高压试验技术培训教材.docx

1、高压试验技术培训教材基本知识1、高压试验技术培训的意义和目的：电力系统中60%上的停电事故都是由电气设备的绝缘缺陷引起的，而设备绝缘部分的劣化、缺 陷的发展都有一定的发展期，在这个期间，绝缘材料会发出各种物理、化学等方面的信息。这就需要 我们试验人员在工程交接或者设备运行过程中， 通过各种试验方法去取得各种不同电气设备在不同时间的数据信息，并通过规程的要求来判断其能否投入运行或者能否继续运行。2、高压试验人员应具备的基本素养和要求：高压试验人员的责任重大，既不能放过任何设备隐患，又不能误判断。对于一个电气调试工程，只要高压试验能够放心，整个工程就基本上不会出什么问题。如此说 来对我们电气调试员

2、工就提出了较高的素质要求。首先应具有全面的安全技术知识， 既有设备带电前的试验设备运行过程中的维护； 有低压作业、更有高压工作；既有低空、也有高空；有停电试验、也有带电测试。因此我们必须要有良好的自我保 护意识、具有全面个安全技术知识、严格遵守安全规程的各项规定，如高压试验不应少于 2人、设置足够的安全区域和围栏、悬挂“高压危险”的警告牌、必须有专 门的监护人、运行中的设备试验必须开具工作票，断电验电隔离挂接地线、大电容设备如电机电缆试 验时的放电、试验完成后要拆除的短接线等等。其次应具有全面熟练的试验技术， 它既是高强度的体力劳动， 有些试验还偏要选择阳光日晒的时候，它又是一项复杂的脑力劳动

3、，碰到一些问题或者要判断结论时要综合考虑。因此要求我们了解电 厂（变电所）各种电气设备的型式、用途、结构及原理，了解各种绝缘材料的性能、各种绝缘结构的 用途；熟悉发电厂和变电所的电气主接线以及系统运行方式、 了解继电保护和电气设备的控制原理及现场接线等；熟悉各类电气试验设备的原理、结构、用途和使用方法，并能排除简单的故障；能正确 完成各种设备试验接线、 操作及测量并保证仪器在合格有效的使用周期内， 熟悉各种影响试验结果的因素及排除方法等。另外应具有严肃认真的工作作风，任何一个试验项目，从试验前的仪器准备、设备选取、现场试 验场地的勘查、环境温湿度的影响，试验过程中设备布置、人员安排、安全监护、

4、异常情况的处理， 到试验结果的数据分析、记录的整理、现场设备的维保和临时措施的拆除等都要求我们有“严” “细”“实”的良好品质，尤其要诚实， “诚”是指知之为知之，不知为不知，要不耻下问，要三思而后行，千万不能盲目指挥和行动；“实”则指要踏实，对于高压试验的每一个步骤心中有底，电压加到哪里， 会感应到何处，先接地，再放电“实”还有一个意思，则是从事高压试验的人员应不断地提高自 己的理论水平，不断地研究新设备新工艺的试验方法，端正工作心态，落“实”工作方法。3、高压电气试验的分类：电气试验一般可分为出厂试验、交接试验、大修试验和预防性试验。出厂试验是检查产品设计、制造、工艺的质量，防止不合格品出

5、厂，新产品时应有型式试验，比 较大型的设备出厂试验应有建设使用单位的人员现场监造。 任何电气设备的出厂应附合格的出厂试验报告，以供后续的试验和运行参考。交接试验主要是电气设备投运前按照交接规程和厂家技术标准等来检查产品有无缺陷、运输 途中有无损坏、最终判断它能否投入运行并且为预防性试验积累参考数据等。预防性试验则是电气设备在投运后， 按照一定的周期来检查运行中的设备有无绝缘缺陷和其他缺陷等。按照试验的性质和要求，高压试验又分为绝缘试验和特性试验两大类：绝缘试验可分为非破坏性试验和破坏性试验， 非破坏性试验即用不损坏设备绝缘的方法来判断缺 陷，它有绝缘电阻、吸收比试验和介质损耗因数 tg 3试验

6、、油色谱分析等，他们能够发现设备绝缘 的整体性缺陷，其灵敏性还是有限，因为电压较低，但目前这类试验仍是一种必要的有效的手段；而破坏性试验如交流和直流耐压试验，因其电压较高，易于发现设备的集中性缺陷，其缺点是会 给设备造成绝缘损伤积累，影响其使用寿命。GIS和特性试验主要是对设备的电气和机械方面的特性进行测试，如断路器的分合闸时间参数、断路器的主回路接触电阻、电流电压互感器的变比误差、极性、安伏曲线，发电机变压器的直流电阻 等。一般电气设备的高压试验顺序应该是非破坏性试验、特性试验，最后才是破坏性试验，以免给设 备造成不必要的击穿，如电容式套管和 CT,其末屏很容易受潮，若不处理或者维保不善，就

7、进行高压试验，可能造成其整体性绝缘缺陷；又比如交流电动机的试验，在其绝缘电阻未合格之前绝对不允 许进行交流耐压试验，否则就可能把电机击穿。4、高压电气试验的一些专业术语常规如电流、电压、频率、相位、相序、功率、容量、功率因素、磁通、互感、谐振、 电阻、阻抗、接地、接地电阻、接触电压、跨步电压、过电压、防雷、内绝缘、外绝缘、绝缘配合、 标准绝缘水平等，还深入一些的如功率表的接线和交流耐压设备容量的选取等。绝缘材料：防止导电元件之间导电的材料，如塑料、环氧树脂、油、真空、 SF6气体、云母、电容器纸、绝缘漆、陶瓷等，其主要功能是阻断电流通路，还应具有很强的机械性能和耐热特 性，按照耐热能力的高低，

8、其有以下几个等级：耐热等级OAEBFHC工作温度（C）90105120130155180 180电介质：能够被电场极化的物质，可以理解为绝缘材料。它也有电导，但它的泄漏电流很小， 即导体和电介质的本质区别就在于导体中有可以自由移动的带电质点，其电阻率很小仅有 10-810-4 Qm而电介质因为材料原子中的原子核对电子的束缚，不能形成自由电子，只是分散的带电质点，其7 20电阻率可达10 10 Q m但绝对不导电的电介质是不存在的，在外电场的作用下，这些分散的带电质 点沿电场的方向运动就形成了泄漏电流。泄漏电流可分为表面泄漏和体积泄漏两部分。电介质的极化：绝缘材料中的带电质点在外电场的作用下沿电

9、场方向的有规律、有限的移动，并 显示出极性，当外电场消失时期又恢复原状。它分为电子式极化、离子式极化、偶极子式极化、夹层 式极化。电介质的损耗：绝缘材料在电场的作用下会产生泄漏电流和极化现象， 这必然伴随着材料的发热和能量的损失。它可分为：电导损耗（既电导电流使介质发热，交直流电场中都有） 、游离损耗（电压高于某一值时，局部放电，电压越高，损耗越大，在交直流电场中都存在） 、极化损耗（只在交变电场中存在，偶极子扭来扭去，产生摩擦损耗和内部电场电势的平衡形成的电流 产生的损耗）。一般用tg 3来表述电介质的损耗， 它只与绝缘材料的性质有关， 而与它的结构、形状、几何尺寸无关，有以下公式判断比较：

10、ICIRC3UCIR=U/Rtg 3 = IR / IC = U / R / （ Uw C） = 1 / 3 R C P = U * （ U / R ） = U 3 C tg 3 从式进行分析：U与频率一定时，P * tg 3由于C = e S / D 对于同类型的电介质，其&是定值，电容基本不变，则可以直接从 tg 3值判断绝缘的优劣，是否整体性受潮或者表面脏污等。Ic ,电介质的吸收现象：绝缘材料在外电场的作用下体现出来的电流的性质，可分为电容电流它主要体现在弹性极化过程中；吸收电流 Ia ，它主要体现在夹层式极化和偶极子式极化过程中；电导电流 Ig ，它主要体现为泄漏电流，因为表面电导和

11、体积电导的存在。吸收现象与电介质表面脏污 程度，温度高低，受潮程度的不同而变化。因此在试验过程中，一定要注意环境温度的影响和采取一 定的屏蔽措施。由于材料的多层和复杂化，夹层式极化的现象尤为突出，则吸收比和极化指数的测试 对检查材料绝缘的好坏，是否整体受潮和脏污时有着非常重要的作用。电介质的击穿：在强电场作用下，绝缘材料使出绝缘性能而成为导体即为击穿，一般可分为电击 穿、热击穿、放电击穿(绝缘油) 。绝缘性能丧失，一般空气间隙 30 KV / cm ，固体绝缘是指达到温 度极限形成热击穿，而绝缘油油应去除杂质，设置屏障，防止小桥形成以提高击穿电压。二、常规的试验方法1、绝缘电阻、吸收比和极化指

12、数试验 ： 一般选用手动摇表、电动摇表、数字摇表，而兆欧表的基本原理，无论是指针式或数字式，都是 基于同一原理， 即两组线圈中流过的电流在同一磁场中产生不同方向的转动力矩， 指针或数字的指示 与下式相关：a = f ( Ii / I 2 )，其中I 2对应其电压线圈，回路电阻固定，即要求摇测时转速恒定， 使输出电压稳定。其接线端子有 L高压端、E接地端、G屏蔽端，而屏蔽端子 G是直接与负极性相连的，表面泄漏电流经它直接流回，不经过测量机构，所以谓之“屏蔽” 。前面已经描述过，当直流电压施加于绝缘介质上时，通过的电流有 I c、la、lg，I c为电容电流，很快完成充电， Ia 为吸收电流，极化

13、现象较漫长，因此用吸收比来确认大容量、复杂多层绝缘的情 况，即 K = R 60“/ R15 ，近年来，随着变压器容量的不断增长，对其绕组的绝缘阻值误判现象增多， 如其吸收比v 1.3，但运行良好，原因是其吸收电流衰减时间太长，因此规定了用极化指数来衡量即 R10min / R 1min 。对于 Ig ，有体积和表面之分， 因此在设备表面脏污时和绝缘受潮或开裂状态下， 其传导电流剧增。 因此， 测绝缘及其吸收比可以很方便地判断其整体受潮的情况， 例如湛江奥里油发电机耐压试验时测绝缘的过程和避雷器测试泄漏电流时的情况就可以明确说明问题。 测绝缘时设备的选择， 一般是根据被试设备电压等级的不同而选

14、用不同电压等级的兆欧表，则依据交接规程有： 250 V t电机测温元件、500 V t 发电机转子绕组绝缘测试、 1000 V t电动机轴承绝缘电阻、 2500 V t 一般电机、变压器、5000VT大容量的变压器、水内冷摇表 t水内冷发电机的绝缘测试，但也有例外，如隐极式发电机转子的交流耐压试验则规定可以用 2500V摇表替代。交接规程上的相关规定：发电机 ：(1)各相绝缘电阻的不平衡系数不得大于 2；(2)吸收比：对沥青浸胶及烘春云母 1.3，对环氧粉云母绝缘1.6，在交接试验前，包括汇水管电阻不同的厂家均有不同的规定，应区别对待； (3 )转子绕组应使用 500V摇表，不低于0.5 M

15、Qo交流电动机：380 V电机 0.5 M Q; 1000 V以上电机，应测试吸收比 1.2。电力变压器 ：(1) 不低于产品出厂试验值的 70 %；(2) 35 KV及以上且容量为 4000 KVA及以上，测量吸收比 1.3 ;(3) 220KV及以上且容量为120 MVA及以上，应用5000V摇表测量极化指数 1.3。互感器 ：( 1)应测量一次绕组对二次绕组及外壳、 各二次绕组之间及对外壳的绝缘。 应尤其注意半绝缘 PT 测绝缘时应拆开一次侧的 N端接线来测试，另外每个二次绕组均应有体现，我们的报告格式应改进；(2)油纸电容式的 CT应测试末屏对二次绕组对地的阻值，用 2500V摇表10

16、00 M Q。断路器 ：( 1)应测试绝缘拉杆的绝缘值；(2)操作回路的绝缘电阻应 10 M Q。套管 ：( 1)套管的主绝缘；(2)电容式套管的末屏应用 2500 V摇表 1000 M Q,否则应进行末屏的介损试验。电力电缆 ：应测量各电缆线芯对地或对金属屏蔽层间和各线芯间的绝缘值。电容器 ：( 1 )耦合电容，断路器电容应在二极之间测试；( 2)并联电容器应在电极与外壳之间进行。避雷器 ：应测试主绝缘及基座绝缘。测试绝缘的基本步骤和注意事项：( 1) 被试品与外部的连接全部拆除，并对地放电充分。 变压器的被试侧应外接接地 ，中性点能够拆 开的要拆开，电动机绕组也要如此；不能拆开的则三相联在

17、一起；( 2) 检查摇表的好坏，开路为无穷大，短路则为零；(3) 在均匀转速下，即加压状态下(数字摇表) ，将“ L”引至测试端，读取吸收比或极化指数(4) 测试读数正常后，将“L”先从测试线上拆开， 再摇表停止，或“OFF,(能自放电的摇表例外)， 否则会损坏摇表；( 5) 将测试品对地充分放电；(6)有泄漏影响时，可加屏蔽至“ G端，屏蔽线应靠近被试品的加压端，以免摇表过载；( 7) 水内冷发电机必须引入汇水管的屏蔽；( 8) 发电机和电缆电容电流大，必须充分放电。在安规中也对测绝缘有专门的规定： “电气设备在进行耐压试验前，应先测定绝缘电阻，用摇表 测定绝缘电阻时，被试设备应确实与电源断

18、开，试验中应防止带电部位与人体接触。试验完成后被试 设备必须放电。 ”对数据的分析：( 1) 注意环境温度与湿度，作好记录，在必要的情况下，如变压器的绝缘阻值与厂家比较时，可进行温度换算。一般测绝缘时的空气相对湿度不高于 80%温度在1040 C之间进行；( 2) 残余电荷，如发电机绝缘测试时在直流耐压进行换相试验时如果间隔时间短就会造成绝缘电阻 的虚假数值；( 3) 感应电压的影响，一般感应电压较高时无法测试到准确地绝缘电阻值。对于兆欧表应每年检验一次。2、直流高电压和泄漏电流测量试验：其原理基本上与绝缘电阻测试基本相同， 但电压稍高， 能够更加有效地检测出绝缘受潮的情况和 用兆欧表检测不出

19、的尚未完全贯通的局部缺陷， 尤其是端部缺陷比如发电机的手包绝缘， 且能够从泄 漏电流上直观地反映其绝缘情况， 一般来说， 在试验电压下其泄漏电流与加压时间的变化曲线是随着 时间的延长其电流逐渐减小；与摇表一样，直流耐压也通常采用负极性，为了防止外绝缘的闪络和易 于发现集中性的局部缺陷，原因是绝缘中的水分带正电，若采用正极性，则水分向地端排斥形成一个 反向电势，因此相当于抬升了绝缘的击穿电压，使得测试的泄漏电流偏小。对于试验设备的选取， 一般选择不同电压等级的直流高压发生器， 具体原理都是通过硅堆倍压整 流得来。但也可以通过现场组建，即用试验变压器高压串硅堆(半波或全波整流)和并滤波电容器来 进

20、行发电机、电缆或避雷器的耐压和泄漏电流的测试。交接规程的相关规定：发电机：其US = 3Ue, US按0.5 U e分阶段上升，每阶段停留 1min。各相泄漏电流的差别不应大于最小值的 100%；泄露电流不应随时间延长而加大；当泄漏电流不成比例上升时，应进行分析。 (为什么要分段加压，且每阶段要停留，是因为大容量的被试品其吸收过程较长，若加压太快，在 Us下1min 是读取的电流值不一定是真正的电导电流) ，水内冷发电机应采用低压屏蔽法。交流电动机：其US = 3Ue,只针对1000V及1000KW以上容量的、中性点连线引出的绕组分相进 行，并在Us下，各相泄漏电流的差值不应大于最小值的 10

21、0%当泄漏电流小于 20卩A时，相间无明显差别即可。电力变压器：35KV及以上，且容量在 800KVA及以上时，应测量泄漏电流。测试绕组连同套管的 泄漏电流时，不同的电压出线等级规定了不同的 Us 值，并给出了允许的泄漏电流值（不同温度下的参考值）。金属氧化物避雷器：应测试其1mA下的直流参考电压和 75%UmA的泄漏电流，一般小于 50卩A, 6KV 的避雷器因产品的型号和规格的不同会有区别，应注意产品的说明书和出厂试验报告。一般试验接线：主要涉及的是微安表的接入。当接在高压侧时精度稍高，误差小，一般读取发生 器高压侧的泄漏值，其主要应用于被试品一极接地的场合，如变压器和电机、电缆等，其微安

22、表可方 便地引入高压引线的屏蔽。当被试品的一极对地有绝缘时，如避雷器，则可将微安表接在避雷器的基 座之间，但必须先测试其基座的绝缘良好。如果接在高压侧则必须经过屏蔽，否则肯定超差。而水内 冷发电机直流耐压时，微安表接在电源的低压侧，采用低压屏蔽法。另外试验电压的读取一般要求直 读US，而发电机试验时必须并接标准表，等级精度均应符合要求。当单独接入微安表时，应有保护防 止冲击的措施如并接电感电容和短路刀闸等。基本试验步骤和注意事项：按作业指导书的相关程序，现场勘察环境，布置安全设施，按仪器的 操作规程进行接线。1、必须将被试设备绝缘检测合格；2、应先空试，尤其是发电机直流耐压前，必须记录 I0

23、；3、应消除表面泄漏和杂散电流影响，引入屏蔽，擦拭干净表面；4、非被试侧三相应接地短接；5、精神集中，关注微安表的变化；6、测试完后必须充分放电后才能进行换相；7、记录环境温度，如变压器绕组连同套管的泄漏与温度有很大关系，应记录准确。安规中的相关内容：（1）试验设备的接地，应使用 4mm的多股软铜线；2） 被试品的外壳和非被试相应可靠接地，高压引线尽量缩短，有安全距离，不得影响放电；3） 应挂“止步，高压危险”警示牌；4） 合闸前应检查设备的零位；5） 应大声喧唱；6） 进行电机、电容、电缆耐压后，应先用带电阻的接地棒放电，然后直接放电；7） 雷电天气或 6级以上风时，严禁户外高试。对于直流高

24、压发生器和标准测试杆应每年检验一次3、介质损耗因数tg 3试验其原理在前面已经讲过，tg 3是IR / IC的比值，它能反映电介质内单位体积中能量损耗的大小， 只与电介质的性质有关，而与其体积大小尺寸均没有关系。因此， tg 3的测试目的，也是能够有效地发现设备绝缘的普遍老化、受潮、脏污等整体缺陷。对小电容设备，如套管、互感器（电容式）也能 够发现内部是否存在气隙及固定绝缘开裂等集中性的局部绝缘缺陷。但要说明一点的是，针对大电容的设备如 变压器、电缆等进行 tg 3的测量时，只能发现他们的整体分布性缺陷，而其局部集中性 的缺陷可能不会被发现；而对于套管、互感器等小电容量的设备，测 tg 3能有

25、效地发现其局部集中性和整体分布性的缺陷， 详见如下分析。 这也是大型变压器不仅要单独 测试引出线套管的tg 3,也要测套管连同绕组的介损 tg 3,就是因为套管若有缺陷时在整体绝缘良好时不能体现出来。一般设备的绝缘结构都由多层绝缘、多种材料构成。如局部有缺陷绝缘用 C1 tg3 1表示,其他良好绝缘用C 2tg S 2表示，两部分并联，则有 Pl = C 1 tg S 1 P2 = C 2 tg S 2而总的损耗为P = U2 3 C tg S U、3定时，P 与 C、tg S 有关， t P = C 1 tg S 1 + C 2 tg S 2 又 C = C1 + C 2则 C 1 tg S

26、 1 + C 2 tg S 2 = C tg S（超差）（良好）（合格），可见明显形成了误判断。tg S = (C 1 tg S 1 + C 2 tg S 2) /(C1 + C2) 若套管电容 C 1= 250PF， tg S 1= 5% 而变压器电容 C 2= 10000PF ， tg S 2= 0.4% 从式可以看出总 tg S = 0.5 %设备的选取及常规试验方法：因为精度和灵敏度的原因，测变压器和一般套管的介损时（包括电容式CT）,应采用GWS-1A光导介损测试仪，而当测试电容式 PT电容量和tg S时，可采用 DX6000异频介损测试仪，它介绍了 CVT的中压电容 C 2的测试方

27、法，比较方便（自激法）。两者的原理前者是通过比较内部标准回路电流和被试品的电流的幅值及相互的相差， 后者是电桥原理， 离散傅立叶算法。一般接线形式主要有二种：正接法：适用于测量两相对地绝缘的设备，测试精度较高，如套管和电容 式CT的主绝缘tg S,耦合电容的的tg S等；反接法：适用于测量一级接地的设备，仪器的外壳必须 接地可靠，如变压器连同套管和绕组的 tg S,套管和电容式 CT的末屏tg S等。另外还有自激法，对角接线等，不同的试验设备均有不同的接线形式，取决于现场环境及标准设备。需要说明的是现场试验时要创造条件，力求测试精度，如主变高低压侧套管的 tg S测试必须要用正接法，应要求安装

28、单位制作测试平台，以达到两极绝缘的条件。对于CVT中压电容的tg S测试，应充分理解仪器的操作程序，按照其说明，操作规程进行试验。 交接规程的一般要求及条款：电力变压器：当电压等级为 35KV及以上，且容量在 8000KVA以上时，应测试tg S,其tg S值不 应大于产品出厂试验值的 130%对于300MW或 600MW机组的厂高变，一般未达到上述要求，交接试验可不作；但一般厂家出厂试验均有该项目的数据，为充分体现对用户负责的思想，建议测试以便比 较，但不出试验报告。互感器：规定了 20C下电流互感器（油纸电容式）的 tg S, 220KVC 0.6%, 330KVW 0.5 , 500KV

29、 0.5。其电容与铭牌差值应在土 10%之内，只针对主绝缘。而电压互感器只规定了 35KV及以上油浸式的tg S值，35KV的20C时w 3.5%, 35KV以上的不应大于出厂值的 130%套管：现场一般有油纸电容式，20-500KV下，tg SW 0.7%，电容差值在土 10%范围内。说明一点， 不管电容式CT还是电容式套管，都会有末屏，应在测主绝缘 tg S之前进行末屏的测绝缘，用 2500V摇表，应大于1000MQ，有的出厂试验也有末屏 tg S值，因此绝缘达不到要求时，应测 tg S以便比较,但是试验电压应控制在 2KV。另外，tg S值都规定了相应的温度值，是因为温度对 tg S值的

30、影响较大，一般随着温度上升，tg S值也增大，因此规定了温度换算，一般应校正到 20C时进行与厂家试验数据的比较，换算公式为：（1） 环境温度高于 20C时，tg S 20 = tg S t / A（2） 环境温度低于 20C时，tg S 20 = tg S t * AA:与20 C温差绝对值不同的换算系数，见规程。一般操作步骤和注意事项： 按常规的GWS-1A或 DX6000的操作规程与相应的作业指导书相关条款进行操作。试验应良好的天气、环境温度不低于 5C和湿度不大于 80%勺条件下进行，测试前应测量被试品各电极间的绝缘电阻,必要时对小套管进行清洁和干燥处理。 接地必须牢靠,符合“安规”中

31、高压试验的条款规定,正接法时低压侧的引线也应有绝缘要求,不得 与外壳接触。对于试验电压的大小，前面提到 P = U2 3 C tg S, P与电压有关，良好绝缘的 tg S不会随电压的升高而明显增加，但若有内部缺陷时则 tg S会随电压的升高而明显增加。因此对于试验电压一般为10KV,但对于电容式套管或 CT的末屏和电容式电压互感器中压电容的 tg S测试时，则应降低电压标准使用2000V或3000V左右。测变压器的tg S时应将其他侧短接接地。对试验结果的分析： 应根据厂家出厂试验数据和交规进行综合判断， 尤其应注意避免套管末屏的 脏污情况，还有环境温度、湿度的影响，经过出厂测试合格的产品若现场测试值差，一般应考虑环境 影响和受潮情况。例如湛江奥里油电厂 500KV GIS 出线套管的过程防护的重要性和绝缘受潮经烘烤测试合格的情况， 说明高压试验不能只关注试验本身， 对于安装单位来说， 一定要关注产品的全过程。对于介损测试仪应定期进行检验。4、交流耐压试验： 交流耐压试验是电气设备鉴定其绝缘好坏的最直接的方法。 它对于判断电气设备能否投入运行有 着决定性的意义，也是保证设备绝缘水平，避免发生绝缘事故的重要手段。由于其