绝缘电阻、吸收比和极化指数试验DL474.1-92 .doc

中华人民共和国电力行业标准
现场绝缘试验实施导则

绝缘电阻、吸收比和极化指数试验          DL474.1-92

中华人民共和国能源部1992-11-03批准                  1993-04-01实施

1 主要内容和适用范围
1.1 本导则提出了绝缘电阻、吸收比和极化指数试验所涉及的仪表选择、试验方法 和注意事项等一系列技术细则，贯彻执行有关国家标准和能源部《电气设备预防性 试验规程》的相应规定。
1.2 本导则适用于在发电厂、变电所、电力线路等现场和在修理车间、试验室等条 件下对高、低压电气设备绝缘进行绝缘电阻、吸收比和极化指数试验。
2 试验内容
2.1 绝缘电阻
    测量电气设备的绝缘电阻，是检查设备绝缘状态最简便和最基本的方法。在现 场普遍用兆欧表测量绝缘电阻。绝缘电阻值的大小常能灵敏地反应绝缘情况，能有 效地发现设备局部或整体受潮和脏污，以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷。
    用兆欧表测量设备的绝缘电阻，由于受介质吸收电流的影响，兆欧表指示值随 时间逐步增大，通常读取施加电压后60s的数值或稳定值，作为工程上的绝缘电阻 值。
2.2 吸收比和极化指数
    吸收比K1为60s绝缘电阻值(R60s)与15s绝缘电阻值(R15s)之比值，即
????

图1某台发电机绝缘电阻R与时间t的关系


1—干燥前15℃；2—干燥结束时73.5℃；
3—运行72h后，并冷却至27℃
     对于大容量和吸收过程较长的变压器、发电机、电缆等，有时R60s/R15s吸收 比值尚不足以反映吸收的全过程，可采用较长时间的绝缘电阻比值，即 10min(R10min)和R1min(R1min)时绝缘电阻的比值K，称作绝缘的极化指数
  
      在工程上，绝缘电阻和吸收比(或极化指数)能反映发电机或油浸变压器绝缘 的受潮程度。绝缘受潮后吸收比值(或极化指数)降低(如图1)，因此它是判断绝缘是 否受潮的一个重要指标。
    应该指出，有时绝缘具有较明显的缺陷(例如绝缘在高压下击穿)，吸收比值仍 然很好。吸收比不能用来发现受潮、脏污以外的其他局部绝缘缺陷。
3 使用仪表
    最常用的测量仪表是兆欧表。
3.1 兆欧表的型式
    兆欧表按电源型式通常可分为发电机型和整流电源型两大类。发电机型一般为 手摇(或电动)直流发电机或交流发电机经倍压整流后输出直流电压；整流电源型由 低压50Hz交流电(或干电池)经整流稳压、晶体管振荡器升压和倍压整流后输出直 流电压。

图2  兆欧表的一般负载特性


3.2 兆欧表的电压
    兆欧表电压通常有100、250、500、1000、2500、5000、10000V等多 种。也有可连续改变输出电压的。应按照《电气设备预防性试验规程》的有关规定 选用适当的电压。
    对水内冷发电机采用专用兆欧表测量绝缘电阻。
3.3 兆欧表的容量
    兆欧表的容量即最大输出电流值(输出端经毫安表短路测得)对吸收比和极化指 数测量有一定的影响。测量吸收比和极化指数时应尽量采用大容量的兆欧表，即选 用最大输出电流1mA及以上的兆欧表，以期得到较准确的测量结果。
3.4 兆欧表的负载特性
    兆欧表的负载特性,即被测绝缘电阻R和端电压U的关系曲线,随兆欧表的型号 而变化。图2为兆欧表的一般特性。当被测绝缘电阻值低时,端电压明显下降。
3.5 选用兆欧表时的注意事项
    (1)对有介质吸收现象的发电机、变压器等设备，绝缘电阻值、吸收比值和极化 指数随兆欧表电压高低而变化，故历次试验应选用相同电压的兆欧表。
    (2)对二次回路或低压配电装置及电力布线测量绝缘电阻，并兼有进行直流耐压 试验的目的时，可选用2500V兆欧表。由于低压装置的绝缘电阻一般较低(1～20M Ω)，兆欧表输出电压因受负载特性影响，实际端电压并不高。用2500V兆欧表代 替直流耐压试验时，应考虑到低绝缘电阻时端电压降低的因素。
4 试验步骤
4.1 断开被试品的电源，拆除或断开对外的一切连线，将被试品接地放电。对电容 量较大者(如发电机、电缆、大中型变压器和电容器等)，应充分放电(5min)。放电 时应用绝缘棒等工具进行，不得用手碰触放电导线。
4.2 用干燥清洁柔软的布擦去被试品外绝缘表面的脏污，必要时用适当的清洁剂洗 净。
4.3 兆欧表上的接线端子“E”是接被试品的接地端的，“L”是接高压端的，“ G”是接屏蔽端的。应采用屏蔽线和绝缘屏蔽棒作连接。
    将兆欧表水平放稳，当兆欧表转速尚在低速旋转时，用导线瞬时短接“L”和 “E”端子，其指针应指零。开路时，兆欧表转速达额定转速其指针应指“∞”。 然后使兆欧表停止转动，将兆欧表的接地端与被试品的地线连接，兆欧表的高压端 接上屏蔽连接线，连接线的另一端悬空(不接试品)，再次驱动兆欧表或接通电源， 兆欧表的指示应无明显差异。然后将兆欧表停止转动，将屏蔽连接线接 到被试品测量部位。如遇表面泄漏电流较大的被试品(如发电机、变压器等)，还要 接上屏蔽护环。
4.4 驱动兆欧表达额定转速，或接通兆欧表电源，待指针稳定后(或60s)，读取绝缘 电阻值。
4.5 测量吸收比和极化指数时，先驱动兆欧表至额定转速，待指针指“∞”时， 用绝缘工具将高压端立即接至被试品上，同时记录时间，分别读出15s和60s(或 1min和10min)时的绝缘电阻值。
4.6 读取绝缘电阻后，先断开接至被试品高压端的连接线，然后再将兆欧表停止运 转。测试大容量设备时更要注意，以免被试品的电容在测量时所充的电荷经兆欧表 放电而使兆欧表损坏。
4.7 断开兆欧表后对被试品短接放电并接地。
4.8 测量时应记录被试设备的温度、湿度、气象情况、试验日期及使用仪表等。
5 影响因素及注意事项
5.1 外绝缘表面泄漏的影响
    一般应在空气相对湿度不高于80%条件下进行试验，在相对湿度大于80%的潮 湿天气，电气设备引出线瓷套表面会凝结一层极薄的水膜，造成表面泄漏通道，使 绝缘电阻明显降低。此时，应在引出线瓷套上装设屏蔽环(用细铜线或细熔丝紧扎 1～2圈)接到兆欧表屏蔽端子。常用的接线如图3所示。屏蔽环应接在靠近兆欧表 高压端所接的瓷套端子，远离接地部分，以免造成兆欧表过载，使端电 压急剧降低，影响测量结果。

图3  测量绝缘电阻时屏蔽环的位置


5.2 残余电荷的影响
    若试品在上一次试验后，接地放电时间t不充分，绝缘内积聚的电荷没有放 净，仍积滞有一定的残余电荷，会直接影响绝缘电阻、吸收比和极化指数值。图 4为一台发电机先测量绝缘电阻后经历不同的放电时间再进行复测的结果，可以 看出，接地放电至少5min以上才能得到较正确的结果。

图4  某台发电机经不同接地放电
时间后复测绝缘电阻结果


      对三相发电机分相测量定子绝缘电阻时，试完第一相绕组后，也应充分放电 5min以上，才能试验第二相绕组。否则同样会发生相邻相间异极性电荷未放净造 成测得绝缘电阻值偏低的现象。
5.3 感应电压的影响
    测量高压架空线路绝缘电阻，若该线路与另一带电线路有一段平行，则不能进 行测量，防止静电感应电压危及人身安全，同时以免有明显的工频感应电流流过兆 欧表使测量无法进行。
5.4 温度的影响
    试品温度一般应在10～40℃之间。
    绝缘电阻随着温度升高而降低，但目前还没有一个通用的固定换算公式。
    温度换算系数最好以实测决定。例如正常状态下，当设备自运行中停下，在自 行冷却过程中，可在不同温度下测量绝缘电阻值，从而求出其温度换算系数。
5.5 测量结果的判断
    绝缘电阻值的测量是常规试验项目中的最基本的项目。根据测得的绝缘电阻 值，可以初步估计设备的绝缘状况，通常也可决定是否能继续进行其他施加电压的 绝缘试验项目等。
    在《电气设备预防性试验规程》中，有关绝缘电阻标准，除少数结构比较简单 和部分低电压设备规定有最低值外，多数高压电气设备的绝缘电阻值，大多不作规 定或自行规定。
    除了测得的绝缘电阻值很低，试验人员认为该设备的绝缘不良外，在一般情况 下，试验人员应将同样条件下的不同相绝缘电阻值，或以同一设备历次试验结果(在 可能条件下换算至同一温度)进行比较，结合其它试验结果进行综合判断。需要时， 对被试品各部位分别进行分解测量(将不测量部位接屏蔽端，便于分析缺陷部位。

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    附加说明：
    本导则由能源部科技司提出。
    本导则由能源部高电压试验技术标准化技术委员会归口。
    本导则由浙江省电力试验研究所，华东电力试验研究所负责起草。
    本导则主要起草人：杨善、朱匡宇。

中华人民共和国电力行业标准
现场绝缘试验实施导则
直流高电压实验                     DL.474.2-92

中华人民共和国能源部1992-11-03批准                 1993-04-01实施

1 主要内容和适用范围
1.1 本导则提出了现场直流高电压绝缘试验所涉及的试验电压的产生、试验接线、 主要元件的选择和试验方法等一些技术细则和注意事项，贯彻执行有关国家标准和 行业标准《电气设备预防性试验规程》的相应规定。
1.2 本导则适用于在变电所、发电厂现场和在修理车间、试验室条件下对高压电气 设备绝缘进行直流耐压试验和直流泄漏电流试验。
2 直流高电压的产生
2.1 对试验电压的要求
    直流电压是指单极性(正或负)的持续电压，它的幅值用算术平均值表示。由高 电压整流装置产生的电压包含有脉动电压的成分，因此，高压绝缘试验中使用的直 流电压，是由极性、平均值和脉动因数来表示。
    根据不同试品的要求，试验电压应能满足试验的极性和电压值，还必须具有充 分的电源容量。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(1)计算，且S＜3%(见图1)，即
?                      (1)
式中 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。

图1 脉动电压波形


    在现场直流电压绝缘试验中，为了防止外绝缘的闪络和易于发现绝缘受潮等缺 陷，通常采用负极性直流电压。
2.2 产生直流高电压的回路和主要元件的选择
2.2.1 产生直流高电压的回路
    产生直流高电压，主要是采用将交流高电压进行整流的方法。普遍使用高压硅 堆作为整流元件电源一般使用工频电源；对于电压较高的串级整流装置，为了 减轻设备的重量，也采用中频电源。
    获得直流高电压的回路很多，可根据变压器、电容器、硅堆等元件的参数组成 不同的整流回路。现场常用的基本回路有半波整流回路、倍压整流回路和串级整流 回路。表1给出这些回路的接线图、直流电压及其脉动因数。
2.2.2 主要元件的选择
2.2.2.1 保护电阻器
    为了限制试品放电时的放电电流，保护硅堆、微安表及试验变压器，高压侧保 护电阻器的电阻值可取
表1 产生直流高电压的回路

     注：脉动因数S的计算式只适用于正弦波电源。
?                          (2)
式中 Ud——直流试验电压值(V)；
     Id——试品电流(A)。
    Id较大时，为减少R发热，可取式中较小的系数。R的绝缘管长度应能耐受幅 值为Ud的冲击电压，并留有适当裕度。推荐参照表2所列的数值选用。高压保护 电阻器通常采用水电阻器，水电阻管内径一般不小于12mm。采用其它电阻材料时应 注意防止匝间放电短路。
2.2.2.2 硅堆
    高压硅堆上的反峰电压使用值不能超过硅堆的额定反峰电压，其额定整流电流 应大于工作电流，并有一定的裕度。
表2  高压保护电阻器参数


  在利用硅堆整流而其单个的电压不够，需要采取多只串联的办法时，必须注意， 务使其电压分布均匀。为此，通常宜采用并联电阻和电容的方法。从现场易于实现 的观点来看，也可以仅并联均压电阻，其数值一般为硅堆反向电阻的1/3～1/4。 如按此值所选的电阻值过高而不易达到时，可适当减小为1000MΩ。
2.2.2.3 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0.01～0.1μF。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，也可不用滤波电容器。
3 直流高电压试验的接线
3.1 微安表的接法
表3 微安表的接线方式

    现场电气设备的绝缘有一端直接接地的，也有不直接接地的，微安表的接线位 置视具体情况可有下列数种接线(见表3)。
    表3中序号1和2接线图测量准确度较高，宜尽量采用。序号3测量误差较大， 宜尽量不采用，只有在测量条件受到限制时才采用。
3.2 微安表的保护
    为了防止在试验过程中损坏微安表，微安表应加装保护，图2为其保护接线 图。L、Cm和C用来延缓试品击穿放电的电流陡度，防止微安表活动线圈匝间短 路或对磁极放电。其中串联电阻r为
??                      (3)
式中 UF——放电管放电电压(V)；
     IdH——微安表满刻度值(μA)。
    如果采用外接短路开关，一般只在读表时方才断开开关。
    短路开关和微安表的接线必须正确，泄漏电流的引线必须先接到短路开关上， 然后再用导线从短路开关上引到微安表，以避免试品击穿时，烧坏微安表(见图3)。

图2  微安表的保护接线图


?R—串联电阻；F—放电管；K—短路开关；L—电感(约10mH)；
C—旁路电容(0.5μF)；G—屏蔽端子；Cm—保护电容(0.1μF)

图3  短路开关和微安表的接线


(a)正确接线；(b)不正确接线
4 直流高电压的测量
4.1 测量准确度的要求
    a.直流电压平均值的测量误差应不大于3%。
    b.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。
4.2 测量系统的一般要求和现场测量
    对测量系统的一般要求和现场测量，见ZBF24002《现场直流和交流耐压试验 电压测量装置的使用导则》。
4.3 脉动电压的测量
4.3.1 用示波器测量脉动电压
    图4中高电压电容器C隔离直流成分，如果 ，则脉动成分全部出现 在Rm上，示波器显示Rm上的脉动电压。如果脉动成分比较大，可以在Rm上抽头， 按一定的比例将一部分脉动电压送至示波器。

图4  用示波器测量脉动电压


4.3.2 用标准电容器和整流电路串联测量脉动电压
    将标准电容器与全波整流器及微安表串联，接到被测电压的两端(见图5)，脉 动电压幅值Us与流过标准电容器的整流电流平均值Is的关系为
??                           (4)
式中 c——标准电容器的电容量；
     f——脉动电压的基波频率。  

图5  用电容器和整流电路测量脉动电压


5 直流泄漏电流的测量
5.1 直流泄漏电流的测量
    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。一般是在试验时，先把微安表短路1min，然后打开进行读数。对具有 大电容的设备，在1min还不够时，可取3～10min，或一直到电流稳定才记录。但 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。
5.2 消除杂散电流的方法
    绝缘良好的试品，内部泄漏电流很小。因此，绝缘表面的泄漏和高压引线的杂 散电流等都会造成测量误差，必须采取屏蔽措施。
    对处于高压的微安表及引线，应加屏蔽。
    试品表面泄漏电流较大时，应加屏蔽环，予以消除。
    如果采用的微安表接在表3序号3的位置的接线,试验装置本身泄漏电流又较 大时,应在未接入试品之前记录试验电压各阶段的泄漏电流,然后在试验结果中分别 减去这些泄漏电流值。
6 直流高电压试验
6.1 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5min以上。
6.2 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。
6.3 试验结果判断
    将试验电压值保持规定的时间后，如试品无破坏性放电，微安表指针没有向增 大方向突然摆动，则认为直流耐压试验通过。
    温度对泄漏电流的影响是极为显著的，因此，最好在以往试验相近的温度条件 下进行测量，以便于进行分析比较。
    泄漏电流的数值，不仅和绝缘的性质、状态，而且和绝缘的结构、设备的容量 等有关，因此，不能仅从泄漏电流的绝对值泛泛地判断绝缘是否良好，重要的是观 察其温度特性、时间特性、电压特性及长期以来的变化趋势来进行综合判断。
6.4 放电
    试验完毕，切断高压电源，一般需待试品上的电压降至1/2试验电压以下， 将被试品经电阻图6放电棒的尺寸接地放电，最后直接接地放电。对大容量试品 如长电缆、电容器、大电机等，需放电5min以上，以使试品上的充电电荷放尽。 另外，对附近电气设备，有感应静电电压的可能时，也应予放电或事先短路。经 过充分放电后，才能接触试品。对于在现场组装的倍压整流装置，要对各级电容 器逐级放电后，才能进行更改接线或结束试验，拆除接线。

图6  放电棒的尺寸


    对电力电缆、电容器、发电机、变压器等，必须先经适当的放电电阻对试品 进行放电。如果直接对地放电，可能产生频率极高的振荡过电压，对试品的绝缘 有危害。放电电阻视试验电压高低和试品的电容而定，必须有足够的电阻值和热 容量。通常采用水电阻器，电阻值大致上可用每千伏200～500Ω。放电电阻器 两极间的有效长度可参照高压保护电阻器的长度l选用(表2)。放电棒的绝缘部份( 自握手护环到放电电阻器下端接地线连接端)的长度l′应符合安全规程的规定， 并不小于放电电阻器的有效长度。


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    附加说明：
    本导则由能源部科技司提出。
    本导则由能源部高电压试验技术标准化技术委员会负责起草。
    本导则主要起草人：张仲大、朱匡宇。

中华人民共和国电力行业标准
现场绝缘试验实施导则
介质损耗因数tgδ试验                 DL474.3-92

中华人民共和国能源部1992-11-03批准                  1993-04-01实施

1 主要内容和适用范围
1.1 本导则提出了测量高压电气设备绝缘介质损耗因数tgδ和电容的方法，试验接 线和判断标准，着重阐述现场测量的各种影响因素，可能产生的误差和减少误差的 技术措施，贯彻执行有关国家标准和能源部《电气设备预防性试验规程》(以下简 称《规程》)等的相应规定。
1.2 本导则适用于发电厂、变电所现场和修理车间、试验室等条件下，测量高压电 气设备绝缘的介质损耗因数tgδ和电容。
1.3 本导则中的试验结果判断标准主要引自《规程》，对规程中未规定的，本导则 中提出的推荐值供参考。
2 测量仪器
2.1 西林电桥
    西林电桥的四个桥臂由四组阻抗元件所组成，其原理接线如图1所示。电桥平 衡时
??                              (1)
?                              (2)

图1 西林电桥原理接线图


(a)正接线；(b)反接线
    在工频试验电压下，式(2)中
  
    取R4为10000/π＝3184Ω
    则tgδx=C4，即C4的μF值就是tgδx值。
2.2 电流比较型电桥
    图2是电流比较型电桥原理接线图。图中Cn为标准电容，Cx表示被试品的电 容，Rx表示被试品介质损耗等值电阻，U为试验电压，R为十进可调电阻箱，C 为可选电容。Wn和Wx分别表示电流比较型电桥标准臂和被测臂匝数。当电桥平 衡时，由安匝平衡原理可得
                    ?(3)
                     (4)
    式(4)中，ω＝100π，C分别等于1/π×10-6F和0.1/π×10-6 F。
2.3 M型介质试验器
    图3表示M型介质试验器原理接线，它包括Cn、Ra标准支路，Cx、Rx及无 感电阻Rb被试支路，Rc极性判别支路，电源和测量回路等五部分。

图2  电流比较型电桥原理接线图


图3  M型介质试验器原理接线图  


    介质损耗因数
???                              (5)
式中 P——有功功率(mW)；
     S——视在功率(mVA)。
    Rb远小于被试品阻抗，由图3可知，串联后不影响Ix的大小和相位。
    在B位置上测出Rb上的压降IxRb(乘以有关常数)可代表试品的视在功率S?。
    将电压表接到C位置，调Ra的可动触点，当读数为最小时，两个回路的电容 电流分量的电压降可完全抵消，故电压表读数可代表试品的有功功率P。
    Rc极性判别支路是用来判别外界干扰的极性。
3 电力设备介质损耗因数tgδ的现场测试
3.1 试验条件及准备
3.1.1 试验条件
    本试验应在良好的天气，试品及环境温度不低于＋5℃的条件下进行。
3.1.2 准备
    测试前，应先测量试品各电极间的绝缘电阻。必要时可对试品表面(如外瓷套 或电容套管分压小瓷套，二次端子板等)进行清洁或干燥处理。了解充油电力设备 绝缘油的电气、化学性能(包括油的tgδ)的最近试验结果。
3.2 电力变压器
3.2.1 试验接线
    因变压器的外壳直接接地，所以现场测量时采用交流电桥反接法(或用M型介 质试验器)进行。为避免绕组电感和激磁损耗给测量带来的误差，试验时需将测量 绕组各相短路，非测量绕组各相短路接地(用M型介质试验器时接屏蔽)。电力变压 器试验接线如表1所示。
表1  电力变压器试验接线


   注：表中4和5两项只对16000kVA及以上的变压器进行测定。试验时，高、 中、低三绕组两端都应短接。
3.2.2 试验结果的判断
    变压器的tgδ在大修及交接时，相同温度下比较不大于出厂试验值的1.3倍， 历年预防性试验比较，数值不应有显著变化，大修及预防性试验结果按照《规程》 规定进行综合判断。
3.3 高压套管
3.3.1 试验接线
3.3.1.1 测量装在三相变压器上的任一只电容型套管的tgδ和电容时，相同电压等 级的三相绕组及中性点(若中性点有套管引出者)，必须短接加压，将非测量的其它 绕组三相短路接地。否则会造成较大的误差。现场常采用高压电桥正接线或M型 介质试验器测量，将相应套管的测量用小套管引线接至电桥的Cx端，或M型介质试 验器的D点(见图3)，一个一个地进行测量。
3.3.1.2 具有抽压和测量端子(小套管引出线)引出的电容型套管，tgδ及电容的测 量，可分别在导电杆和各端子之间进行。
    a.测量导电杆对测量端子的tgδ和电容时，抽压端子悬空。
    b.测量导电杆对抽压端子的tgδ和电容时，测量端子悬空。
    c.测量抽压端子对测量端子的tgδ和电容时，导电杆悬空。此时测量电压不应 超过该端子的正常工作电压。
3.3.2 影响测量的因素
    a.抽压小套管绝缘不良，因其分流作用，使测量的tgδ值产生偏小的测量误 差。
    b.当相对湿度较大(如在80%以上)时，正接线使测量结果偏小，甚至tgδ测值 出现负值；反接线使测量结果往往偏大。
    潮湿气候时，不宜采用加接屏蔽环，来防止表面泄漏电流的影响，否则电场分 布被改变，会得出难于置信的测量结果。有条件时可采用电吹风吹干瓷表面或待阳 光暴晒后进行测量。
    c.套管附近的木梯、构架、引线等所形成的杂散损耗，也会对测量结果产生较 大影响，应予搬除。套管电容越小，其影响也越大，试验结果往往有很大差别。
    d.自高压电源接到试品导电杆顶端的高压引线，应尽量远离试品中部法兰，有 条件时高压引线最好自上部向下引到试品，以免杂散电容影响测量结果。
3.3.3 判断及标准
    套管测得的tgδ(%)按《规程》进行综合判断。
    判断时应注意：
    a.tgδ值与出厂值或初始值比较不应有显著变化；
    b.电容式套管的电容值与出厂值或初始值比较一般不大于±10%，当此变化达 ±5%时应引起注意，500kV套管电容值允许偏差为±5%。
3.4 电容器
3.4.1 试验接线
    现场使用高压电桥测量耦合电容器(包括断路器的断口均压电容器)的tgδ和电 容时，宜采用正接线测量；反接线测量误差较大，有时由于湿度或其它因素的影响 会出现偏大的试验结果。
3.4.2 判断标准
    判断标准如表2所示。
表2  耦合电容器和断路器断口均压电容器tgδ和电容值判断标准


    注：对OWF系列电容器tgδ≥0.5%时，宜停止使用。
3.5 电流互感器
3.5.1 油浸链式和串级式电流互感器
3.5.1.1 试验接线
    35～110kV级的电流互感器，多数为油浸链式(如LCWD-110型)和串级式(如 L-110型)结构。这类电流互感器现场测量可按一次对二次绕组用高压电桥正接线测 量，也可按一次对二次绕组及外壳用高压电桥反接线测量。
3.5.1.2 判断和标准
    电流互感器在20℃时的tgδ(%)值，按《规程》规定进行综合判断，且与出 厂及历年数据比较，不应有显著变化。
3.5.2 电容型电流互感器
3.5.2.1 试验接线
    电容型电流互感器的结构如图4所示，最外层有末屏引出。试验时可采用高压 电桥正接线进行一次绕组对末屏的tgδ及电容的测量电流互感器进水受潮以后， 水分一般沉积在底部，最容易使底部和末屏绝缘受潮。采用反接线测量末屏对地的 tgδ和电容，加压在末屏与油箱座之间，另外将初级绕组接到电桥的“E”端屏蔽， 试验时施加电压根据末屏绝缘水平和测量灵敏度选用，一般可取2～3kV。
3.5.2.2 判断和标准
    电容型电流互感器一次绕组对末屏的试验结果判断标准应不大于表3中的数 值；采用反接线测量末屏对地的tgδ的标准为≤3%。
表3  电容型电流互感器tgδ(%)的标准


    注：①电流互感器主绝缘电容值与出厂值比较，应无明显变化，500kV的电容 允许偏差±5%，500kV以下的电容允许偏差±10%。
        ②500kV电流互感器tgδ(%)的标准是根据SD301《交流500kV电气设 备交接预防性试验规程》的规定。

图4 电容型电流互感器结构原理图


1—一次绕组；2—电容屏；3—二次绕组及铁芯；4—末屏

图5 电容式电压互感器结构原理图?


C1—主电容；C2—分压电容；L—电抗器：P—保护间隙；
ZYH—中间变压器；R0—阻尼电阻；C3—防振电容器；K—接地刀闸；
J—载波耦合装置；δ—C2分压电容低压端；XT—中间变压器低压端；
ax—中间变压器二次绕组；afxf—ZYH的三次绕组
3.6 电压互感器
3.6.1 电容式电压互感器
    电容式电压互感器由电容分压器、电磁单元(包括中间变压器和电抗器)和接线 端子盒组成，其原理接线如图5。有一种电容式电压互感器是单元式结构，分压器 和电磁单元分别为一单元，可在现场组装，另有一种电容式电压互感器为整体式结 构，分压器和电磁单元合装在一个瓷套内，无法使电磁单元同电容分压器两端断 开。
3.6.1.1 试验接线
    a.主电容的C1和tgδ1的测量
    测量主电容的tgδ1和C1的接线如图6所示。由中间变压器励磁加压。XT点 接地，分压电容C2的“δ”点接高压电桥的标准电容器高压端，主电容C1高压端 接高压电桥的“Cx”端，按正接线法测量。由于“δ”点绝缘水平所限， 试验电压不超过3kV。此时C1与Cy串联组成标准支路。一般Cn的tgδ≈0，而 C2 >>Cn，故不影响测量结果。
    b.分压电容C2和tgδ2的测量
    测量分压电容C2和tgδ2的接线图如图7所示。由中间变压器励磁加压。 XT点接地，分压电容C2的“δ”点接高压电桥的“Cx”端，主电容C1高压端与 标准电容Cn高压端相接，按正接线法测量。试验电压10kV应在高压侧测量。此 时，C1与Cn串联组成标准支路。

图6  测量C1、tgδ1接线图


图7  测量C2、tgδ2的接线图


    c.测量中间变压器的C和tgδ用反接线法
    将C2末端δ与C1首端相连，XT悬空，中间变压器二次绕组、三次绕组短路 接地按反接线测量。由于δ点绝缘水平限制，外施交流电压3kV，其试验接线和 等值电路见图8(a)、(b)。

图8  测量中间变压器tgδ和电容的接线和等值电路


(a)试验接线图；  (b)等值电路图
3.6.1.2 判断和标准
    电容分压器的试验标准见表2的规定，中间变压器的试验标准按《规程》电磁 式电压互感器规定判断。
3.6.2 电磁式全绝缘电压互感器
3.6.2.1 试验接线
    可以采用将一次绕组短路加压，二次及三次绕组短路接西林电桥Cx点的正接 法来测量tgδ及电容值；也可以采用将一次绕组短路接QS1电桥的Cx点，其二次及 三次绕组短路直接接地的反接法。

图9 220kV串级式电压互感器原理接线图


1—静电屏蔽层；2—一次绕组(高压)；3—铁芯；4—平衡绕组；
5—连耦绕组；6—二次绕组；7—三次绕组；8—支架
3.6.2.2 判断和标准
    电磁式电压互感器的tgδ(%)值按《规程》规定判断。
3.6.3 串级式电压互感器
3.6.3.1 绕组结构
    图9为220kV串级式电压互感器的绕组及结构布置图。一次绕组分成4段， 绕在两个铁芯上；两个铁芯被支撑在绝缘支架上，铁芯对地分别处于3/4和1/4的 工作电压，一次绕组最末一个静电屏(共有4个静电屏)与末端“X”相连接，“ X”点运行中直接接地。末电屏外是二次绕组ax和三次绕组aDxD。“X”与ax 绕组运行中的电位差仅100/ V，它们之间的电容量约占整体电容量的80%。 110kV级的绕组及结构布置与220kV级类似，一次绕组共分2段，只有一个铁 芯，铁芯对地电压为 的工作电压。
3.6.3.2 试验方法和接线
    测量串级式电压互感器tgδ和电容的主要方法有：末端加压法、末端屏蔽法、 常规试验法和自激法。末端加压法采用较广，它的优点是电压互感器A点接地，抗 电场干扰能力较强，不足之处是存在二次端子板的影响，且不能测绝缘支架的tg δ值；末端屏蔽法“X”接屏蔽能排除端子板的影响，能测出绝缘支架的tgδ值， 既适于用M型介质试验器又适于用QS1电桥进行测量。自激法抗干扰力差，一般较 少采用。   
    a.试验接线和方法如图10～15和表4所示。
    b.绝缘支架tgδ和电容的测量。
    由于支架的电容量很小(一般为10～25pF)，因此按图14直接法测量的灵敏度很 低，在强电场干扰下往往不易测准，建议使用间接法，按图12和图13两次测量后， 用式(6)计算出绝缘支架的电容C3和介质损耗因数tgδ，即
  
                  (6)
    按图14测量时，为便于电桥平衡，需要在R4上再并接适当电阻，通常，取 外并电阻R1=R4/n(n=1、2、3、…、9)。此时，被试的tgδ值等于C4的微法数 除以n，即tgδ＝C4／n?。

图10 末端加压法测量接线


图11 末端加压法测量线圈端部tgδ的接线


3.6.3.3 试验标准
    串级式(分级绝缘)电压互感器20℃时的tgδ值应不大于表5中数值。
表5  串级式(分级绝缘)电压互感器测量tgδ的试验标准

图12  末端屏蔽法试验接线


图13  末端屏蔽法测量支架与线端并联的tgδ接线



图14  末端屏蔽法直接测量支架tgδ接线


图15  常规法(反接线)接线


3.7 多油断路器
    用高压电桥测量多油断路器的tgδ值，主要是检查套管和油箱内部绝缘部件 (如灭弧室、提升杆、绝缘围屏和绝缘油等)的绝缘状况，现场测试可按3.7.1的步骤 进行。
3.7.1 试验步骤
3.7.1.1 在合闸状态分别测量三相整体(包括绝缘提升杆和套管)的tgδ和电容值(此 项测量在需要时进行)。
3.7.1.2 在分闸状态，测量每只套管和灭弧室的tgδ和电容，当测得的tgδ值超出 试验标准或与以前比较显著增大时，应进行分解试验，即：
    a.落下油箱或放去绝缘油(指油箱无法落下者)使灭弧室露出油面，如tgδ明显 下降者，则是绝缘油和油箱绝缘围屏绝缘不良；
    b.如tgδ无明显下降变化，则应擦净油箱内瓷套表面再试，如tgδ明显下降 则是套管脏污；
    c.如tgδ无明显变化，则可卸去灭弧室的屏罩再试。如tgδ明显下降，则是 屏罩受潮，否则拆卸灭弧室；
    d.如拆卸灭弧室后tgδ明显降低，则说明灭弧室受潮，否则说明套管绝缘不 良。
3.7.1.3 使用M型介质试验器时，分别在合闸与分闸状态下测试有功功率(mW)的差 值，以确定绝缘的部位：合闸毫瓦值与分闸同相的两套管毫瓦值的和之差，此差值 为正值时，说明提升杆和导向板受潮。反之，差值为负值时，说明灭弧室受潮或脏 污。
3.7.2 试验标准
    多油断路器的非纯瓷套管和断路器的tgδ值(%)标准见《规程》规定。
    按3.7.1.3的步骤试验时，毫瓦差值在±9mW以内者为合格，差值在±(9～ 16mW)范围内时尚可使用。若差值超过±16mW，则应立即处理，不能继续使用。
4 现场测量的干扰影响和消除方法
4.1 电场干扰
    被试设备周围不同相位(如A、B、C三相)的带电体与被试设备不同部位间存 在电容耦合，这些不同部位的耦合电容电流(干扰电流)沿被试品和电桥测量电路 (正、反、侧接线)流过，形成电场干扰，对现场tgδ的测量造成误差。由于被试设 备结构不同，其受电场干扰情况也不同。
4.2 电场干扰影响的消除方法
4.2.1 屏蔽
    在部分停电的现场，对可能受到邻近带电物体电场影响的被试品，特别是直接 与电桥连接的暴露的被试品电极，在可能条件下用内侧有绝缘层的金属罩、铝箔等 加以屏蔽，屏蔽罩(箔)接地，以减少电场干扰的影响。
4.2.2 选相倒相法
    利用选相倒相法可以通过计算的方法消除干扰电流对被试品从高压端、中间 电容屏或末端电容耦合的影响。一般情况下，测量时将电源正、反倒相各测一次 即可，若作反接线测量，且测得的tgδ≥15%时，应将电源另选一相测试，使tg δ≤15%为止。
    当tgδ＜10%时，实际tgδx可简略地按下式计算   
                   (7)
  
式中tgδ1、tgδ2——倒相前后的tgδ；
            R31、R3——倒相前后的R3值。
    应用选相倒相法所引起的误差在一般高压电桥允许的误差范围内。
4.2.3 干扰平衡法
4.2.3.1 原理
    当干扰源特别强。利用特制的可调电源加到桥体上，可以达到消除干扰对电桥 平衡和对测量的影响。
    图16为以反接线为例在R3臂上加反干扰源测量tgδ的原理图。

图16  R3臂加反干扰源原理图


    在西林电桥的R3臂并接一个特制可调的电源(反干扰电源，电动势 s，内阻 Zs)，首先，｜Zs｜>>｜R3｜，反干扰源的并接，不影响干扰电流 g、 g3?、  g4的分布。又因为有 , ,所以反干扰源电流 s主要是流 过R3和Z4臂，即
  
    如果电桥R3及R4臂正好置于试品真实tgδ对应位置，调节Es，使之满足
  
    则                    
    因而                        
    这就表示流过检流计的干扰电流 g4与反干扰电 s4之和为零，电桥处于平 衡。这时再加试验电压，电桥仍能处于平衡，即能得到较准确的tgδ值。
4.2.3.2 操作步骤
    a.按常规的tgδ测量方法接好线(不加试验电源)，将反干扰电源的两个输出端 分别接入电桥的Cx端和E端(或者是Cn端和E端，或者是Cx端和Cn端)。
    b.将电桥的R3调整在估计的测量值位置上(例如，试品电容为100pF左右时可 将R3调整在大约为1500Ω的位置上)，R3预调得越准确，一般一次调整反干扰电 源装置，即可一次平衡成功，测试数据准确。
    c.合上电桥检流计电源，将检流计灵敏度放在适当位置，观察因电场干扰造成 的检流计指示值，以不超过2/3刻度为宜。
    d.合上反干扰装置的电源，先调整反干扰装置输出的反干扰电流“幅值”，后 调整其相位，使检流计在灵敏度最大时，指示最小为止。
    e.固定反干扰电源装置的“幅度”和“相位”，将检流计调至零位，然后合上 试验电源，按常规试验方法进行tgδ测量的平衡操作。
    f.将试验电压降到零，反干扰装置的“幅值”与“相位”保持不变，将灵敏度 调至最大位置。若检流计指示很小，所测数据即为正确值。
    g.若测试数据要求相当精确时，可重复4、5两项操作或进行电源正、反相测 量。
4.2.4 移相法
    电桥采用移相电源，如图17所示。由于干扰电流 ′的相位在该被试设备的 位置是不变的，所以调节电桥电源电压 的相位， x的相位便相应的变化，于是 可以改变 ′和 x的夹角。当调节移相器使它们的夹角为零的时候，上述δ′即等 于δ，见图18。设在开关K的正、反两种不同位置下将电桥调节到平衡，所得电 桥读数为C4、R′3和C4、R″3，则被试品介质损失角为
   
电桥的两次电容测量值为
      
      它们分别正比于Icx′和Icx″。

图17 用移相电源消除干扰


图18 用移相电源时的电流相量图


    被试品的实际电容值(正比于ICx)为： 。
    找出相应于夹角为零的移相器位置的方法如下：在图17中将B与D短接， 并将R3放在最大，此时干扰电流I′、由电源供给的被试品电流Ix均流过检流计 G，它们的路径由图中虚线箭头所示。调节移相电源的相角和电压幅值，使检流 计指示为最小，此时即表示上述夹角接近零。断开电源，保持移相电源相位，拆 除BD短路，正式开始测量，将电压升至所需电压，若K在正、反位置下的tgδ 值相等即说明移相效果良好。
    用移相法测试操作比较复杂。
4.3 磁场干扰
    当电桥靠近电抗器等漏磁通较大的设备时可能会受到磁场干扰。通常，这一干 扰主要是由于磁场作用于电桥回路所引起。为了消除干扰的影响，一般可将电桥移 动位置(约数米)，即可移到磁场干扰较小或影响范围以外。若不可能，则也可以在 检流计极性转换开关处于两种不同位置时将电桥平衡，求得每次平衡时的 试品介质损失角及电容值。然后再求取两次的平均值来消除磁场干扰的影响。
4.4 其他影响因素
4.4.1 其他影响因素有：
     (1)电桥配套的标准电容器BR-16绝缘受潮；
     (2)电桥接线插座的屏蔽不良；
     (3)被试品与电桥的连接电缆(屏蔽线)长度超过10m；
     (4)被试物电极的绝缘电阻和杂散电容。
4.4.2 消除方法
    高压电桥应定期校验，试验时保证接线完好，不受潮；被试物周围的杂物应予 清除。
5 绝缘油tgδ的测量
5.1 测量仪器
5.1.1 高压交流电桥
    测量绝缘油tgδ用的高压交流电桥，其tgδ的基本误差应小于1.5%。通常采 用有防护电位调节器的西林电桥或电流比较型交流电桥。
5.1.2 油杯
    可采用图19所示的绝缘油tgδ测量油杯(电极)及温度控制加热器，也可以采 用其他结构的油杯，油杯外电极接高压，内电极接电桥。

图19 绝缘油tgδ测量油杯


1—高压极(外电极)；2—测量极(内电极)；3—试验油；
4—测量极引出端；5—排气端；6—保护极(护环)；
7—测温传感器；8—均温度传感器；9—加热器
    图19测量油杯的主要技术特性：
    两电极空间距离    2mm
    空杯电容量        60±5pF
    最大测试电压      工频2000V
    空杯tgδ         ≤5×10-5?
    液体容量          约40cm3
    电极材料          不锈钢
    体积              240mm(直径)×220mm(高)
    重量              约10kg
5.2 试验接线
    有防护电位装置的西林电桥试验接线图见图20。近来防护电位自动调节器逐 步取代手动调节器(串接在电桥接地端回路中)，此自动调节器自电桥对角线上点取 得电位，经电子电路隔离和1∶1放大后将相同幅值和相位的防护电位施加于电桥 的内屏蔽，使电桥对角线A、B电缆线芯、桥臂元件等对内屏蔽的杂散电容，因 等电位而不产生电容效应，从而提高电桥的测量精度。

图20  绝缘油tgδ试验接线图


5.3 试验步骤
    (1)清洗油杯：试验前先用四氯化碳或酒精等清洗剂将测量油杯仔细清洗并烘 干，以防附着于电极上的任何污物杂质及水份潮气等影响试验结果，使空杯的tg δ值小于0.01%，才能满足于绝缘油测试准确度的要求。
    (2)施加适当的试验电压和温度：试验电压由测量油杯电极间隙大小而定，保证 间隙上的电场强度为1kV/mm，一般测量油杯间隙为2mm，因此施加2kV电压即 可，在注油试验前还必须对空杯进行1.5倍工作电压的耐压试验。然后用被试验绝 缘油冲洗油杯2、3次，再将被试验绝缘油注入油杯，静置10min以上，待油中气 泡逸出后，在常温下进行tgδ测量，由于判断油质的好坏主要是以高温下测量得 的tgδ值为准，因此还必须将被试油样升温(变压器油应升温至90℃，电缆油应升温 至100℃)升温装置可以使用配套的温度控制加热器或油浴加热器等，但必须注意 的是不论采用哪一种升温装置，达到预定温度后的自然温升，即温度达到所需温度 虽然断开加温电源，但油杯内的温度仍要继续上升，这就需要试验人员根据操作电 桥的经验在油杯未达到预定温度时开始进行tgδ测试，一般可以在预定温度前的 5～8℃开始测试，待测试完毕，油杯即可达到所需温度。
5.4 绝缘油tgδ标准
    绝缘油的tgδ标准是按照《规程》规定的，其中90℃时330kV及以下和 500kV绝缘油的tgδ标准是引用GB7595《运行中变压器油质量标准》的规定。
    新油及再生油(即注入设备前的油)：
    90℃时    不应大于0.5%
    注入设备后的油：
    70℃时                   不应大于0.5%
    90℃时330kV及以下       不应大于1.0%
           500kV              不应大于0.7%
    运行中的油：
    70℃时                    不应大于2.0%
    90℃时330kV及以下        不应大于4.0%
           500kV              不应大于2.0%
    电缆油：
    运行中的油：100±2℃时   不大于1.0%
    新油：100±2℃           不大于0.5%
5.5 绝缘油取样的注意事项
    取样后，油样需送远方试验时，取样瓶需用腊封口，以防受潮，且应在24h内 尽快进行试验。

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    附加说明：
    本导则由能源部科技司提出。      
    本导则由能源部高电压试验技术标准化技术委员会归口。
    本导则由云南省电力工业局试验研究所、华东电力试验研究所负责起草。
    本导则主要起草人：杜澄修、郑增泰、朱匡宇。



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