电气设备绝缘试验

电气设备绝缘试验

作者：范玉东

来源：《中国科技博览》2013年第04期

[摘 要]电气设备绝缘试验是保证电气设备安全、可靠工作的检验手段，试验目的是为了及早发现绝缘缺陷，减少事故，确保电气设备安全、可靠地运行。本文主要论述了电气设备的绝缘缺陷、高压绝缘的试验方法等进行论述，希望对初学者有所借鉴。 [关键词]电气 绝缘 试验9

中图分类号：TV547 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0064-01

工程上的电介质在电场作用下有些现象尚未能从理论上得到圆满的解释，这样在很大程度上要依据试验技术进行解释和判断。同时，为了保证电气设备的安全运行，需对设备进行各种试验。通过试验，掌握电气设备绝缘的情况，保证产品的质量或尽早发现绝缘缺陷，从而进行相应的维护与检修，防患于未然，以保证设备的安全运行。电气设备的出厂试验、安装时的交接试验和运行中定期进行的预防性试验，都是为了这一目的。

电气设备的绝缘缺陷一般可分为两类：第一类是集中性缺陷。这是指电气设备在制造过程中形成的绝缘局部缺损（例如，固体介质中内含气泡、杂质等）；在运输或运行中绝缘受到局部损伤，如电缆中含有气泡发生局部放电而损坏；由机械损伤而受潮等。这一类绝缘缺陷在一定条件下会发展扩大，波及整体。第二类是分布性缺陷。这是指高压电气设备整体绝线性能下降，如电机、变压器等绝缘全面受潮、老化、变质等。

绝缘内有了缺陷后，其特性往往要发生变化。因此，可以通过试验测量绝缘的特性及其变化，把隐藏的缺陷查出来，以判断绝缘状况。高压绝缘的试验方法很多，可分为两类：一类是非破坏性试验，或称为检查性试验或称为特性试验。它是指较低电压下或用其他不损伤绝缘的方法来测定电气设备绝缘的某些特性及其变化情况，从而判断在加工制造过程和运输、远行过程中出现的绝缘缺陷。另一类是破坏性试验或称为耐压试验。它是模拟设备在运行过程中实际可能碰到的危险的高电压状况，对绝缘加上与之等价的高电压来进行试验，从而考核绝缘的耐电强度。这类试验对绝缘的考核是严格的，揭露那些危险性较大的集中性缺陷，它能保证绝缘有一定的绝缘水平或裕度，但在试验中可能对绝缘造成损伤或击穿，因而称之为破坏性试验。为了避免在试验中损坏设备，破坏性试验是在非破坏试验之后进行。如果在非破坏性试验时已发现绝缘有不正常情况存在，则须查明原因并消除后，方可进行耐压试验。由于放电理论不够完善，还不能从检查性试验中推导得出绝缘的击穿电压是多少，因此必须进行耐压试验，才能最终判断电气设备能否继续投入运行，所以，两者是相辅相成的。

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非破坏试验的方法很多，如测量绝缘电阻及泄露电流、介质损耗、局部放电、色谱分析、X射线及超声波探测绝缘缺陷等。各种方法对不同的绝缘材料和结构型式的有效性各不相同，能够判断的绝缘缺陷也各不相同。在具体判断某一电气设备的绝缘状况时，应根据多种非破坏性试验的结果，注意与历史资料并与同类设备进行比较，才能进行综合判断，才能较为确切对于当前大量采用的高分子类绝缘材料，老化的主要原因不是吸潮，而是材料中有局部缺陷，在局部缺陷处发生放电老化。因此，对绝缘中的局部放电强度进行测量可以有效地检测出绝缘内部的局部缺陷的存在、发展情况。这是一种判断绝缘在长期运行中性能优劣的有效方法。 随着电力系统电压等级的不断提高，各种非破坏性试验的带电试验法、非电量测试法等得到了很快发展。对于综合判断设备的绝缘状况、及时发现绝缘缺陷是极为有利的，可以提高综合判断的可靠性。

高压电气设备的绝缘内部总是存在一些缺陷，如气泡空隙、杂质等。在强电场作用下，这些缺陷处有可能发生局部放电，特别是绝缘内部存在气泡时，在气泡处首先发生游离，产生局部放电。局部放电产生的同时，有热、声、氧化氯等产生，腐蚀绝缘材料，使之脆化、碳化等，造成不可恢复的损伤，同时，放电将产生带电质点，在电场作用下摆击气隙表面的绝缘材料，这种腐蚀和撞击的损伤若扩大，可使整个绝缘击穿或闪络。局部放电测量。可查清局部放电的特征，定量测出其放电强度，以便及早发现隐患。

局部放电测量的方法有电测法和声测法，前者的优点是可以定量测出微小的局部放电，后者使用方便。近年来，随着电子计算机和电子技术的高速发展，超声波检测技术也取得了很大的成绩。例如，用超声波定期检测设备有无异常，绝缘材料内部有无缺陷等。在变压器和SF6气体绝缘全封闭组合电器设备中已有广泛而有效的应用。目前常用的超声波检测方法是用声波监视装置进行探测，其工作原理是：当电气设备内部发生局部放电时，在放电处产生了超声波，可以在材料或设备表面安装带有压电元件的变换器，将材料或设备中产生的声波转变为电信号，以监视绝缘材料的异常情况，推断缺陷发生的部位及绝缘内部是否发生了局部放电。 声电换能器及前置放电器装在一起，称为探头，放在被试物体表面。声能换能器常包含两片锆钛酸铅压电元件，称为振子，其后粘薄铜片作电极并接往前置放大器。当超声波的机械振动传到振子上时，使振子产生振动，在振子的两个电报之间产生高频电压，其大小与超声波限度成正比，使超声波的机械振动被接收后转变为电振动。对前置放大器的要求是低噪声、宽频带。前置放大器的输出端经双芯屏蔽电缆与探测器的其他部分连接以防于扰。衰减器系用以适应不同强度的信号测量。调谐放大器的范围为40—90kHz，可提高仪器的选择性和抗干扰能力。信号经检波后送到显示器，可得波形。

超声波在固体及液体中易于传播。当碰到空气时，由于空气的波阻抗很大，因此超声波将反射回去，穿入空气的甚少。因此，在使用时在探头或测试部位涂水、油或甘油等使两者紧密接触。此外，为了使探测器检测的是被试物内部局部放电处传来的超声波而不是外界干扰，可以用空心铁盒放在探头与被测物之间。如果此时仪器指示较小，为一般干扰噪声值，则说明除

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去空心铁盒时探测器的指示反映了绝缘内部的放电，但对于被试设备的机械振动，则难以与绝缘中局部放电相区别，有时可以观察超声波波形，做进一步分析。

随着光纤电缆的采用，超声波法提高了抗干扰的能力，取得了较好的效果。如须用多个声波发射接收通道，则可用来确定故障位置。

电气设备绝缘的试验方法有多种，但每一种试验方法都有优缺点，不能孤立地以某一项试验指标判断绝缘的好坏，而是要将各种试验结果联系起来，进行综合判断，并且注意将同一设备的不同试验结果相比较，以得出正确的结论。 参考文献

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