高电压技术讲义.docx

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高电压技术讲义

第四章高电压技术与电工材料

电力是国民经济的重要组成，为适应电力工业迅速发展的需要，目前各国正在相继发展大型电站，装机容量逐渐增大，巨大电能需向远方供电，电力系统向超高压、大容量、远距离发展。

随着电压等级的提高，有关输电线路和电气设备的绝缘问题愈显突出，我国规定1～220KV为高电压，330～765KV为超高压，1000KV及以上为特高压。

电力系统运行时，除了正常工作电压作用外，还受过电压的作用。

高电压技术即是研究高电压绝缘及其试验和电力系统过电压及其保护的一门学科。

第一节高电压绝缘

一、气体的绝缘强度

气体、特别是空气是电力系统中最常见的应用相当广泛的绝缘材料，气体放电的研究是高电压技术中的一个基本任务。

在通常情况下，由于宇宙射线及地层放射物质的作用，有少量带电离子，在强电场作用下定向运动形成电导电流。

当电场较弱时，电导电流极小，故可认为气体电介质是良好的绝缘体。

当气体上的电压达到一临界值时，间隙电流会突然加大，气体介质绝缘丧失，这种现象称为气体绝缘击穿，又称气体放电。

发生击穿时的临界电压称击穿电压或放电电压。

均匀电场中，击穿电压与间隙距离之比叫击穿场强，又称绝缘强度、耐电强度。

不均匀电场中，击穿电压与间隙距离之比叫气体介质的平均击穿场强。

气体间隙击穿后，会出现辉光放电、电弧放电、电晕放电等多种放电形式。

1.游离与扩散

气体原子在接受外界能量时，将引起内能的改变，当原子核外的电子吸收能量从低能级跃到高能级的过程称为激发。

如获得能量足够大，则可使束缚电子脱离原子核成为自由电子的现象称为游离。

根据能量来源的不同，游离有以下形式：

碰撞游离、光游离、热游离和表面游离等。

在电场作用下，带电质点得到加速，并与气体分子相碰撞，当其能量足够时，可使分子游离，这种游离形式为碰撞游离，由于电子质量小，自由行程（质点无碰撞走过的距离）大，易于积聚能量，因而碰撞游离主要是由电子碰撞引起的。

同样光辐射、热能都能引起气体分子发生游离，即为光游离、热游离。

金属表面电离有以下几种形式：

正离子撞击阴极、金属表面光照、强电场发射、热电子发射。

在发生游离的同时，也存在着相反的过程，即可通过使带电质点消失。

带电粒子由高浓度向低浓度运动的现象称扩散，它是由热运动造成的，与气体状态有关。

当正负粒子相接触变为中性粒子的过程即为复合。

带电粒子复合后，正负质点所带的能量将以光子的形式向四周发射，复合的速度取决于粒子的浓度。

2.均匀电场中的气体放电

二十世纪初，汤逊在均匀电场、低气压、小间隙的条件下进行了放电试验，根据试验研究结果提出了比较系统的理论和计算公式，解释了整个间隙放电的过程和击穿条件，这是最早的气体放电理论，称为汤逊理论。

汤逊理论适用于低气压、小间隙电场。

汤逊理论的主要内容：

电子的碰撞游离产生电子崩是气体放电的主要原因，电极的表面游离产生电子发射是维持气体放电的必要条件。

在均匀电场中，当电场强度足够大时气体分子将发生碰撞游离，游离后电子数目增加，在电场中运动获得动能，再次引起碰撞游离，电子数目象雪崩似增加，形成电子崩，当电子崩到达阳极时气体间隙被击穿。

由汤逊理论可得出击穿电压的计算公式，当气体和电极材料一定时，间隙的放电电压是气体压力P与间隙距离d乘积的函数，这个关系在汤逊之前已由巴申从低气压的实验中得出，故称巴申定律。

图4-1所示的曲线表明，随着气体压力与间隙距离的乘积的变化，击穿电压有一极小值。

这是因为当d一定时，随着p的增大，气体的密度增大，平均自由行程缩短，发生的有效碰撞次数减少，击穿电压将升高；反之，当p减小后，气体密度很小，电子与气体分子碰撞次数太少，击穿电压也将升高。

图4-1几种气体的击穿电压与pd乘积的关系曲线

1-空气；2-氢气；3-氮气

由于汤逊理论没有考虑到空间电荷对电场的畸变作用及光游离的影响，故有一定的局限性，不能用于解释大气放电。

而流注理论可以较好地说明大气压力下空气的击穿过程。

流柱理论认为电子的碰撞游离及空间的光游离是气体放电的主要原因，同时强调了空间电荷对电场的畸变作用。

流柱理论是以电子崩为基础发展的结果。

根据汤逊理论，电子崩形成后向阳极板运动，崩头有大量的自由电子，游离过程很强，崩尾则有许多正离子，其外形象一个头部为球状的圆锥体，如图4-2a所示。

随着电子崩走完整个间隙后，头部空间电荷的密度大增，以致大大增强了尾部的电场，间隙中游离和复合的活动均很强，并向周围释放大量光子，如图4-2b。

当外电场很强时，空中的光子数很多，容易引起光游离，由光游离产生的电子将形成新的电子崩，称为二次电子崩，如图4-2c。

二次崩与主电子崩汇合，形成流柱，如图4-2d。

流柱通道导电性良好，在空间电荷和光游离的作用下，流柱不断向前推进，如图4-2e。

当流柱到达阴极板时，空气间隙将很快被流柱所贯通，此时间隙就被击穿，如图4-2f。

图4－２流柱的产生与发展

1-初始电子崩；2-二次崩；3-流柱

由于光速很快，二次崩和流柱的发展十分迅速，同时二次崩在空间的形成和发展带有统计性，所以火花通道通常是曲折的，并带有分枝，这些与大气中的雷电现象是吻合的，因而流柱理论可用于解释大气放电，在小间隙中由于距离太小，光游离的作用很微弱，用汤逊理论即可解释。

3.不均匀电场的放电特性

电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式，电极曲率半径越小，电场越不均匀，易产生电晕。

电晕放电会带来许多不利影响。

气体放电过程中的光、电、热的效应以及化学反应等都能引起能量损耗，并形成高频电磁波，引起干扰，还会使空气发生化学反应，造成臭氧等引起腐蚀作用。

在建设超高压输电线路时，必须考虑电晕的影响。

不对称的不均匀电场存在着极性效应，击穿电压与电极的极性有关。

正棒—负板间隙电晕起始电压高，击穿电压低；负棒—正板间隙电晕起始电压低，击穿电压高。

在同一波形、不同幅值的冲击电压作用下，间隙上出现的电压最大值和放电时间的关系曲线称伏秒特性。

由于在同一冲击电压下的气体放电时间，具有一定的分散性，因而实际的伏秒特性曲线是以上下包线为界的一个带状区域。

伏秒特性曲线对于比较不同设备绝缘的冲击击穿特性具有重要意义，一般要求被保护设备的伏秒特性曲线应始终处在保护设备（如避雷器）的伏秒特性曲线之上。

4.提高气体间隙击穿电压的措施

在高压电气设备中经常遇到气体绝缘间隙。

为了减少设备或厂房的尺寸，一般希望绝缘间隙的距离尽可能缩短。

为此，需要采取措施提高气体间隙的击穿电压。

提高击穿电压不外乎两个途径：

一方面改善电场分布，使之尽量均匀；利用其它方法来削弱气体中的游离过程。

具体有以下措施：

（1）改进电极形状，使电场均匀；

（2）在不均匀电场中适当采用屏障；

（3）高气压的采用；

（4）高耐电强度气体的采用；

（5）高真空的采用。

5.沿面放电

沿着固体介质表面的气体发生放电称沿面放电。

在电气设备中，用来固定带电部分的固体介质，如绝缘子、套管等，当导体电位超过一定值时，常常在固体介质和空气的交界面上出现放电现象，当其发展为贯穿性放电时，称为沿面闪络。

沿面放电电压比气体或固体单独存在时的击穿电压都低，它受表面状态、空气污秽程度、气候条件等因素影响很大，因而在对电气设备的绝缘设计、运行时都要考虑沿面放电的影响。

在均匀电场中的沿面放电现象与气体放电现象基本相似，但闪络电压小于纯空气放电电压，固体表面电阻分布不均、有伤痕，或固体介质与电极接触不紧密等都会降低闪络电压。

极不均匀电场中的沿面放电，当电场强度垂直于介质表面的分量强于平行分量时，闪络电压将更低。

如图4-3，一般沿面放电过程会经过电晕放电、滑闪放电、沿面闪络、电弧（火花放电）等阶段，工程上属于这类放电的绝缘结构很多，如套管。

电场强度垂直于介质表面的分量弱于平行分量时，沿面闪络电压就不会显著降低。

图4－３沿套管表面放电示意图

1-导杆；2-法兰

我国35KV用以上的高压线路都使用由悬式绝缘子组成的绝缘子串作为线路绝缘。

绝缘子串的机械强度仍同单个绝缘子，而沿面闪络电压则得到提高。

绝缘子片数目的多少决定了线路的绝缘水平，各电压等级线路使用悬式绝缘子最小量为：

35KV用3片，110KV用7片，220KV用13片，330KV用19片，500KV用24片。

当串联片数越多，电压分布越不均匀，常采用均压环改善电压分布。

当绝缘子串受到雨淋或表面污秽时，对应的湿闪电压和污闪电压将远低于正常的干闪电压，对电力设备影响很大。

防止污闪常采取的措施有：

定期清扫、涂憎水性防尘材料、增加绝缘子泄漏距离及采用半导体釉绝缘子。

二、液体和固体介质的电气性能

电介质又称绝缘材料，是电工中应用最广泛的一类材料。

电介质在电场作用下会发生极化、电导、损耗、击穿等物理现象，在长期使用条件下电介质还会发生老化。

研究绝缘材料在电场作用下的物理现象，能使我们了解它们的性能，有利于合理选择和使用绝缘材料，并为学习其它知识奠定必要的基础。

1.电介质的极化

极化是指电介质在电场作用下发生的束缚电荷的弹性位移和极性分子趋向的现象。

通常用相对介电系数来表征电介质极化能力强弱的物理量，与温度和频率有关。

气体的相对介电系数接近于1，常用的液体、固体绝缘的相对介电系数各不相同，一般为2～6，水、酒精的相对介电系数很大，分别达81和33。

极化基本形式有电子式极化、离子式极化和偶极子极化。

电子式极化和离子式极化是在电场作用下，被束缚的电荷发生了弹性位移而产生的，它们的极化时间很短，几乎不受频率的影响，温度对它们的影响也很小，属于弹性极化。

偶极子极化是由偶极子在电场作用下发生转动而形成的，极化时间较长，受频率、温度的影响很大，属于非弹性极化。

高压电气设备的绝缘往往由几个不同的材料组成，这时会产生“夹层介质极化”现象。

夹层式极化的过程特别缓慢，而且伴有介质损耗。

讨论电介质极化在工程中有着实际的意义：

（1）选择电容器的绝缘材料时，一方面要注意电气强度，另一方面则希望其相对介电系数大。

但其它绝缘结构如电缆等则往往希望相对介电系数小一些。

（2）一般高压设备的绝缘往往由几个不同的材料组合使用，此时要注意各材料的相对介电系数的配合。

（3）材料的介质损耗与极化形式有关，而介质损耗是影响绝缘老化和热击穿的一个重要因素。

（4）夹层介质极化现象在绝缘预防性试验中，可用来判断绝缘受潮的情况。

2.电介质的电导

任何电介质都不可能是理想的绝缘体，它们总有一些联系弱的带电质点存在。

在电场作用下，电介质中的带电质点沿电场方向的有规则的定向运动形成电流，因此任何电介质都具有一定的电导。

在加直流电压的瞬间，由于各种极化的存在，流过介质中的电流是随时间变化的，在一定时间后，极化过程结束，流过介质的电流趋于一定值I（泄漏电流），与此对应的电阻称电介质的绝缘电阻。

对固体电介质，它应包括绝缘的体积绝缘电阻和表面绝缘电阻两部分。

介质中的绝缘电阻决定着介质中的泄漏电流，它将引起介质发热，加速绝缘老化。

介质电导（绝缘电阻的倒数）与金属电导不同，它比金属的小得多，且为离子导电，而金属则是电子导电。

介质中的绝缘电阻与温度关系密切，温度越高，电导电流越大，绝缘电阻越低，呈负的温度系数。

除了温度外，杂质（特别是水份）对电导的影响也很大。

图4-4给出了直流电压下流过介质的电流变化情况。

i1为电容电流分量，是由电子式或离子式极化过程所引起的电流，存在时间很短，可认为瞬间完成的。

i2为吸收电流分量，是由偶极式极化或夹层介质极化所引起的，其存在时间较长，约为几分至数十分钟，有损耗。

I是泄漏电流，与绝缘电阻值相对应，不随时间变化。

由此可画出电介质的等值电路图，见图4-5。

图4－４直流电压下流过介质的电流

图4－５介质加压量的等值电路

研究电导或绝缘电阻在工程中的意义：

（1）在预防性试验项目中以绝缘电阻值判断绝缘的优劣或是否受潮。

（2）在设计用于直流的设备要注意所用多层介质的电导，应使材料使用合理。

（3）在绝缘设计时要考虑绝缘的使用环境，特别是湿度。

（4）在某些场合不需要绝缘电阻高。

如高压套管法兰附近上半导体釉，是为了改善电压分布。

3.电介质损耗

电介质在电压作用下有能量损失，一为由极化引起的极化损耗，另一种是由电导引起的电导损耗，此外还有气体放电引起的电离损耗等，它们统称为电介质损耗。

电介质损耗通常用介质损失角正切值tgδ来表示，介质损失角是功率因数角的余角，介质损耗值与交流电压的平方、电源的频率、电介质的电容值及介质损失角正切值成正比。

因此对一定结构的试品，在交流电压一定的情况下，介质损耗值仅取决于介质损失角正切值的大小。

影响介质损失角正切值的因素有频率、温度、电压等，它们与介质损失角正切值tgδ的关系曲线分别见图4-6、4-7、4-8。

图4－6气体的tgδ与频率的关系

图4－7极性介质液体tgδ与温度的关系

图4－8气体的tgδ与电压的关系

讨论电介质损耗的意义：

（1）在绝缘设计时，要注意材料的介质损失角正切值，如过大则会引起严重发热，使材料劣化、老化，导致热击穿。

（2）在进行冲击测量时，其连接电缆的介质损失角正切值必须要小，否则会使冲击波形发生畸变，影响测量精度。

（3）在预防性试验中，介质损失角正切值的测量是一基本项目，当绝缘受潮或劣化时，介质损失角正切值将急剧增加。

（4）在特殊场合，介质的发热有时可以被利用。

一般用作绝缘材料的介质希望介质损失角正切值小。

4.液体介质的击穿

对液体介质施加电压，当电压达一定值时，将使液体击穿，纯净液体介质的击穿过程可用碰撞游离来解释。

纯净液体介质击穿电压较高，但其提纯极其复杂，工业上应用的液体介质中总含有一些杂质。

对非纯净液体介质的击穿机理的分析可采用“小桥”理论。

如液体介质中含有水份及纤维时，由于水的介电常数很大，当水被纤维吸收后，易沿电场方向排列，形成杂质“小桥”。

由于小桥的存在，使绝缘间隙距离缩短，发生游离的电压将减小。

当小桥连通电极时，将使泄漏电流增加，发热加剧，促使水份汽化，气泡扩大，游离增强，最后可能在气体通道中形成击穿。

由此可见，含杂的液体介质击穿电压将大大低于纯净液体介质。

影响液体介质绝缘性能的因素很多，主要有杂质、温度、压力、电场均匀程度、电压作用时间等。

图4-9表明含水量增加，变压器油的击穿电压将大幅下降，当含水量增加到一定数值后，击穿电压的下降速度将放缓，其原因在于水在油中的溶解有一定的限度。

提高液体介质击穿电压的措施有：

过滤、干燥、祛气、油-固体组合绝缘等方法。

图4-9变压器油的击穿电压与含水量的关系

5.固体介质的击穿

与液体介质类似，纯净固体介质的击穿过程也可用电子碰撞游离来解释，这种击穿形式称为电击穿。

电击穿过程很快，其击穿电压很高，击穿场强与电场均匀程度关系密切，但与周围环境温度无关。

当固体介质受电压作用时间较长时，如介质内发生损耗的热量大于散热量时，介质温度会升高，使绝缘下降，电流进一步增大。

损耗随之增大，最后温升过高，导致绝缘性能完全丧失，介质即被击穿，这种击穿形式称为热击穿。

热击穿与环境温度、电压作用时间、电源频率有关，此外还与周围媒介的热导、散热条件及介质本身导热系数、损耗、厚度等有关。

当固体介质受电压作用时间很长以后，运行中其绝缘受到热、化学、机械作用，绝缘性能逐渐老化，以致在工作电压或过电压下形成击穿，此过程称为电化学击穿。

引起老化的原因很多，常见的有：

局部发热、局部放电引起的绝缘腐蚀；机械撞击及不同温度系数造成的应力引起的损伤；介质不均匀及电场边缘场强集中引起局部过电压等。

影响固体介质击穿电压的因素有电压作用时间、电场均匀度、受潮、温度、电压种类、机械负荷、累积效应等，图4-10表明了电压作用时间对击穿电压的影响很大。

提高击穿电压的措施有：

改进制造工艺；改进绝缘设计；改善运行条件。

图4-10电工纸板的击穿电压与电压作用时间的关系

三、高压电气设备绝缘

1.对高压电气设备绝缘的基本要求

绝缘的主要作用就是将电位不等的导体隔离，从而保持不同的电位，它是电气设备结构中的重要组成部分。

随着国民经济的发展，用电量不断上升，绝缘材料越用越多，电气设备的造价和可靠性在很大程度上取决于电气设备的绝缘。

为了使高压电气设备能保证安全可靠地运行，电气设备的绝缘必须满足电气性能、机械性能、热稳定性能和化学稳定性能等多方面的技术要求。

高压设备绝缘能否安全可靠运行，起主要作用的是耐受电压的能力。

设备绝缘耐受电压的能力的大小称为绝缘水平。

电气设备的绝缘水平应保证绝缘在最大工作电压的持续作用下和超过最大工作电压一定值的过电压短时作用下，都能安全运行。

为了检验绝缘水平，要对绝缘进行各种规定试验电压的耐压试验，高压电气设备应当能承受住规定的试验电压。

高压设备的绝缘在承受电场作用的同时，还可能受到外界的机械负荷和电动力或机械振动等的作用。

机械力或电动力的作用，会造成绝缘的局部损伤（如产生裂纹），使绝缘的电气强度大为下降，最终导致绝缘击穿，以至造成重大事故。

在选择绝缘时，必须考虑能承受相应的机械负荷的作用。

绝缘材料都有确定的耐热能力，温度过高会引起绝缘能力的丧失。

此外温度变化时，绝缘材料由于热膨胀系数不一致会在内部产生很大的应力，从而引起绝缘的损坏。

为此，要求绝缘能承受温度的变化。

在户外工作的绝缘应能长期耐受日照、风沙、雨雾冰雪等自然因素的侵蚀。

在高原工作的设备必须考虑气压、气温、湿度的变化对绝缘产生的影响。

在特殊条件下工作的设备，则应保证绝缘对各种有害因素具有足够的耐受能力。

2.高压电气设备绝缘的分类

按化学性质的不同，高压电气设备的绝缘可分为有机绝缘和无机绝缘，例如：

橡胶、塑料、油漆、树脂等属于有机绝缘，云母、石英、玻璃等属于无机绝缘。

按耐热性能的不同，高压电气设备的绝缘可分为Y、A、E、B、F、H、C等七个耐热等级，各等级的极限温度有及相当于该等级的绝缘材料列于表4-1，C级绝缘的极限温度应根据不同的物理、机械、化学和电气性能确定。

当使用温度大于规定的极限温度，则绝缘材料迅速劣化，寿命大大缩短，例如A级绝缘如增加8℃，则寿命便缩短一半左右。

表4-1　　电工绝缘材料的耐热等级

级别

极限温度（℃）

相应等级绝缘材料举例

Ｙ

90

用未浸渍过的棉纱、丝及纸等材料或其组合物所组成的绝缘结构

Ａ

105

用未浸渍过的或者在液体介质中的的棉纱、丝及纸等材料或其组合物所组成的绝缘结构

Ｅ

120

用合成有机薄膜、合成有机瓷漆等材料或其组合物所组成的绝缘结构

Ｂ

130

用合适的树脂粘合或浸渍、涂复后的云母、玻璃纤维、石棉等，以及其它无机材料、合适的有机材料或其组合物所组成的绝缘结构

Ｆ

155

用合适的树脂粘合或浸渍、涂复后的云母、玻璃纤维、石棉等，以及其它无机材料、合适的有机材料或其组合物所组成的绝缘结构

Ｈ

180

用合适的树脂（如硅有机树脂）粘合或浸渍、涂复后的云母、玻璃纤维、石棉等材料或其组合物所组成的绝缘结构

Ｃ

>180

用合适的树脂粘合或浸渍、涂复后的云母、玻璃纤维等，以及未经浸渍处理的云母、陶瓷、石英等材料或其组合物所组成的绝缘结构。

高压电气设备绝缘，按所属设备可分为电力电容器绝缘、电力电缆绝缘、高压绝缘子和套管绝缘、变压器绝缘和旋转电机绝缘等。

3.高压电气设备的绝缘介质与结构

（1）电力电容器绝缘

电容器中，绝缘介质的主要任务是储存能量，因此要求选用介电常数大、耐电强度高的材料作电容器的介质。

电容器常用的介质有电容器纸、塑料薄膜、金属化纸和金属化薄膜以及电容器油、十二烷基苯等液体介质。

电力电容器主要由电容器芯、外壳和出线结构组成。

电容器绝缘分极间绝缘和电极对地绝缘。

（2）电力电缆绝缘

电力电缆的绝缘介质一般要求具有击穿强度高、介质损耗小、绝缘电阻相当高、绝缘性能稳定等性能。

电缆常用的介质有电缆纸、浸渍剂、橡皮、塑料以及气体等。

电力电缆通常由导电线芯、绝缘层和外护层组成。

电缆绝缘分线芯对地绝缘和线芯间绝缘。

（3）高压绝缘子和套管绝缘

高压绝缘子和套管绝缘（合称绝缘子）作用是将处于不同电位的导电体在机械上互相连接，而在电气上则相互绝缘，因而要求其具有足够的机械性能和电气性能。

高压绝缘子主要由绝缘材料、金具及粘合剂组成，常用的绝缘材料有电瓷、玻璃及环氧树脂等。

高压套管一般由绝缘部分、法兰和中心导电杆组成，电容式套管还有电容器芯，电容式套管的性能取决于电容器芯。

高压套管绝缘材料采用电瓷、绝缘油、电容器纸等介质。

充油式和电容式套管除了绝缘子常规的外套绝缘外，还有内部绝缘介质的绝缘，通常要对其进行介质损试验。

（4）变压器绝缘

变压器是电力系统主要的电气设备，变压器绝缘应能承受住各种规定的耐压试验，还要承受因短路电流而产生的电动力的作用，同时还要耐受高温、氧化等因素的影响。

变压器绝缘分内绝缘和外绝缘两大类，内绝缘又分为引线及分接开关的绝缘、套管内部的绝缘、线圈之间及对地的主绝缘和线圈匝间、层间的纵绝缘等，油浸变压器常用的绝缘材料有变压器油、绝缘纸和纸板及油纸组合绝缘等。

由于变压器绝缘结构复杂而且非常重要，一般采用静电补偿和纠结式绕组等措施改善绕组中的电压分布。

（5）旋转电机绝缘

由于旋转电机在工作中要受到电、热、机械和化学等多方面的共同作用，电机绝缘容易松动、变形以至损坏，因而其绝缘水平较低，电机的绝缘是主要问题。

电机绝缘可分为主绝缘、匝间绝缘、股间绝缘和层间绝缘，常用的绝缘材料有云母制品、绝缘漆和漆布等。

为了提高电机的绝缘水平，通常在绝缘设计、制造时应采取一定措施，来尽量改善电场分布，减少电晕放电现象，增强电机散热功能。

第二节绝缘预防性试验

绝缘的预防性试验是指对电气设备的绝缘每经过一定时间的运行，不论运行情况如何，都要进行的试验。

绝缘的预防性试验，是保证设备安全运行的重要措施，它起着预防绝缘事故的作用。

绝缘的缺陷通常可分为集中性缺陷和分布性缺陷两大类，预防性试验的方法也可分为非破坏性试验和破坏性试验（耐压试验）两大类。

非破坏性试验是指在较低的电压下或用其它不会损伤绝缘的办法来测量绝缘的各种特性，而破坏性试验是指在较高的电压下对绝缘所进行的耐压试验，它能有效地揭露危害性较大的集中性缺陷，但在试验中可能会对绝缘造成一定的破坏。

一、绝缘电阻和吸收比试验

1.测试原理

绝缘电阻和吸收比试验是电气设备绝缘预防性试验中最简便和最常用的试验方法。

绝缘体在直流电压下要产生极化、电导等物理过程，会形成电容电流、吸收电流和泄漏电流，其中只有泄漏电流是不随时间变化的。

在一定的直流电压下，流过绝缘的电流与其绝缘电阻成反比，绝缘电阻试验就是在绝缘上加一定的直流电压，测量其绝缘电阻以反映流过的电流。

对于良好洁净的绝缘，电导电流很小，绝缘电阻很高，当绝缘存在贯通性的集中性缺陷，特别在受潮后，电导电流将显著上升，绝缘电阻明显下降。

因此由绝缘电阻的大小，可以了解绝缘的状况。

在加入直流电压后，由于极化的作用，流过绝缘的电流有一个明显的衰减吸收过程，可以利用吸收现象来判断绝缘是否受潮。

在预防性试验中往往取加压60秒时的绝缘电阻值与加压15秒时的绝缘电阻值之比，作为吸收比，该值越小说明受潮越严重。

如电力变压器等大电容高压设备由于吸收现象十分明显，一般还要测量极化指数。

2.兆欧表试验接线、步骤及注意事项

兆欧表又称摇表，它是专门用来测量绝缘电阻和吸收比的，它利用手摇直流发电机提供直流高压，采用磁电系比率表的测量机构来测量绝缘电阻值。

兆欧表有500、1000、2500和5000V四种额定电压，有三个接线端分别是线路端L、接地端E、屏蔽端G，兆欧表各接线端子的连接见图4-11。

图4－11测量套管绝缘电阻的接线图

1-法兰；2-瓷体；3-屏蔽环；4-芯柱；5-兆欧表

选择兆欧表的原则，一是其额定电压一定要与被测电气设备或线路的工作电压相适应，见表4-2所示。

二是兆欧表的测量范围也应与被测绝缘电阻的范围相符合，以免引起大的读数误差。

表4-2不同额定电压兆欧表的使用范围

测量对象