1、第五章 电器设备的绝缘及试验第五章第五章 电气设备电气设备的绝缘及试验方法的绝缘及试验方法要求 熟悉电力系统主要电气设备的绝缘结构，能对主要电气设备正确进行绝缘试验第五章 电器设备的绝缘及试验 知识点知识点电力变压器的绝缘及试验互感器的绝缘及试验断路器的绝缘及试验GIS的绝缘及试验电力电缆的绝缘及试验电容器的绝缘与试验发电机的绝缘与试验避雷器的试验第五章 电器设备的绝缘及试验重点和难点重点和难点各种电气设备的绝缘特点各种电气设备绝缘试验的接线方法各种电气设备绝缘试验结果的分析方法第五章 电器设备的绝缘及试验5.1 电力变压电力变压器的绝缘与试验器的绝缘与试验内容内容 电力变压器的结构特点电力变
2、压器的结构特点 电力变压器的绝缘试验电力变压器的绝缘试验第五章 电器设备的绝缘及试验一、电力变压器的结构特点一、电力变压器的结构特点1变压器的绝缘结构 我国生产的油浸式电力变压器中主绝缘几乎均采用油屏障绝缘结构，35kV及以下的采用胶纸筒和油间隙所构成的油屏障绝缘结构，35kV及以上的采用不含胶的绝缘纸和纸板构成的绝缘层和油间隙结构。110kV及以上的油浸式采用小油隙（油隙小于12mm）结构，60kV以下电压等级的常采用大油隙20mm左右）结构。第五章 电器设备的绝缘及试验变压器绝缘内绝缘外绝缘绕组绝缘绕组绝缘引线及分接开关绝缘套管内绝缘、套管下部油中的沿面绝缘主绝缘高压与低压绕组之间、相间及
3、对地的绝缘引线或分接开关对地或对其它绕组的绝缘纵绝缘同一绕组中不同匝间、层间、段间绝缘同一绕组各引线间、分接开关个部分之间的绝缘同一绕组（不同相）套管间的空气绝缘套管之间或对地（包括储油柜等）的空气绝缘图5-1 变压器的绝缘分类由变压器的1min 工频耐压和冲击电压所决定 由变压器的冲击耐压所决定 第五章 电器设备的绝缘及试验第五章 电器设备的绝缘及试验2变压器的绝缘材料和绝缘性能油浸电力变压器主要的绝缘材料 变压器油 矿物油 合成油 纤维性固体绝缘材料 介电常数较高，体积电阻率较大，具有吸湿性，耐热系数不高，机械强度也不高。最基本的绝缘材料，充满整个油箱，起着绝缘和散热的双重作用，非纤维固体
4、绝缘材料 芳香聚酰胺纸和纸板、线性聚酯树脂的热塑性聚合物、聚丙烯、聚胺基甲酸酯聚合物 第五章 电器设备的绝缘及试验二、电力变压器的绝缘试验二、电力变压器的绝缘试验 绕组绝缘电阻、吸收比或极化指数 的测量 泄漏电流的测量 介质损失角正切的测量 交流耐压试验第五章 电器设备的绝缘及试验1绕组绝缘电阻、吸收比或极化指数的测量测量变压器绕组的绝缘电阻时，应依次测量各绕组对地和对其他绕组间的绝缘电阻，被测绕组各引线均应短接在一起，非被测绕组应短接后接地。变压器绝缘电阻和吸收比的测量顺序和部位变压器绝缘电阻和吸收比的测量顺序和部位顺序双绕组变压器三绕组变压器被测绕组接地部位被测绕组接地部位1低压绕组外壳及
5、高压绕组低压绕组外壳、高压绕组及中压绕组2高压绕组外壳及低压绕组中压绕组外壳、高压绕组及低压绕组3高压绕组外壳、中压绕组及低压绕组4高压绕组及低压绕组外壳高压及中压绕组外壳及低压绕组5高压、中压绕组及低压绕组外壳第五章 电器设备的绝缘及试验2泄漏电流的测量特点：比测量绝缘电阻具有更高的灵敏度，能较灵敏地发现变压器套管密封不严进水、高压套管裂纹等其他试验项目不易发现的缺陷。试验接线与测量次数及部位：与测量绝缘电阻的相同，测量时将直流高电压试验装置的高压输出端接至被测绕组，非被测绕组接外壳及地。判断标准：一般与同类型设备数据比较或与同一设备历年数据比较，不应有显著变化，并结合其他绝缘试验结果综合分
6、析做出判断。第五章 电器设备的绝缘及试验3介质损失角正切的测量主要用来检查变压器整体受潮、油质劣化、绕组上附着油泥及严重的局部缺陷等，是判断31.5MVA以下变压器状态的一种较有效的手段。表表52 电桥法测量变压器绕组的部位电桥法测量变压器绕组的部位双绕组变压器三绕组变压器序号测量端接地端序号测量端接地端1高压绕组低压绕组+铁心1高压绕组中压绕组、铁心、低压绕组2低压绕组高压绕组+铁心2中压绕组高压绕组、铁心、中压绕组3高压绕组+低压绕组铁心3低压绕组高压绕组、铁心、中压绕组4高压绕组+低压绕组中压绕组、铁心5高压绕组+中压绕组低压绕组、铁心6中压绕组+低压绕组高压绕组、铁心 7高压绕组+中压
7、绕组+低压绕组铁心第五章 电器设备的绝缘及试验3C2C1C3C2C1C3C2C1C高压绕组低压绕组高压绕组高压绕组低压绕组低压绕组图5-3 测量双绕组变压器的tg及CX的接线图（a）；（高压绕组 低压绕组及地 b）；（低压绕组 高压绕组及地 c）、高 低压绕组 地(a)(b)(c)h23CCC2233h23tantantanCCCC 12bCCC112212tantantanbCCC Ch+b13CCC1133h+b13tantantanCCC C第五章 电器设备的绝缘及试验bhh+b1bhh+b2hh+b3222bCCCCCCCCCCCCbbh+bh+bhh11hhbbh+bh+b22h+b
8、h+bhhbb33tantantantan2tantantantan2tantantantan2CCCCCCCCCCCC第五章 电器设备的绝缘及试验 4交流耐压试验图5-4 变压器交流耐压试验接线图T1RAT2Xax对发现变压器的主绝缘的局部缺陷十分有效。试验时被试绕组的引出线端头均应短接，非被试绕组端头应短接并接地 第五章 电器设备的绝缘及试验【实例分析【实例分析】交流耐压试验时，非被试绕组首尾短接后不接地可以吗？122122CUUCC 低压绕组不接地时，由于其处于高压绕组对地的电场中，低压绕组对地将具有一定的电位，其大小取决于C2和C12，U2高于其规定的试验电压，引起低压绕组的对地放电或
9、绝缘损坏，所以非被试绕组都应短路接地。1 221 22CUUCC第五章 电器设备的绝缘及试验 第二节第二节 互感器的互感器的绝缘与试验绝缘与试验第五章 电器设备的绝缘及试验一、电压互感器的绝缘特点一、电压互感器的绝缘特点电磁式电压互感器按绝缘分为 干式 浇注式 油浸式 充气式 用于电压等级在6kV以下户内装置 一般用于电压等级在335kV户内的配电装置 适用电压等级为335kV，可以不要冷却装置。第五章 电器设备的绝缘及试验110kV及以上电压互感器多采用的结构：用套管代替金属油箱以缩小体积。图5-6 110kV串接式电压互感器的原理图VU12U12U1234AX2334x1-铁芯；2-高压绕
10、组；3-平衡绕组；4-低压绕组当上、下铁心柱内的磁通不相等时，在绕组中感应电势，产生环流，使磁通较大的上铁心柱去磁，磁通较小的下铁心柱增磁，使磁通大致相等，从而使绕组的电压分布均匀，提高了测量准确度。第五章 电器设备的绝缘及试验二、电流互感器的绝缘特性二、电流互感器的绝缘特性 电流互感器按绝缘可分为干式使用于低压用户 浇注式是利用环氧树脂作绝缘，浇注成型，适用于35kV及以下室内变电站；电容型多为户外式，用于110kV及以上的电压等级电流互感器 第五章 电器设备的绝缘及试验第五章 电器设备的绝缘及试验三、三、互感器的绝缘试验互感器的绝缘试验1绝缘电阻的测量只测互感器绕组的绝缘电阻，不测吸收比。
11、测量一次绕组时，使用2500V兆欧表；互感器吊芯检修时，将铁心穿心螺栓一端与铁心的连接片拆开，用2500V兆欧表测，拆不开不测。绝缘电阻测量值用比较法分析判断，不应低于原始值的60%。2tan值的测量3交流耐压试验该试验是指绕组连同套管对外壳的工频交流耐压试验 第五章 电器设备的绝缘及试验第三节第三节 高压断路器高压断路器的绝缘与试验的绝缘与试验第五章 电器设备的绝缘及试验一、高压断路器的绝缘特性一、高压断路器的绝缘特性高压断路器的绝缘主要有三部分：一是导电部件对地之间的绝缘，通常由支持绝缘子或瓷套、绝缘拉杆和提升杆以及绝缘油或绝缘气体组成；二是同相断口间的绝缘；三是相间绝缘，各相独立的断路器
12、的相间绝缘就是空气间隙。断路器各部分绝缘应能承受规程所规定的试验电压的作用。第五章 电器设备的绝缘及试验少油断路器通常采用充油或纯瓷绝缘套管作为对地绝缘，绝缘拉杆一般用环氧玻璃布棒（环氧玻璃钢）。SF6断路器的绝缘结构十分简单，在断口动、静触头之间的绝缘介质除了瓷套外就是SF6气体,其对地绝缘包括SF6气体、绝缘瓷套、绝缘拉杆。SF6断路器是全封闭的结构，内部绝缘不容易受潮。第五章 电器设备的绝缘及试验二、高压断路器的绝缘试验二、高压断路器的绝缘试验1绝缘电阻和泄漏电流试验对各类型的断路器，要求测量其整体的绝缘电阻，测量时应采用2500V兆欧表。对空气断路器，实际是测量其支持瓷套的绝缘电阻，最
13、低不得小于5000M。对于少油断路器还应测量绝缘提升杆的绝缘电阻。（测量提升杆的绝缘电阻应在断路器调整完毕与油箱注油之前进行）。第五章 电器设备的绝缘及试验40.5kV及以上的少油断路器、空气断路器和SF6断路器，应测量其支持瓷套、绝缘提升杆一极断口间直流泄漏电流。泄漏电流试验比绝缘电阻测量能更灵敏地发现绝缘提升杆受潮、灭弧室压力筒受潮、绝缘油受潮及劣化等缺陷。第五章 电器设备的绝缘及试验图5-8 测量泄漏电流接线原理图VAVTRAVCAPA 对于少油断路器和空气断路器，按图接线进行试验 第五章 电器设备的绝缘及试验2介质损失角正切的测量SF6断路器不进行此项试验。少油断路器一般也不做此项试验
14、。有并联电容器的断路器，则应测量电容器的电容值和tan 第五章 电器设备的绝缘及试验3交流耐压试验交流耐压的试验电压一般由试验变压器或串联谐振回路产生。试验应在分、合闸状态下进行。合闸状态下的试验是为了考验用作绝缘支柱的瓷套管的绝缘；分闸状态下的试验是为了考验断路器的断口、灭弧室的绝缘，分闸试验时应在同相断路器动触头和静触头之间施加试验电压。第五章 电器设备的绝缘及试验5.4电力电缆电力电缆的绝缘与试验的绝缘与试验 第五章 电器设备的绝缘及试验一、电力电缆绝缘结构特性一、电力电缆绝缘结构特性电力电缆是由导电线芯、绝缘、护套、屏蔽层、铠装等几部分组成。电力电缆按导电线芯的数量和形状可分为：单芯结
15、构、三相圆芯电缆、三相扇形电缆、四芯扇形电缆等。电力电缆按绝缘材料分为：油纸绝缘电缆、橡塑绝缘电缆、充油电缆、充气电缆等。尤以交联聚乙烯电缆在中、高压输电系统中的应用广泛。第五章 电器设备的绝缘及试验第五章 电器设备的绝缘及试验交联聚乙烯电力电缆 有优良的电气性能和耐热性能，具有传输容量较大、附件接头简单、不受高度落差的限制、没有漏油和引起火灾的危险等优点。交联聚乙烯电缆和油浸纸包电缆在结构上的区别除了相间主绝缘采用交联聚乙烯塑料以及线芯形状是圆形之外，还有两层半导体屏蔽层。(芯线外面的半导体屏蔽层;相间绝缘外面的半导体屏蔽层和薄铜带组成了良好的相间屏蔽层。)第五章 电器设备的绝缘及试验二、电
16、力电缆绝缘试验二、电力电缆绝缘试验 1、测量绝缘电阻电力电缆的绝缘电阻，是指电缆芯线对地或电缆某芯线对其他芯线及外皮间的绝缘电阻。测量时除被测相芯线外，非被测相芯线应短路并接地。电力电缆的绝缘电阻与电缆的长度、测量时的温度以及电缆终端头或套管表面脏污、潮湿等有较大的关系。测量时应将电缆的终端头表面擦拭干净，并在缆芯端部绝缘上或套管端加装屏蔽环消除表面电流的影响。第五章 电器设备的绝缘及试验2直流耐压和泄漏电流试验 直流耐压试验是现场检查电缆抗电强度的常用方法，直流耐压对检查绝缘中的气泡、绝缘损伤等局部缺陷比较有效，泄漏电流对反映绝缘老化、受潮比较灵敏。泄漏电流的测量应采用微安表接在高压端的接线
17、，并应设法消除试品表面及周围空间的杂散电流的影响。第五章 电器设备的绝缘及试验第五章 电器设备的绝缘及试验图5-11 两端同时测量泄漏电流的接线A1A2U加压侧微安表与对侧微安表读数之差即为电缆绝缘的泄漏电流。第五章 电器设备的绝缘及试验在泄漏电流试验过程中，若发现泄漏电流随时间增大而明显上升说明电缆头或电缆内部可能受潮；若泄漏电流升至某一电压后急剧上升，说明电缆已明显老化或存在严重隐患；泄漏电流周期性摆动，说明电缆有局部孔隙性缺陷。在进行直流耐压试验和泄漏电流试验时应均匀升压，在0.25、0.5、0.75、1.0倍试验电压下停1min,读取泄漏电流的值。升压到试验电压时，同时读取1min及5
18、min的泄漏电流值，耐压5min的泄漏电流值不应大于耐压1min时的泄漏电流。第五章 电器设备的绝缘及试验5.5 电容器电容器的绝缘与试验的绝缘与试验第五章 电器设备的绝缘及试验一、电力电容器结构特征一、电力电容器结构特征电力电容器主要有三部分组成：电容器极板(是导电良好的金属材料)、介质材料(起着储藏能量和绝缘的双重作用，要求单位体积或单位质量所储藏的能量尽量大，并且损耗小、寿命长、工艺性能好)，和外壳(有金属外壳和绝缘外壳两种，绝缘外壳最常见的是电瓷外壳)。第五章 电器设备的绝缘及试验介质材料 固体介质 液体介质 金属化纸和金属化薄膜 用于电容器的固体介质要求导电微粒和弱点很少、耐电强度高
19、，介电常数大、介质损耗小，且易于加工成厚度均匀的薄膜，宜卷绕、浸渍性能好。电容器纸塑料薄膜 用作浸渍剂。要求有良好的电气性能，希望电阻率、介电常数和击穿场强高，tan小；有好的理化性能，凝固点低，粘度小，不燃，无毒，与固体介质相容性好；材料来源广泛，处理工艺。简单等。电容器油、烷基苯、二芳基乙烷、酯类浸渍剂等 具有自愈性，在电力电容器设计中常用组合介质结构 第五章 电器设备的绝缘及试验平行板电容器平行板电容器 ACd 0r极板面积，cm2；极间介质的厚度，m；真空的介电常数，其值为8.8510-12F/m；介质的相对介电常数。图 5-1 2 卷 绕 式 平 板 电 容 元 件 结 构 示 意
20、图AB电容值约等于该元件展开成平面长条时的2倍第五章 电器设备的绝缘及试验二、电容器的绝缘试验二、电容器的绝缘试验1测量绝缘电阻耦合电容器，测量两极间的绝缘电阻绝缘,电阻不低于5000M。并联电容器，测量两极对外壳的绝缘电阻（测量时两极应短接），这主要是检查器身套管等对地的绝缘。一般要求绝缘电阻不低于2000M，第五章 电器设备的绝缘及试验2电容值和电容值和tan的测量的测量可判断电容器内部接线是否正确，是否有断线或击穿现象。(1)耦合电容的电容值和耦合电容的电容值和tan的测量的测量(采用QS1电桥正接线)XNXN%100%CCCC测量的电容值，pF 所测电容铭牌电容值，pF。规程规定耦合电
21、容器的电容变化率在运行中应在铭牌电容值的+10%5%范围。第五章 电器设备的绝缘及试验电力电容器电容值的测量电力电容器电容值的测量(1).用法拉表测量(2).电压、电流表法 图 5-13 用 电 压、电 流 表 测 量 电 容 量 接 线AVCxHzFUsuTFS-电 源 开 关；FU-熔 断 器；T-单 相 调 压器；C x-被 测 电 容6X102ICfU电流表A所测得的电流值，A 频率表F所测的频率值Hz电压表所测得的电压值V；F。第五章 电器设备的绝缘及试验3交流耐压试验交流耐压试验 耦合电容器只在必要时进行极间交流耐压试验。并联电容器的极间一般不做交流耐压试验 第五章 电器设备的绝缘
22、及试验5.6 发电机的发电机的绝缘与试验绝缘与试验第五章 电器设备的绝缘及试验一、发电机的绝缘结构一、发电机的绝缘结构 发电机的绝缘结构主要取决于其定子绕组的结构，定子绕组的结构又与电机的容量和额定电压等有关。定子绕组的绝缘包括槽绝缘、匝间绝缘和端部防晕。发电机槽中的绝缘厚度（包括导线绝缘、匝间绝缘和对地绝缘等）是影响槽满率（槽内导体截面与整个槽截面之比）的主要因素。第五章 电器设备的绝缘及试验发电机绕组的绝缘结构基本采用连续式绝缘结构 连续式绝缘是指整个绕组均采用绝缘带半叠绕（后一圈绝缘带将前一圈搭盖上一半）而成。绝缘带一般采用玻璃布补强的环氧粉云母带（黄绝缘）第五章 电器设备的绝缘及试验将
23、匝间绝缘改为纵包，即在漆包线3外面用约厚0.08mm的芳香聚酰胺云母纸2纵包，而让对地绝缘1中所含的树脂将此孔隙填满，可比半叠绕时省10%空间。第五章 电器设备的绝缘及试验第五章 电器设备的绝缘及试验提高内部起始电晕放电电压的措施主要有：在绝缘层外包浸过半导体漆的玻璃布带、在线棒槽内涂半导体漆、下线后压紧槽楔。绕组端部防晕措施有：在绕组绝缘表面加半导体层和在绝缘层中加内屏蔽极板。第五章 电器设备的绝缘及试验二二.发电机的绝缘试验发电机的绝缘试验1定子绕组绝缘电阻及吸收比的测量以免绕组匝间分布电容的影响。第五章 电器设备的绝缘及试验影响发电机定子、绕组绝缘电阻的因素主要有：测量电压、测量时间、温
24、度、湿度以及绝缘材料的质量、尺寸等。第五章 电器设备的绝缘及试验2转子绕组绝缘电阻的测量（1）静态测量（2）动态测量 发电机静止状态，把滑环上的电刷提起来，用1000V兆欧表测量（水冷用500V或以下的兆欧表）火线接在滑环处，地线接在转轴上。测量前后将两花环短接放电测量采用电压法。用内阻为20000/V的万用表。在测量前一定保证励磁回路绝缘状况良好。6KiV1 10URRUU 转子绕组对轴绝缘电阻值（M）万用表内阻 正负滑环之间的电压 正滑环对轴电压 VRKUU第五章 电器设备的绝缘及试验3定子绕组的泄漏电流及直流耐压试验 4定子绕组工频交流耐压试验发现发电机主绝缘在槽部和槽口处缺陷的有效方法
25、 优点是试验电压和工作波形、频率一致，绝缘内部的电压分布及击穿性能符合发电机的工作状态。可以从电流随着电压变化的情况中观察绝缘的状况 第五章 电器设备的绝缘及试验图5-17 发电机定子绕组工频交流耐压试验接线方式V1AVR1R2FV2转子CX第五章 电器设备的绝缘及试验5.7 避雷器的试验避雷器的试验第五章 电器设备的绝缘及试验一、阀式避雷器的试验一、阀式避雷器的试验1绝缘电阻的测量2工频放电电压试验（见图518）目的是检查火花间隙的结构及特性是否正常 ，检验它在过电压下是否有动作的可能性。测量时应注意问题：（1）电压的测量。（2）保护电阻的选择。（3）升压速度(35kV/s)（4）放电时间间
26、隔。折算到高压侧的短路阻抗,22BUIXR估计的避雷器放电电压,V 流过避雷器的放电电流，A 第五章 电器设备的绝缘及试验图5-18 测量FS型避雷器工频放电电压接线图VAVTRFS第五章 电器设备的绝缘及试验3电导电流的测量带并联电阻的避雷器施加直流电压时，其两端所测得的电流称为电导电流电导电流。测量电导电流的目的目的是检查避雷器的并联电阻是否受潮、老化、断裂、接触不良以及非线性系数（描述着电压与电流的非线性关系，即）是否相配。2211lglgUIUIU2,I2额定试验电压及对应的电导电流 U1,I150%额定试验电压及对应的电导电流。当避雷器是由多个带有分路电阻的元件组装而成时，需测量校核
27、其中每个元件的非线性系数是否相近。同一相内，串联组合元件中两个元件的非线性系数差值运行中不应大于0.05，否则，各元件的工频电压分布会严重不均匀，从而影响避雷器的灭弧性能。第五章 电器设备的绝缘及试验二、金属氧化物避雷器试验二、金属氧化物避雷器试验1绝缘电阻测试2直流1mA下电压及75%该电压下泄漏电流的测量图5-19 氧化锌避雷器直流试验接线图1-直流电压发生器；2-滤波电容；3-静电电压表；4-直流微安表；5-被试品12354CA 试验时应注意，试验必须与地绝缘，外表面应加屏蔽，屏蔽线要封口；直流电压发生器应单独接地；试品底部与匝绝缘应保持干燥 试验时先以指针式微安表监测泄漏电流值，升至1
28、mA。停止升压确定此时电压值，再降至该电压的75%时，测量其泄漏电流。3在持续运行电压下的全电流、阻性电流的测量第五章 电器设备的绝缘及试验本本 章章 小小 结结电力变压器进行绝缘电阻和吸收比试验时，被测绕组各引出线端应短接后接入兆欧表时的一样。互感器试验方法基本上与电力变压器相同。因容量小，不测吸收比。交流耐压可和它相连的一次设备如母线、隔离开关等一起进行，试验电压应取相连设备的最低试验电压。对断路器测量绝缘电阻、泄漏电流和tan时，应按合闸、分闸状态测量。耐压试验过程中，试品未发生闪络、击穿，耐压后不发热，且工频耐压试验前后绝缘电阻下降不超过30%为合格。第五章 电器设备的绝缘及试验电力电
29、缆直流泄漏电流和直流耐压试验是其主要的绝缘试验项目。当试验电压很高时，可采用倍压整流电路提供直流高电压，升压要均匀，试验接线采用电缆两端屏蔽且用两块微安表，可得到较真实的泄漏电流。定子绕组绝缘电阻及吸收比测量时，每相绕组必须首尾短接，以避免绕组匝间分布电容的影响。若测量A相时，B、C相要各自首尾短路接地。测量发电机转子绕组绝缘电阻，需要在静态和动态两种情况下进行。定子绕组的泄漏电流及直流耐压试验中要对微安表、出线套管表面进行屏蔽。交流耐压试验一般应在停机后消除污秽前的热状态下进行，试验应分相进行，被试相短接加压，非被试相短接接地。在试验过程中，应防止电压和电流谐振发生第五章 电器设备的绝缘及试验不同类型避雷器的预防性试验项目及试验方法有所不同，着重介绍了试验要求。微安表可接避雷器的低压端，还可以在带电测试运行电压下氧化锌避雷器的全电流。第五章 电器设备的绝缘及试验
