电气绝缘测试技术便携版

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1、第一章1. 绝缘电阻是施加于绝缘体上的两个导体之间的直流电压与流过绝缘体的泄露电流之比。绝缘电阻包括体积电阻和表面电阻。体积电阻是施加的直流电压与通过绝缘体内部电流之比；表面电阻是施加的直流电压与通过绝缘体表面的电流之比。体积电阻率是绝缘体内部的直流电场强度与体内泄露电流密度之比（单位立方体的绝缘电阻值）；表面电阻率是绝缘体表面层的直流电场强度与通过表面层的电流线密度之比(实际上是正方形面积内的表面电阻)。2.试样的预处理条件试样表面应无外来的污染，没有损伤，并要清除试样上的残余电荷。用酒精清洗试样，或将试样放置在湿度很大的环境中片刻，可将试样表面上的电荷基本清除。3.影响绝缘电阻的因素:1)

2、温度：T上升R（v下降）（离子电导为主体）（2）湿度：%上升R（v下降）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（v）与E无关（线性材料） 高场强是E上升R（v下降）（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：剂量上升R（v下降） （5）交联：无影响，高温下交联击穿强度高4. 二电极与三电极的不同：二电极结构简单，但无法将体积电流与表面电流分开，存在边缘效应；适用于薄膜材料的测试。三电极系统由测量电极、保护电极和高压电极三部分组成。可以将体积电流与表面电流分开，消除了边缘效应，均化电场；适用于高频下，存在T型干扰网络。5. 电极间隙g不能

3、太小，一方面为了使沿电极周长间隙g的相对误差不致太大；另一方面是为了减少体积电流的影响。6.测量绝缘电阻的方法：1、直测法（1）欧姆表法；特点：最方便；适用于灵敏度不高的场合，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10-10A/mm；最大电阻1012。适用于工厂产品测试。（3）高阻计法；检测电流最小10-10A，检测电阻大于1017；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1014，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

4、法，设备与检流法相同，测试过程、原理、公式不同，精度高。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1019；（2）自放电法测量线路简单。适用于试样的电容已知的试样。7.分析图（P25）：良好的绝缘中，吸收电流随加电压时间下降很快，最后稳定的电流也很小，如图曲线1所示；而受潮或有缺陷的绝缘体，吸收电流变化很慢，稳定的电流值也比较大，如曲线2所示；为简化试验，用I15和I60的比值来表示吸收比，通常吸收比大，说明绝缘良好。但对于非极性的绝缘材料，I15电流已经很小，稳定电流更

5、小，而且吸收比也不大，但不能认为绝缘是不好的。第二章1. 相对介电常数是在同一电极结构中，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。介质损耗因数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。影响相对介电常数和介质损耗因数的因素：1）电压幅值：一般，无关。若夹层有杂质，高场强下都会增大。若有气泡，超过起始放电电压后，都会增大。2）频率：低频r大，高频r小；r变化大时，tan出现最大值。3）温度：T升高，r增大，但很高时降低；低温时，r变化大时，tan出现最大值，温度很高时随温度指数增大。对于并联等效阻抗 对于串联等效阻抗 tan=wRsCs 对于tan两者完全等效，即 得到

6、 ，2.高压西林电桥原理：西林电桥的两个高压桥臂，分别有试样Zx及无损耗的标准电容器CN组成；两个低压桥臂分别由无感电阻R3及无感电阻R4与电容C4并联组成。平衡条件：YxY4=Y3YN3.电流比变压器电桥：又称电感比例桥臂电桥，电桥除了试样盒标准电容器各为一个桥臂之外，还有两个桥臂是由电感组成。根据使用条件的不同，电感桥臂可与平衡指示器回路耦合，称为电流比变压器电桥；电感桥臂亦可与电桥的电源耦合，称为电压比变压器电桥。4.谐振法测量电容：由一个电感线圈L和一个调谐电容组成，测量试样的电容CP时是根据谐振回路的谐振条件求得的。谐振两次，第一次谐振电容读数为Ci，第二次谐振电容为Co，试样的电容

7、为Cp=CoCi。5.品质因数: 表示一个储能器件（如电感线圈、电容等）、谐振电路中所储能量同每周期损耗能量之比的一种质量指标。与介质损耗因素成倒数关系。6. 强电场干扰下，可采取哪些方法测量，各有什么特点：措施：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。7.介电谱：复介电常数随频率的变化曲线（介电频谱），或随温度的变化曲线（介电温谱）。第三章1.电气击穿：在电场作用下绝缘材料或结构瞬间失去绝缘

8、特性，造成电极间短路。介电强度是指材料能承受而不遭到破坏的最高电场场强，对于平板样品EB=UB/d。在气体或液体中，电极之间发生放电，当放电至少有一部分是沿着固体材料表面时，称为闪络。通常试样表面发生闪络后，还可以恢复绝缘特性。2.试样厚度的选取：如果太厚，击穿电压超过试验变压器的额定电压，或表面闪络难以解决，这时可以将试样削薄，但试样表面应保持光洁，对于纸或薄膜材料，将多层叠加一起，施加一定的压力压紧。这样可以减少因弱点存在而造成击穿场强的分散。测量厚度时，一般在沿通过击穿点的直径上测三点取平均值，这时试样的厚度必须是均匀的。否则，则以击穿点的厚度来计算击穿场强。3.工频电压下的介电强度测量

9、：升压方式：1）快速升压，电压从零上升至击穿电压所经历的时间为1020s，2)20s逐级升压，每级停留20s，3）慢速升压，从快速升压的击穿电压的40%，缓慢升压，4）60s逐级升压，每级停留60s，5）极慢升压，从快速升压的击穿电压的40%，极慢升压。升压速度慢，电压作用时间长，测得的击穿电压更低，试验结果更可靠。4.调压器原理及优缺点：1）自耦调压器：输入输出共用一个线圈，通过滑动触点来调节电压。结构简单，体积小，漏抗小而且价格便宜；但触点再移动的过程中会出现火花，适用于千伏安以下。2）移圈调压器：是靠移动短路线圈改变其他两个线圈的漏磁通，从而改变两个线圈上的电压分配来实现调压。靠电磁耦合

10、而无机械触点，调压过程无火花出现，容量大；但漏抗较大，波形易畸变。5.保护电阻：目的是当试样击穿或闪络时，限制流过变压器的电流并使变压器高压端点位变化缓慢，改善由此产生的脉冲在高压绕组间的分布和消除可能出现的振荡，另一方面也要避免试验在电阻上产生过大的电压降和击穿时过载释放器有足够大的电流，从而能够在几个电压周期内切断电源。一般选用0.10.5/V。6.冲击电压下的介电强度：各种高压电气设备在运行中，难免要遭受大气过电压和操作过电压，为了检验这些设备承受这种过电压的能力，需要进行冲击电压下的介电强度试验。常用的两种：模拟雷电冲击波（大气过电压的冲击波），模拟操作过电压的冲击波（包括短路开关动作

11、等产生的冲击波）。大气过电压的冲击波，1.2/50s波头：1.230%s，通过冲击波峰值0.3和0.9两点直线，与时间轴交点O和峰值平行线交点D之间的时间间隔Tf；波尾： 502%s，冲击波峰值下降到峰值一半时与O之间的时间间隔Tt。操作过电压的冲击波：事故短路、开关动作等产生的冲击波，250/2500s，波头： 25020%s，从零开始上升到峰值的时间；波尾： 250020%s，从零峰值始下降到峰值一半时的时间间隔。7.实验室的屏蔽：分为静电屏蔽、磁屏蔽以及电磁屏蔽三种，屏蔽的目的是隔离屏蔽室内外的静电场、磁场和电磁场，不让内部干扰外部，防止外部干扰内部。8. 试验室的接地：工作接地:使电路

12、中各点电位固定，使各部位绝缘承受的电压不变，并没有浮动电位出现。保护接地:将不带电的金属体接地，以免这些物体直接触及高电位或本身出现感应电压而造成危险。第四章1. 局部放电：在电场作用下，绝缘中局部区域发生电场强度达到击穿场强并发生放电，但绝缘内部仍然保持绝缘性能的现象。发生在绝缘体表面的称表面局部放电，发生在导体边缘而周围是气体的，称为电晕。2.局部放电的特征：局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的放电，局部放电是一种复杂的物理过程除了伴随着电荷的转移和电能的损耗之外，还会产生电磁辐射、超声波、光、热以及新的生成物等。最明显的是反映到试品施加电压的两端，有微弱的脉冲电压出现。3.导致局部

13、放电的因素：1）电极系统不对称。2）介质不均匀。3）绝缘体中含有气泡或其他杂质。4.局部放电的基本表征参数：用以描述每一次放电的特征参数：1）视在放电电荷：在绝缘体中发生局部放电时，绝缘体上施加电压的两端出现的脉动电荷。2）放电量：气泡中每一次放电发生的电荷交换所消耗的能量。3）放电相位：各次放电都发生在外加电压作用下，每次放电所在的外加电压的相位。前后连续放电的相位差，可代表前后两次放电的时间间隔。5.累计表征参数：在一定测量时间内累计的标准参数。1）放电重复频率：在测量时间内，每秒钟放电次数的平均值。2）平均放电电流：设测量时间T内出现m次放电，各次相应的视在放电电荷为q1，q2.，则平均

14、放电电流为I=i=1mqi/T。3）放电功率: I=i=1mutiqi/T。这个参数综合表征了放电量、放电次数以及放电时的外加电压瞬时值。6.电测法分析：根据放电时在放电处会产生电荷交换，于是在一个与之相连的回路中就会产生脉冲电流，通过测量此脉冲电流来测量局部放电的方法称为脉冲电流法（ERA）。原理：绝缘体某一区域发生局部放电时，绝缘体的两端会出现瞬变电荷，用一个耦合的电容器CK和检测阻抗Z与试品连接成一个回路。回路连接方式有直测法和平衡法。后者把检测阻抗分为Za，Zb两个部分，并在其中点接地，无论哪个方法在检测阻抗两端采集到的ud总是与试品的视在放电电荷q存在一定的关系。隔离变压器：在一次和

15、二次两个绕组之间附加两层金属屏蔽层，并和绕组末端相连接；隔离高频干扰。调压器：使电压从零开始上升到规定值。试验变压器：把低电压升高为试验所用的高电压的升压变压器。与一般试验变压器不同在于其本身不发生局部放电，或放电量小于被测试品允许放电量的一半。滤波器：低压滤波器用来滤掉从电源进来的高频干扰及调压器产生的高次谐波；高压滤波器用来进一步阻塞电源进来的高频干扰，阻碍试验变压器本身产生的局部放电信号，阻塞试品的局部放电信号通过试验变压器的入口电容，以免被测信号旁路而降低测量的灵敏度。保护电阻：用来限制万一变压器负载短路时的电流，改善负载短路时产生的过电压在变压器绕组上的电位分布。耦合电容器：把试品的

16、放电信号耦合到检测阻抗上来，承受工频高压，使检测阻抗上的工频电压降很小，以保证人身及仪器安全。检测阻抗：采样元件，检测脉冲电压，测出局部放电的视在放电电荷、放电重复率；与耦合电容器组成工频电压分压器，以检测放电电量及发生放电时的电压相位。7.色谱分析法：绝缘材料在局部放电作用下发生分解，产生新的生成物，通过测量这些生成物的组成和浓度来表征局部放电的程度。8.放电谱图：由N-q谱图，N-谱图，q-谱图等组成的三维谱图的放电特性。第五章1.在线测量是指电气设备在运行条件下不脱离电网，测量该设备的性能，即在工作电压下对电气设备进行测量。绝缘诊断是对运行中电工设备的绝缘系统状态进行评估，以求早期发现绝缘老化。2.绝缘耐热等级：