后，降压然后断开电源。
试验中如无破坏性放电或击穿发生，则认为通过耐压试验。
（5）对于绝缘良好的电气设备，在交流耐压中不应有击穿、放电及其他异常现象，在试验过程中应认真监视。
试品是否击穿可根据下述现象进行分析。
根据试验回路接入表计的指示进行分析：
一般情况下，当试验回路中电流表指示突然上升，电压表指示明显下降，说明试品已被击穿。
根据控制回路的状况进行分析：
如果过流继电器整定值适当，当被试品击穿时，过流继电器应动作，并使自动控制开关跳闸，若整定值过小，因电容电流的充电作用而使开关跳闸；
整定值过大时，即使试品放电或小电流击穿，继电器也不会动作。
因此正确整定过流继电器的动作电流是很重要的。
一般应整定为试验变压器额定电流的1.3—1.5倍。
根据被试品的状况进行分析：
被试品发出击穿响声（或断续放电声），冒烟、出气、焦臭、闪弧、燃烧等，都是不容许的，应查明原因。
这些现象如果确定是绝缘部分的，则认为是被试品存在缺陷或击穿。
（6）被试品为有机绝缘材料时，试验后应立即触摸，如出现普遍或局部发热，则认为绝缘不良，应即时处理，然后再作试验。
（7）对夹层绝缘或有机绝缘材料的设备，如果耐压试验后的绝缘电阻，比耐压前下降30％，则认为该试品不合格。
（8）在试验过程中，若由于空气湿度、温度，表面脏污等影响，引起试品表面滑闪放电，不应认为试品不合格，须经清洁、干燥处理后再行试验。
（9）耐压试验后应测量被试品的绝缘电阻。
第三节电机试验
电机试验包括发电机定子绕组绝缘试验、转子故障检查试验、特性试验和参数测量、交流电动机试验等。
我们主要讲一下电机的定期试验项目。
一、发电机定子绕组绝缘试验
发电机运行的可靠性和寿命很大程度上取决于定子绕组的绝缘。
定子绕组的主要试验项目包括定子绕组的绝缘电阻、吸收比或极化指数，定子绕组泄漏电流和直流耐压试验，定子绕组交流耐压试验等。
1、定子绕组的绝缘电阻、吸收比或极化指数
发电机定子绕组的绝缘电阻、吸收比或极化指数的测量，是检查绝缘状况最简便而常用的非破坏性试验方法。
（1）测量方法
1）额定电压为1000V以上者，采用2500V兆欧表，量程一般不低于10000MΩ，水内冷定子绕组用专用兆欧表，200MW及以上机组推荐测量极化指数；
2）一般应分相试验进行，分别测量每相或每分支对地及对其余接地相的绝缘电阻；
3）测量前被测绕组要充分放电，否则所测得的绝缘电阻值将偏高，吸收比值将偏低。
（2）分析判断
1）绝缘电阻值自行规定。
若在相近试验条件（温度、湿度）下，绝缘电阻值降低到历年正常值的1/3以下时，应查明原因；
2）各相或各分支绝缘电阻值的差值不应大于最小值的100%；
3）吸收比或极化指数：
沥青浸胶及烘卷云母绝缘吸收比不应小于1.3或极化指数不应小于1.5；
环氧粉云母绝缘吸收比不应小于1.6或极化指数不应小于2.0；
水内冷定子绕组自行规定。
2、定子绕组泄漏电流和直流耐压试验
1）直流耐压及泄漏电流测量的接线按微安表所处的位置分为高压侧和低压侧两种，见图11-3。
（a）（b）
图6-3直流耐压及泄漏电流测量试验接线图
（a）微安表在高压侧；
（b）微安表在低压侧；
Q—短路开关；
R—限流电阻；
C—稳压电容；
PV—高压直流电压测量表计
2）分析判断：
①在规定试验电压下，各相泄漏电流的差别不应大于最小值的100%，最大泄漏电流在20μＡ以下者，相间差值与历次试验结果比较，不应有显著的变化；
②泄漏电流不随时间的延长而增大。
3）注意事项
①应在停机后清除污秽前热状态下进行。
处于备用状态时，可在冷态下进行。
氢冷发电机应在充氢后氢纯度为96%以上或排氢后含氢量在3%以下时进行，严禁在置换过程中进行试验；
②试验电压按每级0.5Un分阶段升高，每阶段停留1min；
③泄漏电流随电压不成比例显著增长时，应注意分析；
④试验时，微安表应接在高压侧，并对出线套管表面加以屏蔽。
3、定子绕组的工频耐压试验
发电机定子绕组绝缘工频耐压试验接线，如图11-4。
图6-4发电机定子绕组绝缘工频耐压试验接线图
T-试验变压器；
TV-测量用电压互感器；
PV-静电电压表；
G-保护球隙
发电机定子绕组绝缘工频耐压一般在大修前或更换绕组后进行，试验方法如前所述。
注意事项：
（1）试验变压器必须满足试验电压的要求，并能提供试验时所需的电流；
（2）试验电压必须在高压侧测量，试验电压应尽量采用线电压；
（3）应在停机后清除污秽前热状态下进行。
处于备用状态时，可在冷状态下进行；
（4）水内冷电机一般应在通水的情况下进行试验，进口机组按厂家规定。
二、其他电机的定期试验
1、直流电机绕组的绝缘电阻测量
直流电机绕组的绝缘电阻用1000V兆欧表测量，对励磁机应测量电枢绕组对轴和金属绑线的绝缘电阻，绝缘电阻值一般不低于0.5MΩ。
2、中频发电机绕组的绝缘电阻测量
1000V以下的中频发电机绕组的绝缘电阻应使用1000V兆欧表测量；
1000V及以上者使用2500V兆欧表测量，绝缘电阻值不应低于0.5MΩ。
3、交流电动机的试验
（1）交流电动机的绝缘电阻值测量
1）额定电压3000V以下者，室温下不应低于0.5MΩ；
2）额定电压3000V及以上者，交流耐压前，定子绕组在接近运行温度时的绝缘电阻值不应低于UnMΩ（取Un的千伏数，下同）；
投运前室温下（包括电缆）不应低于UnMΩ；
3）转子绕组不应低于0.5MΩ；
4）吸收比自行规定。
说明：
①500kW及以上的电动机，应测量吸收比（或极化指数）；
②3kV以下的电动机使用1000V兆欧表；
3kV及以上者使用2500V兆欧表；
③小修时定子绕组可与其所连接的电缆一起测量，转子绕组可与起动设备一起测量；
④有条件时可分相测量。
（2）交流电动机绕组的直流电阻测量
1）试验周期为1年（3kV及以上或100kW及以上）；
2）3kV及以上或100kW及以上的电动机各相绕组直流电阻值的相互差别不应超过最小值的2%，中性点未引出者，可测量线间电阻，其相互差别不应超过1%；
3）其余电动机自行规定；
4）应注意相互间差别的历年相对变化。
第四节电力变压器试验
电力变压器的绝缘试验包括：
绝缘电阻、吸收比、泄漏电流、介质损失角的正切值、绝缘油和交流耐压试验。
另外，在变压器的试验中的几个重要项目还有变压器绕组的直流电阻测量和变压器的变比、极性和组别试验等。
一、测量绝缘电阻及吸收比
使用兆欧表测量绝缘电阻和吸收比，是检查变压器绝缘状态简便而通用的方法。
一般对绝缘受潮及局部缺陷，如瓷件破裂、引出线接地等，均能有效地查出。
1、测量绝缘电阻Rt
变压器绕组绝缘电阻的测定一般在大修后或1—3年进行一次。
通常采用2500V或5000V的兆欧表测量。
测量前后均应将变压器绕组短路接地，使其充分放电。
变压器瓷套管应该擦拭干净，去除污垢。
测量时，被测线圈的引线端应短接，非被测试的线圈引线端应短路接地。
由于Rt与变压器的容量和电压等级有关，随其几何尺寸、结构、材质、和干燥处理情况而不同。
同型号变压器的Rt可能相差很大，而无法统一规定标准。
因此，对于所测得的数值，通常是和同批生产的同类型变压器进行比较，或者把被试变压器的各线圈历次测量的数据相互进行比较。
测量温度以上层油温为准。
Rt还随温度变化，温度每上升10℃，Rt将降低约1.5倍。
因此，比较绝缘电阻数值时，应换算到同一温度。
交接试验时，绝缘电阻值不低于出厂试验值的70%。
吸收比对绝缘受潮反应比较灵敏，对于新装电力变压器，变压器电压等级为35kV及以上且容量在40000kVA及以上时，应测量吸收比。
吸收比与产品出厂值相比应无明显差别，在常温下应不小于1.3；
当R60S大于3000MΩ时，吸收比可不做考核要求。
变压器电压等级为220kV及以上，且容量在120MVA及以上时，宜用5000V兆欧表测量极化指数。
测得值与产品出厂值相比应无明显差别，在常温下应不小于1.3；
当R60S大于10000MΩ时，极化指数可不做考核要求。
小于上述数值时可能是干燥不良或绝缘有局部缺陷。
整体或局部严重受潮时，吸收比接近于1。
二、测量泄漏电流
测量泄漏电流与测量绝缘电阻相似，但因施加的试验电压较高，因而能发现某些绝缘电阻试验不能发现的绝缘缺陷，如变压器绝缘的部分穿透性缺陷和引线套管缺陷等。
试验时的加压部位与测量绝缘电阻相同。
试验电压的标准如表6-1。
表6-1油浸式电力变压器直流泄漏试验电压标准
绕组额定电压（kV）
6～10kV
20～35kV
63～330kV
500kV
直流试验电压（kV）
10
20
30
40
将电压升至试验电压后，在高压端读取lmin时通过被试绕组的直流电流，即为所测得的泄漏电流值。
泄漏电流的大小与变压器的绝缘结构，试验温度和测量方法等因素有关。
当绝缘良好时，利用泄漏电流值换算的绝缘电阻与使用兆欧表加屏蔽测得的绝缘电阻值接近。
对测量结果进行分析判断时，主要是与同类型变压器的历年试验数据进行比较，不应有显著变化。
若其数值逐年增大时，则应引起注意，这通常是由于绝缘逐渐劣化（包括绝缘油质）所致，若测量结果与历年数据比较突然增大时，则说明绝缘可能有严重缺陷，应查明原因。
对于电压为35kV及以上且容量为8000kVA及以上的变压器应在大修时或1—3年进行一次绕组连同套管的泄漏电流的测量。
测量时读取1min时的泄漏电流值，且与前一次测试结果相比应无明显变化。
三、测量介质损失（tanδ）
对容量为8000kVA及以上的变压器应在大修后或1～3年（也可自行规定）、必要时进行绕组连同套管一起的介质损失角正切值tanδ的测量。
这项测量主要是为了检查变压器是否受潮、绝缘老化，油质劣化、绝缘上附着油泥及严重局部缺陷等。
有时为了检查套管的绝缘状态，可单独测量套管的介质损耗正切值。
由于测量结果常受试品表面状态和外界条件（如电场干扰、空气湿度）的影响，要采取相应的措施。
如试验时远离或通过操作切除干扰源，采用屏蔽法消除电场干扰和表面泄漏的影响，用倒相法、移相法等减少测量误差。
测量时被测绕组两端短接，非测量绕组均要短路接地，以避免由于绕组电感与电容的串联作用，改变了电压与电流的相角差而给测量结果带来误差。
当绕组两端短路后，由于电容电流从绕组两端进入，在电感线圈流动的方向相反，产生的磁通互相抵消，使电感最小，故由电感带来的误差将大为减小。
在测量介质损失角正切值时，因变压器的外壳直接接地，所以只能采用QSl型交流电桥（或自动变比电桥）反接线进行。
变压器测量介质损失角tanδ值时应符合下列规定：
1、在20℃时330～500kV的tanδ值不大于0.6%，66～220kV的tanδ值不大于0.8%，35kV及以下的tanδ值不大于1.5%；
2、测量得到的tanδ值与历年的数值比较不应有显著变化（一般不大于３0％）；
3、测量时非被试绕组应接地或屏蔽；
4、测量温度以顶层油温为准，尽量使每次测量的温度相近。
5、尽量在油温低于50℃时测量，不同温度下的tanδ值一般可按下式换算
tanδ2=tanδ1×
1.3（t2-t1）/10（6-4-1）
式中tanδ1、tanδ2分别为温度t1、t2时的tanδ值。
四、测量直流电阻
测量变压器绕组直流电阻的目的是：
检查绕组接头的焊接质量和绕组有无匝间短路现象；
电压分接开关各个位置接触是否良好及分接开关的实际位置与指示位置是否相符；
引出线有无断裂，多股导线并绕的绕组是否有断股等情况。
变压器在大修时或改变分接头位置后，或者出口故障短路后需要测量绕组连同套管一起的直流电阻，1—3年进行1次预防性试验测量。
1、测量部位
（1）交接或大修时应在各侧绕组的所有分接头位置上的测量；
（2）对无励磁调压方式，在变换分接头位置后或每1—3年1次的测量，只在分接头位置上测量；
（3）对有载调压方式，在分接开关检修后，一般在所有分接头上测量。
2、注意事项
（1）测量时绕组温度的测定，当变压器的上、下层油温相差不超过3℃时，以上层油温作为绕组的温度。
当无法测定绕组温度时，测量结果只能按三相是否平衡进行比较判断；
（2）测量大型高压变压器绕组的直流电阻时，其他非被测的各电压等级的绕组应短路接地，以防止直流电源投入或开断时产生的高电压危及安全。
（3）测量结果的判断
1）1600kVA以上的变压器，各相绕组电阻相互间的差别不应大于三相平均值的2%，无中性点引出时的线间差别应不大于三相平
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