直流泄漏及直流耐压

直 流 泄 漏 及 直 流 耐 压 试 验 第 三 章 直 流 泄 漏 及 直 流 耐 压 试 验概 述 ：1.直 流 泄 漏 电 流 试 验直 流 泄 露 电 流 试 验 与 绝 缘 电 阻 测 量 原 理 基 本 相 同 。直 流 泄 露 电 流 试 验 电 压 较 高 ， 并 可 任 意 调 节 ， 因 此 ， 它 比 兆 欧 表发 现 绝 缘 缺 陷 的 灵 敏 度 和 有 效 性 高 。直 流 泄 露 电 流 试 验 可 灵 敏 地 反 映 瓷 质 绝 缘 的 裂 纹 、 夹 层 绝 缘 的 内部 受 潮 和 局 部 松 散 断 裂 、 绝 缘 油 劣 化 、 绝 缘 的 沿 面 炭 化 等 缺 陷 。2.直 流 耐 压 试 验直 流 耐 压 试 验 与 直 流 泄 露 电 流 试 验 方 法 相 同 ， 但 作 用 不 同 ， 前 者电 压 高 考 验 绝 缘 强 度 ， 后 者 电 压 相 对 低 检 查 绝 缘 状 况 。 3.直 流 耐 压 试 验 的 特 点a.试 验 设 备 轻 小 I=CXUb.能 同 时 测 量 泄 漏 电 流 :通 过 测 量泄 漏 电 流 ， 更 有 效 地 反 映 绝缘 内 部 的 集 中 性 缺 陷 。曲 线 1： 良 好 的 绝 缘 泄 漏 电 流随 电 压 直 线 上 升 ， 且 电 流 值小 ；曲 线 2： 如 果 绝 缘 受 潮 ， 电 流大 ；曲 线 3： 绝 缘 中 有 集 中 性 缺 陷存 在 ， 如 泄 漏 电 流 超 标 ， 应查 找 原 因 ；曲 线 4： 如 0.5倍 试 验 电 压 附近 泄 漏 电 流 迅 速 增 长 （ 电 子活 动 增 加 ） ， 说 明 绝 缘 损 坏 严 重 ， 有 击 穿 的 危 险 。 1234 电 压 U（ kV）0.5UT泄漏电流I（A） c.对 绝 缘 损 伤 小 :直 流 电 压 作 用 下 ， 气 隙 中 发 生 局 部 放 电 ， 气 隙 中 产生 反 电 场 ， 抑 制 局 放 过 程 。4.直 流 耐 压 试 验 的 缺 点 ：直 流 耐 压 对 绝 缘 的 考 验 不 如 交 流 更 接 近 实 际 。 第 一 节 试 验 方 法一 、 直 流 高 电 压 的 产 生1.对 试 验 电 压 的 要 求 高 压 试 验 用 直 流 电 压 为 单 极 性 持 续 电 压 ， 用 极 性 、 平 均 值 和脉 动 因 数 表 示 。 要 求 使 用 负 极 性 直 流 电 压 ， 脉 动 因 数 小 于 3%。同 时 应 具 有 充 足 的 电 源 容 量 。 GB311.3 高 电 压 试 验 技 术 规 定 ， 在 输 出 工 作 电 流 下 直 流 电 压的 脉 动 因 数 S应 按 式 计 算 ： 脉 动 电 压 波 形 Umax:直 流 电 压 的 最 大 值 Umin直 流 电 压 的 最 小 值 Ud:直 流 电 压 的 平 均 值 U： 脉 动 幅 值 或 脉 振 。 %1002 minmax dU UUS dUUS 2 minmax UUU 2 minmax UUUd 2.产 生 直 流 高 电 压 的 回 路a.半 波 整 流 ：直 流 电 压 Ud（ 平 均 值 ） :Um:整 流 电 压 峰 值 半 波 整 流Id:被 试 品 电 流 （ 平 均 值 ） C： 滤 波 电 容 f： 电 源 频 率R： 保 护 电 阻b.倍 压 整 流 ： cfIUU dmd 2 cfIUU dmd 232 c： 串 级 整 流 ：n: 串 接 级 数脉 动 系 数 和 脉 动 电 压 与 级 数 的 平 方 成 正 比 。电 压 降 与 级 数 的 三 次 方 成 正 比 。 d.中 频 串 接 直 流 发 生 器)233( 22 23 nnn cfInUU dmd 采 用 高 频 率 开 关 脉 冲 宽 度 调 制 方 式 调 节 电 压 ，节 能 ； 电 压 调 节 线 性 度 好 ； 由 于 频 率 提 高 （ 几kHz几 十 kHz） ， 直 流 电 压 波 纹 非 常 小 。 杂 散 体 积 小 。 U=w接 线 简 单 ， 操 作 方 便 。 3.直 流 试 验 的 极 性 效 应 为 提 高 外 绝 缘 闪 络 电 压 ， 直 流 输 出 电 压 采 用 负 极 性 。 如 采 用 正 极 性 输 出 ， 相 当 于 正 极 性 棒 -板 电 极 ， 在 强 电 场 作 用 下， 棒 极 附 近 产 生 电 子 崩 ， 因 中 和 作 用 ， 电 子 崩 中 的 电 子 迅 速 进 入 棒电 极 ， 正 离 子 向 板 极 的 运 动 速 度 慢 而 暂 留 在 棒 电 极 附 近 ， 使 棒 -板 电极 间 场 强 提 高 ， 击 穿 电 压 降 低 。 平 均 击 穿 场 强 7.5千 伏 /厘 米 。 负 极 性 输 出 时 ， 相 当 于 负 极 性 棒 -板 电 极 ， 电 子 崩 中 的 电 子 迅 速向 板 极 运 动 ， 同 样 ， 因 暂 留 原 因 ， 棒 极 附 近 正 电 荷 浓 度 很 大 ， 相 当于 产 生 反 向 电 场 ， 使 棒 -板 电 极 间 场 强 削 弱 ， 提 高 放 电 电 压 。 平 均 击穿 场 强 20千 伏 /厘 米 。 两 种 极 性 平 均 击 穿 场 强 相 差 2.7倍 左 右 。 由 于 负 极 性 输 出 直 流 电压 的 极 性 效 应 ， 提 高 了 外 绝 缘 闪 络 电 压 ， 而 加 强 了 对 绝 缘 的 考 核 。 4.各 主 要 元 件 选 择 ：a.保 护 电 阻 ： 为 限 制 放 电 电 流 ， 保 护 硅 碓 、 微 安 表 及 试 验 变 压 器 ，保 护 电 阻 值 R=（ 0.001-0.01） Ud/Id 60kV以 下 R=0.3-05M电 阻 表 面 长 度 不 小 于 200mm。b.滤 波 电 容 器 ： 试 验 小 电 容 量 的 试 品 并 要 求 准 确 读 取 电 流 值 时 例如 测 量 带 并 联 电 阻 的 阀 型 避 雷 器 电 导 电 流 时 应 加 滤 波 电 容 器 。 滤 波电 容 器 一 般 取 0.01-0.1 F。 对 于 电 容 量 较 大 的 试 品 如 电 缆 、 发 电 机、 变 压 器 等 通 常 不 用 滤 波 电 容 器 。 对 泄 漏 电 流 很 小 并 仅 作 粗 略 检 查性 的 试 验 如 测 量 断 路 器 支 持 瓷 套 及 拉 杆 的 泄 漏 电 流 也 可 不 用 。c.高 压 硅 堆 ： 使 用 电 压 为 22U T的 反 峰 电 压 ， 并 有20%的 裕 度 。 多 个 硅 堆 串 联 时 ， 应 并 联 均 压 电 阻 ， 阻值 可 选 1000M。 二 、 .试 验 接 线 ：a.微 安 表 接 在 高 压 侧 ：微 安 表 接 在 高 压 侧 ，不 受 高 压 对 地 杂 散 电容 的 影 响 ， 测 量 结 果准 确 。 微 安 表 和 高 压引 线 采 用 屏 蔽 线 。 b. 微 安 表 接 在 低 压 侧 ： 微安 表 接 在 低 压 侧 ， 高 压 对地 杂 散 电 容 的 影 响 较 大 ，测 量 结 果 偏 大 。c.微 安 表 的 保 护 ： R1=UF/IA UF： 放 电 管 放 电 电 压 IA： 微 安 表 满 刻 度 电 流 值 L:电 感 （ 约 10Hm） C:旁 路 电 容 （ 0.5F） R 2： 扩 大 微 安 表 量 程 R1 L PA SACF R2 三 、 直 流 高 压 的 测 量1.直 流 电 压 平 均 值 的 测 量 误 差 应 不 大 于 3%。 测 量 表 计 应 不 低 于 1.5%， 分压 器 不 应 低 于 2.5%。2.脉 动 幅 值 的 测 量 误 差 不 大 于 实 际 脉 动 幅 值 的 10%及 其 直 流 电 压 算 术 平 均值 的 1%， 二 者 数 值 中 较 大 者 。 用 高 电 阻 串 联 微 安 表 测 量 U:R/I I： 100微 安 -500微 安 R： 10M/kV 用 高 电 阻 串 联 微 安 表 测 量 用 分 压 器 与 低 压 电 压 表 测 量 用 分 压 器 与 低 压 电 压 表 测 量 RPA A F VR1R2U U1 23 211 UR RRU 用 高 压 静 电 电 压 表 测 量 静 电 电 压 表 可 以 直 接 测 量 输 出 电 压 的 有 效 值 ， 脉 动 系数 小 于 2%时 ， 有 效 值 等 于 平 均 值 。 在 试 验 变 压 器 低 压 侧 测 量当 试 品 泄 漏 电 流 很 小 时 可 以 采 用 此 方 法 。在 脉 动 系 数 很 小 时 ：U： 试 验 变 压 器 低 压 侧 有 效 值 电 压 （ v）K： 试 验 变 压 器 变 比 KUUUU avX 2max 四 、 泄 漏 电 流 的 测 量 当 直 流 电 压 加 至 被 试 品 的 瞬 间 流 经 试 品 的 电 流 有 电 容 电 流 、吸 收 电 流 和 泄 漏 电 流 。 电 容 电 流 是 瞬 时 电 流 ， 吸 收 电 流 也 在 较 长 时 间 内 衰 减 完 毕 ，最 后 逐 渐 稳 定 为 泄 漏 电 流 。 试 验 时 ， 先 把 微 安 表 短 路 1分 钟 ， 然 后 打 开 进 行 读 数 。 对 具有 大 电 容 的 设 备 ， 可 取 3-10分 钟 。 不 管 取 那 个 时 间 ， 在 对 前 后 所 得 结 果 进 行 比 较 时 必 须 是 相 同的 时 刻 。 良 好 绝 缘 内 部 泄 漏 电 流 很 小 ， 绝 缘 表 面 的 泄 漏 和 高 压 引 线 的杂 散 电 流 将 造 成 测 量 误 差 。 因 此 ， 高 压 微 安 表 和 引 线 应 加 屏 蔽 。 试 品 表 面 泄 漏 电 流 较 大 时 加 屏 蔽 环 。 因 接 线 方 式 的 影 响 ， 先 记 录 未 接 入 试 品 时 的 电 流 ， 然 后 从 试验 结 果 中 减 去 此 电 流 。 五 、 试 验 条 件 和 程 序 1.试 验 条 件 ：试 验 宜 在 干 燥 的 天 气 条 件 下 进 行试 品 表 面 应 抹 拭 干 净 试 验 场 地 应 保 持 清 洁试 品 和 周 围 的 物 体 必 须 有 足 够 的 安 全 距 离因 为 试 品 的 残 余 电 荷 会 对 试 验 结 果 产 生 很 大 的 影 响 因此 试 验 前 要 将 试 品 对 地 直 接 放 电 5分 钟 以 上2.试 验 程 序直 流 耐 压 试 验 和 泄 漏 电 流 试 验 一 般 都 结 合 起 来 进 行 即在 直 流 耐 压 的 过 程 中 随 着 电 压 的 升 高 ， 分 段 读 取 泄 漏电 流 值 而 在 最 后 进 行 直 流 耐 压 试 验 。对 试 品 施 加 电 压 时 ， 应 从 足 够 低 的 数 值 开 始 然 后 缓 慢地 升 高 电 压 ， 但 也 不 必 太 慢 ， 以 免 造 成 在 接 近 试 验 电压 时 试 品 上 的 耐 压 时 间 过 长 。 从 试 验 电 压 值 的 75%开 始 ，以 每 秒 2%的 速 度 上 升 通 常 能 满 足 上 述 要 求 。 六 、 注 意 事 项 1.限 流 电 阻 ： 100kV/0.5-1M Id Uj 击 穿 时0.02S断 电 2.二 极 管 电 压 ： 半 波 时 ， 工 作 电 压 为 二 极 管 工 作 电 压 一半 3.高 压 微 安 表 固 定 牢 靠 4.试 验 设 备 布 置 紧 凑 ， 对 地 距 离 足 够 大 ， 接 地 牢 靠 。 5.注 意 表 面 影 响 。 屏 蔽 6.对 分 相 设 备 应 分 相 试 验 ， 非 试 验 相 接 地 。 7.对 小 电 容 设 备 加 滤 波 电 容 。 8.试 验 后 充 分 放 电 。 对 大 容 量 设 备 放 电 要 加 放 电 电 阻 ，注 意 容 量 。 R=200-500/kV 放 电 棒 绝 缘 部 分 应 符合 安 规 要 求 。 10 kV 大 于 0.7m, 35 kV 大 于 0.9m. 七 、 异 常 情 况 分 析 1.指 针 来 回 摆 动 （ 抖 动 ） ： 有 交 流 分 量 ， 加 大 C。 2.指 针 周 期 性 摆 动 ： 周 期 性 放 电 。 3.指 针 突 然 摆 动 ： 减 小 ， 电 源 回 路 。 增 大 ， 试品 闪 络 或 内 部 持 续 性 放 电 。 4.指 针 数 值 随 时 间 变 化 。 下 降 ， 充 电 电 流 减 小或 被 试 品 表 面 电 阻 上 升 。 上 升 ， 可 能 被 试 品 绝缘 老 化 引 起 。 第 二 节 影 响 因 素 和 试 验 结 果 的 分 析1.高 压 连 接 导 线 对 地 电 流 的 影 响 在 电 场 作 用 下 ， 导 线 周 围 的 空 气 发 生 游 离 ， 产 生 对 地 的 泄 漏电 流 。 高 压 导 线 屏 蔽 。2.空 气 湿 度 对 表 面 泄 漏 电 流 的 影 响 当 湿 度 大 时 ， 表 面 泄 漏 电 流 远 大 于 体 积 泄 露 电 流 ， 表 面 脏 污吸 潮 后 ， 泄 漏 电 流 增 加 较 大 。3.温 度 的 影 响 温 度 对 直 流 试 验 结 果 的 影 响 很 大 ， 测 量 的 电 流 应 换 算 到 相 同 温度 进 行 比 较 。 最 好 温 度 在 30-80 时 试 验 ， 在 此 温 度 范 围 内 泄 漏 电 流 变 化 较明 显 。4.残 余 电 荷 的 影 响 试 品 中 的 残 余 电 荷 直 接 影 响 泄 漏 电 流 的 数 值 ， 试 前 应 对 试品 充 分 放 电 。5.测 量 结 果 的 判 断 将 试 验 电 压 保 持 规 定 时 间 后 ， 试 品 无 破 坏 性 放 电 ， 微 安 表 针没 有 向 增 大 方 向 突 然 摆 动 ， 则 认 为 直 流 耐 压 试 验 通 过 。 温 度 对 泄 漏 电 流 影 响 较 大 ， 将 测 量 结 果 换 算 到 同 一 温 度 下与 历 次 试 验 比 较 ， 同 一 设 备 相 间 比 较 ， 同 类 设 备 互 相 比 较 。 必 要 时 可 作 I= f(t) I=f (u)曲 线 按 规 程 要 求 和 比 较 法 。