浅谈电气设备绝缘预防性试验的作用与方法
作者：赵建明        中石油管道大庆输油气分公司

内容摘要：本文论述了电气设备预防性试验的作用和原理，并就当前绝缘预防性试验常用的几种方法进行了简要阐述。    
　　关键词：电气设备  绝缘预防性试验  方法  
电气设备绝缘预防性试验是保证设备安全运行的重要措施，通过试验及时发现电气设备绝缘内部隐藏的缺陷，通过检修加以消除，以免运行中设备的绝缘在工作电压或过电压情况下击穿，造成停电或设备损坏事故。
电气设备的绝缘缺陷一种是制造过程中产生，另一种是运行中在外界因素的作用下发展起来的，如过电压、潮湿、机械力、热、化学作用等。
绝缘缺陷通常可分为两大类，一类是集中性的缺陷：如悬式绝缘子瓷质开裂；电机绝缘局部磨损、挤压破裂等等。第二累时分布式缺陷：如电气设备整体绝缘性能的下降。例如电机、变压器、套管等绝缘中的有机材料老化变质等。
预防性试验的方法可分为两大类：一类是破坏性试验，或叫耐压试验，这类试验对绝缘的考验是严格的，特别是能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水平或裕度，缺点是在耐压试验时可能会给绝缘带来一定的损伤，此外35KV以上的电气设备由于现场条件限制，一般不能进行交流耐压试验。第二大类是非破坏性试验，就是指在较低的电压下或者是用其他不会损伤绝缘的办法来测量绝缘的各种特性，来判断绝缘内部的缺陷，如测量绝缘的绝缘电阻和泄漏电流，测量绝缘的介质损失，测量沿绝缘表面的电压分布等等。这类方法的缺点是不能只靠它来可靠地判断绝缘的耐压水平，所以耐压试验仍是预防性试验中一项主要的试验方法，耐压试验往往是在非破坏性试验之后进行的。
绝缘预防性试验的项目对不同特性、不同用途的设备往往要侧重于不同的试验方法。试验周期是根据该类设备在运行中绝缘的劣化速度、运行经验、工作量大小等因素决定。
下面简要介绍电气设备绝缘预防性试验常用几种的方法及特点：
一、绝缘电阻的测量
最简单而又最常用的非破坏性试验方法就是测量设备的绝缘电阻。
当直流电压作用于任何介质时，通过他的电流可分为三部分：漏导电流、几何电流和吸收电流，因为后两部分是与时间有关的，故随加电压时间的增长而逐渐减小，并在相当的时间后趋于零。总的电流便趋于稳定，这个稳定值便是漏导电流。
当被试品绝缘状况愈好时，吸收电流的吸收过程愈缓慢，吸收现象愈明显，如被试品受潮严重，或存在集中性的导电通道时，由于绝缘电阻显著降低，漏导电流增大，吸收现象便不明显，流过绝缘的电流迅速变为一较大的漏导电流。
当被试品绝缘中存在贯穿的集中性缺陷时，反映漏导电流的绝缘电阻明显下降，于是用兆欧表检查时便可发现。如变电所中的针式支持绝缘子，最常见的缺陷为瓷质开裂、开裂后绝缘电阻明显下降，用兆欧表很容易检测出来。
对于较大容量的设备如变压器、电动机、电容器等，吸收现象就比较明显。通常利用吸收现象来测量它们的绝缘电阻随时间的变化可以判断是否存在局部缺陷或受潮。
二、泄漏电流试验
在进行泄露试验电流试验时，需要高压整流设备供电，用微安表来指示泄漏电流值，它比兆欧表试验优越之处是试验电压高且可随意调节，对一定电压等级的被试物施以相应的试验电压，可使绝缘本身的弱点更容易显示出来。同时在升高电压的过程中，可随时监视微安表的指示，以便了解绝缘情况；另外，微安表读数也较兆欧表灵敏和准确。
加直流电源于被试物时，其充电电流随时间的增长而减小至零，而漏导电流则保持不变，对于良好的被试物绝缘，其漏导电流与外施电压的关系应为一直线；当绝缘有缺陷或受潮时，泄露电流将急剧增加，伏安特性曲线则不再是直线。泄漏电流试验可以较准确地分析绝缘有无缺陷和是否受潮，在发现绝缘局部缺陷上，泄漏电流试验具有特殊的意义。
三、介质损失角的测量
在绝缘预防性试验中，介质损失角的测量，是一项广泛应用于检查变压器、互感器、绝缘套管、电容器等充油设备绝缘性能的一种较为有效的试验方法。
tgδ是一项表示绝缘内功率损失大小的参数，对于介质均匀，它实际上反映单位体积介质内的介质损失，与绝缘的尺寸、体积大小均无关。通过测量tgδ，可反映出整个绝缘的分布性缺陷。如运行中的绝缘普遍受潮和老化（绝缘油的劣化、有机固体材料的老化），这时，流过绝缘的有功电流分量将增大，tgδ也增大。
如果绝缘内的缺陷是分布性的，可看做是均匀的，那么测量出的tgδ将与绝缘损失成正比。如果绝缘内的缺陷不是分布性的而是集中性的，则使用测量tgδ方法有时反应就不灵敏，经验证明，被试物体积越大，就越不灵敏。因为，带有集中性缺陷的绝缘是不均匀的，它可以看成由两部分介质并联组成的绝缘，其整体的介质损失为这两部分之和。
对电机、电缆这类电气设备，由于运行中故障多为集中性缺陷发展所致，整个体积越大，tgδ法效果越差，因此，通常就不使用这种方法；对套管绝缘，tgδ试验是一项必不可少而且是较有效的试验，因套管体积小，tgδ法不仅可以反映套管绝缘全面情况，而且有时可检查出套管的集中性缺陷。
四、直流耐压试验
直流耐压试验也能确定绝缘的抗电强度，这种试验特别适用于大电容的试品，如电力电缆、电容器等。直流耐压也是一种高压破坏性的电气试验。
和交流耐压试验相比，直流耐压试验的优点是：由于只有泄漏电流而没有电容电流，所以试验设备容量小易于选择；在绝缘中产生的不可逆绝缘损伤较小；集中性的局部缺陷，如电机定子绕组的槽外部分的绝缘比工频耐压试验更容易发现。缺点是：对于绝缘的考验不如交流耐压试验更接近实际和准确。
直流耐压试验通常采取的方法：第一应与历年绝缘预防性试验结果相比较；第二应与同类型设备绝缘预防性试验结果相比较；第三应对照《电气设备预防性试验规程》技术要求进行综合分析。一般情况下，对电动机定子绕组，选择2~2.5倍额定电压；对6~10千伏电力电缆，选择5~6倍额定电压。直流耐压的时间可以较交流耐压长些。例如电力电缆试验时，在额定电压下持续5分钟，以读取并观察泄漏电流值。
五、工频交流耐压试验
交流耐压试验的优点是可以准确地考验设备绝缘的裕度，能有效地发现绝缘较为危险的集中性缺陷；但是，缺点是对于固体有机绝缘，在较高的交流电压作用时，会使绝缘中的一些弱点造成进一步的发展。交流耐压是一种破坏性的电气试验。
工频交流耐压试验恰当的选择合适的试验电压值是一个重要问题。常规方法：第一应与历年绝缘预防性试验结果相比较；第二应与同类型设备绝缘预防性试验结果相比较；第三应对照《电气设备预防性试验规程》技术要求进行综合分析。一般情况下，耐压试验的电压值应比出厂试验电压低些，而且不同情况的设备应适当采取不同的试验电压来对待。例如：在大修前，电动机定子的绕组试验电压常取1.3~1.5倍额定电压；对于运行二十年以上的电动机，由于绝缘老化，可取1.3倍额定电压来作试验；但对与架空线路有直接连接的、且运行时间在二十年以上的发电机，考虑到运行中大气过电压侵蚀的可能性比较大，为了安全，仍要求用1.5倍额定电压来做耐压试验。
作工频交流耐压试验时，通常是升至试验电压后耐压一分钟。规定这个时间是为了便于观察试品的耐压过程数据变化情况，同时也是为了使已开始击穿的缺陷来得及暴露出来。

参考文献：    
　　1、周泽存，《高电压技术》，水利电力出版，ISBN  7-120-00337-2/TM-78，1988年6月第一版
　　2、赵之中，《高电压技术》，电力工业出版社，书号15036.4014，1980年4月第一版转

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