1、介电强度试验介电强度试验第第1页页3-1 概述概述3-2 试样与电极试样与电极3-3 工频电压下的介电强度试验工频电压下的介电强度试验3-4 直流电压下的介电强度试验直流电压下的介电强度试验3-5 冲击电压下的介电强度试验冲击电压下的介电强度试验3-6 叠加电压下的介电强度试验叠加电压下的介电强度试验3-7 高电压试验室高电压试验室介电强度试验介电强度试验介电强度试验介电强度试验第第2页页特点：特点：所有的绝缘材料都只能在一定的电场所有的绝缘材料都只能在一定的电场强度下保持其绝缘特性，当电场强度超过一定限强度下保持其绝缘特性，当电场强度超过一定限度时，绝缘材料便会瞬时失去绝缘特性，使整个度时，
2、绝缘材料便会瞬时失去绝缘特性，使整个设备破坏。设备破坏。特征：特征：介电强度是最基本的绝缘特性参数。介电强度是最基本的绝缘特性参数。应用：应用：不管是在电气产品的生产中，还是在不管是在电气产品的生产中，还是在使用中，都要经常做介电强度的试验。使用中，都要经常做介电强度的试验。3-1 概述概述介电强度试验介电强度试验第第3页页定义定义电气击穿电气击穿绝缘材料或结构，在电场作用下瞬间失去绝缘特性，绝缘材料或结构，在电场作用下瞬间失去绝缘特性，造成电极间短路，称为造成电极间短路，称为电气击穿电气击穿。击穿电压、击穿场强击穿电压、击穿场强在试验或使用中，绝缘材料或结构发生击穿时所施在试验或使用中，绝缘
3、材料或结构发生击穿时所施加的电压，称为加的电压，称为击穿电压击穿电压；击穿点的场强称为；击穿点的场强称为击穿击穿场强场强。介电强度试验介电强度试验第第4页页定义：定义：介电强度介电强度绝缘材料的绝缘材料的介电强度介电强度是指材料能承受而不致遭到破是指材料能承受而不致遭到破坏的最高电场场强，对于平板试样坏的最高电场场强，对于平板试样闪络、闪络电压闪络、闪络电压在气体或液体中，电极之间发生放电，当放电至少在气体或液体中，电极之间发生放电，当放电至少有一部分是沿着固体材料表面时，称为有一部分是沿着固体材料表面时，称为闪络闪络。通常。通常试样表面闪络后，还可以恢复绝缘特性。闪络时试试样表面闪络后，还可
4、以恢复绝缘特性。闪络时试样上施加的电压称为样上施加的电压称为闪络电压闪络电压。介电强度试验介电强度试验第第5页页击穿或闪络的判别击穿或闪络的判别试样上电压突然降落试样上电压突然降落通过试样上的电流突然增大通过试样上的电流突然增大有时会发出光或声有时会发出光或声试样上有贯穿的小孔、裂纹以及碳化的痕迹试样上有贯穿的小孔、裂纹以及碳化的痕迹定义：定义：介电强度试验介电强度试验第第6页页介电强度试验分类介电强度试验分类击穿试验击穿试验 在一定试验条件下，在一定试验条件下，升高电压直到试样发生击穿为止升高电压直到试样发生击穿为止，测得击穿场强或击穿电压，测量试样的介电强度，用来测测得击穿场强或击穿电压，
5、测量试样的介电强度，用来测量绝缘材料的介电强度。不能作为选定应用于工作场强的量绝缘材料的介电强度。不能作为选定应用于工作场强的依据，而只能作为选用材料的参考。依据，而只能作为选用材料的参考。耐电压试验耐电压试验 在一定试验条件下，在一定试验条件下，对试样施加一定电压，经历一定对试样施加一定电压，经历一定时间，若在此时间内试样不发生击穿时间，若在此时间内试样不发生击穿，即认为试样是合格，即认为试样是合格的。只能说明试样的介电强度不低于该试验电压的水平，的。只能说明试样的介电强度不低于该试验电压的水平，但不能说明究竟有多高。但不能说明究竟有多高。对于电气设备使用，施加电压略高于工作电压，对于电气设
6、备使用，施加电压略高于工作电压，经历时间经历时间1min1min、5min5min或更长或更长介电强度试验介电强度试验第第7页页影响介电强度的因素影响介电强度的因素电压波形电压波形直流、工频正弦以及冲击电压下击穿机理不同，击穿场强也不同直流、工频正弦以及冲击电压下击穿机理不同，击穿场强也不同工频交流电压下的击穿场强低的多工频交流电压下的击穿场强低的多根据使用条件及试验目的，选择电压或叠加电压根据使用条件及试验目的，选择电压或叠加电压电压作用时间电压作用时间电击穿所需时间短，小于微秒级电击穿所需时间短，小于微秒级热击穿需要较长时间的热的积累，在直流热击穿需要较长时间的热的积累，在直流或工频电压下
7、随着施加电压的时间增长，或工频电压下，随着施加电压的时间增长，击穿电压明显下降。击穿电压明显下降。施加电压时间很长时，由于试样内存在局部放电或其他原因，试样老化，降低击施加电压时间很长时，由于试样内存在局部放电或其他原因，试样老化，降低击穿电压穿电压有机材料，一般在小于几微秒和大于几秒时，击穿电压随时间增长而明显下降，有机材料，一般在小于几微秒和大于几秒时，击穿电压随时间增长而明显下降，在几微秒至几秒范围内，击穿电压变化不大在几微秒至几秒范围内，击穿电压变化不大介电强度试验介电强度试验第第8页页电场的均匀性及电压的极性电场的均匀性及电压的极性材料的本征击穿场强是在均匀电场下测得的。但不均匀电
8、场中，如电材料的本征击穿场强是在均匀电场下测得的。但不均匀电场中，如电极边缘电场强度比较高，会首先出现局部放电，扩展到试样击穿，测极边缘电场强度比较高，会首先出现局部放电，扩展到试样击穿，测得的击穿电压偏低得的击穿电压偏低在不均匀电场下，直流和冲击电压的极性对击穿电压有明显的影响。在不均匀电场下，直流和冲击电压的极性对击穿电压有明显的影响。由于空间电荷的效应改变了电极间介质的电场分布，从而影响了击穿由于空间电荷的效应改变了电极间介质的电场分布，从而影响了击穿电压。电压。试样的厚度与不均匀性试样的厚度与不均匀性试样厚度增加，电极边缘电场就更不均匀，试样厚度增加，电极边缘电场就更不均匀，试样内部的
9、热量更不容易散发，试样内部试样内部的热量更不容易散发，试样内部含有缺陷的几率增大，使得击穿场强下降含有缺陷的几率增大，使得击穿场强下降薄膜试样，厚度减小，电子碰撞电离的几薄膜试样，厚度减小，电子碰撞电离的几率减小，也会使击穿场强提高率减小，也会使击穿场强提高工业上绝缘材料含有杂质和缺陷，使得试样工业上绝缘材料含有杂质和缺陷，使得试样击穿场强降低击穿场强降低材料中残留的机械应力，使得击穿场强降低材料中残留的机械应力，使得击穿场强降低介电强度试验介电强度试验第第9页页环境条件环境条件温度升高，会使击穿场强下降温度升高，会使击穿场强下降。在材料的玻化温度范围，击穿场强下降最明显，。在材料的玻化温度范
10、围，击穿场强下降最明显，对于某些材料，在低温区可能出现相反的温度效应。对于某些材料，在低温区可能出现相反的温度效应。湿度增大，会使击穿场强下降湿度增大，会使击穿场强下降。材料吸湿后会增大电导和介质损耗，会改变电场。材料吸湿后会增大电导和介质损耗，会改变电场分布，从而影响击穿场强。分布，从而影响击穿场强。气压对击穿场强的影响，主要是对气体而言。气压对击穿场强的影响，主要是对气体而言。气压高，气压高，电子在碰撞过程的自由行电子在碰撞过程的自由行程就短，程就短，击穿场强会升高击穿场强会升高。但在。但在接近真空时接近真空时，由于碰撞的几率减少，也会使，由于碰撞的几率减少，也会使击穿击穿场强升高场强升高
11、可用巴申曲线阐明，可用巴申曲线阐明击穿场强与温度击穿场强与温度 击穿场强与水分击穿场强与水分 巴申曲线（气压）巴申曲线（气压）介电强度试验介电强度试验第第10页页均匀电场下击穿试验用的试样与电极均匀电场下击穿试验用的试样与电极材料的本征介电强度，是以材料的本征介电强度，是以均匀电场下的击穿场强均匀电场下的击穿场强来表征的来表征的为了能使试样的击穿发生在为了能使试样的击穿发生在均匀的电场均匀的电场中，必须把试样做成各种中，必须把试样做成各种型材。型材。3-2 试样与电极试样与电极用于模压材料或板材用于模压材料或板材凹腔部分全部涂上金属导凹腔部分全部涂上金属导体做电极体做电极使试样击穿发生在最薄
12、处使试样击穿发生在最薄处最薄处厚度不大于试样厚最薄处厚度不大于试样厚度的度的1/5，球半径要大于最，球半径要大于最薄处薄处20倍倍用于测量薄膜材料用于测量薄膜材料保证击穿发生在两个球电保证击穿发生在两个球电极距离最近的部位极距离最近的部位介电强度试验介电强度试验第第11页页例行试验中用的试样与电极例行试验中用的试样与电极例行试验，例行试验，不能要求试样击穿都发生在均匀电场中，试样不能要求试样击穿都发生在均匀电场中，试样的形状决定与材料原有的形状，试样的厚度，一般也决定的形状决定与材料原有的形状，试样的厚度，一般也决定于试样本身于试样本身试样太厚，击穿电压超过试验变压器的额定电压，或试样太厚，击
13、穿电压超过试验变压器的额定电压，或表面闪络无法解决，可将试样削薄，并保持试样表面表面闪络无法解决，可将试样削薄，并保持试样表面光洁光洁试样太薄，如纸或薄膜材料，可多层叠加在一起，施试样太薄，如纸或薄膜材料，可多层叠加在一起，施加一定压力压紧加一定压力压紧介电强度试验介电强度试验第第12页页例行试验中用的试样与电极例行试验中用的试样与电极试样厚度测量试样厚度测量均匀的厚度，沿通过击穿点的直径上测三点取平均值。均匀的厚度，沿通过击穿点的直径上测三点取平均值。如果厚度不均匀，以击穿点的厚度计算击穿场强如果厚度不均匀，以击穿点的厚度计算击穿场强。试样的面积试样的面积试样的面积要比电极面积大，使之在击穿
14、前不会发生试样的面积要比电极面积大，使之在击穿前不会发生闪络闪络为节省材料，电极面积不能太大为节省材料，电极面积不能太大为暴露材料中存在的缺点，电极不能太小为暴露材料中存在的缺点，电极不能太小一般直径取一般直径取25mm25mm或或50mm50mm介电强度试验介电强度试验第第13页页试样要求：试样要求：试样的个数试样的个数击穿场强分散性较大，要多用一些试样击穿场强分散性较大，要多用一些试样工程材料的击穿场强很大程度上决定于工程材料的击穿场强很大程度上决定于 存在的弱点存在的弱点击穿场强受很多因素的影响击穿场强受很多因素的影响一般最少取一般最少取5 5个个取平均值作为实验结果取平均值作为实验结果
15、若有一个数值偏离平均值若有一个数值偏离平均值15%15%以上，以上，必须再取必须再取5 5个试样个试样介电强度试验介电强度试验第第14页页电极要求电极要求对称电极对称电极不对称电极不对称电极介电强度试验介电强度试验第第15页页试样的正常化处理试样的正常化处理电极的要求电极的要求良好的导电、导热性能，由铜或不锈钢制成良好的导电、导热性能，由铜或不锈钢制成表面要平整光滑，使之与试样表面接触良好表面要平整光滑，使之与试样表面接触良好对称电极：电极边缘电场较均匀，对称电极：电极边缘电场较均匀，但上下电极必须对准中心线但上下电极必须对准中心线电极要求电极要求介电强度试验介电强度试验第第16页页电极效应电
16、极效应电极边缘效应电极边缘效应空气空气a a击穿场强比固体材料击穿场强比固体材料x x低，场强低，场强总是在电极边缘的空气中先出现局部放电，这种总是在电极边缘的空气中先出现局部放电，这种放电会腐蚀试样，会使试样的温度升高，最终导放电会腐蚀试样，会使试样的温度升高，最终导致试样在较低的电压下发生击穿致试样在较低的电压下发生击穿介电强度试验介电强度试验第第17页页消除办法：消除办法：电极的电极的边缘要做成圆角边缘要做成圆角将试样和电极浸入相对介电常数大、击穿场强将试样和电极浸入相对介电常数大、击穿场强比较高的比较高的液体媒质液体媒质中，如变压器油，硅油中，如变压器油，硅油采用的媒质若具有很高的相对
17、介电常数或电导，采用的媒质若具有很高的相对介电常数或电导，必须注意由此而引起的测试回路电流增大、试必须注意由此而引起的测试回路电流增大、试验变压器过载、保护电阻上电压降增大以及媒验变压器过载、保护电阻上电压降增大以及媒质本身严重发热等问题。质本身严重发热等问题。电极效应消除措施电极效应消除措施介电强度试验介电强度试验第第18页页液体材料用的电极液体材料用的电极结构结构直径直径25mm25mm、间距、间距2.5mm2.5mm、边缘曲率半径、边缘曲率半径2mm2mm电极表面应光滑，液面离电极的最高点距离不少于电极表面应光滑，液面离电极的最高点距离不少于22mm22mm，电极距容器的内壁最近处不少于
18、电极距容器的内壁最近处不少于13mm13mm，两个，两个电极的轴心要对准并保持在同一水平线上，两个电电极的轴心要对准并保持在同一水平线上，两个电极的表面要保持平行极的表面要保持平行容器与液体材料不会相互破坏，容器可使用电瓷或容器与液体材料不会相互破坏，容器可使用电瓷或玻璃，电极用铜或不锈钢玻璃，电极用铜或不锈钢介电强度试验介电强度试验第第19页页使用使用清洗、烘干，再用被测液体洗涤两次清洗、烘干，再用被测液体洗涤两次注入被测液体，不要混入杂质与水分注入被测液体，不要混入杂质与水分注入被测液体后静止片刻，避免电极间有气泡注入被测液体后静止片刻，避免电极间有气泡介电强度试验介电强度试验第第20页
19、页工频电源应用最广，且材料的工频击穿场强比直流工频电源应用最广，且材料的工频击穿场强比直流和冲击电压下的都低，对于绝缘材料，通常都是做工和冲击电压下的都低，对于绝缘材料，通常都是做工频下的击穿试验。频下的击穿试验。绝缘材料的介电强度，一般都是指在工频下的介电绝缘材料的介电强度，一般都是指在工频下的介电强度强度。电工设备的例行试验中，一般也是做工频耐压试验。电工设备的例行试验中，一般也是做工频耐压试验。3-3 工频电压下的介电强度试验工频电压下的介电强度试验介电强度试验介电强度试验第第21页页工频耐压试验工频耐压试验无局放工频耐压试验变压器无局放工频耐压试验变压器介电强度试验介电强度试验第第22
20、页页直流耐压试验直流耐压试验直流耐压试验现场直流耐压试验现场介电强度试验介电强度试验第第23页页直流耐压试验接线图直流耐压试验接线图直流试验变压器做直流耐压试验直流试验变压器做直流耐压试验介电强度试验介电强度试验第第24页页冲击耐压试验冲击耐压试验冲击耐压试验仪全自动冲击耐压试验装置全自动冲击耐压试验装置介电强度试验介电强度试验第第25页页冲击耐压试验波形冲击耐压试验波形雷电冲击耐压试验波形雷电冲击耐压试验波形介电强度试验介电强度试验第第26页页升压方式升压方式定义：定义：电压从零按照一定方式和速度上升到规定的试验电压或电压从零按照一定方式和速度上升到规定的试验电压或击穿电压。击穿电压。升压方
21、式：升压方式：快速升压、快速升压、20s逐渐升压、逐渐升压、慢速升压、慢速升压、60s逐级升压、逐级升压、极慢速升压极慢速升压快速升压快速升压电压从零上升到击穿电压所经历的时间约为电压从零上升到击穿电压所经历的时间约为1020s，常用常用500V/s介电强度试验介电强度试验第第27页页升压方式升压方式20s逐渐升压逐渐升压电压逐级升高，每级停留电压逐级升高，每级停留20s。第一级电压约为快速升压击穿值的第一级电压约为快速升压击穿值的40%的电压，在此的电压，在此电压下，经受电压下，经受20s，若试样不击穿，再加高一级，直至，若试样不击穿，再加高一级，直至试样击穿为止试样击穿为止升压过程要尽量快
22、升压的时间计算在下一级的升压过程要尽量快，升压的时间计算在下一级的20s之之内内击穿应发生在第级或更高的电压等级上，否则应降低击穿应发生在第级或更高的电压等级上，否则应降低第一级电压重新进行试验第一级电压重新进行试验逐级加压比快速加压作用的时间长，测得的击穿电压逐级加压比快速加压作用的时间长，测得的击穿电压比较低比较低介电强度试验介电强度试验第第28页页慢速升压慢速升压从快速升压的击穿电压的从快速升压的击穿电压的20%开始，以较慢的速度升开始，以较慢的速度升压，使击穿发生在压，使击穿发生在120240s内内60s逐级升压逐级升压与与20s20s逐级升压类似，只是每级停留的时间为逐级升压类似，
23、只是每级停留的时间为60s60s极慢速升压极慢速升压从快速升压击穿电压的从快速升压击穿电压的40%开始，以极慢速的速度升开始，以极慢速的速度升压，使击穿发生在压，使击穿发生在300600s内。内。升压速度慢，电压作用时间更长，测得的击穿电压更升压速度慢，电压作用时间更长，测得的击穿电压更低，试验结果比较可靠。低，试验结果比较可靠。介电强度试验介电强度试验第第29页页试验设备与装置试验设备与装置试验系统：试验系统：包括包括高压试验变压器高压试验变压器、调压器调压器，以及，以及控制和保控制和保 护装置护装置等。等。高压试验变压器高压试验变压器工频高电压一般都通过试验变压器升压获得。试验工频高电压一
24、般都通过试验变压器升压获得。试验变压器要求变压器要求具有足够的额定电压和容量具有足够的额定电压和容量输出的电压波形没有畸变输出的电压波形没有畸变介电强度试验介电强度试验第第30页页试验设备与装置试验设备与装置试验变压器的电压试验变压器的电压电压等级，根据试样的试验电压等级来选定电压等级，根据试样的试验电压等级来选定绝缘材料绝缘材料50100kV绝缘结构绝缘结构1000kV试验变压器单台容量：试验变压器单台容量：国内：国内：750kV国外：国外：1000kV超过单台变压器额定电压，采用多台变压器串接以超过单台变压器额定电压，采用多台变压器串接以获得更高的试验电压获得更高的试验电压介电强度试验介电
25、强度试验第第31页页高压试验变压器高压试验变压器江江苏苏扬扬州州工工频频高高压压试试验验变变压压器器介电强度试验介电强度试验第第32页页调压器调压器三相感应式调压器三相感应式调压器三相自耦式调压器三相自耦式调压器介电强度试验介电强度试验第第33页页控制与保护装置控制与保护装置工频耐压试验的控制与保护装置工频耐压试验的控制与保护装置介电强度试验介电强度试验第第34页页试验变压器的串接试验变压器的串接串接的级数增加，输出的串接的级数增加，输出的电压增高，但设备的利用率电压增高，但设备的利用率降低，而且内阻抗增大，因降低，而且内阻抗增大，因此也不宜采用过多的级数，此也不宜采用过多的级数，目前最多的是
26、采用三级串接。目前最多的是采用三级串接。对于电容较大的试样，可对于电容较大的试样，可以通过串联谐振回路获得比以通过串联谐振回路获得比试验变压器更高的电压。试验变压器更高的电压。介电强度试验介电强度试验第第35页页串联谐振串联谐振谐振回路中，电抗器上的电压与试样上的电压大小相等，谐振回路中，电抗器上的电压与试样上的电压大小相等，相位相反相位相反当试验电压很高时，要制作单台高压调谐电抗器是不经当试验电压很高时，要制作单台高压调谐电抗器是不经济的，可将调谐电感接在调谐变压器的低压侧，组成一台济的，可将调谐电感接在调谐变压器的低压侧，组成一台高压调谐电抗器，并可将多台这样的电抗器串接起来，使高压调谐电
27、抗器，并可将多台这样的电抗器串接起来，使之能够承受超高压试验电压之能够承受超高压试验电压串联谐振回路，不但能提高试验电压，串联谐振回路，不但能提高试验电压，而且电压波形好，又比较安全而且电压波形好，又比较安全介电强度试验介电强度试验第第36页页变压器的容量变压器的容量试样都是容性阻抗。试验变压器的容量，可以根据试试样都是容性阻抗。试验变压器的容量，可以根据试样在试验电压下通过的容性电流来计算样在试验电压下通过的容性电流来计算一般试样电容为几十到几百一般试样电容为几十到几百pFpF，击穿电压不超过，击穿电压不超过100kV100kV，选择容量为，选择容量为10kVA10kVA电工设备耐压试验变压
28、器容量一般要大一些，高压电工设备耐压试验变压器容量一般要大一些，高压侧电流为侧电流为1A1A或更大或更大对于电容量特别大的试样，必须采用电抗器与试样对于电容量特别大的试样，必须采用电抗器与试样并联，补偿容性电流，以减小变压器的容量并联，补偿容性电流，以减小变压器的容量采用超低频正弦电压对大容量试样做耐压试验，可采用超低频正弦电压对大容量试样做耐压试验，可以大大降低变压器的容量。以大大降低变压器的容量。介电强度试验介电强度试验第第37页页电压波形电压波形工频电压的波形应为正弦波，正弦波的峰值与有效值工频电压的波形应为正弦波，正弦波的峰值与有效值之比称为波形因数。要求波形因数不超过之比称为波形因数
29、要求波形因数不超过波形畸变会影响介电强度的试验结果波形畸变会影响介电强度的试验结果高次谐波会降低击穿场强高次谐波会降低击穿场强试样的击穿是决定于电压的峰值，而一般测量电压试样的击穿是决定于电压的峰值，而一般测量电压的仪表都是测量有效值的仪表都是测量有效值波形畸变，同一峰值的电压测得有效值不同波形畸变，同一峰值的电压测得有效值不同产生波形畸变的原因产生波形畸变的原因电源本身有电源本身有3 3次次或或5 5次次高次谐波高次谐波变压器的非线性激磁电流：激磁电流决定于磁化曲变压器的非线性激磁电流：激磁电流决定于磁化曲线（非线性）线（非线性）介电强度试验介电强度试验第第38页页介电强度试验介电强度试验
30、第第39页页改善电压波形改善电压波形在调压器和试验变压器在调压器和试验变压器之间接入滤波器，电感之间接入滤波器，电感与电容根据滤波频率选与电容根据滤波频率选择电容不宜太小，择电容不宜太小，以免以免调压器过载。调压器过载。电网中常为电网中常为3 3次次谐波，谐波，线电压不含线电压不含3 3次次谐波，调谐波，调压器压器一次侧接线电压。一次侧接线电压。介电强度试验介电强度试验第第40页页调压器调压器自耦调压器自耦调压器结构结构铁心上只绕一个线圈铁心上只绕一个线圈线圈的两端为一次侧，接电源线圈的两端为一次侧，接电源一次侧与二次侧有一个公共连接端头，必须一次侧与二次侧有一个公共连接端头，必须接中线或接地
31、接中线或接地二次侧另一头为滑动触点，触点与公共端距二次侧另一头为滑动触点，触点与公共端距离增大时，电压升高离增大时，电压升高介电强度试验介电强度试验第第41页页优缺点优缺点结构简单、体积小、漏抗小、价格便宜结构简单、体积小、漏抗小、价格便宜输出电流较大时，触点在移动过程中会因接输出电流较大时，触点在移动过程中会因接触不好而出现火花。触不好而出现火花。适用适用容量为几千伏安以下，油浸式的容量可达几容量为几千伏安以下，油浸式的容量可达几十千伏安。十千伏安。介电强度试验介电强度试验第第42页页移圈调压器移圈调压器(容量大的调压器均采用容量大的调压器均采用)结构结构由三个线圈套在一个铁心上组成由三个线
32、圈套在一个铁心上组成I I和和IIII匝数相等，绕向相反，串接匝数相等，绕向相反，串接IIIIII为短路线圈，紧套在为短路线圈，紧套在I I、IIII外边外边原理原理靠移动短路线圈改变其他两个线圈的漏磁通靠移动短路线圈改变其他两个线圈的漏磁通改变改变I I、IIII上的电压分配实现调节输出电压上的电压分配实现调节输出电压IIIIII从低位置向高位置移动，输出电压逐步升从低位置向高位置移动，输出电压逐步升高高特点特点靠电磁耦合而不用机械触点，因此调压过程靠电磁耦合而不用机械触点，因此调压过程不会出现火花，容量可以做的很大不会出现火花，容量可以做的很大漏抗比较大，使用中应注意畸变漏抗比较大，使用中
33、应注意畸变介电强度试验介电强度试验第第43页页控控制制线线路路应满足要求应满足要求只有在实验人员撤离高压试验区，并关好安全门只有在实验人员撤离高压试验区，并关好安全门(S1(S1限位开关限位开关)，才能加上电压进行试验才能加上电压进行试验升压必须从零开始升压必须从零开始(S2(S2零限位零限位)，以一定方式和速度上升，以一定方式和速度上升在试样发生击穿时，能自动切断电源在试样发生击穿时，能自动切断电源(KA1(KA1过载释放器过载释放器)。在自动控。在自动控制线路中，能自动使电压下降到制线路中，能自动使电压下降到0 0。介电强度试验介电强度试验第第44页页放电测量保护球隙放电测量保护球隙保护球
34、隙保护球隙无线遥控保护球隙无线遥控保护球隙放电测量保护球隙放电测量保护球隙放电保护球隙放电保护球隙250kV/500kV保护球隙保护球隙测量保护球隙测量保护球隙介电强度试验介电强度试验第第45页页介电强度试验介电强度试验第第46页页保护和接地保护和接地在控制回路中采用过载释放器、安全门开关、调压器限位开关在控制回路中采用过载释放器、安全门开关、调压器限位开关低压部分可能出现高电压的各点，都要接上放电间隙低压部分可能出现高电压的各点，都要接上放电间隙高压测试回路中接保护电阻，限制试样击穿或闪络时流过变压器的高压测试回路中接保护电阻，限制试样击穿或闪络时流过变压器的电流并使变压器高压端点位变化缓慢
35、以改善由此产生的脉冲在高电流并使变压器高压端点位变化缓慢，以改善由此产生的脉冲在高压绕组间的分布和消除可能出现的振荡，并保护测量铜球和电极在压绕组间的分布和消除可能出现的振荡，并保护测量铜球和电极在击穿时不会烧坏。击穿时不会烧坏。试样击穿或间隙放电，将有很大的电流流过接地线。接地电阻过大试样击穿或间隙放电，将有很大的电流流过接地线。接地电阻过大会显著升高接地线的电位。会显著升高接地线的电位。各接地点与接地体的连接线应采用尽量各接地点与接地体的连接线应采用尽量短的多股线短的多股线，以减小电阻和电感。，以减小电阻和电感。高压试验区应装有保护围栏，围栏的入口处应装有联锁开关和信号高压试验区应装有保
36、护围栏，围栏的入口处应装有联锁开关和信号灯，并备有接地棒。灯，并备有接地棒。介电强度试验介电强度试验第第47页页工频高电压的测量工频高电压的测量测量方法测量方法直接测量试样两端的电压直接测量试样两端的电压静电电压表、球隙放电测量法等静电电压表、球隙放电测量法等把高电压变换为低电压进行测量把高电压变换为低电压进行测量分压器、电压互感器等分压器、电压互感器等通过测量变压器低压绕组或特别绕制的测量绕组的电通过测量变压器低压绕组或特别绕制的测量绕组的电压换算高压端的电压压换算高压端的电压要求要求测量误差不超过测量误差不超过3%3%测量用仪表一般要求为测量用仪表一般要求为0.50.5级级介电强度试验介电
37、强度试验第第48页页静电电压表静电电压表由两个极板组成，一个极板固定，一个由弹簧连接，可以由两个极板组成，一个极板固定，一个由弹簧连接，可以移动移动通过极板间受力的大小，可以测定极板间的电压，但分度通过极板间受力的大小，可以测定极板间的电压，但分度是非线性的是非线性的内阻很大，决定于电极间的绝缘电阻内阻很大，决定于电极间的绝缘电阻电容很小，约电容很小，约550pF交流电压下测得的是有效值交流电压下测得的是有效值目前最高电压等级为目前最高电压等级为500kV500kV依靠电场力工作，因此空间电场、电荷对它的影响很明显，依靠电场力工作，因此空间电场、电荷对它的影响很明显，在使用中应予以注意在使用中
38、应予以注意介电强度试验介电强度试验第第49页页静电电压表静电电压表Q4-V超高压交直流静电超高压交直流静电电压表电压表500kV静电电压表静电电压表EST101防爆型静电防爆型静电电压表电压表介电强度试验介电强度试验第第50页页球隙测量法球隙测量法在确定条件下，球隙间空气的放电电压与球隙的距离有一在确定条件下，球隙间空气的放电电压与球隙的距离有一定的关系，定的关系，利用球隙放电时的距离来测量电压利用球隙放电时的距离来测量电压需满足条件需满足条件保证球隙间电场均匀球隙中的空气要符合规定的标准状态测量时，先让球隙放电几次，当放电比较稳定后重复测测量时，先让球隙放电几次，当放电比较稳定后重复测3次，
39、每次间隔不少于次，每次间隔不少于1min，取，取3次试验平均值次试验平均值GB311-64规定：在工频下测得的是电压峰值规定：在工频下测得的是电压峰值测量结果可靠，但装置占地面积较大，测量比较麻烦，一测量结果可靠，但装置占地面积较大，测量比较麻烦，一般只用于校准其他测试仪器。般只用于校准其他测试仪器。介电强度试验介电强度试验第第51页页互感器测量法互感器测量法电压互感器是变比和角差都很精确的降压变压器，电压互感器是变比和角差都很精确的降压变压器，它将高电压变换为低电压进行测量。它将高电压变换为低电压进行测量。电压互感器的电压比电压互感器的电压比k k为已知，则在二次侧测得的电为已知，则在二次侧
40、测得的电压乘以压乘以k k就得到一次侧的高电压值就得到一次侧的高电压值测量方法非常方便、可靠，在电网上普遍应用，但测量方法非常方便、可靠，在电网上普遍应用，但造价比较高造价比较高介电强度试验介电强度试验第第52页页电压互感器电压互感器电容式电压互感器校准电容式电压互感器校准电压互感器接线图电压互感器接线图测量测量用电用电压互压互感器感器现场现场测量测量用电用电压互压互感器感器介电强度试验介电强度试验第第53页页分压器法分压器法分压器由一个高阻抗与低阻抗串接而成。分压器由一个高阻抗与低阻抗串接而成。被测的高电压绝大部分降落在高阻抗上，可以从低阻抗被测的高电压绝大部分降落在高阻抗上，可以从低阻抗两
41、端测得低电压，通过分压比换算得到被测的高电压两端测得低电压，通过分压比换算得到被测的高电压对于工频交流电压对于工频交流电压电压较低时，用电阻分压器电压很高时，电阻分压器功率损耗大，发热严重，同时体积大、分布电容的影响严重，采用电容分压器更合适。介电强度试验介电强度试验第第54页页分压器测量原理图分压器测量原理图电容分压器电容分压器C2两端接放电保护间隙，且一端必须接地两端接放电保护间隙，且一端必须接地介电强度试验介电强度试验第第55页页测量绕组法测量绕组法试验变压器本身带有测量绕组试验变压器本身带有测量绕组测量绕组与高压绕组匝数比为测量绕组与高压绕组匝数比为k1，则高压端电，则高压端电压压U2
42、此绕组电压此绕组电压U1*k1试验变压器的低压绕组试验变压器的低压绕组低压侧电压低压侧电压*高低压绕组匝数比高低压绕组匝数比高低压侧电压不完全决定于匝数比，准确度比高低压侧电压不完全决定于匝数比，准确度比测量绕组的低测量绕组的低介电强度试验介电强度试验第第56页页测量线路图测量线路图介电强度试验介电强度试验第第57页页测量误差测量误差绕组法测得高压端开路电压绕组法测得高压端开路电压试验回路接试样，试样两端电压由试样电容，保护电阻试验回路接试样，试样两端电压由试样电容，保护电阻及变压器内阻抗决定。及变压器内阻抗决定。UL较大，较大，Ur较小时，可能使测量值小于实际试样上较小时，可能使测量值小于
43、实际试样上承受电压值承受电压值UL很小，很小，Ur较大时，可能出现测量值偏大较大时，可能出现测量值偏大测量误差随着试样电容量的改变而变化测量误差随着试样电容量的改变而变化介电强度试验介电强度试验第第58页页适用范围适用范围在直流电压下运行的电气设备在直流电压下运行的电气设备电容量很大的设备：电力电容器、大电机、长电缆电容量很大的设备：电力电容器、大电机、长电缆直流高电压试验装置直流高电压试验装置采用高压整流采用高压整流先通过变压器升高工频电压，然后通过高压整先通过变压器升高工频电压，然后通过高压整流器变为直流高压流器变为直流高压3-4 直流电压下的介电强度试验直流电压下的介电强度试验介电强度试
44、验介电强度试验第第59页页超高压直流电网超高压直流电网800kV电网启动仪式电网启动仪式介电强度试验介电强度试验第第60页页超高压直流电网超高压直流电网介电强度试验介电强度试验第第61页页超高压直流电网超高压直流电网介电强度试验介电强度试验第第62页页LW13系列系列 800kV 罐式罐式SF6断路器断路器 超高压直流电网超高压直流电网介电强度试验介电强度试验第第63页页超高压直流电网超高压直流电网介电强度试验介电强度试验第第64页页超高压直流电网超高压直流电网介电强度试验介电强度试验第第65页页超高压直流电网超高压直流电网介电强度试验介电强度试验第第66页页超高压直流电网超高压直流电网介电强
45、度试验介电强度试验第第67页页高压整流高压整流半波整流半波整流平均值代表直流电压值脉动系数S表征这种电压的脉动程度用全波或桥式整流或提高交流电压的频率以缩短T2以及增大Rc和C都可以改善脉动系数介电强度试验介电强度试验第第68页页整流电路及其波形整流电路及其波形介电强度试验介电强度试验第第69页页全波整流全波整流两个整流器两个整流器变压器有中心抽头变压器有中心抽头桥式整流桥式整流四个整流器四个整流器每个整流器承受的反向峰值电每个整流器承受的反向峰值电压只有半波和全波整流的一半压只有半波和全波整流的一半优点：优点：电压脉动系数小电压脉动系数小通过整流器的电流只有输出电通过整流器的电流只有输出电流
46、的一半流的一半介电强度试验介电强度试验第第70页页硅堆串原理硅堆串原理硅堆硅堆硅二极管串接起来的硅堆硅二极管串接起来的硅堆均压阻抗、限流电阻均压阻抗、限流电阻介电强度试验介电强度试验第第71页页倍压整流倍压整流高压整流线路所能获得的最高直流电压，只能是高压整流线路所能获得的最高直流电压，只能是接近试验变压器输出电压的峰值接近试验变压器输出电压的峰值um倍压整流电路可获得比倍压整流电路可获得比um更高的直流电压更高的直流电压C2C2上电压约为试验变压器的最高电压峰值的上电压约为试验变压器的最高电压峰值的2 2倍倍介电强度试验介电强度试验第第72页页倍压整流串接倍压整流串接将几级倍压电路串接在一起
47、可以获得更高的直流电压将几级倍压电路串接在一起，可以获得更高的直流电压n级串接，可获得级串接，可获得2num级数越多，内阻抗越大，实际输出电压比级数越多，内阻抗越大，实际输出电压比2num小的越多，同时脉小的越多，同时脉动系数也越大动系数也越大级数不宜过多，一般不超过级数不宜过多，一般不超过5级级不对称串接，结构简单，造价低不对称串接，结构简单，造价低对称串接，输出电流可增大一对称串接，输出电流可增大一倍，并减小脉动系数倍，并减小脉动系数介电强度试验介电强度试验第第73页页直流高电压的测量直流高电压的测量脉动系数不大的直流电压脉动系数不大的直流电压静电伏特计：测量有效值，静电伏特计：测量有效
48、值，基本等于平均值基本等于平均值球隙：测量峰值，基本等于球隙：测量峰值，基本等于平均值平均值高电阻与毫安表串接高电阻与毫安表串接毫安表两端要并接一个放电毫安表两端要并接一个放电器器介电强度试验介电强度试验第第74页页电阻分压器电阻分压器一个高电阻与一个低电阻串接一个高电阻与一个低电阻串接为提高精确度，可采用双臂桥式电阻分压器为提高精确度，可采用双臂桥式电阻分压器高压臂浸在油中：改善散热并提高起始放电电压高压臂浸在油中：改善散热并提高起始放电电压在高压臂电阻周围加上一个具一定电位的屏蔽层：改善高压臂在高压臂电阻周围加上一个具一定电位的屏蔽层：改善高压臂电阻附近的电场分布，提高局部放电起始电压电阻
49、附近的电场分布，提高局部放电起始电压介电强度试验介电强度试验第第75页页试验目的试验目的 各种高压电气设备在运行中，难免要遭受大气各种高压电气设备在运行中，难免要遭受大气过电压和操作过电压，为了检验这些设备承受这种过电压和操作过电压，为了检验这些设备承受这种过电压的能力，需要进行冲击电压下的介电强度试过电压的能力，需要进行冲击电压下的介电强度试验。验。3-5 冲击电压下的介电强度试验冲击电压下的介电强度试验介电强度试验介电强度试验第第76页页冲击电压的波形及发生器冲击电压的波形及发生器冲击电压波形是模拟实际运行中出现概率最大的冲击冲击电压波形是模拟实际运行中出现概率最大的冲击电压波形电压波形模
50、拟雷电冲击波模拟雷电冲击波大气过电压的冲击波，大气过电压的冲击波，1.2/50s波头：波头：1.230%s，通过冲击波峰值，通过冲击波峰值0.3和和0.9两点直线，与时两点直线，与时间轴交点间轴交点O和峰值平行线交点和峰值平行线交点D之间的时间间隔之间的时间间隔Tf波尾：波尾：502%s，冲击波峰值下降到峰值一半时与，冲击波峰值下降到峰值一半时与O之间的之间的时间间隔时间间隔Tt介电强度试验介电强度试验第第77页页雷云放电雷云放电介电强度试验介电强度试验第第78页页雷电波全波雷电波全波介电强度试验介电强度试验第第79页页模拟操作过电压的冲击波模拟操作过电压的冲击波事故短路、开关动作等产生的冲击
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