电气绝缘测试技术期末复习题

电气绝缘测试技术复习知识点第一章1、绝缘电阻的定义定义：施加于绝缘体上两导体之间的直流电压与流过绝缘体的稳态泄漏电流之比。分类：体积电阻和表面电阻。P2体积绝缘电阻Rv=U/Iv表面绝缘电阻Rs=U/IsRv∥Rs绝缘电阻是体积电阻与表面电阻并联组成的。具体关系请参考书上第4页性能：用绝缘电阻表征绝缘结构性能体积电阻率的单位是（欧姆/米）表面电阻率的单位是（欧姆）1、绝缘电阻不仅与绝缘材料的性能有关，还决定于绝缘系统的形状和尺寸；而电阻率则完全决定于绝缘材料的性能。2、由于表面电阻率对外界的影响很敏感，所以绝缘材料的电阻率一般是指体积电阻率。2、影响绝缘电阻的因素（1）温度：T→R（ρv）（离子电导为主体）（2）湿度：δ（%）→R（ρv）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（ρv）与E无关（线性材料）高场强是E→R（ρv）（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→R（ρv）（5）交联：无影响，高温下交联击穿强度高3、预处理的条件和目的预处理的条件：规定大气压下，温度23+-2℃，相对湿度50+-5%，处理24小时；预处理的目的：消除试品经历的历史条件不同对测试结果的影响4、※二三电极的优缺点二电极优点：结构简单缺点：无法将体积电流与表面电流分开，存在边缘效应。用途：适用于薄膜材料的测试三电极优点：将体积电流与表面电流分开，消除了边缘效应，均化电场IsIv缺点：高频下，存在T型干扰网络5、※电极材料的选材原则选择材料的原则：1.导电性好2.与被测材料紧密接触3.化学性能稳定，不和被测材料发生化学反应4.经济、操作方便试样的选择厚度：取决于材料的厚度。一般不超过4mm。大小：比电极的最大尺寸至少每边大7mm。电极的名称6、※※高阻计法的测量原理图高阻计法（P15图1-15）Rx=IpSRnU，Rn最大1012Ω，放大器输入阻抗1014Ω。高阻计负反馈放大电路，可测范围可达1017Ω，测试误差为10%适用于绝缘材料性能的测试。（图见书上）提高测量精度的方法：1、加大电压，但不能太高，以免击穿试样。2、增大RN，但也不能太大，应保证RiRN,一般RN=Ri/1003、减小Ip，提示指示器的灵敏度4、提高S，但应避免噪声的影响7、※影响绝缘电阻测量的因素及消除措施一、误差的来源1.仪器的误差电桥法：Rx=RNRARB检流计法：Rx=аKUn2.漏电流及其消除方法漏电流有两种：由高压泄露到测量极IH→M，Rx产生负误差（把合格判为不合格产品）由测量极泄露到保护极IM→G，Rx产生正误差（把不合格产品判为合格产品）减小误差的措施:IH在漏路径中放置接地金属物IM高阻计采用负反馈电路，等效输入阻抗为Rf（Rf比R小2～3个数量级外来电势：标准条件下使用仪器，良好屏蔽及接地剩余电荷（退极化电流）先测Rv，后测Rs时；测Rv后要充分放电，一般不小于5分钟8、※测量绝缘电阻的各种方法的特点及适用范围1、直测法（1）欧姆表法特点：最方便适用范围：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*10（-10）A；最大电阻10（12）—10（13）适用范围：工厂产品测试（3）高阻计法特点：两种方法：1.振动电容法2.斩波式放大器检测电流《10（-10）欧姆检测电阻》10（14）欧姆适用范围：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10（14）欧姆，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）电流比较法设备与检流法相同，测试过程、原理、公式不同，精度高。适用范围：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10（19）欧姆（2）自放电法优点：测量线路简单缺点：适用范围：适用于试样的电容已知的试样小结：对绝缘电阻的测试可以分为三大类：1、直接发：检流计、高阻计2、比较法：电桥比较、电流比较3、充放电法：充电、自放电原理及测量范围绝缘材料测试常用高阻计法工程上较少用充放电法要求精确测试用电桥比较法，但量程到1015Ω。第二章1、※相对介电常数和损耗角正切值的定义、等效电路及串并联等效电路参数的关系定义：1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0CCxrεCx—用绝缘填充时电容C0—几何电容，dAC00ε2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对于并联等效阻抗PPCwRIIPP1tan无有无功有功δ对于串联等效阻抗tanδ=wRsCs对于tanδ两者完全等效，即wRsCsCwRPP1∴得到δ2tan1CsCP，RsRPδ2tan112、影响相对介电常数和损耗角正切值的因素（图片见书上）㈠εr：RpCpRsCs并联等效电路串联等效电路1.温度:2.湿度：受潮，εr升高3.电压U→E，一般εr不变但夹介质：Eεr（但增加幅度不大）4.频率：㈡tanδ1.温度:2.湿度：受潮，tanδ3.电压（或电场）4.频率：3、※一般高压西林电桥的原理图，读数公式的推导及灵敏度分析ZNZ3=ZxZ4ψN+ψ3=ψx+ψ4经推导：并tanδ0.1NxCRR34Ctanδ=wR4C4当w=100π，R4=πΩ1000Tanδx=C4（以μF为单位的读数）灵敏度分析：1.试验电压与灵敏度成正比2.电源频率f，灵敏度3.CN，灵敏度4.Zg，灵敏度下降4、※一般高压西林电桥的不足，高精密西林电桥进行哪些改进一、一般西林电桥存在不足1、C、D平衡对屏不等电位，分布电容及漏导的影响2、R3、R4残余电感及杂散电容二、消除分布电容、漏导1、从用电压跟随器（驱动屏蔽技术）ACDR4C4R3CNBg2、构造辅桥（互格纳接地）辅桥：辅助电源构造辅桥①S→M主轿测量调R3,C4②S→G②①②不断反复S→G、S→M同时平衡三、减小3R、4R残余电感、杂散电容及40C的影响—“找对称”ZxZ4=ZnZ3ZxZ4=ZnZ3ψx+ψ4=ψN+ψ3R4C4R3CNgCx+-R4C4R3CNgCxE2s1MGR4C4CNE2U1R4C4R3CNgCxMGsE内屏蔽外屏蔽R1R2R3C40E2R4/2R4/2R1=R2=10000ΩR4=R3=π10000Ω5、T型干扰网络对测试的影响，有几种机制①R2=R2临界=)31(1CCw|△tanδ|max=)31(231CCCxCC②R2＜＜)31(1CCw△tanδ=-CxRCwC231由于三电极系统易构成“T型”干扰网络，对tanδ测试产生负误差，且误差与频率成正比，因此高频下tanδ的测量只能用二电极系统不采用三电极系统。③R2＞＞)31(1CCw△tanδ=222)31(C1C3RCCwCx构成“T型”干扰网络有几种可能①三电极系统自身②屏蔽不良，且有接地的物体③测试极有气泡6、接地试品损耗角正切值的测量方法，各有什么优缺点一、反接西林电桥（P34图2-10）主桥处于高压侧（一）采用绝缘杆试验电压20KV以下（二）法拉第笼（P34图2-10）一、对角线接地西林电桥第一步：S1短路，S2开路，调C2，R2电桥平衡，平衡后固定C2、R2的值第二步：S1断开，S2接合，调C4，R4平衡ABCDCxCNR3R4C4s1C4C2R4R3Cxs2R2NCRRCx34tanδ=wC4R4*7、强电场干扰下，可采取哪些方法测量，各有什么特点措施：①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②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③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*8、高频损耗测试技术与工频有何不同1电极系统工频：三电极系统高频：二电极系统2可调元件工频：R、C高频：C3测试方法工频：直接法（一次）高频：替代法（二次）9、变电纳法测高频损耗的推导过程由电路求I的函数I0=f(w,L,C0)去掉试品Ii=(w,L,Ci,Cp,Rp)求Ur→2||||qUcUr0)(1GCCrwq不接试品：2/00CwG△000abCCC△接入试品：20CiwGGx△试品电容：2200biaibaoCCCCCiCCpGxCxCCiwCpGxx2tan0△△第三章1.介电强度试验的基本概念及影响因素CpGxG0LCI概念：指绝缘材料承受电场作用的能力1.温度T，Eb（Ub）对绝缘油2.固体：与P关系不大气压P液体：P，Eb（Ub）稍微有些增大，但很小气体：3.湿度：一般情况，受潮后Eb（Ub）对于极不均匀电场下，相对湿度，Eb（Ub）4.直流：击穿电压在两者中间（接近工频）电压的波形工频：击穿电压最低冲击：击穿电压最高5.电压作用时间tEb（Ub）6.电压的极性效应：均匀场下无负极：电晕起始电压低，击穿电压高7.厚度：dUbEb2.介电强度试验时，煤质、电极的选择原则煤质：1.煤质的电场强度Em高2.煤质的εm、γm要大，但γm不能太大，引起热击穿3.传热性能好3.※工频介电强度试验原理图，系统的组成及各部分功能T1：调压器-调节电压升压的方式和速度T2：高压试验变压器-提供试验所需的工作高压R1：保护电阻-限制试样击穿时流过变压器的电流R2：保护电阻（保护对象球隙）G：球隙（作用：1、保护对象C0-耐压试验2、测量-击穿试验）（此图以老师讲的为准）C0：试样4.工频高压的测试方法及各自特点1.静电电压表法测量电压高，分辨率高，测量结果为有效值2.球隙放电法UbPd巴申定律VT1LCCR1R2ZHZLCCXG优点：精度高缺点：麻烦多数用于校正3.电压互感器精度高，造价高，适用于电力系统和高压试验4.分压器法5.测量绕组法精度不高5.※直流高压发生器的原理图（倍压电路）电压脉动系数的影响因素6.直流高压的测试方法①球隙击穿法②静电电压表③高电阻加毫安表法④电阻分压器电阻分压器LLHRRRUUK1227.※冲击电压发生器的原理（P91图3-27）当Ca上电压近似≈Ci电压，球隙g放电停止，Ca通过Rt放电形成波尾。波头：Tf≈3.25CaRf=1.2±30%us波尾：Tt≈0.7CaRt=50±2%us第四章1、局部放电的含义、产生原因及其危害定义：在电场作用下，绝缘中局部区域发生放电短路，但绝缘内部仍然保持绝缘性能的现象原因：1、复合绝缘2、介质中的缺陷-气隙、油隙、杂质3、工艺和结构设计的缺陷使局部电场集中-电极尖角、毛刺、导电杂质RpRfRtCa(Cx)gCi4、老化-绝缘的老化危害：1、电气系统的局部放电，对电信号产生干扰2、局部放电引起的绝缘的老化声、电、光、热、O3，在光、电、热作用下产生老化，丧失绝缘作用，导致性能下降，最终导致击穿2、局部放电表征参数1、放电起始电压当外电压上升时，达到能观察到出现局部放电的最低电压2、熄灭电压当外电压逐渐下降时，到观察不到PD时，外加电压最高值对油纸绝缘1》2对固体绝缘两者相差不大3、实际放电量qc)(babaCCcCCCCCUq△由于baCC＞＞∴baCcCCUq△baabaCCCUUUU△△△△4、视在放电量bcbcbcaaaCUCCCCCUq△△)(cbcbaqCCCq5、视电能量W==aiaimqUqU7.0216、放电相位7、放电重复率8、平均放电电流9、放电功率4、※脉冲电流法（直接法）的原理图，测试原理及灵敏度分析T1—隔离变压器、T2—调压器、T3—高压试验变压器、F1—低压滤波器、F2—高压滤波器、Cx—试品、Ck—耦合电容器、Z—检测阻抗、D—检测仪、R—保护电阻原理图P124图4-11a)测试原理：如上灵敏度分析：1、Z的接入形式2、RC型检测阻抗优点：频带较宽缺点：灵