绝缘预防性试验一体化教学培训讲义.docx

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绝缘预防性试验一体化教学培训讲义

一体化教学培训讲义

绝缘预防性试验

重庆电力教育培训中心

2006年10月

内容提要

一体化培训讲义《绝缘预防性试验》部分，包括8个课题。

每课题介绍一种设备的绝缘预防性试验，讲义各课题内容安排按照试验目的；试验原理和接线；试验步骤及注意事项的顺序进行，部分试验还提供了重庆电力公司现行的试验标准仅供参考。

本书适用于控股公司学员，及相关工作人员进行的学习及参考。

编写人康成林青志明傅克勤

审核人傅克勤彭立波

批准人

目录

课题一绝缘电阻的测试3

一试验目的及意义：

3

二试验原理及接线3

三试验步骤及注意事项4

四试验标准5

课题二介质损耗角正切tgδ的测试7

一试验目的及意义：

7

二试验原理及接线7

三试验步骤及注意事项11

课题三泄漏电流试验及直流耐压试验13

一试验目的及意义：

13

二试验原理及接线14

三试验步骤及注意事项15

课题四交流耐压试验18

一试验目的及意义18

二试验原理及接线18

三注意事项20

课题五电容器电容量试验21

一试验目的及意义:

21

二试验原理及接线22

三试验步骤及注意事项25

四试验标准《重庆市电力公司电力设备试验规程》25

课题六变压器直流电阻及变比试验27

一直流电阻测量27

二变比测量36

课题七金属氧化锌避雷器交流泄漏电流试验43

一试验目的及意义43

二试验原理及接线44

三试验步骤及注意事项45

课题八绝缘油的电气性能试验47

一试验目的及意义47

二电气强度试验原理及接线48

三试验步骤及注意事项49

四试验标准（《重庆市电力公司电力设备试验规程》）51

课题一绝缘电阻的测试

一试验目的及意义：

电力设备的绝缘是由各种绝缘材料构成的。

通常把作用于电力设备绝缘上的直流电压与流过其中稳定的体积泄漏电流之比定义为绝缘电阻。

显然，电力设备的绝缘电阻高表示其绝缘良好，绝缘电阻下降，表示其绝缘已经受潮或发生老化和劣化，所以测量绝缘电阻可以及时发现电力设备绝缘是否存在整体受潮、整体劣化和贯通性缺陷。

二试验原理及接线

1、绝缘电阻测试接线图：

图1-1测量避雷器绝缘电阻接线图

2、电力设备的吸收比测试：

对电容量比较大的电力设备，在用兆欧表测其绝缘电阻时，把绝缘电阻在两个时间下读数的比值，称为吸收比。

按规定吸收比是指60s与15s时绝缘电阻读数的比值，它用下式表示：

K=R60”/R15”

测量吸收比可以判断电力设备的绝缘是否受潮，这是因为绝缘材料干燥时，泄漏电流成分很小，绝缘电阻由充电电流所决定。

在摇到15s时，充电电流仍比较大，于是这时的绝缘电阻R15”就比较小;摇到60s时,根据绝缘材料的吸收特性,这时的充电电流已接近饱和,绝缘电阻R60”就比较大.所以吸收比就比较大。

而绝缘受潮时，泄漏电流分量就大大地增加,随时间变化的充电电流影响就比较小，这时泄漏电流和摇的时间没有什么关系，这样R60”和R15”就很接近，换言之，吸收比就降低了.

这样，通过所测得的吸收比的数值，可以初步判断电力设备的绝缘受潮.

吸收比试验适用于电机和变压器等电容量较大的设备，其判据是，如绝缘没有受潮．K≥1.3

三试验步骤及注意事项

1、断开被试品的电源，拆除或断开对外的一切连线，将被试品接地放电。

放电时应用绝缘棒等工具进行，不得用手碰触放电导线。

2、用干燥清洁柔软的布擦去被试品外绝缘表面的脏污，必要时用适当的清洁剂洗净。

3、兆欧表上的接线端子“E”是接被试品的接地端的，“L”是接高压端的，“G”是接屏蔽端的。

应采用屏蔽线和绝缘屏蔽棒作连接。

将兆欧表水平放稳，当兆欧表转速尚在低速旋转时，用导线瞬时短接“L”和“E”端子，其指针应指零。

开路时，兆欧表转速达额定转速其指针应指“∞”。

然后使兆欧表停止转动，将兆欧表的接地端与被试品的地线连接，兆欧表的高压端接上屏蔽连接线，连接线的另一端悬空（不接试品），再次驱动兆欧表或接通电源，兆欧表的指示应无明显差异。

然后将兆欧表停止转动，将屏蔽连接线接到被试品测量部位。

4、驱动兆欧表达额定转速，或接通兆欧表电源，待指针稳定后（或60s），读取绝缘电阻值。

5、读取绝缘电阻后，先断开接至被试品高压端的连接线，然后再将兆欧表停止运转。

6、断开兆欧表后对被试品短接放电并接地。

7、采用兆欧表测量时，要防止外界电磁场干扰引起的测量误差。

在现场，有时使用兆欧表在强磁场附近或在未停电的设备附近测量绝缘电阻，由于电磁场干扰也会引起很大测量误差。

可以采取以下办法消除外界电磁场的干扰：

（1）远离强电磁场进行测量.

（2）采用高电压级的兆欧表，例如使用5000v或10000v的兆欧表进行测量

（3）利用兆欧表的屏蔽端子G屏蔽

（4）选用抗干扰能力强的兆欧表。

（5）利用整流设备，根据外加电压和泄漏电流计算绝缘电阻。

8、测量时应记录被试设备温度、湿度、气象情况、试验日期及使用仪表等。

四试验标准

1、电力变压器及电抗器：

1）绝缘电阻换算至同一温度下，与前一次测试结果相比应无明显变化

2）吸收比（10－30℃范围）不低于1.3或极化指数不低于1.5

3）绝缘电阻在耐压后不得低于耐压前的70％

4）与历年数值比较一般不低于70％

2、电流互感器绕组及末屏的绝缘电阻：

1）绕组绝缘电阻与初始值及历次数据比较，不应有显著变化

2）电容型电流互感器末屏对地绝缘电阻一般不低于1000MΩ

3）二次绕组对地及绕阻之间不低于10MΩ，连同二次线不低于0.5MΩ

3、电磁式电压互感器的绝缘电阻：

1）可参照变压器规定的绝缘电阻允许值判断，一般不得低于原始值的70％

2）110kV及以上串级式电压互感器和X端用低压套管引出的35KV电压互感器的绝缘电阻一般不低于30MΩ

3）二次绕组对地不低于10MΩ（带二次线不低于0.5MΩ）

4、SF6断路器和GIS：

辅助回路和控制回路绝缘电阻值不低于2MΩ

5、多油断路器和少油断路器：

1）整体绝缘电阻不作规定，但耐压前后相差不得大于30％

2）断口和有机物制成的提升杆的绝缘电阻不应低于下表数值：

（20℃时）MΩ

试验类别

额定电压KV

<24

24-40.5

72.5-252

550

交接、大修后

1200

3000

6000

10000

运行中

300

1000

3000

5000

6、40.5kV及以上空气断路器的支持瓷套管及提升杆的泄漏电流和绝缘电阻

1）泄漏电流一般不大于10uA,252kV及以上者不大于5uA

2）绝缘电阻（Ω）

额定电压

40.5

72.5

≥363

运行中

1000

3000

5000

大修交接

2500

5000

10000

6、真空断路器

1）整体绝缘电阻参照制造厂规定

2）断口和用有机物制成的提升杆的绝缘电阻不应低于下表中的数值：

MΩ

试验类别

额定电压kV

＜24

24-40.5

72.5

交接大修后

1200

3000

6000

运行中

300

1000

3000

7、套管

主绝缘及电容型套管末屏对地绝缘电阻：

1）主绝缘的绝缘电阻值不应低于10000MΩ

2）末屏对地的绝缘电阻不应低于1000MΩ

3）对电容型套管，有抽压端子的与末屏要求一致

8、避雷器

FS（PBⅡ，LX）型交接时>2500MΩ，运行中>2000MΩ；FZ（PBC，LD）、FCZ和FCD型等有分流电阻的避雷器，主要应与前一次或同一型式的测量数据进行比较；氧化锌避雷器35kV以上不小于2500MΩ，35kV及以下不小于1000MΩ。

底座绝缘电阻不小于100MΩ。

9、并联电容器、串联电容器和交流滤波电容器极对壳绝缘电阻不低于2000MΩ；断路器电容器、耦合电容器和电容式电压互感器的电容分压器极间绝缘电阻不低于5000MΩ；耦合电容器低压端对地绝缘电阻不低于100MΩ；集合式电容器的相间和极对壳绝缘电阻不做规定。

10、电缆

1）对油纸绝缘电缆

额定电压（kV）

1～3

6

10

35

绝缘电阻每km不少于（MΩ）

50

100

100

100

2）对橡塑绝缘电缆：

主绝缘电阻值应满足：

额定电压（kV）

3～6

10

35

MΩ

1000

1000

2500

橡塑绝缘电缆的内衬层和外护套电缆每km不应低于0.5MΩ（使用500V兆欧表），当绝缘电阻低于0.5MΩ/km时，应用万用表正、反接线分别测量铠装层对地、屏蔽层对铠装的电阻，当两次测得的阻值相差较大时，表明外护套或内衬层已破损受潮。

3）对纸绝缘电缆而言，如果是三芯电缆，测量绝缘电阻后，还可以用不平衡系数来判断绝缘状况。

不平衡系数等于同一电缆各芯线的绝缘电阻值中最大值与最小值之比，绝缘良好的电缆，其不平衡系数一般不大于2.5。

课题二介质损耗角正切tgδ的测试

一试验目的及意义：

测量tgδ是一种使用较多而且对判断绝缘较为有效的方法，通过测量tgδ可以反映出绝缘的一系列缺陷，如绝缘受潮、油或浸渍物脏污或劣化变质，绝缘中有气隙发生放电等。

二试验原理及接线

（1）QS1型电桥

QS1型电桥的额定工作电压为10kV，tgδ测量范围是0.5％～60％，试品电容Cx是30pF～0.4μF（当CN为50pF时）。

该电桥的测量误差是：

tgδ=0.5％～3％时，绝对误差不大于±0.3％；tgδ=3％一60％时，相对误差不大于±10％。

被试品电容量CX的测量误差不大于±5％。

如果工作电压高于10kV，通常只能采用正接线法并配用相应电压的标准电容器。

电桥也可降低电压使用，但灵敏度下降，这时为了保持灵敏度，可相应增加CN的电容量（例如并联或更换标准电容器）。

1、正接线法。

所谓正接线就是正常接线，如图2-1所示。

在正接线时，桥体处于低压，操作安全方便。

因不受被试品对地寄生电容的影响，测量准确。

但这时要求被试品两极均能对地绝缘（如电容式套管、耦合电容器等），由于现场设备外壳几乎都是固定接地的，故正接线的采用受到了一定限制。

图2-1西林电桥原理图

2、反接线法。

反接线适用于被试品一极接地的情况，故在现场应用较广，如图2-2所示。

这时的高、低电压端恰与正接线相反，D点接往高压而C点接地，因而称为反接线。

在反接线时，电桥体内各桥臂及部件处于高电位，所以在面板上的各种操作都是通过绝缘柱传动的。

此时，被试品高压电极连同引线的对地寄生电容将与被试品电容Cx并联而造成测量误差，尤其是Cx值较小时更为显著。

图2-2QS1电桥反接线法原理接线图

3、对角接线。

当被试品一极接地而电桥又没有足够绝缘强度进行反接线测量时，可采用对角接线，如图2-3所示。

在对角接线时，由于试验变压器高压绕组引出线回路与设备对地（包括对低压绕组）的全部寄生电容均与Cx并联，给测量结果带来很大误差。

因此要进行两次测量，一次不接被试品，另一次接被试品，然后按式（2-1）计算，以减去寄生电容的影响。

tgδ=（C2tgδ2-C1tgδ1）/（C2-C1）（2-1）

CX=（C2-C1）（2-2）

式中tgδ1——未接人被试品时的测得值；

tgδ2——接人被试品后的测得值；

图2-3对角线接线原理图

C‘X——高压端寄生电容

C‘3——低压端寄生电容

C1——未接人被试品时测得的电容；

C2——接人被试品后测得的电容。

这种接线只有在被试品电容远大于寄生电容时才宜采用。

用QSI型电桥作对角线测量时，还需将电桥后背板引线插头座拆开，将D点（即图4中E点）的输出线屏蔽与接地线断开，以免E点与地接通将R3短路。

此外，在电桥内装有一套低压电源和标准电容器，供低压测量用，通常用来测量压（100V）大容量电容器的特性。

当标准电容CN=0.001μF时，试品电容Cx的范围是300pF～10μF；当CN=0.01μF时，CX的范围是3000pF～100μF。

tgδ的测量精度与高压测量法相同，Cx的误差应不大于±5％。

（2）数字式自动介损测量仪

数字式介损测量仪的基本原理为矢量电压法。

数字式介损型测量仪为一体化设计结构，内置高压试验电源和BR26型标准电容器，能够自动测量电气设备的电容量及介质损耗等参数，并具备先进的于扰自动抑制功能，即使在强烈电磁干扰环境下也能进行精确测量。

电通过软件设置，能自动施加10、5kV或2kV测试电压，并具有完善的安全防护措施。

能由外接调压器供电，可实现试验电压在l～10kV范围内的任意调节。

当现场干扰特别严重时，可配置45～60HZ异频调压电源，使其能在强电场干扰下准确测量。

数字式自动介损测量仪为一体化设计结构，使用时把试验电源输出端用专用高压双屏蔽电缆滞插头及接线挂钩）与试品的高电位端相连、把测量输人端（分为“不接地试品”和“接地试品”两个输人端）用专用低压屏蔽电缆与试品的低电位端相连，即可实现对不接地试品或接地试品（以及具有保护的接地试品）的电容量及介质损耗值进行测量。

在测量接地试品时，接线原理见图2-5（b），它与常用的闭型电桥反接测量方式有所不同，现以单相双绕组变压器（如图6所示）为例，说明具体的接线方式。

测量高压绕组对低压绕组的电容CH－L时，按照图2-6（a）所示方式连接试验回路，低压测量信号IX应与测试仪的“不接地试品”输入端相连，即相当于使用QS1型电桥的正接测试方式。

测量高压绕组对低压绕组及地的电容CH－L+CH－G时，应按照图6（b）所示方式连接试验回路，低压测量信号Ix应与测试仪的“接地试品”输人端相连，，即相当于使用QS1型电桥的反接测试方式。

图2-5试验时使用的仪器工作原理框图

（a）测量不接地试品（b）测量接地试品

图2-6测试接线示意图

（a）测量电容CH－L（b）测量电容CH－L+CH－G（c）测量电容CH－G

测试标准当仅测量高压绕组对地之间的电容CH－G时，按照图2-6（c）所示方式连接试验回路，低压测量信号Ix应与测试仪的“接地试品”输人端相连，并把低压绕组短路后与测量电缆所提供的屏蔽E端相连，即相当于使用QSI型电桥的反接测试方式。

三试验步骤及注意事项

1、测量按试验时使用的仪器的有关操作要求进行。

2、应采取适当的措施消除电场及磁场干扰，如屏蔽法、倒相法、移相法。

3、非被试绕组应接地或屏蔽。

4、测量电力设备绝缘的介质损耗因数tgδ时，一般要求空气的相对湿度小于80％。

5、测量小容量试品的介质损耗因数时，要求高压引线与试品的夹角不小于90度。

6、消除表面泄漏影响的方法很多，主要有：

1）在瓷套部分瓷裙表面涂有机硅油或硅脂。

2）在瓷套的部分瓷沼表面涂石蜡，并用布擦匀

3）用电热风将瓷套的部分瓷裙表面吹于。

7、测量变压器的tgδ和吸收比k时，铁芯必须接地。

（四）、试验标准

对tgδ值进行判断的基本方法除应与有关“标准”规定值比较外，还应与历年值相比较，观察其发展趋势。

根据设备的具体情况，有时即使数值仍低于标准，但增长迅速，也应引起充分注意。

此外，还可与同类设备比较，看是否有明显差异。

在比较时，除tgδ值外，还应注意Cx值的变化情况。

如发生明显变化，可配合其他试验方法，如绝缘油的分析、直流泄漏试验或提高测量tgδ值的试验电压等进行综合判断。

1、电力变压器及电抗器

绕组的tgσ及其电容量

1）20℃时tgσ不大于下列数值：

500KV0.6％

110－220kV0.8％

35kV及以下1.5％

2）tgσ值与历年的数值比较不应有显著变化（一般不大于30％）如实测介损值未超过0.5％，则不用比较，即可下合格结论，否则仍应查明原因。

3）试验电压10kV

2、电流互感器

1）主绝缘tgσ（％）不应大于下表中的数值，且与历年数据比较，不应有显著变化：

电压等级KV

20-35

110

220

500

交接大修后

油纸电容型胶纸电容型

－

3.0

2.5

1.0

2.0

2.0

0.7

－

－

0.6

－

－

运行中

油纸电容型胶纸电容型

－

3.5

3.0

1.0

2.5

2.5

0.8

－

－

0.7

－

－

2）电容型电流互感器主绝缘电容量与初始值或出厂值差别超出±5％范围时应查明原因

3）预试时当电容型电流互感器末屏对地绝缘电阻小于1000MΩ时，应测量末屏对地tgσ，其值不大于2％

3、电压互感器

1）绕组绝缘tgσ（%）不应大于下表中数值：

温度

5

10

20

30

40

35kV及以下

交接大修后

1.5

2.5

3.0

5.0

7.0

运行中

2.0

2.5

3.5

5.5

8.0

35kV以上

交接大修后

1.0

1.5

2.0

3.5

5.0

运行中

1.5

2.0

2.5

4.0

5.5

2）支架绝缘tgσ一般不大于10％

4、套管

1）20℃时的tgσ（％）值应不大于下表中数值：

电压等级KV

20－35

110

220－500

交接大修后

充油型

油纸电容型

充胶型

胶纸电容型

胶纸型

3.0

1.0

3.0

2.0

2.5

1.5

1.0

2.0

1.5

2.0

－

0.8

－

1.0

－

运行中

充油型

油纸电容型

充胶型

胶纸电容型

胶纸型

3.5

1.0

3.5

3.0

3.5

1.5

1.0

2.0

1.5

2.0

－

0.8

－

1.0

－

2）当电容型套管末屏对地绝缘电阻小于1000MΩ时，应测量末屏对地tgσ，其值不大于2％

3）电容型套管的电容值与出厂值或初始值相比超出±5％时，应查明原因，当变化率超过±5％，油纸电客式套管交接时tgσ＞0.7运行中tgσ＞0.8，应引起注意，取油样进行微水、色谱、tgσ分析

4、开关设备

套管测得的tgδ（%）按《规程》进行综合判断。

判断时应注意：

a.tgδ值与出厂值或初始值比较不应有显著变化；

b.电容式套管的电容值与出厂值或初始值比较一般不大于±10%，当此变化达±5%时应引起注意。

课题三泄漏电流试验及直流耐压试验

一试验目的及意义：

测量绝缘体的直流泄漏电流与测量绝缘电阻的原理基本相同。

不同之处是：

直流泄漏试验的电压一般比兆欧表电压高，并可任意调节．兆欧表则不然，因而它比兆欧表发现缺陷的有效性高，能灵敏地反映瓷质绝缘的裂纹、夹层绝缘的内部受潮及局部松散断裂、绝缘油劣化、绝缘的沿面炭化等。

直流耐压试验与泄漏电流的测量虽然方法一致，但其作用不同，前者是考验绝缘的耐电强度．其试验电压较高：

后者是用于检查绝缘状况．试验电压相对较低。

因此，直流耐压对于发现某些局部缺陷更有特殊意义，目前在高压电机、电缆、电容器的预防性试验中被广泛采用。

经验证明，测量泄漏电流能发现电力设备绝缘贯通的集中缺陷、整体受潮或有贯通的部分受潮以及一些未完全贯通的集中性缺陷，开裂．破损等。

二试验原理及接线

试验回路一般是由自耦调压器、试验变压器、高压二极管和测量表计组成半波整流试验接线，根据微安表在试验回路中所处的位置不同，可分为两种基本接线方式，现分述如下。

1、微安表接在高压侧

微安表接在高压侧的试验原理接线，如图3-1所示。

图3-1微安表接在高压侧试验原理接线

PV1—低压电压表；PV2—高压静电电压表

R—保护电阻；TR—自耦调压器；PA—微安表；TT—试验变压器；U2—高压试验变压器二次输出电压

由图3-1可见，试验变压器TT的高压端接至高压二极管V（硅堆）的负极由于空气中负极性电压下击穿场强较高，为防止外绝缘闪络，因此直流试验常用负极性输出。

由于二极管的单向导电性，在其正极就有负极性的直流高压输出。

选择硅堆的反峰电压时应有20％的裕度；如用多个硅堆串联时，应并联均压电阻，电阻值可选约1000MΩ。

为减小直流电压的脉动。

在被试品CX上并联滤波电容器C，电容值一般不小于0.1μF。

对于电容量较大的被试品，如发电机、电缆等可以不加稳压电容。

半波整流时，试验回路产生的直流电压为：

Ud=

U2－Id/（2cf）

Ud—直流电压（平均值，V）；

C—滤波电容（C）；

f—电源频率（HZ）

Id—整流回路输出直流电流（A）

当回路不接负载时，直流输出电压即为变压器二次输出电压的峰值。

因此，现场试验选择试验变压器的电压时，应考虑到负载压降，并给高压试验变压器输出电压留一定裕度。

这种接线的特点是微安表处于高压端，不受高压对地杂散电流的影响，测量的泄漏电流较准确。

但微安表及从微安表至被试品的引线应加屏蔽。

由于微安表处于高压，故给读数及切换量程带来不便。

2、微安表接在低压侧

微安表接在低压侧的接线图如图3-2所示。

这种接线微安表处在低电位，具有读数安全、切换量程方便的优点。

当被试品的接地端能与地分开时，宜采用图3-2（a）的接线。

若不能分开，则采用3-2（b）的接线，由于这种接线的高压引线对地的杂散电流I’将流经微安表，从而使测量结果偏大，其误差随周围环境、气候和试验变压器的绝缘状况而异。

所以，一般情况下，应尽可能采用图3-2（a）的接线。

图3-2微安表接在低压侧，泄漏电流试验原理接线

（a）被试品对地绝缘（b）被试品直接接地

三试验步骤及注意事项

1、试验时的加压部位与测量绝缘电阻相同，应注意套管表面的清洁及温度、湿度对测量结果的影响。

2、微安表接于高压侧时，绝缘支柱应牢固可靠、防止摇摆倾倒。

3、试验设备的布置要紧凑、连接线要短，宜用屏蔽导线，既要安全又便于操作；对地要有足够的距离，接地线应牢固可靠。

4、应将被试品表面擦拭于净，并加屏蔽，以消除被试品表面脏污带来的测量误差。

5、能分相试的被试品应分相试验，非试验相应短路接地。

6、试验电容量小的被试品应加稳压电容。

7、试验结束后，应对被试品进行充分放电。

8、泄漏电流过大，应先检查试验回路各设备状况和屏蔽是否良好，在排除外因之后，才能对被试品作出正确的结论。

9、泄漏电流过小，应检查接线是否正确，微安表保护部分有无分流与断线。

10、高压连接导线对地泄漏电流的影响

由于与被试品连接的导线通常暴露在空气中（不加屏蔽时），被试品的加压端也暴露在外，所以周围空气有可能发生游离，产生对地的泄漏电流，尤其在海拔高、空气稀薄的地方更容易发生游离，这种对地泄漏电流将影响测量的准确度。

用增加导线直径、减少尖端或加防晕罩、缩短导线、增加对地距离等措施，可减少对测量结果的影响。

11、空气湿度对表面泄漏电流的影响

当空气湿度大时，表面泄漏电流远大于体积泄漏电流，被试品表面脏污易于吸潮使表面泄漏电流增加，所以必须擦净表面，并应用屏蔽电极。

（四）异常情况的分析

1、从微安表反应出来的现象

（1）指针来回摆动。

可能有交流分量通过微安表，宣读取平均值；若无法读数，则应检查微安表保护回路，或加大滤波电容，必要时可改变滤波方式。

（2）指针周期性的摆动。

可能是被试品绝缘不良，从而产生周期性放电，这时应查明原因．并加以消除。

（3）指针突然摆动。

如向减小方向，可能是电源回路引起；如向增大方向，可