电工技术问答
上QQ阅读APP看本书,新人免费读10天
设备和账号都新为新人

1.4 电气试验

1-58 什么叫电介质?其分类和作用是什么?

导电能力非常弱、施加电压后电流几乎不能通过的物体,称为绝缘材料,又称电介质,简称介质。

电介质从材料来源分可分为天然产生和人工合成两种。

电介质从材料形态分可分气体、液体和固体。气体主要为空气。液体,强极性的如酒精、水等;弱极性的如变压器油、电缆油、硅油等;一般极性的如蓖麻油等。固体,中性的如石蜡、聚苯乙烯等;一般极性的如松香、纤维素、胶木、沥青、有机玻璃等;离子性的如云母、刚玉、电瓷等;不均匀结构的如绝缘子瓷、浸渍纸绝缘等。

电介质在电力技术中的主要作用如下。

(1)使导体与其他不同电位的导体(人或大地)相隔离。

(2)提供电容器储能的条件。

(3)改善高压电场中的电位梯度。

1-59 电介质极化的主要形式有哪些种类?各有什么特点?

在没有电场作用时,介质内部各种电荷的质点因排列混乱或相互牵制束缚,表面不会呈现出电荷的极性。在电场作用下,由于受电场力的影响,原来被束缚的正负电荷就会发生相应的位移,正电荷沿电场力方向移动,负电荷逆电场力方向移动,因而整个电介质表面呈现出电的极性。这种现象叫电介质的极化现象。

电介质的主要极化形式主要有发生在单一电介质内的电子式极化、离子式极化、偶极子极化和发生在两种不均匀电介质之间的夹层极化。电子式极化、离子式极化属无损极化,偶极子极化和夹层极化属有损极化。

电子式极化特点是极化过程极快,所以与频率无关;电场消失,极化也消失,所以不损耗电能;温度变化时相对介电系数变化很小,所以与温度变化基本无关;这种极化存在于一切气、液、固体介质中。

离子式极化特点是极化过程也很快,所以可认为与频率无关;电场消失,极化也消失,所以不损耗电能;温度上升,极化程度增加,相对介电系数具有正的温度系数;这种极化多存在于固态无机化合物中。

偶极子极化特点是频率很高时,偶极子来不及转向,所以频率上升时相对介电系数下降;偶极子转向需消耗能量,故属有损极化;温度过高或过低都对偶极子转向有影响;存在于偶极分子的电介质中。

夹层极化过程缓慢,而且伴有介质损耗。

1-60 绝缘电阻分为哪两部分?人们通常测量的是哪一部分?

绝缘电阻可分为体积电阻和表面电阻两部分。体积电阻即为电介质自身对电流所呈现出的阻力。表面电阻主要为电介质表面的电流所碰到的阻力。

气体和液体电介质只有体积电阻。固体电介质由于表面往往吸附导电杂质(如水分和污物),其表面电导远大于体积电导。电气设备试验时要求测量的只是体积电阻,也就是说人们通常测量的是体积电阻部分。因此当电气设备做绝缘电阻和泄漏电流试验时,需将表面泄漏电流屏蔽,且要具体分析测试结果。

1-61 绝缘电阻在工程上有什么意义?

(1)电介质受潮后其绝缘电阻会显著降低,因此工程上常以绝缘电阻的变化来判别变压器、电机、电器等设备的受潮程度,决定设备能否运行。

(2)电介质的表面绝缘电阻受外界环境影响很大。当电介质表面吸附水分和杂质后,不但使表面泄漏电流变大,增加其能量损耗,而且由于杂物的不均匀分布,使电压分布也不均匀,容易引起局部放电,导致设备绝缘系统的损坏。为此,应定期对设备绝缘的表面进行清扫或适当的防污处理。

1-62 什么叫介质损耗?影响介质损耗的因素有哪些?

在电场作用下,电介质内带电粒子的移动(电子、离子)或转向(偶极子)都必须从电场中吸取能量。这种电介质在电场中消耗电能的现象就叫介质损耗。在交流电场中,介质损耗不仅有电导损耗,还包括介质反复极化引起的损耗。

影响介质损耗的因素主要有:频率、温度、湿度、电场强度、电介质自身的特性(介质种类、是否均匀、是否受潮含杂质等)。 

1-63 为什么用tanδ来表示电介质的损耗?

引出tanδ这个物理量来表示电介质的损耗有以下两个原因。

(1)在直流电压的作用下,电介质的等值电路,如图1-15所示。开关在合闸的瞬间,即t=0+时,电容器被充电,充满后电容支路就没有电流,即t→∞时,电容支路相当于开路,通过电介质的总电流仅为电导电流,因而表征这种情况下的介质损耗为P=I2R=U2/R。即在直流电场下介质损耗P仅取决于其绝缘电阻R,而与其他因素无关。

图1-15 电介质直流电压下等值电路

(2)在交流电压作用下,除绝缘电阻引起的损耗外,还有因电源的极性周期地变化引起的电介质周期地极化所产生的损耗。交流电压作用下电介质等值电路,如图1-16所示。

图1-16 电介质交流电压下等值电路

由图可知,通过电介质的总电流不仅有电导电流IR,还有一个电容电流分量IC,即

根据电介质电导率很小,因而R分量很小的关系和C超前R90°角的关系,可作出电流三角形和功率三角形的相量图,如图1-17所示。

图1-17 电流和功率相量图

图中,总电流超前电压的夹角φ叫功率因数角,令的φ余角为δ,则电介质的有功损耗为

式中 Q——电介质的无功功率;

      XC——电介质的容抗;

      ω——交流电压的角频率;

      C——电介质的等值电容;

      U——交流电压的有效值。

从上式可见,电介质上损耗的有功功率P不仅与所加的交流电压值U、电压的角频率ω有关,而且与电介质的等值电容C(涉及被试品的尺寸、几何形状)都有关。因此,对不同的被试电气设备难以根据P值的大小来衡量其介质损耗性能,而却能较为恰当地反映被试品取用的介质的损耗性能。因为

又因C=εS/d R=ρd/S

所以 

式中 IR——电介质等值电阻上的电流;

      IC——电介质的等值电容上电流;

      R——电介质的等值电阻;

      ε——电介质的介电系数;

      ρ——电介质的电阻率;

      S——极板面积;

      d——极间距离。

上式表明,介质损失角正切tanδ仅仅取决于介质的材料特性ερ,而与介质材料的尺寸、形状无关。tanδ愈小,说明电介质转化为热能的损耗P愈小,因而绝缘性能愈好。反之,tanδ愈大,说明电介质发热愈严重,即绝缘性能劣化。所以,tanδ这个物理量可以用来判断电介质内部绝缘品质的好坏,分析设备绝缘变化趋势,决定设备能否投运。tanδ是交流电压下电介质内部功率损耗的标志。

1-64 介质损耗在工程上有什么意义?

(1)根据tanδ的变化可以判断电气设备的绝缘品质。对于均匀介质,它反映了介质内部电能损耗的大小;对于受潮或含杂质的劣化介质,tanδ的变化可反映出受潮和含杂质的变化。工程上要求电气设备绝缘的介质损耗tanδ愈小愈好,尤其是高频下使用的绝缘材料,否则由于tanδ增大,内部发热严重,导致绝缘老化甚至击穿,降低设备的使用寿命。

(2)在微波加热和微波理疗方面,可利用电介质在高频电场中由于tanδ很大因而发热量大的原理进行加热和杀菌消毒的应用。因为这种加热的热量是由电介质内部产生的,所以这种加热方法迅速均匀,能从电介质内外同时加热。

1-65 造成电介质老化的原因有哪些?

造成电介质老化的主要原因有:电场的过热作用、电场的化学作用和材料的机械损伤。

1-66 为什么要进行电气试验?电气试验主要分哪些类型?

对于高压电气设备来说,试验有着极重要的作用,因为高压电气设备的可靠性很大程度上取决于其绝缘的可靠性,而高电压下的绝缘问题,整个灭弧或放电过程,往往只有百分之几甚至百万分之几秒的时间,并且由于多种因素的作用,有些变化规律和许多问题还不能定量分析,而只能定性的解释,所以要解决有关问题,验证相关结果,主要还得依靠电气试验。

电气试验大致可分为如下几种。

(1)型式试验 对新设计的电气设备进行比较严格的试验,检查其内、外部结构是否符合设计要求。每种产品在定型前都必须经过此项试验。

(2)出厂试验 电气设备制造完毕后进行的试验,检查每台产品的工艺质量,不使出厂后返工,其试验要求比较高。

(3)交接试验 新设备安装后投运前的试验,是运行单位的初次试验,主要是检查设备在运输和安装过程中存在的缺陷,其项目比较多,要求比较高,但一般不超过出厂试验标准。

(4)预防性试验 为了监视运行中的电气设备的绝缘性能和导电性能,掌握绝缘变化规律和趋势,对运行设备所做的定期试验。

(5)检修试验 为了保证设备运行良好,在设备定期检修或事故检修的前、中、后期所做的试验,以确定零部件是否需要调换或修理,并检查检修的质量。

1-67 绝缘的预防性试验有什么重要意义?它包括哪些内容?

运行经验和事故案例分析可知,电力系统的停电事故大部分是电气设备的绝缘不良引起的。通过绝缘的预防性试验,可以检查电气设备的运行状况,及早发现绝缘缺陷,防止设备绝缘在工作电压或过电压下击穿而造成停电或设备损坏事故。因此,绝缘的预防性试验是鉴定设备能否安全运行的重要措施之一。

绝缘的预防性试验包括非破坏性试验和破坏性试验两大方面。

(1)非破坏性试验 主要指测量绝缘电阻、泄漏电流和介质损耗。这类试验一般在较低电压下进行,因而不会损伤设备的绝缘性能,但不能靠这类试验来可靠判断设备的绝缘水平。

(2)破坏性试验 主要指交流、直流耐压试验。它们是模拟设备处于运行中可能碰到的危及绝缘的过电压情况,对设备加上与之等价的高电压,来考验绝缘的耐电强度,因此,这类试验对绝缘考验是严格的,能揭露危险性较大的集中性缺陷,因而能可靠地判断绝缘水平,但是设备每做一次耐压试验,都将对设备造成一定的损伤。

一般设备小修或预防性试验时,只做非破坏性试验,这些试验不会损伤设备绝缘,又能起到一定的预防效果。只在设备大修或交接时,在所有非破坏性试验都合格后,才能进行耐压试验。

1-68 为什么被试物绝缘试验对环境有一定的要求?

如果天气不好,湿度过大,被试物表面潮气过重,对测量绝缘电阻、泄漏电流和介质损耗将产生严重的影响,对试验结果会产生偏差;另外在低温下试验时由于诸多因素的影响,试验结果分散性很大,难以根据低温下的试验数据作出正确判断。因此,为提高试验的准确性,便于分析设备的绝缘水平,规定绝缘试验时在空气相对湿度不大于80%,气温不低于5℃的条件下进行。

1-69 在进行绝缘油的击穿试验时,为什么升压速度慢时击穿电压低、升压速度快时击穿电压高?

  工业用油中难免会有一些杂质污物。当外加电场时,油中的纤维、水分、杂质、气泡等便向电场强度较大处移动,并顺着电场的方向在电极之间逐渐积聚形成一个“小桥”。当外加电场电压升高到一定值时,就会沿“小桥”放电。但是气泡、水分、纤维等杂质在电场作用下需要一定的时间才能形成电极间的“小桥”。如果升压速度太快,来不及形成这种“小桥”,会使绝缘油的击穿电压不正常地偏高;反之升压速度太慢,又会出现击穿电压偏低的情况。两者有时相差30%左右,故试验时一般以3~5kV/s的速度为宜。

1-70 在运行中的绝缘油为什么会老化?油老化后发生了哪些变化?

  油质劣化的基本原因是由于空气中的氧和高温的同时作用。这两个因素单独存在,各自对油的影响都很小。油在氧气和高温的同时作用下,发生氧化和分解作用,析出游离碳。如油开关跳闸后电弧的作用和变压器内的局部放电,都会分解、氧化出固体的碳化物,即游离碳。细小炭粒的密度与油相近,悬浮在油中,与油一起游动;大颗粒的炭粒,易于吸收水分,密度增加下沉,沉积在设备的各个部位,形成一层连续的导电层,而导致设备发生放电和短路,威胁设备的安全运行。

绝缘油在运行中受到温度、氧气、电场、水分等作用后,物理、化学性能逐渐发生变化。油色从淡黄变深,密度变大,黏度增加,闪点下降,酸值增大,绝缘性和流动性变坏,产生破坏设备绝缘和引起金属腐蚀的低分子酸,出现酸味甚至焦味,在变压器中出现油泥沉淀物,影响油的循环和散热,如不及时采取措施,就可能发生事故。

1-71 测量绝缘电阻时,为什么要消除表面泄漏电流的影响?怎样消除?

  当天气潮湿时,各类设备引出线的瓷套上凝结微小的水滴,形成一层薄薄的水膜覆盖在瓷套表面,尤其是在表面污秽的情况下,使表面电导增加,因此测得的绝缘电阻是体积绝缘电阻和表面绝缘电阻的并联值,故仪表反映出这个数据将比要测量的体积绝缘电阻小,容易产生误判断。

因此,在测量绝缘电阻时,应尽量选择晴朗天气,还要将被测试物品表面擦拭干净,还可采用屏蔽的措施。屏蔽的具体做法是,在被试物品靠近接兆欧表火线端子L的绝缘表面绕上导线后接到表的屏蔽端子G极上,可使表面泄漏电流直接流进兆欧表发电机负极而不经过兆欧表内部电流线圈,这样可消除表面泄漏引起的误差。

1-72 测量绝缘电阻时为什么一般要以施加电压1min后的数据为试验结果?

  测量绝缘电阻实际上就是测量电介质在直流电压作用下产生的泄漏电流值的倒数。由于电容电流分量瞬间就消失,极化电流分量也很快就衰减为零,施加直流电压1min后的总电流已基本为一稳定值,即仅为电导电流分量,因此测量绝缘电阻和泄漏电流试验一般都规定以施加电压1min后稳定值为试验结果。对于电容量很大的夹层介质(如变压器、电缆、大电机等)由于极化过程时间较长,所以总电流要经较长一段时间才趋于稳定值,故测量其绝缘电阻和泄漏电流的时间也较长,有时甚至要等待10min才读取数据。

对于干燥、完整无损的良好绝缘,其泄漏电流很小,反映在绝缘电阻上数值很高。对于绝缘受潮、含杂或存在贯穿性损伤时,泄漏电流变大,反映在绝缘电阻上数值也显著减小。

1-73 什么叫吸收比?为什么吸收比能有效地反映绝缘受潮?

吸收比就是对电介质施加直流电压后15s时的泄漏电流对60s时的泄漏电流的比值(或60s和15s时所测得的两个绝缘电阻比值)。公式为

K=i15/i60=R60/R15

绝缘材料在加上直流电压后,总电流随时间呈现出衰减的趋势,而绝缘在干燥良好时和在受潮劣化时的总电流衰减的快慢是各不相同的,所以可从K值的大小上反映绝缘的受潮程度。

由于电介质在直流电压作用会出现电容电流、吸收电流和漏导电流三种分量,而前两种分量会随时间衰减为零,仅漏导电流分量的大小不变。

在干燥良好状况下的绝缘,其泄漏电流分量很小,因而施压15s时的总电流与60s时总电流相差较大,故吸收比K值较大,一般规定吸收比K应大于1.3。

当绝缘受潮或有缺陷时,因泄漏电流分量显著增大和吸收电流分量衰减较慢,故测量的吸收比K值变小。当绝缘严重受潮时,吸收比K值接近于1。

引出吸收比这一物理量,是因为有时绝缘电阻并不能完全反映绝缘受潮的程度,特别是对于大电容量的设备(如大电机、变压器、电容器等),其绝缘电阻往往变动很大,其值和被试品的体积、尺寸等都有关系,很难给出一定的标准值判定绝缘电阻是否合格。而吸收比K值是两个绝缘电阻的比值,它和电气设备绝缘的形状、尺寸无关,有利于分析判断绝缘的状态。

1-74 怎样测量电气设备的绝缘电阻和吸收比?

(1)选择适当的兆欧表。一般是低压设备使用1000V以下的兆欧表,高压设备使用1000V以上的兆欧表。

(2)断开被测试品的电源和对外一切连线,并用绝缘工具将其接地以充分放电。

(3)用干燥清洁的软布擦去被测试品表面潮气和污垢。

(4)兆欧表上的三个接线端子,其作用分别为:L是火线端子,与被试品的导体连接;E是地线端子,与被试品的外壳(或其他相的导体)连接;G是屏蔽端子,与被试品上屏蔽环(或其他不需要测量部分)连接。

(5)检查兆欧表。将E和L端子开路空摇,指针应在“∞”处;将E与L端子短接后摇手柄,指针应在“0”处。

(6)测量时兆欧表应放平稳,转速要均匀,以保持指针稳定,一般以120~150r/min为宜。

(7)测量吸收比时,先将兆欧表摇到额定转速,再搭到被试品上去,同时开始计时,读取R15R60的阻值。测量完毕后,先将搭笔与被试品分开,再停止摇动,否则被试品的充电电荷可能对兆欧表放电而损坏表针。

(8)测量完毕后,应对被试品充分放电。

(9)记录被试品的铭牌、温度以及试验时的气候情况和使用的兆欧表牌号。

1-75 温度对电气设备的绝缘电阻和直流电阻测量值有何影响?

温度升高,电介质内部分子运动加强,导电的离子数增多,泄漏电流增大,所以温度愈高,绝缘电阻愈低。

测量断路器等设备的直流电阻的目的是检查金属导体的导电回路,其本质是自由电子导电,它与电介质的泄漏电流有本质区别。温度愈高,金属导体内的自由电子活动能力愈强,越杂乱无章,所以直流电阻愈大。

为便于分析电介质的绝缘性能,应将不同温度下测得的绝缘电阻换算到相同温度下再作比较。

1-76 测量绝缘电阻和泄漏电流能发现哪些缺陷?为什么泄漏电流试验比绝缘电阻试验更加灵敏有效?

  泄漏电流试验和绝缘电阻试验两者原理相同,都是对被试品的绝缘施加直流电压,测量泄漏电流及其变化情况,因而两者都能发现贯穿性的受潮、脏污及导电通道等。

泄漏电流试验比绝缘电阻试验更加灵敏有效,原因如下。

(1)泄漏电流试验采用工频高压整流设备,所加的直流电压比摇表电压高得多。对设备绝缘的破损、脆裂、高阻接地等缺陷,采用摇表测量不易发现,但通过泄漏电流试验有可能发现。

(2)泄漏电流试验中对被试品的施加电压可以随意调节,在升压过程中可以随时监视微安表的读数变化,还可绘制直流电压与泄漏电流的关系曲线。由泄漏电流曲线的变化规律更易于准确判断绝缘的状态。

1-77 为什么交、直流耐压试验及泄漏电流试验中要选用体积较大、使用不方便的水电阻作为保护电阻?

  之所以需要用保护电阻,是因为容性负载或滤波电容器经过加压后,电容被充电,被试品两端的电压仍然很高,甚至接近试验电压,如果用导线直接短路放电,在刚接触的瞬间会产生很大的电流,并出现很大的火花和响声,对被试品的绝缘、高压硅堆的击穿和试验人员的安全都造成很大危险,因此须采用保护电阻来限制放电电流的大小。

这个限流电阻的大小一般由试验设备容量决定,采用5~10Ω/V。这样高阻值,高容量的电阻不容易找到和制作,所以一般多采用水电阻。具有1千卡左右热容量的水阻管,价格低廉;另外水电阻具有足够的长度,也有利于防止发生沿面闪络。

1-78 为什么做泄漏电流试验时升压速度不宜太快?

电介质在直流电压作用下的总电流可分为电容电流、吸收电流和漏导电流三部分。其中漏导电流分量既不会随时间而衰减,也不会随升压速度的快慢而变化。电容电流分量因瞬间即逝,也不会与升压速度快慢有关。主要是吸收电流分量与升压速度有关。如果升压速度慢一些,则升压过程中有较长的吸收时间,因而吸收电流衰减为零的时间也充分。这样按规定读取1min后的电流值比较真实。反之若升压过快,其效果相当于电源频率增加,偶极子转向受阻大,因而吸收电流衰减的时间也需较长,1min后测得的电流将是吸收电流与泄漏电流分量的之和,所以将会比真实的泄漏电流值大一些。尤其是对容量较大的电气设备,电介质的吸收现象更明显,升压太快时读数误差更大,为此做泄漏电流试验时升压速度不宜太快。

1-79 被试品对地绝缘和接地时测量介质损耗tanδ各应采取什么接线方式?反接线时应注意什么?

  当被试品对地绝缘时,采用正接线方式。如测量变压器高、低线圈间的tanδ,高压套管带测量小套管的tanδ等。从试验变压器出来的高电压施加在被试品和标准电容上,电桥处于低压,因而操作安全,受外界干扰的影响小。

当被试品接地时采用反接线方式,如测量变压器、互感器线圈对地的tanδ,不带测量小套管的高压套管的tanδ等。

反接线时必须注意如下。

(1)电桥本体必须良好接地。

(2)反接线时三根引线都处于高压,引线必须悬空,对人和接地体应保持足够的绝缘距离。

(3)反接线时标准电容外壳带高压,因此应将标准电容放在平坦的地上,外壳不得与人和接地体相碰。

(4)为防止检流计损坏,应在检流计灵敏度最低时接通和断开电源。在灵敏度较高时调节R3C4,要防止数值的急剧改变。

1-80 如何根据介质损耗tanδ与所加交流电压的关系来分析被试品绝缘的好坏?

绝缘良好时,随着外加电压增高,有功电流与无功电流都成比例地增加,因而介质损耗基本与电压无关,仅在外加电压很高时才略有增加,见图1-18曲线a。

图1-18 介质损耗与交流电压关系曲线

曲线b为绝缘老化时示例,在气隙起始游离之前,tanδ比良好绝缘低;过了起始游离点后则迅速升高,而且起始游离电压也比良好绝缘低。

曲线c为绝缘中存在气隙的示例。在试验电压未达到气体起始游离电压之前,tanδ保持稳定,但在电压增高至气隙游离后,tanδ急剧增大,曲线出现转折。当电压逐渐下降测量时,由于气体放电随时间和电压的增加而增强,故tanδ高于升压时相同电压下的值,直至放电终止,曲线才又重合,因而形成闭口环路状。

曲线d是绝缘受潮的情况。在较低电压下,tanδ已较大,随着电压的升高tanδ继续增大;在逐渐降压时,由于介质损耗的增大已使电介质发热温度升高,所以tanδ不会与原数值相等,而以高于升压时的数值呈下降趋势,形成开口环状曲线。特别对于多孔的纤维,电介质吸湿后,不仅电导损耗大,还会出现夹层极化,因此tanδ将大为增加。

1-81 如何根据介质损耗tanδ与温度的关系来分析被试品绝缘的变化?

  不同电介质的介质损耗tanδ值,随着温度的上升有不同程度的增长,大都呈指数规律增加。为了便于与往年的试验结果相比较,需根据不同设备,采用不同的温度换算系数,统一换算到20℃时的数值。其值不超过规定标准,并且与以往数值比较变化不大时,则可认为合格。否则,要分析试验结果,找出原因,进行处理,或缩短试验周期,加强监视。

1-82 为什么测量刚刚检修注油后的套管介质损耗时,所得数值往往会偏大?

  刚刚检修注油后的套管,无论是采取真空注油还是非真空注油,总是或多或少会在油中残留少量气泡,这些气泡在试验电压下会发生局部放电,从而使实测的介质损耗tanδ增大,所以刚刚检修注油后尤其是非真空注油后的套管,测量tanδ时往往会有偏大的测量误差。为保证测量准确度,对于非真空注油以及真空注油的套管一般都要在注油后静放一段时间才进行试验。

1-83 测量电容式套管的电容量比历史数据增大时,一般存在什么缺陷?为什么?

  测量电容式套管的电容量比历史数据增大时,可能有下面两种缺陷。

(1)套管密封不良,进水受潮。因为水是强极性介质,相对介电系数很大(εr≈80),而电容与εr成正比,所以水分的侵入使电容电量变大。

(2)电容式套管内部局部游离放电,烧坏部分绝缘,导致电极间的短路。由于套管电容量是多层电极串联电容的总和,如果其中一层或多层被短路,相当于串联电容的个数减小,因而电容量就比原来变大。

1-84 为什么要进行工频耐压试验?进行工频耐压试验的关键是什么?

  测量设备的绝缘电阻、泄漏电流、介质损耗时,其试验电压都低于被试品的工作电压,因而对被试品的某些绝缘缺陷还不一定能发现,这对于考验绝缘性能、决定能否安全运行是不够的。为了进一步检测设备缺陷,保证一定的绝缘水平,工频耐压试验采用比实际运行更高的电压,它对设备绝缘的缺陷尤其是局部的集中性缺陷的发现更为有效。因此工频耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度最灵敏、最直接的方法,对判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义,也是保证设备绝缘水平、避免发生绝缘事故的重要手段。

由于工频耐压试验电压很高,它对不良绝缘来讲是一种破坏性试验,会使原有的绝缘弱点更加发展。即使是绝缘较好的试品,受工频耐压试验的较高电压的作用,也会引起绝缘逐步劣化的累积效应,因此,试验电压数值的确定,是工频耐压试验的关键。其确定原则是:既要能暴露绝缘中的严重缺陷,同时又不致损害完好的绝缘而造成不必要的伤害。此外,加压时间的确定也很重要,一般为1min,时间过长可能造成绝缘闪络或热击穿,时间过短又不便观察和判断。

1-85 在工频耐压试验中应注意哪些问题?

(1)防止谐振现象和容升效应引起被试品两端的电压升高。

(2)防止波形畸变造成过电压,损坏被试品和试验设备。

(3)升压的速度应缓慢,禁止用冲击合闸的办法给设备突然施加高压。

(4)注意试验接线和试验过程中的异常现象。

(5)遵守操作规程,注意设备和人身安全。

1-86 为什么在耐压试验中强调要在被试品两端直接测量高电压值?

  在工频耐压试验中,对电容量较大的变压器、电机、电容器或电缆,容易产生容升效应、谐振现象或波形畸变,从而引起被试品两端电压升高。如果仅靠在低压侧观察仪表的读数乘上变化变比来间接测量,就不能准确地了解被试品两端的电压,易使设备绝缘被击穿。例如,对电缆做交流耐压试验中,当电缆充电容量接近于变压器容量时,其电压可升高25%左右,因此在耐压试验中强调要在被试品的两端直接测量高压值,并加装有关保护装置。

1-87 为什么直流耐压试验比交流耐压试验的试验电压高,加压时间长?

  耐压试验的目的是考验被试品绝缘承受各种过电压能力,人们希望通过它能发现设备绝缘中的严重缺陷,而又不致产生过大的累积损坏效应。由于直流耐压试验时介质内部损耗小,绝缘内部的放电不易发展,所以一般总采用好几倍的额定电压,试验时间也加长为5~10min甚至更长。

1-88 为什么测量绝缘电阻、泄漏电流及直流耐压试验中被试品的线路端子总是与电源的负极相连?

  (1)由气体放电知识可知,电源的不同极性对气体介质放电电压的影响不同,而液体介质放电的本质也是沿着气泡“小桥”通道的气体放电,另外固体介质放电的电击穿过程亦与气体介质放电相似,因此,为防止极性效应使各项试验的结果混乱,统一规定线路端子接负极,这样测量的数据具有可比较性。实测表明,被试品的线路端子为负极时的泄漏电流较大,因此对绝缘电阻、泄漏电流的变化反映较灵敏,绝缘缺陷易于暴露。

(2)特别是对电缆等大电容量的被试品,如果电缆的绝缘层存在着发展性缺陷并有水分时,若将缆芯接于正极,绝缘中的水分将因电渗透性移向电场较弱的铅皮,使缺陷不易被发现;而当直流负高压加到缆芯上时,绝缘中的水分逐渐移向缆芯,使电缆芯部的绝缘缺陷容易暴露。