1、直流泄漏及直流耐壓第三章第三章 直流泄漏及直流耐壓試驗(yàn)直流泄漏及直流耐壓試驗(yàn)概述：概述：1.1.直流泄漏電流試驗(yàn)直流泄漏電流試驗(yàn)直流泄露電流試驗(yàn)與絕緣電阻測(cè)量原理基本相同。直流泄露電流試驗(yàn)與絕緣電阻測(cè)量原理基本相同。直流泄露電流試驗(yàn)電壓較高，并可任意調(diào)節(jié)，因此，它比兆歐表直流泄露電流試驗(yàn)電壓較高，并可任意調(diào)節(jié)，因此，它比兆歐表發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的靈敏度和有效性高。發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的靈敏度和有效性高。直流泄露電流試驗(yàn)可靈敏地反映瓷質(zhì)絕緣的裂紋、夾層絕緣的內(nèi)直流泄露電流試驗(yàn)可靈敏地反映瓷質(zhì)絕緣的裂紋、夾層絕緣的內(nèi)部受潮和局部松散斷裂、絕緣油劣化、絕緣的沿面炭化等缺陷。部受潮和局部松散斷裂、絕緣油劣化、絕緣的

2、沿面炭化等缺陷。2.2.直流耐壓試驗(yàn)直流耐壓試驗(yàn)直流耐壓試驗(yàn)與直流泄露電流試驗(yàn)方法相同，但作用不同，前者直流耐壓試驗(yàn)與直流泄露電流試驗(yàn)方法相同，但作用不同，前者電壓高電壓高考驗(yàn)絕緣強(qiáng)度，后者電壓相對(duì)低考驗(yàn)絕緣強(qiáng)度，后者電壓相對(duì)低檢查絕緣狀況。檢查絕緣狀況。3.直流耐壓試驗(yàn)的特點(diǎn)直流耐壓試驗(yàn)的特點(diǎn)a.試驗(yàn)設(shè)備輕小 I=CXUb.能同時(shí)測(cè)量泄漏電流:通過測(cè)量泄漏電流，更有效地反映絕緣內(nèi)部的集中性缺陷。曲線1：良好的絕緣泄漏電流隨電壓直線上升，且電流值小；曲線2：如果絕緣受潮，電流大；曲線3：絕緣中有集中性缺陷存在，如泄漏電流超標(biāo)，應(yīng)查找原因；曲線4：如0.5倍試驗(yàn)電壓附近泄漏電流迅速增長(zhǎng)（電子活動(dòng)

3、增加），說明絕緣損壞嚴(yán)重，有擊穿的危險(xiǎn)。1234電壓U（ kV）0.5UT泄漏電流I（A）c.對(duì)絕緣損傷小對(duì)絕緣損傷小:直流電壓作用下，氣隙中發(fā)生局部放電，氣隙中產(chǎn)直流電壓作用下，氣隙中發(fā)生局部放電，氣隙中產(chǎn)生反電場(chǎng)，抑制局放過程。生反電場(chǎng)，抑制局放過程。4.直流耐壓試驗(yàn)的缺點(diǎn)：直流耐壓試驗(yàn)的缺點(diǎn)：直流耐壓對(duì)絕緣的考驗(yàn)不如交流更接近實(shí)際。直流耐壓對(duì)絕緣的考驗(yàn)不如交流更接近實(shí)際。 第一節(jié)第一節(jié) 試試 驗(yàn)驗(yàn) 方方 法法一、直流高電壓的產(chǎn)生一、直流高電壓的產(chǎn)生1.對(duì)試驗(yàn)電壓的要求對(duì)試驗(yàn)電壓的要求 高壓試驗(yàn)用直流電壓為單極性持續(xù)電壓，用極性、平均值和高壓試驗(yàn)用直流電壓為單極性持續(xù)電壓，用極性、平均值和

4、脈動(dòng)因數(shù)表示。要求使用負(fù)極性直流電壓，脈動(dòng)因數(shù)小于脈動(dòng)因數(shù)表示。要求使用負(fù)極性直流電壓，脈動(dòng)因數(shù)小于3%。同時(shí)應(yīng)具有充足的電源容量。同時(shí)應(yīng)具有充足的電源容量。GB311.3高電壓試驗(yàn)技術(shù)高電壓試驗(yàn)技術(shù)規(guī)定，規(guī)定，在輸出工作電流下直流電壓在輸出工作電流下直流電壓的脈動(dòng)因數(shù)的脈動(dòng)因數(shù)S S應(yīng)按式計(jì)算：應(yīng)按式計(jì)算： 脈動(dòng)電壓波形脈動(dòng)電壓波形 Umax:Umax:直流電壓的最大值直流電壓的最大值 UminUmin直流電壓的最小值直流電壓的最小值 Ud:Ud:直流電壓的平均值直流電壓的平均值 U U：脈動(dòng)幅值或脈振。：脈動(dòng)幅值或脈振。 %1002minmaxdUUUSdUUS2minmaxUUU2min

5、maxUUUd2.2.產(chǎn)生直流高電壓的回路產(chǎn)生直流高電壓的回路a.a.半波整流：半波整流：直流電壓直流電壓UdUd（平均值）（平均值）: :Um:Um:整流電壓峰值整流電壓峰值 半波整流半波整流Id:Id:被試品電流（平均值）被試品電流（平均值） C C：濾波電容：濾波電容 f f：電源頻率：電源頻率R R：保護(hù)電阻：保護(hù)電阻b.b.倍壓整流：倍壓整流：cfIUUdmd2cfIUUdmd232c：串級(jí)整流：串級(jí)整流：n: 串接級(jí)數(shù)串接級(jí)數(shù)脈動(dòng)系數(shù)和脈動(dòng)電壓與級(jí)數(shù)的平方成正比。脈動(dòng)系數(shù)和脈動(dòng)電壓與級(jí)數(shù)的平方成正比。電壓降與級(jí)數(shù)的三次方成正比。電壓降與級(jí)數(shù)的三次方成正比。 d.中頻串接直流發(fā)生器中

6、頻串接直流發(fā)生器)233(2223nnncfInUUdmd采用高頻率開關(guān)脈沖寬度調(diào)制方式調(diào)節(jié)電壓，采用高頻率開關(guān)脈沖寬度調(diào)制方式調(diào)節(jié)電壓，節(jié)能；電壓調(diào)節(jié)線性度好；由于頻率提高（幾節(jié)能；電壓調(diào)節(jié)線性度好；由于頻率提高（幾kHz幾十幾十kHz），直流電壓波紋非常小。），直流電壓波紋非常小。 雜散雜散 體積小。體積小。U=w接線簡(jiǎn)單，操作方便。接線簡(jiǎn)單，操作方便。3.直流試驗(yàn)的極性效應(yīng)直流試驗(yàn)的極性效應(yīng) 為提高外絕緣閃絡(luò)電壓，直流輸出電壓采用負(fù)極性。為提高外絕緣閃絡(luò)電壓，直流輸出電壓采用負(fù)極性。 如采用正極性輸出，相當(dāng)于正極性棒如采用正極性輸出，相當(dāng)于正極性棒-板電極，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下板電極，在強(qiáng)電場(chǎng)

7、作用下，棒極附近產(chǎn)生電子崩，因中和作用，電子崩中的電子迅速進(jìn)入棒，棒極附近產(chǎn)生電子崩，因中和作用，電子崩中的電子迅速進(jìn)入棒電極，正離子向板極的運(yùn)動(dòng)速度慢而暫留在棒電極附近，使棒電極，正離子向板極的運(yùn)動(dòng)速度慢而暫留在棒電極附近，使棒-板電板電極間場(chǎng)強(qiáng)提高，擊穿電壓降低。平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)極間場(chǎng)強(qiáng)提高，擊穿電壓降低。平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)7.5千伏千伏/厘米。厘米。 負(fù)極性輸出時(shí)，相當(dāng)于負(fù)極性棒負(fù)極性輸出時(shí)，相當(dāng)于負(fù)極性棒-板電極，電子崩中的電子迅速板電極，電子崩中的電子迅速向板極運(yùn)動(dòng)，同樣，因暫留原因，棒極附近正電荷濃度很大，相當(dāng)向板極運(yùn)動(dòng)，同樣，因暫留原因，棒極附近正電荷濃度很大，相當(dāng)于產(chǎn)生反向電場(chǎng)，使棒于產(chǎn)

8、生反向電場(chǎng)，使棒-板電極間場(chǎng)強(qiáng)削弱，提高放電電壓。平均擊板電極間場(chǎng)強(qiáng)削弱，提高放電電壓。平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)穿場(chǎng)強(qiáng)20千伏千伏/厘米。厘米。 兩種極性平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)相差兩種極性平均擊穿場(chǎng)強(qiáng)相差2.7倍左右。由于負(fù)極性輸出直流電倍左右。由于負(fù)極性輸出直流電壓的極性效應(yīng)，提高了外絕緣閃絡(luò)電壓，而加強(qiáng)了對(duì)絕緣的考核。壓的極性效應(yīng)，提高了外絕緣閃絡(luò)電壓，而加強(qiáng)了對(duì)絕緣的考核。4.各主要元件選擇：各主要元件選擇：a.保護(hù)電阻：為限制放電電流，保護(hù)硅碓、微安表及試驗(yàn)變壓器，保護(hù)電阻：為限制放電電流，保護(hù)硅碓、微安表及試驗(yàn)變壓器，保護(hù)電阻值保護(hù)電阻值R=（0.001-0.01）Ud/Id 60kV以下以下R=0.3-

9、05M電阻表面長(zhǎng)度不小于電阻表面長(zhǎng)度不小于200mm。b.濾波電容器：濾波電容器：試驗(yàn)小電容量的試品并要求準(zhǔn)確讀取電流值時(shí)例試驗(yàn)小電容量的試品并要求準(zhǔn)確讀取電流值時(shí)例如測(cè)量帶并聯(lián)電阻的閥型避雷器電導(dǎo)電流時(shí)應(yīng)加濾波電容器。濾波如測(cè)量帶并聯(lián)電阻的閥型避雷器電導(dǎo)電流時(shí)應(yīng)加濾波電容器。濾波電容器一般取電容器一般取0.01-0.1F0.01-0.1F。對(duì)于電容量較大的試品如電纜、發(fā)電機(jī)。對(duì)于電容量較大的試品如電纜、發(fā)電機(jī)、變壓器等通常不用濾波電容器。對(duì)泄漏電流很小并僅作粗略檢查、變壓器等通常不用濾波電容器。對(duì)泄漏電流很小并僅作粗略檢查性的試驗(yàn)如測(cè)量斷路器支持瓷套及拉桿的泄漏電流也可不性的試驗(yàn)如測(cè)量斷路器

10、支持瓷套及拉桿的泄漏電流也可不用。用。c.高壓硅堆：使用電壓為高壓硅堆：使用電壓為22UT的反峰電壓，并有的反峰電壓，并有20%的裕度。多個(gè)硅堆串聯(lián)時(shí)，應(yīng)并聯(lián)均壓電阻，阻的裕度。多個(gè)硅堆串聯(lián)時(shí)，應(yīng)并聯(lián)均壓電阻，阻值可選值可選1000M。二、二、.試驗(yàn)接線：試驗(yàn)接線：a.微安表接在高壓側(cè)：微安表接在高壓側(cè)：微安表接在高壓側(cè)，微安表接在高壓側(cè)，不受高壓對(duì)地雜散電不受高壓對(duì)地雜散電容的影響，測(cè)量結(jié)果容的影響，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確。微安表和高壓準(zhǔn)確。微安表和高壓引線采用屏蔽線。引線采用屏蔽線。b. 微安表接在低壓側(cè)：微微安表接在低壓側(cè)：微安表接在低壓側(cè)，高壓對(duì)安表接在低壓側(cè)，高壓對(duì)地雜散電容的影響較大，地雜散

11、電容的影響較大，測(cè)量結(jié)果偏大。測(cè)量結(jié)果偏大。c.微安表的保護(hù)：微安表的保護(hù)： R1=UF/IA UF：放電管放電電壓放電管放電電壓 IA：微安表滿刻度電流值：微安表滿刻度電流值 L:電感（約電感（約10Hm） C:旁路電容（旁路電容（0.5F） R2：擴(kuò)大微安表量程擴(kuò)大微安表量程R1LPASACFR2三、直流高壓的測(cè)量三、直流高壓的測(cè)量1.1.直流電壓平均值的測(cè)量誤差應(yīng)不大于直流電壓平均值的測(cè)量誤差應(yīng)不大于3%3%。測(cè)量表計(jì)應(yīng)不低于測(cè)量表計(jì)應(yīng)不低于1.5%，分，分壓器不應(yīng)低于壓器不應(yīng)低于2.5%。2.2.脈動(dòng)幅值的測(cè)量誤差不大于實(shí)際脈動(dòng)幅值的脈動(dòng)幅值的測(cè)量誤差不大于實(shí)際脈動(dòng)幅值的10%10%及

12、其直流電壓算術(shù)平均及其直流電壓算術(shù)平均值的值的1%1%，二者數(shù)值中較大者。，二者數(shù)值中較大者。用高電阻串聯(lián)微安表測(cè)量用高電阻串聯(lián)微安表測(cè)量 U:R/I I：100微安微安-500微安微安 R：10M/kV 用高電阻串聯(lián)微安表測(cè)量用高電阻串聯(lián)微安表測(cè)量 用分壓器與低壓電壓表測(cè)量用分壓器與低壓電壓表測(cè)量用分壓器與低壓電壓表測(cè)量用分壓器與低壓電壓表測(cè)量RPAAFVR1R2UU123211URRRU用高壓靜電電壓表測(cè)量用高壓靜電電壓表測(cè)量 靜電電壓表可以直接測(cè)量輸出電壓的有效值，脈動(dòng)系靜電電壓表可以直接測(cè)量輸出電壓的有效值，脈動(dòng)系數(shù)小于數(shù)小于2%時(shí)，有效值等于平均值。時(shí)，有效值等于平均值。在試驗(yàn)變壓器

13、低壓側(cè)測(cè)量在試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)測(cè)量當(dāng)試品泄漏電流很小時(shí)可以采用此方法。當(dāng)試品泄漏電流很小時(shí)可以采用此方法。在脈動(dòng)系數(shù)很小時(shí)：在脈動(dòng)系數(shù)很小時(shí)：U：試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)有效值電壓（：試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)有效值電壓（v）K：試驗(yàn)變壓器變比：試驗(yàn)變壓器變比KUUUUavX2max四、泄漏電流的測(cè)量四、泄漏電流的測(cè)量 當(dāng)直流電壓加至被試品的瞬間流經(jīng)試品的電流有當(dāng)直流電壓加至被試品的瞬間流經(jīng)試品的電流有電容電容電流、電流、吸收吸收電流和電流和泄漏泄漏電流。電流。 電容電流是電容電流是瞬時(shí)瞬時(shí)電流，吸收電流也在電流，吸收電流也在較長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)衰減完畢，時(shí)間內(nèi)衰減完畢，最后逐漸最后逐漸穩(wěn)定穩(wěn)定為泄漏電流。為泄漏電流。

14、 試驗(yàn)時(shí)，先把微安表短路試驗(yàn)時(shí)，先把微安表短路1 1分鐘，然后打開進(jìn)行讀數(shù)。對(duì)具分鐘，然后打開進(jìn)行讀數(shù)。對(duì)具有大電容的設(shè)備，可取有大電容的設(shè)備，可取3-103-10分鐘。分鐘。 不管取那個(gè)時(shí)間，在對(duì)前后所得結(jié)果進(jìn)行比較時(shí)必須是相同不管取那個(gè)時(shí)間，在對(duì)前后所得結(jié)果進(jìn)行比較時(shí)必須是相同的時(shí)刻。的時(shí)刻。 良好絕緣內(nèi)部泄漏電流很小，絕緣表面的泄漏和高壓引線的良好絕緣內(nèi)部泄漏電流很小，絕緣表面的泄漏和高壓引線的雜散電流將造成測(cè)量誤差。因此，高壓微安表和引線應(yīng)加屏蔽。雜散電流將造成測(cè)量誤差。因此，高壓微安表和引線應(yīng)加屏蔽。 試品表面泄漏電流較大時(shí)加屏蔽環(huán)。試品表面泄漏電流較大時(shí)加屏蔽環(huán)。 因接線方式的影響

15、，先記錄未接入試品時(shí)的電流，然后從試因接線方式的影響，先記錄未接入試品時(shí)的電流，然后從試驗(yàn)結(jié)果中減去此電流。驗(yàn)結(jié)果中減去此電流。五、試驗(yàn)條件和程序五、試驗(yàn)條件和程序 1.試驗(yàn)條件：試驗(yàn)條件：試驗(yàn)宜在干燥的天氣條件下進(jìn)行試驗(yàn)宜在干燥的天氣條件下進(jìn)行試品表面應(yīng)抹拭干凈試驗(yàn)場(chǎng)地應(yīng)保持清潔試品表面應(yīng)抹拭干凈試驗(yàn)場(chǎng)地應(yīng)保持清潔試品和周圍的物體必須有足夠的安全距離試品和周圍的物體必須有足夠的安全距離因?yàn)樵嚻返臍堄嚯姾蓵?huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生很大的影響因因?yàn)樵嚻返臍堄嚯姾蓵?huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生很大的影響因此試驗(yàn)前要將試品對(duì)地直接放電此試驗(yàn)前要將試品對(duì)地直接放電5 5分鐘以上分鐘以上2.2.試驗(yàn)程序試驗(yàn)程序直流耐壓試驗(yàn)和泄

16、漏電流試驗(yàn)一般都結(jié)合起來進(jìn)行即直流耐壓試驗(yàn)和泄漏電流試驗(yàn)一般都結(jié)合起來進(jìn)行即在直流耐壓的過程中隨著電壓的升高，分段讀取泄漏在直流耐壓的過程中隨著電壓的升高，分段讀取泄漏電流值而在最后進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)。電流值而在最后進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)。對(duì)試品施加電壓時(shí)，應(yīng)從足夠低的數(shù)值開始然后緩慢對(duì)試品施加電壓時(shí)，應(yīng)從足夠低的數(shù)值開始然后緩慢地升高電壓，但也不必太慢，以免造成在接近試驗(yàn)電地升高電壓，但也不必太慢，以免造成在接近試驗(yàn)電壓時(shí)試品上的耐壓時(shí)間過長(zhǎng)。從試驗(yàn)電壓值的壓時(shí)試品上的耐壓時(shí)間過長(zhǎng)。從試驗(yàn)電壓值的75%75%開始，開始，以每秒以每秒2%2%的速度上升通常能滿足上述要求。的速度上升通常能滿足上述要求。

17、六、注意事項(xiàng)六、注意事項(xiàng) 1.限流電阻：限流電阻：100kV/0.5-1M Id Uj 擊穿時(shí)擊穿時(shí)0.02S斷電斷電 2.二極管電壓：半波時(shí)，工作電壓為二極管工作電壓一二極管電壓：半波時(shí)，工作電壓為二極管工作電壓一半半 3.高壓微安表固定牢靠高壓微安表固定牢靠 4.試驗(yàn)設(shè)備布置緊湊，對(duì)地距離足夠大，接地牢靠。試驗(yàn)設(shè)備布置緊湊，對(duì)地距離足夠大，接地牢靠。 5.注意表面影響。屏蔽注意表面影響。屏蔽 6.對(duì)分相設(shè)備應(yīng)分相試驗(yàn)，非試驗(yàn)相接地。對(duì)分相設(shè)備應(yīng)分相試驗(yàn)，非試驗(yàn)相接地。 7.對(duì)小電容設(shè)備加濾波電容。對(duì)小電容設(shè)備加濾波電容。 8.試驗(yàn)后充分放電。對(duì)大容量設(shè)備放電要加放電電阻，試驗(yàn)后充分放電。對(duì)

18、大容量設(shè)備放電要加放電電阻，注意容量。注意容量。R=200-500/kV 放電棒絕緣部分應(yīng)符放電棒絕緣部分應(yīng)符合安規(guī)要求。合安規(guī)要求。10 kV 大于大于0.7m, 35 kV 大于大于0.9m.第二節(jié)第二節(jié) 影響因素和試驗(yàn)結(jié)果的分析影響因素和試驗(yàn)結(jié)果的分析1.1.高壓連接導(dǎo)線對(duì)地電流的影響高壓連接導(dǎo)線對(duì)地電流的影響 在電場(chǎng)作用下，導(dǎo)線周圍的空氣發(fā)生游離，產(chǎn)生對(duì)地的泄漏在電場(chǎng)作用下，導(dǎo)線周圍的空氣發(fā)生游離，產(chǎn)生對(duì)地的泄漏電流。高壓導(dǎo)線屏蔽。電流。高壓導(dǎo)線屏蔽。2.空氣濕度對(duì)表面泄漏電流的影響空氣濕度對(duì)表面泄漏電流的影響 當(dāng)濕度大時(shí)，表面泄漏電流遠(yuǎn)大于體積泄露電流，表面臟污當(dāng)濕度大時(shí)，表面泄漏電流遠(yuǎn)大于體積泄露電流，表面臟污吸潮后，泄漏電流增加較大。吸潮后，泄漏電流增加較大。3.溫度的影響溫度的影響 溫度對(duì)直流試驗(yàn)結(jié)果的影響很大，測(cè)量的電流應(yīng)換算到相同溫度溫度對(duì)直流試驗(yàn)結(jié)果的影響很大，測(cè)量的電流應(yīng)換算到相同溫度進(jìn)行比較。進(jìn)行比較。 最好溫度在最好溫度在30-80時(shí)試驗(yàn)，在此溫度范圍內(nèi)泄漏電流變化較時(shí)試驗(yàn)，在此溫度范圍內(nèi)泄漏電流變化較明顯。明顯。4.殘余電荷的影響殘余電荷的影響 試品試品 中的殘余電荷直接影響泄漏電流的數(shù)值，試前應(yīng)對(duì)試中的殘余電荷直接影響泄漏電