电气绝缘及基本试验

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1、电气绝缘及基本绝缘试验1、 电介质的基本知识1.1、综述电介质即绝缘材料，是电气设备、装置中用来隔离存在不同电位的导体的物质，通过在各类导体（包括大地）间的绝缘割断功用控制电流的方向。由于电介质的绝缘性能，使得其在电气设备、装置得制造中得到广泛应用，如制作各类绝缘支撑、改善电位梯度、保护导体、冷却导体等。电介质长期受到电场、热能、机械应力等的破坏，在电场的作用下，电介质将会发生极化、电导、损耗和击穿等现象，这些现象的相关物理参数可以用相对介电系数、电导率（或电阻率）、介质损耗因数、击穿电压来表征。1.2、电介质的极化1.2.1、电介质极化的基本概念根据电介质的分子结构的不同，电介质被人为的分为

2、极性电介质和非极性电介质两大类。非极性电介质分子的正、付电荷作用中心重合，对单个分子来说对外呈中性。极性电介质分子的正、付电荷的作用中心间存在一定距离，于是单个分子对外呈电性。由于分子热运动的存在，电介质内的极性分子呈不规则排列，其所带正、付电性相互抵消，因此即使是极性电介质，对电介质整体而言，对外也呈中性。极性电介质和非极性电介质，在电场中所呈现出的性质不同。非极性电介质在电场中，其分子内互相起束缚作用的正、付电荷受电场力的作用，沿电场力的方向发生微小的弹性位移。而极性电介质的分子原先就带不同极性的电荷，在电场力的作用下，这些带电荷的分子就会沿电场力的方向做规则性运动，于是，原先对外呈中性的

3、极性电介质对外呈现出电性。这种电介质在外电场作用下发生的束缚电荷的弹性位移和极性电介质分子发生的规则性转向运动，就是通常所说的电介质的极化现象。1.2.2、电介质极化的基本形式简介 电介质极化的种类较多，但基本形式只有四种，即电子式极化，离子式极化，偶极式极化，夹层式极化。电子式极化。由于电介质原子内的电子的位移所形成的极化即电子式极化。因为电子的质量极小，所以极化时间极短，决定了这种极化不受外电场频率的影响。电子式极化在外电场消失后将会由于正、付电荷的相互吸引而能够迅速自动回复到原先的中性状态，所以这种极化方式只引起纯电容电流，没有能量的损耗，属于弹性极化。在温度升高时，电子式极化由于电子与

4、原子核的结合力减弱，极化性能有微弱的加强；但温度升高的同时，电介质的膨胀又使得电介质单位体积的质量有所减少，比较之下，后者的影响稍微强一些，所以总体看来温度升高后电介质电子式极化性能略有下降。离子式极化。固体云母、玻璃、陶瓷等具有离子式结构的电介质，在电场作用下，正、付离子的相互作用中心不再重合，电介质整体对外显示出电性，这种异性离子间的相对位移即离子式极化。离子式极化也是一种弹性极化，没有能量损耗，极化过程也极短，不随外施电压的频率而改变。离子式极化受温度影响很大，随着温度的升高，极化性能越强，尽管离子密度随温度的升高减小致使极化降低，但总体看，离子式极化还是具有正温度系数。偶极式极化。松香

5、、橡胶、胶木等由偶极分子组成的电介质，在外电场作用下，偶极分子发生转向或顺电场方向做规则运动，对外显示出电性，即是偶极极化。偶极极化因为分子的转向需要消耗能量来克服分子间吸引力和摩擦力，所以极化时间较长，因此受外电场的频率影响大，当外电场频率很快时，偶极分子的转向很难及时跟随，最终极化将减弱。温度对偶极极化的影响也很大，温度升高时，分子间吸引力减弱，极化加强，但同时由于分子热运动加剧，分子的规则性转向受阻，使极化减弱，相比之下，前者优势明显，所以温度升高时，偶极分子组成的电介质的介电系数增大，只是随温度的不断升高其介电系数的增长比率将逐渐降低。偶极式极化属于非弹性极化。夹层式极化。由多种电介质

6、组成的复合电介质，如大部分高电压设备的绝缘介质，在外电场的作用下，两种不同的电介质的分界面上将发生电荷的移动和累计，即夹层极化现象。夹层极化过程非常缓慢，而且整个过程相当于通过电阻对电容进行充放电，所以夹层极化过程需要消耗能量。空间电荷的极化。即电介质内的自由离子在电场作用下，改变其分布状况，在电极附近形成空间电荷的现象，这种极化过程缓慢。电介质的极化现象在电气设备的制造等实践中应用非常广泛，如可以通过选用介电系数大的电介质可以增大电容的电容量；电缆等的多层绝缘就是利用夹层极化的绝缘吸收性能；通过测试介质在松弛极化过程中的损耗检验电介质的绝缘性能。1.3、电介质的电导电介质并不是完全绝缘的，其

7、中总是要存在一些联系较弱的带电质子，主要是正、付离子，这些质子在电场作用下所做的有规则运动，即电介质的电导。电导率即表征电介质电导大小的物理量，其倒数是电阻率。电介质的电导率一般为10101022cm,半导体的电导率一般为10-2109cm,导体的电导率一般为10-610-2cm。电介质的电导属于离子性的，所以温度的升高，将使电介质的电导电流按一定规律增大，也就是说，电介质的电阻的温度系数是负数。电介质的电导还与外在电压作用的时间有关，在接近电介质击穿时，电导电流迅速增大，电介质的绝缘电阻剧烈下降。对于固体电介质而言，既有电介质本身的内部泄露电流，又有通过电介质表面的泄露电流，这两者分别应用体

8、积电阻和表面电阻表示，因此，电介质总的绝缘电阻就是这两种绝缘电阻并联后的值。电介质的表面电阻主要和其表面吸附水分的能力有关，所以，电介质在制造和测试绝缘电阻时就需要尽量避免表面电阻的影响，如将绝缘子表面涂釉，绝缘试验前做清洁干燥处理或加装屏蔽环。1.4、电介质的损耗 电介质的损耗是衡量其绝缘性能的重要指标，因为电介质在电压作用下都将产生能量损耗，这种损耗很大时，原先的电能转化为热能，使电介质温度升高，绝缘老化，甚至使电介质熔化、烧焦，最终丧失绝缘性能发生热击穿。 电介质的损耗通常分三种形式，即电导引起的损耗、极化引起的损耗和游离电晕等局部放电引起的损耗。电导损耗也就是泄露电流在电介质中流过时导

9、致电介质发热所产生的损耗，在直流与交流电压下均会产生。偶极式极化、复合电介质的夹层极化等有损极化在直流电压下产生的损耗非常小，但在交流电的周期性交变电场下，偶极分子做往复式有限位移和重新排列，夹层极化电介质的电荷反复重新分配，这些都需要消耗能量。常见的固体绝缘电介质中不可避免的存在一些气泡、间隙等，在外界电压场强超过其临界场强时，出现局部放电，引起能量损耗。由上可知，外施电压为直流电压且幅值低于局部放电电压时，电介质中将只有电导损耗一种能量消耗方式。电介质的等值电路可以看成纯电阻与纯电容和阻容串联回路三者的并联，如下图所示（a）。其在交流电压电场下的电流、电压的向量关系可以表示如图（b）所示。

10、分析简化上图能够得出，电介质的损耗可以用以下公式计算当电介质在高电压或高频率电场中使用时，其损耗会显著增大，导致温度上升，电介质得损耗随之增大，由是可以知道影响电介质损耗得因素有温度、电场频率和电压等。 实践证明，电介质损耗角的测量值只能反映出绝缘整体的受潮、劣化等情况，对电介质的局部缺陷反映不太灵敏甚至反映不出来。1.5、电介质的击穿电介质在外施电压值超过某一临界值时，其泄露电流迅速增大，致使电介质发生破裂或分解，甚至导致其完全丧失绝缘性能，这种现象就是电介质的击穿。导致电介质击穿的临界电压即击穿电压，此时的场强就是击穿场强。对于均匀场强而言，击穿电压U=均匀场强Ed，d为电介质厚度。对于非

11、均匀场强，场强大的地方首先产生局部放电、局部击穿现象，整个绝缘并不一定立刻发生击穿。气体电介质的击穿，当外界电压超过气体的饱和电流后，带电质点（主要为电子）从电场中得到巨大能量，其运动加剧，脱离原分子的电荷束缚，最终使气体分子游离成正离子和电子，这些电子在电场中与其它分子碰撞，导致其游离，如此连锁反应，形成电子崩，电子崩向阳极发展，最终形成具有高电导的通道，气体便击穿了。气体的击穿电压与气压、温度、电极形状和气隙间距等因素有关，通过试验可以得出，在不考虑其它条件影响情况下，对某一气体电介质来说，在一特定电场中，气隙间距越短，气体击穿电压越低；电极形状越是尖锐，气体击穿电压越低；气体击穿电压与气

12、压间存在一定函数关系，其关系曲线的关系即所谓的巴申曲线，如图所示。图中气体介质分别为：液体电介质的击穿，对于纯净的液体电介质而言，其击穿也是由于电子游离所引起的，而应用在工程中的液体电介质都不可避免的存在一些杂质，其击穿则完全是因为杂质造成的。在液体电介质中，往往存在水泡、纤维等杂质，这些杂质的介电常数较液态电介质大，在电场作用下，它们会被吸引到电场较为集中的区域，可能沿电力线排列，顺电场方向构成电导及介电常数都比较大的“小桥”，导致介质击穿电压降低。较大的电导电流还能够使这个“桥”发热，形成介质或杂质水分的局部气化，生成的气泡也会顺电场方向排列，促进介质击穿。固体电介质的击穿，从形式上大致可

13、以分为电击穿、热击穿和电化学击穿三种，不同的击穿形式与外电压作用时间及场强的关系如下图所示。固体电介质在强电场作用下，其带电质点运动剧烈，发生碰撞游离产生电子崩，在电场强度足够高的条件下，发生介质的电子游离性击穿，这种形式的击穿的击穿电压一般只与介质厚度有线性增长关系，与电压作用时间的长短和温度没有关系。固体电介质在强电场作用下，如果由于损耗产生的热能散发不及时，使电介质温度不断升高，引发电介质的分解、炭化等，也能够导致介质分子结构被破坏，最终击穿，这种现象即电介质的热击穿。在外界的强电场作用下，电介质内的气泡会最先发生碰撞游离而放电，水分等杂质也会受热而汽化产生气泡，如此发展的结果便是介质击

14、穿。对于有机电介质，其内部气泡的局部放电会促使产生碳水化合物等游离生成物，引起介质变质和劣化，这些变化逐步发展累计，电介质绝缘性能逐渐降低，最后发生电化学击穿。一般来说，在电介质发生击穿时，这三种形式会同时存在。2、 电气设备的基本绝缘试验2.1、绝缘电阻测试 电气设备的绝缘电阻测量是检查其绝缘状态最为简单方便的辅助方法，这一工作普遍用兆欧表（即绝缘电阻表）进行。电气设备绝缘电阻的测量，有助于发现设备存在的绝缘受潮和脏化、绝缘介质老化、绝缘物质劣化、绝缘击穿及异物影响等绝缘缺陷，所以测量绝缘电阻是电气试验、检修和运行工作人员必须掌握的基本方法之一。2.1.1、绝缘电阻、吸收比、极化指数的概念2

15、.1.1.1、电气绝缘体的绝缘电阻指的是绝缘体在耐受低于临界电压的直流电压U与其内部的离子沿外施电场方向移动所产生的电导电流I的比值，即通过欧姆定律确定的比值：R=U/I由于外施电压超过绝缘体的临界击穿电压时，介质内将产生电子电导电流，导致绝缘电阻急剧下降，甚至发生绝缘击穿，所以针对不同电压等级的绝缘体的绝缘电阻测试，必须选用不同额定电压的兆欧表。兆欧表的选用规定为，100V以下的电气设备或回路采用250V50M及以上兆欧表，500V以下至100V的电气设备或回路采用500V100M及以上兆欧表，3000V以下至500V的电气设备或回路采用1000V2000M及以上兆欧表，10000V以下至3

16、000V的电气设备或回路采用2500V10000M兆欧表，10000V及以上的电气设备或回路采用2500V或5000V10000M及以上兆欧表。在如变压器、电力电缆等高压电气设备的绝缘电阻测量过程中，往往由于其内绝缘大都为夹层绝缘，在直流电压下，产生多种极化，需要时间很长。这种夹层绝缘的绝缘电阻随时间变化的关系可以作为分析其绝缘水平的依据，其原理是，绝缘介质在外电压作用下其内部的电容电流和吸收电流存在时间很短，在测试过程中，吸收电流、电导电流和电容电流的总合随时间的延长而衰减最终近于只剩电导电流，显现为绝缘电阻值逐渐增大，所以绝缘电阻的测量需要按规定读取施加电压后1min或10min以后的稳定

17、电阻值。2.1.1.2、绝缘介质的吸收比和极化指数不同绝缘的电气设备，或者相同绝缘的电气设备的绝缘层受潮或存在某种绝缘缺陷时，在相同的外界电压下，通过其绝缘层的电流总和曲线不同，即随时间的延长该总电流的下降速率不同，在受潮或存在有绝缘缺陷时，该电流下降较慢，如下图所示。外电压下通过设备绝缘体总电流随时间的变化曲线 （a）绝缘良好 （b）绝缘受潮从以上曲线可以看出，对于同一绝缘的电气设备，根据在外电压下其内部电流随时间的变化率可以评判其绝缘状况，通常用不同测试时间时所得的绝缘电阻比值来表示。设备绝缘的吸收比即是指对设备绝缘加压60S和15S时所测得绝缘电阻值的比值，极化指数就是绝缘耐压10min

18、和1min时所测量得到的绝缘电阻的比值。设备绝缘受潮时，吸收比将会下降，最小值是1。由于吸收比测量受温度、湿度有关，所以必要时应进行温度换算。换算公式为： R2=R11.5（t1-t2）/10 式中R1、R2分别为温度为t1、t2时的绝缘电阻。 设备绝缘极化指数的测量时间较吸收比测试更长，测定的绝缘吸收比率与温度无关，能更好的反映大容量电气设备的绝缘状况。不同设备的吸收比和极化指数有不同的规定值，如变压器的吸收比一般要求不小于1.3，其极化指数要求不小于1.5。2.1.2、绝缘电阻、吸收比和极化指数的测量电气设备的绝缘电阻、吸收比、极化指数测量，利用兆欧表进行，具体测试接线及操作要点见电工仪表

19、及其应用一章中相关兆欧表的使用的内容，以下仅简单叙述主要试验步骤及注意事项。2.1.2.1、绝缘电阻测试的主要试验步骤（1）拆除被试物的电源及一切对外连接线，将被试物直接对地充分放电，放电时间不得少于1min， 被试物电容量较大时，必须延长放电时间，一般为2min以上。（2）应用干燥、清洁的软棉布擦拭被试物表面，使其保持洁净。（3）检验绝缘表的完好性。（4）按兆欧表的说明正确完成试验接线。（5）打开电动式兆欧表的电源开关并按下测试按扭或以恒定转速转动手摇式兆欧表的手柄（转速为每分钟120转），兆欧表指针逐渐上升，1min以后读取测试结果，对电容量较大的被试物，需要延长测试时间到指针稳定为止。吸

20、收比和极化指数测试需要的相关参数在相应测试时间读取，但需要从被试物承受全电压时开始计时，为测试准确，一般可以在兆欧表的稳定输出电压达到额定电压后再连接被试品 。（6）测试完毕，再一次对被试物直接对地充分放电，记录测试结果及当时气候情况和被试物温度。2.1.2.2、绝缘电阻测试的注意事项（1）兆欧表的L端和E端必须满足绝缘需求，测试引线不得绞在一起。（2）手摇式兆欧表的转速须尽量保持在额定转速，且转速均匀，电动式兆欧表电池电量充足。（3）兆欧表选择适合被试物的电压等级。2.2、直流耐压试验和直流泄露电流测试 绝缘体直流泄露电流的测量与其绝缘电阻的测量原理基本相同，但由于直流泄露电流的试验电压相对

21、较高且可以任意调节，所以发现绝缘体的绝缘缺陷的有效性更高。 直流耐压试验与直流泄露电流的电压测量方法相同，两者的不同之处在于前者试验电压较高，试验目的是检验被试物的绝缘强度；后者的试验电压相对较低，主要检查被试物的绝缘状况。所以，直流耐压试验对于发现被试物的局部绝缘缺陷更有实际意义。同交流耐压试验相比较，直流耐压试验存在试验设备体积小、对被试物绝缘损伤小和能够同时测量泄露电流的优点，但因为绝缘体内部的电压分布在交、直流电压下不同，直流耐压试验对绝缘的考验不如交流耐压试验时更加接近实际。因此，对部分绝缘体，不建议使用直流耐压试验，如交联聚乙烯电缆。2.2.1、直流耐压试验与直流泄露电流的试验方法

22、2.2.1.1、直流高压的获得方法 （1）通过半波整流获取这种获得直流电压的方法一般是由自耦变压器、试验变压器、高压二极管和测量表计组成半波整流接线，如下图所示。这种接线方法所得到的直流电压值要受到试验变压器的最高输出电压的限制，在回路中无负载时，所能得到的最高直流电压即变压器二次输出的峰值电压，因此在选择试验变压器时，需要考虑该变压器的负载压降，给变压器输出电压留下一定的裕度。为得到更高的直流试验电压，需要应用倍压整流线路来实现。（2）通过倍压整流及串级整流电路获取实际应用中，我们经常接触的倍压整流线路的原理接线如下图，在无负载情况下，这种线路总能输出值为2Umax的电压，Umax为试验变压

23、器的最大输出空载电压。这一接线方式的另一优点在于，可以采用一端接地的试验变压器，更适合施工现场需要。为了获得更高电压的直流电源，将多级倍压整流线路串联，最终可以获得电压值为2nUmax（n为串联级数）的直流电压。倍压整流器串联回路的接线非常复杂，所以，一种成套的中频串联直流高压发生器被广泛应用于施工中，这种装置节能，电压调节方便、稳定、线性度高，且输出的直流电压纹波小。2.2.1.2、直流泄露电流测量的接线方法 （1）微安表接在直流发生器高压侧，接线方式如图所示。采用这种接线方式时，微安表接在电源高压侧，不受高压对地杂散电流的影响，所以泄露电流测量比较准确，但是，微安表在高压侧给读取测量值和量

24、程切换增添了很多不便，而且，为了使测量值更加准确，从微安表到被试品的引线必须增加屏蔽。（2）微安表接在直流电源低压侧，这种接线方式又有两种不同的接线方法，如下图。以上这两种微安表接在直流高压电源低压侧的接线方式，方便了读数和量程切换，但图b这种接线由于测量结果受高压引线对地杂散电流和被试品表面泄露电流的影响，会使测量误差增大，这个误差又和工作环境、气候及试验变压器绝缘状况有着不可避免的关系，因此，一般情况下，宜采用图a所示接线方式。2.2.1.3、直流电压及泄露电流的测量（1）直流高电压的测量直流高电压的测量表计不得低于1.5级，分压器等不得低于2.5级。直流高电压的测量方法一般有四种，即用高

25、电阻串联微安表测量、采用分压器结合低压电压表测量、应用高压静电电压表测量和在试验变压器低压侧直接测量。为了使测量比较方便，测量结果比较准确，现在在工程中最常用的方法是应用静电电压表或利用分压器。（2）直流泄露电流的测量直流泄露电流的测量一般应用微安表直接测量，为了保证测量结果比较准确，需要采取措施消除杂散电流的影响。消除杂散电流影响最有效的方法是选择合理的接线方式，相对而言，微安表接在直流电源高压侧能够更好的保证测量结果的准确性。当采用微安表接在直流电源低压侧且不与微安表串联的接线时，试验回路中的其它设备的接地线必须引至试验变压器的低压端，以避免这些设备的泄露电流流经微安表。2.2.2、影响直

26、流泄露电流的因素（1）杂散电流和表面泄露电流的影响。 直流泄露电流的测量过程中，高压引线及试验设备的高压输出端都暴漏在空气中，不可避免的要对地、绝缘支持物和临近设备产生杂散电流及表面泄露电流，清洁干燥被试物表面或加装屏蔽环可以有效消除表面泄露对试验结果的影响，适当增大高压引线截面、减少毛刺、增加高压部分的对地距离和增设屏蔽能够减小杂散电流的影响。（2）温度的影响。 温度对泄露电流的影响和对被试物绝缘电阻的影响是一致的，温度越高，被 试物的泄露电流越大，但不同材质、不同结构的不同试品，其泄露电流随温度的变化特性不同。所以，对不同温度下测得的试品的泄露电流值进行比较时需要考虑温度的影响。对被试物的

27、泄露电流测量，宜在被试物处在3080情况下进行，这样的温度下，其泄露电流的变化比较明显，如果在低温下，特别是在被试物温度低于零度时，泄露电流的测量结果将不会准确。（3）电源的非正弦电压波形的影响。 当电源电压波形为非正弦，且在低压侧测量外施直流电压时，则可能使实际施加在被试物上的电压偏差很大。为消除这种误差，一般可以采取以下措施：用自耦变压器调压；选择线电压作为试验电源；在被试品高压端直接测量电压值。（4）残余电荷的影响。 被试品残余电荷的极性对被试品的泄露电流影响很大，如果残余电荷的极性与直流高压相同，所测得的泄露电流会偏小，相反，则偏大。因此，试验前应对被试品充分放电。 （5）外施电压的升

28、压速度的影响。 试验大电容量的被试品时，由于存在缓慢的吸收过程，升压速度的不同会使的所测得的泄露电流值不一样，升压过慢，可能使读数偏小，升压过快，可能使读取的电流中含有吸收电流和电容电流，数值偏大。因此，为了准确测量，一般应采取逐级升压方式缓慢均匀加压。2.2.3、直流耐压试验和直流泄露电流测量的注意事项（1）高压回路限流电阻的选择 直流高压试验中采用的限流电阻的阻值必须满足在被试品发生绝缘击穿时，流经整流二极管等设备的电流在其允许范围内，能够使保护试验变压器线圈的过流继电器可靠动作，并且在试验正常进行过程中不会产生过大的电压降。一般可以按每100KV选用0.51M。（2）检验并准确整定过流保

29、护继电器 过流继电器作为保护试验变压器线圈的装置，必须动作灵活，性能可靠，在被试品绝缘击穿时能够在0.02s内完成电源切断工作。（3）半波整流线路中二极管工作电压的选择 在半波整流线路中，试验的最高电压不得超过整流二极管额定电压值的一半。（4）微安表接在直流电源高压侧测量泄露电流时，微安表的安装必须牢固，不能有摇摆现象。（5）试验设备必须布置紧凑合理，满足安全的需要。连接导线宜选用屏蔽导线且尽量取短。设备绝缘部分对地有一定安全距离，接地部分与接地网连接可靠。（6）被试品表面在试验前擦拭干燥、洁净，减小杂散电流的影响。（7）能够分相试验的设备分相试验，非试验相必须短接接地。（8）电容量较小的被试

30、品在试验时加装稳压电容。（9）试验前对被试品充分放电，减小残余电荷对泄露电流的影响。（10）试验过程中，采取逐级加压的方式，升压速度必须尽量作到均匀适当，一般以12KV/s为宜。（11）试验结束，对被试品进行充分放电。电力电缆、电容器、发电机、变压器等电容量大的被试品，必须首先经过放电电阻放电，直接对地放电可能产生频率极高的震荡过电压，严重危害被试品的绝缘。2.3、介质损耗角的正切值tg的测量2.3.1、测量介质损耗因数tg的意义从以上电介质的基本知识可知，在外施电压作用下，电介质将产生一定的能量损耗，这些损耗包括电介质的电导损耗、极化损耗和局部放电损耗。在外加电压及频率一定时，这些损耗的大小

31、与tg成正比，所以可以说绝缘介质的损耗因数tg是反映绝缘介质损耗大小的特性参数，因此测量绝缘介质的tg是一种非常有效的判定其绝缘的方法。通过测量tg，能够发现如绝缘受潮、油或浸渍物脏污或变质、绝缘中存在气隙等缺陷。在绝缘中存在气隙缺陷时，往往这些缺陷不会是分布性的而是集中性的，测量tg可能会表现不太灵敏，通过tg与外加电压U的关系曲线tg=f（U）去发现会更明显。该曲线简单示意如图示。2.3.2、测量tg的方法和仪器设备 通常，测量介质损耗角tg的方法有四种，即平衡电桥法（QS1、QS3型西林电桥）、不平衡电桥法（M型介质试验器）、瓦特表法和腥敏电路法。 在工程现场，应用最普遍的tg测量仪器是

32、QS1型西林电桥和M型介质损耗仪等。QS1型电桥的使用在电工仪表一章中已经说明，M型介损仪的测量精度不如高压平衡电桥精确，但携带方便，一般情况下也能满足实际需要，其使用操作须结合设备的说明书进行。2.3.3、影响介质损耗因数tg测量的主要外部因素（1）被试品自身温度的影响 在绝大多数情况下，同一试品的tg将随着其自身温度的升高而增高，为了便于比较设备的绝缘状况，不同温度下测量所得的tg值都需要换算到20，换算系数参考相应设备、介质的专门图表。（2）外电场的干扰 由于电介质与其周围带电体之间不可避免的要存在一些杂散电容，所以周围的电场就对介质的损耗因数的测量产生一些影响，随着两者间距离的减小和周

33、围电场的加强，这种影响将更加显著。为了消除这些干扰，经常用到的方法有屏蔽法、倒相法和移相法。屏蔽法只适用与一些体积较小的设备，采用屏蔽罩（网）将被试品罩住。倒相法即分别由供电电源的A、B、C三相取试验电源，并在正、反两种极性下测量tg，选取三相中正反接线差值较小的一组数据再求其平均值作为最终的测量结果。（3）被试品表面泄露的影响 被试品外表面受潮或脏污严重时，其泄露电流对测量tg的影响会非常严重，为此，工程现场应用电桥测量介质tg时，一般需要在被试品表面加装屏蔽环，将该环与电桥屏蔽相接，屏蔽环的安装应该尽量靠近Cx接线端，以减小对原电场分布的影响。（4）外界磁场干扰 应用高压平衡电桥测量被试品

34、的tg时，如果打开电桥电源，断开检流计开关情况下仍有扩展的宽度，则表明有外界磁场干扰。为了减小这一干扰，最直接的方法就是远离该干扰源，或原地转动电桥，使光带扩展宽度达到最小然后在次位置进行试验。分别取“接通I”和“接通II”情况下的测量值最后求两者平均值作为试验数据，也可以起到减小磁场干扰的目的。2.4、交流耐压试验2.4.1、交流耐压试验的目的与意义为了更灵敏的发现被试品的绝缘缺陷，考验其绝缘承受能力，在对被试品进行了绝缘电阻测试、吸收比测试、tg测量和直流泄露电流试验后，还必须进行交流耐压试验。交流耐压试验的电压、波形、频率及电压在被试品中的分布，一般与被试品在实际运行中的情况相吻合，所以

35、能更有效的发现介质的局部绝缘缺陷，保证设备不致于带安全隐患投入运行。对被试品的交流耐压试验必须在非破坏性试验合格后进行，只有这样，才能减少试验中发生绝缘击穿等现象，以免造成很多不必要的损失。2.4.2、交流耐压试验的方法2.4.2.1、交流耐压试验接线方法 一般情况下，交流耐压试验接线可以被分成五个部分，即电源部分、调压部分、电源控制保护部分、电压测量部分和波形改善部分。电源部分就是给试验设施供电的外加交流电源，可以为220V，也可以为380V，可以是单相，也可以是两相或三相，大容量设备做超高压交流耐压试验时，还可能用到6、10KV电源。调压部分一般即自耦或移圈式调压器。电源控制保护部分一般由

36、过流继电器、熔断器、断路器、计时器、接触器等组成。电压测量部分一般由高低压侧电压表和分压器组成。波形改善单元一般即指各类简单的滤波装置。作为对被试品的保护设施，在大型设备的交流耐压试验中，限流电阻及保护球隙也不可或缺。交流耐压试验的原理接线如图所示。2.4.2.2、试验设备的选择 （1）试验电源的选择 施工现场最经常遇到的交流耐压试验，被试品容量一般不会太大，所以多采用220V、380V电源，如果设备电源可以选择，在对试验电源电压波形要求较高时，应采用线电压380V做试验电源。 （2）调压设备的选择应用于交流耐压试验的调压设备必须具备的性能是能够从零开始平滑的调节输出电压，并且在调压过程中输出

37、的电压波形没有畸变现象，保证能够得到任意大小的试验所需电压，且调压器输出电压波形尽可能为正弦波。对调压器容量的选择，一般只需要与试验变压器容量相同即可。常用的调压器有自耦调压器、移圈式调压器和感应调压器。自耦调压器电压波形畸变小、体积小、重量轻、损耗小、调节范围大、价格便宜且便于携带，但由于是通过碳刷移动调压，输出容量受限，只适合于30KVA及以下小容量试验变压器调压。移圈式调压器结构简单、调压范围大、输出容量大，但输出电压波形畸变较大，往往需要加装滤波装置改善试验电压波形。这种调压器在高压试验室应用很广，经常与大容量、高电压试验变压器配套使用，它的容量选择一般要求等于或大于试验变压器容量。(

38、3) 试验变压器的选择高压试验变压器与电力变压器比较，容量不大，输出电压较高，允许持续工作时间短，负荷多为容性，允许经常放电，高压绕组通常一端接地，体积较小。此类变压器的选择必须综合考虑其输出电压、电流和容量的能力。试验变压器的输出电压根据试验时的最高电压选择，不得低于试验最高电压值。试验变压器的低压侧电压以与试验电源电压和调压器输出电压相匹配。试验变压器的额定输出电流的选择根据被试品的电容量、试验最高电压和试验电压的频率确定，变压器的额定输出电流不得低于：CxUexp10-6 mA式中：为试验电压的角频率；Cx为被试品的电容量，单位pF；Uexp最高试验电压的有效值，单位为KV）。此电流即为

39、试验时通过试验变压器高压绕组的电流。常见被试品的电容量见下表（仅供参考）。被试品名称电容值（pF）线路绝缘子50高压套管50600高压断路器、电流互感器及电磁式电压互感器1001000电容式电压互感器300015000电力变压器（1MVA/100MVA）300025000电力电缆（每米）150400从以上内容可以得到，交流耐压试验时试验变压器容量的计算公式为：ST=CxUexp210-9 KVA式中：Cx为被试品的电容量，单位pF； Uexp为最高试验电压的有效值，单位为KV；为试验电压的角频率。考虑到试验设备本身对地存在的杂散电流，实际选用的试验变压器容量应尽量大于上式的计算值。在试验大容量

40、被试品时，经常为了减小对试验变压器容量的需求，采用与被试品并联或串联电抗器的方法，即并联谐振和串联谐振法，实际应用中，串联谐振应用更广泛些。如果单台试验变压器的输出电压不能满足超高压试验时，往往需要采取多变压器串接的方法来提高试验电压。由于这种情况在施工现场比较少见，所以不做过多叙述，值得一提的是，变压器器串接提高试验电压的方法往往要显著降低变压器容量的利用率，随着串级级数的增多，利用率越低，因此，一般串级的级数不超过34。2.4.2.3、试验电压和耐压时间的确定 交流耐压试验对于固体有机绝缘来说，会进一步发展其原来存在的缺陷，即使不会发生介质绝缘击穿，也会在介质内部形成绝缘劣化的积累效应和创

41、伤效应，这种效应随着试验电压地增高和耐压时间地延长会逐渐加强，所以，试验前必须正确地选择试验电压和耐压时间，在保证试验效果地前提下尽量减小对介质绝缘地破坏。这就要求我们在试验时必须严格按照相关规程确定试验电压，耐压时间一般选择1min。 交流耐压试验的根据加压方法一般分为工频耐压和感应耐压和冲击耐压试验。工频耐压是检验被试品的绝缘强度的最有效、最直接的方法，但这种试验只能用来检查被试品的主绝缘，即被试品带电部分的对地和相间绝缘或不同电压等级带电体间的绝缘。对变压器等设备进行感应耐压试验，不仅可以检验被试品的主绝缘，还可以检验其同一绕组的层间、匝间、段间等的绝缘，即纵绝缘。感应耐压试验，即是从变

42、压器、电磁式电压互感器等的二次绕组输入低电压，从其高压绕组获得高电压的试验。对变压器等被试品做感应耐压试验时，有时为了避免在外加高电压下其铁芯磁通饱和，经常需要增加试验电压频率的方法，也就是通常所说的倍频感应耐压试验。冲击耐压试验又分操作冲击电压试验和雷电冲击电压试验，主要为了检验被试品在操作过电压和大气过电压下的绝缘耐受能力。2.4.3、交流高电压的测量试验电压的测量对交流耐压试验而言是一项非常重要的工作，它一般简单的分为在低压侧测量和在高压侧测量。在低压侧测量试验电压，通常只作为参考，具体的说就是通过测量试验变压器的低压侧输入电压，结合测定的试验变压器变比，计算得到变压器高压侧电压。计算式

43、为：U高=KU低。在高压侧测量试验电压，现场最常用的有分压器法、高压静电电压表法、铜球间隙法。分压器法测量交流耐压试验电压，相对其他方法，原理及接线简单，操作安全，设备携带方便，测量过程中分压器的接地必须连接可靠，必要时应该加装过压保护装置。高压静电电压表可以直接测量试验电压的有效值，它的高低压电极间电容不大，极间电阻很高，测量电压时吸收功率极小，就其本身而言测量比较准确，但应用高压静电电压表测量高电压时，由于电极都暴漏于外，容易受到外磁场的影响，甚至风吹也能影响其测量结果，所以在现场应尽量少用这种高电压的测量方法。应用此法测量高电压时，需要在测量前先将变压器输出电压升至略高于试验电压进行空试

44、，观察静电电压表有无指示，如果有，说明现场有磁场干扰，必须采取措施避开该区域。直径一定的球形电极，在外界条件不变情况下，球极的间距一旦确定，其放电电压将不会改变，距离变则放电电压变，利用球隙测量高电压就是应用了它的这种特性。应用球隙进行测量电压前，需要先用不同大小的电压使球隙放电，测定电极的距离与电压的关系，绘制曲线图，作为试验电压测量的依据，测量实际电压时，根据电极在该电压下的放电间距，在已有曲线上查找被测电压值。球隙测量得到的电压是交流电压的蜂值电压，因此需要注意换算为有效值。另外，为了减小测量的各类误差，球隙的距离与铜球的直径的比值应保持在0.05以上0.5以下，并且需要对测量结果进行环

45、境温度、空气湿度和气压的效正，换算到标准大气条件下的测量值，换算系数查相应数据表得到。2.4.4、交流耐压试验对过程控制与保护的要求交流耐压试验的控制与保护单元是试验设备的极其重要的组成部分，它必须满足的基本条件有以下几点：（1）各安全门的限位开关能够灵敏切断电路，只有在试验人员离开试验危险区，安全门关闭后，装置才能被加压；（2）升压必须从零开始，且电压调节连续、均匀；（3）过流保护、过压保护动作灵敏，被试品绝缘击穿时，电源能够自动切除，且限流设施可靠；（4）自动升压装置能可靠的完成电压的自动升、降及试验电源的自动停、跳。 2.4.5、交流耐压试验的异常现象分析及注意事项2.4.5.1、交流耐

46、压试验的异常现象分析 交流耐压试验过程中应严密监视各仪表的指示和异常声音等现象，结合被试品的绝缘结构、绝缘材料综合分析评判被试品的绝缘。 （1）仪表指示异常的分析 如果调压器受电电压表就有指示，可能是调压器不在零位，若此时电流表也有指示，可能是调压器输出侧短路或类似短路，如接地线未拆除等。调节调压器，如果电压表没有指示，可能是自耦调压器碳刷接触不良，或电压表回路断路，或试验变压器一次绕组、测量绕组断路。如若随着电压升高电流增大，而电压基本不变或趋于下降，可能是被试品容量大，试验变压器容量不够，或调压器容量不够。试验进行中电压表突然指示下降，而电流表指示突然上升或下降，说明被试品绝缘击穿。（2）

47、异常声音的分析在升压和耐压阶段，出现的很清脆响亮的如同金属撞击的声音，一般会是绝缘击穿或放电的声音。放电的声音较绝缘击穿的声音略小，仪表摆动不大。升压与耐压过程中出现的声音如果很沉闷或类似于“哧”，伴随有电流表指示超偏，一般可能是固体绝缘的爬电造成的。在充油试品中如果出现如炒豆般的声音，而电流表 指示却很稳定，则可能是悬浮的金属件对地放电。如变压器的铁芯没有通过金属件与夹件连接时，铁芯便在电场中悬浮，因为静电感应并在一定电压作用下，就有可能发生铁芯对地放电。（3）其它异常现象的分析有机绝缘材料经交流耐压后，如果被试品局部或普遍存在发热现象，应该视为绝缘不良，必须烘干后重复试验，排除是绝缘受潮的

48、可能。如果试验检验被试品绝缘合格，而试验后却发现其绝缘已经被击穿，这可能是由于试验结束时电压 未降到零就已经切断了试验电源而造成的。2.4.5.2、交流耐压试验的注意事项（1）试验前了解被试品的试验电压、电容量及其先前的试验记录。根据被试品的试验电压和电容量计算选择试验变压器，并确定过流保护整定值；整理被试品以前的试验结果留做参考，作为评判被试品绝缘状况的依据。（2）试验开始前清理试验现场，作好安全措施。在试验现场设置围栏或围绳，保持足够安全距离，明显位置悬挂警示牌，关键部位安排专门监护人员。（3）试验开始前断开被试品与其它设备的连接线，并保持足够的安全距离，距离不能满足时采取绝缘板隔离等措施

49、。（4）试验开始前根据被试品的非破坏性试验结果初步评判其绝缘缺陷，消除这些缺陷后才能进行交流耐压试验。（5）试验前，擦拭干净被试品表面，将应接地部位可靠接地。对充油设备，按相关规程进行静止，110KV及以下电压等级的充油设备注满油后静止时间最少不得低于24小时。（6）试验接线后，必须由有经验的人检查，确认无误后再加压。（7）保护球隙放电电压试验开始前调整到试验电压的1.11.2倍，经过连续三次检验无明显变化时为满足保护要求。（8）开始升压前调整过流保护的电流定值，保证保护继电器动作灵活可靠。（9）升压过程中，既要监视电压指示，又要监视电流表的变化。升压速度必须均匀，电压升至试验电压开始计时，时

50、间到后，缓慢降压，不得未降压就切断试验电源，造成被试品承受操作过电压。升压速度随设备的不同而不同，如果没有相关规定，升压速度在40%试验电压以下可以任意，在40%试验电压以上电压升速约为试验电压的3%/s。（10）试验过程中如果发现表针异常摆动或有异常声音，、冒烟、打火等现象，必须立即降压，拉开电源，高压侧做好接地，检查分析原因。（11）试验前后，都必须进行绝缘测试，检验绝缘电阻有无差异。（12）试验大容量被试品时，由于在一定频率的交流电压作用下被试品上产生的电压会高于试验电压，所以必须在被试品上直接进行电压的测量，且必须注意避免出现电压谐振。（13）交流耐压试验对大气环境也有一定要求，周围环境温度不宜低于5，空气相对湿度一般不可高于80%。