2 泄漏电流测量及直流耐压试验

1、为何测量吸收比和极化指数时，对绝缘电阻表的短路电流有所要求？绝缘电阻表的容量即最大输出电流值，一般可将绝缘电阻表（两输出端）经毫安表短路后测得，因此也称之为绝缘电阻表的输出短路电流值。绝缘电阻表的容量对吸收比和极化指数的测量有影响。如果绝缘电阻表的容量小，即输出电流小，则对被试品的充电速度慢，如果被试品的等值电容较大，则被试设备上实际承受的直流电压上升很慢，因此对吸收比和极化指数的测量造成影响，试验结果误差较大。因此对于用来测量吸收比的绝缘电阻表，应选用最大输出电流1mA及以上的绝缘电阻表。而对于用来测量220kV及以上大容量变压器极化指数的绝缘电阻表，则要求最大输出电流不小于2mA。2、残余电荷对绝缘电阻的测量有何影响？大容量设备运行中遗留的残余电荷或试验中形成的残余电荷未完全放尽，会造成绝缘电阻偏大或偏小，引起测得的绝缘电阻不真实。残余电荷的极性与绝缘电阻表的极性相同时，测得的绝缘电阻将比真实值增大；残余电荷的极性与绝缘电阻表的极性相反时，测得的绝缘电阻将比真实值减小。原因在于极性相同时，由于同性相斥，绝缘电阻表输出较少的电荷；极性相反时，绝缘电阻表要输出更多的电荷来中和残余电荷。为了消除残余电荷的影响，测量绝缘电阻前必须充分接地放电，重复测量中也应充分放电，大容量设备应至少放电5min。模块二泄漏电流测量及直流耐压试验情境一泄漏电流及直流高压的测量方法新课引入：什么是泄漏电流？直流高压怎么获得？直流泄漏电流测量和直流耐压试验是高压试验中用得较多的试验项目。直流泄漏电流测量施加的直流试验电压较低，是非破坏性试验；直流耐压试验施加的电压较高，是破坏性试验。一、测量方法利用直流升压装置产生一个可以调节的试验用直流高压，施加在被试电气设备的主绝缘上。通过测量流过被试品的泄漏电流检验被试品的绝缘状况，或通过施加规程规定的直流试验电压和耐压时间来考虑被试品的耐电强度。前者称为直流泄漏电流测量，后者称为直流高压耐压试验。在进行直流耐压试验时也需要读取泄漏电流数值，以判断被试品的主绝缘是否良好。二、直流泄漏电流试验的目的和特点1、定义：吸收过程结束后流过介质的电流（DC）；工程上常取加压1min后的电流值作为试品的泄漏电流根据内部物理过程，总电流i可分解为三部分：i1－充电电流：无损极化对应的纯电容电流（快极化电流）i2－吸收电流：为有损极化对应的电流(主要为夹层极化)Ig－电导电流：介质中少量离子或电子移动形成的电流，即俗称的泄漏电流。2、测量方法：加直流高压，测泄漏电流或泄漏电流随电压变化曲线3、试验目的：测量在升压过程中的1min泄漏电流，能发现一些用绝缘电阻表测量绝缘电阻不能发现的缺陷，如未完全贯通两极的集中性缺陷，并能判断缺陷的性质。4、试验电压：35KV及以下设备：10～30KV；110KV及以下设备：40KV；500KV及以下设备：60KV5、试验特点：直流泄漏电流测量与绝缘电阻测量的原理基本相同，都是对被试品施加直流电压。绝缘电阻表指示的读数是绝缘电阻阻值，实际上所反映的也是直流电压作用下流过被试品的泄漏电流大小。发现缺陷有效性高。因为测泄漏电流时所加的直流电压一般比绝缘电阻表高，并可任意调节（U高、可调）。易判断缺陷性质。在泄露试验时，记下不同电压下的泄露电流值并画成曲线，根据曲线的形状可判断缺陷性质。发现缺陷的灵敏度高。泄露电流试验时采用灵敏度很高的微安表测量，其刻度均匀，读数精确。三、直流耐压试验的目的和特点1、试验目的与泄漏电流测量原理、接线和方法完全相同，但应持续加压一定时间（5~10min）。不同在于直流耐压考验的是绝缘的耐受程度即电气强度，试验电压更高，能发现低电压下绝缘中不易暴露的局部性缺陷。2、特点：（与交流耐压比较）a、流过的是泄漏电流而非容性电流，设备容量大大减小；b、能发现工频耐压不能发现的缺陷；如电机定子端部绝缘缺陷，直流下其电位分布较为均匀，离槽较远处绝缘承受的电压较高，更易检查出其中缺陷。c、介损小，不会发热；直流下局放较弱，对绝缘损伤小;d、对绝缘的考验不如交流耐压接近实际和准确，等效性不易确定。3、试验电压：参考交流耐压值及运行经验对发电机定子：2～2.5UN；电力电缆：3～10kV取5UN，20～35kV取4UN，更高电压取3UN。总结：试验电压较高，可以随意调节；试验电压稳定，测量数据精确；试验所需仪器设备较为轻便，适合于现场试验携带使用。由于这些特点，直流泄露电流测量和直流耐压试验是电气设备常规试验中使用较多的项目。四、直流高电压的产生1、对试验电压极性和波形的要求1.1对极性的要求对于直流极不均匀电场，同一被试品，正极加压、负极接地时的击穿电压要比负极加压、正极接地时的击穿电压低很多。在现场直流电压绝缘试验中，规程规定应采用负极性接线，即负极加压，正极接地。其目的是为了防止外绝缘的闪络和易于发现绝缘受潮等缺陷。而对于空气间隙之外的其他绝缘，由于绝缘中的水分在电场作用下带正电，因此在负极性试验电压作用下，水分被吸引而引起泄漏电流增加，这样容易发现绝缘受潮等缺陷。1.2对波形的要求规程规定，在直流电压试验时，作用在被试品上的直流电压其波纹系数S≤3%。2、直流高压的产生直流高压是由交流高电压经整流后获得。普遍使用高压硅堆作为整流元件；电源一般使用工频电源；对于电压较高的串级整流装置，为了减轻设备的重量，也广泛采用中频电源。常用的产生直流高压的电路有：半波整流电路、倍压整流电路和串级式整流电路三种。第一种电路因只使用一个高压硅堆，接线比较简单，应用比较多。后面两种电路可以获得比试验变压器高压输出电压高得多的直流试验电压。尤其是串级式整流装置，因采用中频变压器升压，降低了重量和尺寸，携带、移动比较方便，目前在现场得到广泛应用。2.1半波整流电路由升压试验变压器T、整流高压硅堆V、滤波电容C和保护电阻R组成。整流输出电压为：半波整流电路的直流输出电压只能接近等于试验变压器高压侧输出电压的幅值。为了获得较高的直流试验电压，而又不用提高试验变压器的输出电压，可采用倍压直流或多级串级整流电路。倍压整流电路如图4.5-2所示。2.2倍压整流电路可以输出对地为2U1m的直流高压，比图4.5-1中的半波整流输出的直流电压提高一倍。2.3串级式整流电路串级式整流电路的基本元件实际上就是倍压整流电路。根据所需电压的不同，把不同级数的倍压电路串接起来组成的串级直流高压电路如图4.5-3所示。串级整流装置的直流输出电压高，试验变压器体积小，但是升压速度比较慢。为了缩小升压试验变压器的体积，采用中频逆变电源，将工频交流低压变频为中频电源，输入升压变压器进行升压。串级倍压整流一般公式：根据电磁感应的电动势公式为了获得较高的感应电动势，如果频率不变，就需要增加绕组匝数N和增加主磁通，这样将会增大升压变压器的铁芯，体积和重量都增大，不便搬运携带，给现场试验带来困难。如果提高了频率f，就可不用增加绕组匝数N和主磁通，因此升压变压器就可以做得很小。利用串级整流原理做成的直流电压发生装置称为直流高压发生器，由于它的体积和质量较小、便于携带、操作简便、输出直流电压高等优点，目前在现场试验中应用非常广泛。常见的型号有：ZGF型、ZZGF型、ZGS-Q型、NXZGF型、HCZGF-3型等。型号中的“ZG”一般为汉语拼音字头，表示直流高压。“F”则表示发生器。2、主要元件的选择2.1保护电阻R为了限制被试品在试验时放电的放电电流，保护硅堆、微安表及试验变压器，需要在高压回路中串入保护电阻。高压保护电阻通常采用水电阻器，水电阻管内径一般不小于12mm。采用其他电阻材料时应注意防止放电短路。Id较大时，为减少R发热，可取式中较小的系数。2.2高压整流硅堆高压整流硅堆的额定参数主要有额定反峰电压和额定整流电流。例如型号为2DL150/0.05的高压硅堆，其额定反峰电压为150kV，额定整流电流为0.05A，即50mA。半波整流电路中，当硅堆工作在截止半周时，作用在硅堆上的电压为幅值的两倍，这个电压称为最大反峰电压，即最大反向截止峰值电压。这个电压也约等于整流后直流输出电压的两倍。因此在选择硅堆时，高压硅堆的额定反峰电压应大于整流输出直流电压的两倍。高压硅堆的额定整流电流应大于工作电流，并留有一定的裕度。升压试验变压器高压侧的电压经高压整流硅堆整流后得到脉动的直流电压，再经滤波电容C减小直流电压的脉动，以获得合格的直流电压波形。2.3滤波电容规程规定，加在被试品上的直流电压其纹波系数（也称脉动因数）S应不大于3％。为了获得合格的直流试验电压波形，在被试品容量较小时需要在直流高压的输出端并联滤波电容器，电容量一般取0.01～0.1μF。（例如测量带并联电阻的阀型避雷器电导电流）对于电容量较大的被试品，如电缆、发电机、变压器等，通常不需滤波电容器。对泄漏电流很小，并仅做检查性的试验，也可不用滤波电容器。（如测量断路器支持瓷套及拉杆的泄漏电流）五、直流高压的测量方法在进行直流高压试验时必须测量直流电压。1、在试验变压器低压侧仪表线圈上接低压电压表测量，根据仪表线圈和高压绕组的变压比换算出高压侧的直流电压值。这种测量方式一般误差较大。引起误差的原因与高压侧所接滤波电容容量是否足够有关，也即和直流电压波形脉动因数有关。在对直流高压测量精度要求不高的场合可以采用。当采用半波整流接线方式时2、用高压静电电压表测量该种方法测量精度较高，但由于仪器携带不便，易受气象条件影响等缺点，目前已逐渐被淘汰。3、用高压电阻与微安表串联测量高压电阻RV与微安表PA2串联。由于高压电阻阻值很大，被测电压几乎全部降于其上，通过微安表的电流平均值与高压电阻阻值的乘积近似等于被测电压的平均值。这种测量方式在现场试验时使用较多，优点是能满足准确度要求、携带方便。六、试验接线根据微安表在试验回路中所处位置，可分为三种基本接线方式。1、微安表接于高压侧：适用于被试品绝缘一端接地的情况此时微安表具有高电位，读数应保持足够安全距离，调整微安表量程时必须使用绝缘棒。为避免电晕及表面泄漏电流的影响，需将微安表及其连接到被试品的高压引线屏蔽起来，并将屏蔽与微安表到高压硅堆的引线相连。3、微安表接于试验变高压绕组尾与地之间不要求被试品必须对地绝缘；微安表处于地电位，测量安全、方便;但高压引线的电晕电流和滤波电容的泄漏电流将通过微安表，测量误差较大。2、微安表接于低压侧：要求被试绝缘两极都不能接地，适合接地端可与地分开的电气设备。微安表处于地电位，读数和转换量程都方便4、微安表的保护为什么对微安表加装保护措施？对某些电气设备如发电机、电缆等，测量泄漏电流与直流耐压试验是同时进行的。因试验电压较高，试验中被试品可能发生击穿，击穿后回路的短路电流会将微安表烧毁。因此必须对微安表加装保护措施。保护措施的作用是：延缓被试品击穿放电时流过微安表冲击电流的强度和陡度。并联于微安表两端的开关K用来短接微安表，只在读数时打开；电容器C和放电管F用来分流被试品击穿时的短路电流；与微安表串联的电阻R用来产生电压，使流过微安表的电流达到一定值时放电管击穿，R的阻值一般选为流过它的电流为微安表的满刻度值时，其上的电压等于放电管的击穿电压。泄漏电流的引线必须先接到短路开关上，然后再用导线从短路开关上引到微安表，以避免引线电阻影响短路开关的分流作用，在被试品击穿时烧毁微安表。情景二：泄漏电流测量及直流耐压试验1、10kV互感器泄漏电流测量及直流耐压试验2、氧化锌避雷器特性试验一、10kV互感器直流泄露电流及直流耐压试验接线图规程规定，35kV及以上的油浸电力变压器应进行直流泄漏电流试验，10kV及以下变压器一般不进行此类项目试验，可根据具体情况选做。对于变压器不要求做直流耐压试验；对于电力电缆，则直流泄漏电流测量和直流耐压试验都要求做。直流耐压试验原理与直流泄漏电流测量基本相同，不同在于直流耐压试验主要考核设备主绝缘的强度，施加电压较高。所以二者的接线完全一样，一般直流耐压试验和直流泄漏电流试验是同时进行的。1、试验接线2、操作步骤（1）将被试变压器高、低压侧引出线分别短接。低压绕组短接后接地，