高电压综合实验报告

实验一 绝缘电阻和吸收比的测量

一、 实验目的

1．掌握测量绝缘电阻和吸收比的原理与方法； 2．根据实验结果能够简单分析被试品绝缘状况。

二、 实验内容

1．选择绝缘良好和绝缘劣化的瓷质绝缘子各一片，分别测量它们的绝缘电阻，并比较其差异；

2．选择绝缘良好和绝缘劣化的氧化锌避雷器各一只，分别测量它们的绝缘电阻，并比较其差异；

3．测量三相电缆相对相及地的绝缘电阻和吸收比。

三、 实验说明

绝缘电阻是反映绝缘性能的最基本的指标之一。测量电气设备的绝缘电阻能够有效的发现两极间的穿透性导电通道、受潮和表面污秽等缺陷，现场和实验室中通常使用绝缘电阻表（兆欧表）来测量绝缘电阻。

由于流过绝缘介质的电流有表面电流和体积电流，所以绝缘电阻也有体积绝缘电阻和表面绝缘电阻之分。当绝缘受潮或具有贯穿性缺陷时，体积电阻降低。因此，体积绝缘电阻的大小标志着介质内部绝缘的优劣。在测量过程中，应采取屏蔽措施，排除表面绝缘电阻的影响，以便得到真实准确的体积绝缘电阻值。

对于大容量试品（如变压器、发电机、电缆），《规程》规定除测量其绝缘电阻外，还要求测量吸收比。吸收比K为60s的绝缘电阻与15s的绝缘电阻之比，即K＝R60s/R15s。根据经验，一般认为当K≥1.3~1.5时绝缘是良好的。

为了克服测量吸收比可能产生的误判断，常采用对吸收比小于1.3的试品测量其10分钟和1分钟的绝缘电阻之比，即用测量极化指数P的方法来判断绝缘优劣。

绝缘电阻或吸收比的试验结果只是参考性的。根据绝缘电阻或吸收比的值来判断绝缘状况时，不仅需要与规定标准相比较，更应该与历史试验数据进行比较，与同类型的设备相比较。

下面将分别介绍绝缘子、氧化锌避雷器和三相电力电缆绝缘电阻的测量。 1.测量绝缘子的绝缘电阻

绝缘子在运行中，由于受电压、温度、机械力以及化学腐蚀等的作用，绝缘性能会劣化，可能会出现零值绝缘子，即绝缘电阻很低（一般低于300MΩ）的绝缘子。零值绝缘子的存在对电力系统安全运行是一个潜在的隐患。当电力系统出现过电压或工频电压升高等情况时，有零值绝缘子的绝缘子串易发生闪络事故。

测量绝缘子绝缘电阻可以发现绝缘子裂纹或瓷质受潮等缺陷。绝缘良好的绝缘子的绝缘电阻一般很高，而劣化绝缘子的绝缘电阻明显下降，一般低于300MΩ，因此用绝缘电阻表（兆欧表）可以检测判断绝缘子的优劣。

2.测量氧化锌避雷器的绝缘电阻

氧化锌避雷器在运行过程中常常因为受潮老化、瓷质裂纹等内部缺陷，使其工频放电放

电电压和通流容量下降，进而导致其所保护的电气设备安全受到危害，因此需要定期对氧化锌避雷器进行预防性试验。

氧化锌避雷器由氧化锌阀片串连组成，没有火花间隙和并联电阻。通过测量氧化锌避雷器的绝缘电阻，可以发现其受潮老化以及瓷质劣化等缺陷。

3.测量三相电缆的绝缘电阻和吸收比

电力电缆的薄弱环节是电缆的终端头和中间接头，往往由于制造工艺不良、使用材料不当以及现场安装不当而带来缺陷。绝缘缺陷在运行当中将逐步发展，直至击穿甚至引起爆炸，因此电力电缆必须定期进行预防性试验。

电力电缆的绝缘电阻，是指电缆芯对金属铠甲或其它芯之间的绝缘电阻，因此测量时，除测量相的电缆芯之外，其它非被测相的电缆芯应短路接地。电力电缆的绝缘电阻与电缆的长度、测量时的温度以及电缆接头或套管污秽、潮湿程度有较大关系，所以测量时应将电缆终端或电缆中间接头表面擦拭干净，并进行表面屏蔽。

四、 实验装置和接线图

1．实验装置

测量试品绝缘电阻一般采用绝缘电阻表。绝缘电阻表根据电压等级可分为500V、1000V、2500V、5000V等几种，根据使用方式又可分为手摇式和电动式两种。手摇式绝缘电阻表又被称为摇表，采用流比计原理，其直流电源是通过内置手摇发电机供给,输出的是负极性高压。电动式的直流电源则采用电池使晶体管震荡器产生交变电压，经变压器及倍压整流后输出直流高压。

装置选取原则：a)测量高压绝缘子的绝缘电阻一般采用2500V及以上的绝缘电阻表；b)测量氧化锌避雷器的绝缘电阻根据其电压等级来选取绝缘电阻表：35kV及以下的避雷器使用2500kV的绝缘电阻表；35kV以上的氧化锌避雷器用2500V或5000V的绝缘电阻表；c)测量电力电缆的绝缘电阻根据其电压等级来选取绝缘电阻表：1000V以下的电缆可用1000V绝缘电阻表；1000V及以上的电缆用2500V绝缘电阻表，6kV及以上的电缆也可用5000V绝缘电阻表。

本书中我们选取2500V手摇式绝缘电阻表（兆欧表）1只作为测试装置；试品则采用悬式绝缘子2片、10kV氧化锌避雷器2只和10kV橡塑绝缘三相电力电缆模型1套。

2．装置原理图

图2-1-1 手摇式绝缘电阻表的原理结构图

“L”端子——线路端子，测量时接被试品的高压侧 “E”端子——接地端子，测量时一般接地或试品外壳 “G”端子——屏蔽端子，测量时接被试品的屏蔽端子

3.试验接线图

图2-1-2 测量绝缘子的绝缘电阻

图2-1-3 测量氧化锌避雷器的绝缘电阻

图2-1-4 测量三相电缆模型的绝缘电阻

五、 实验步骤

1． 试验前先检查安全措施，确保被试品电源及一切对外连线应拆除。使用放电棒对被试品放电，大容量设备（该实验中的电缆试品）至少放电5分钟。

2． 根据表面污秽及潮湿情况决定是否采取表面屏蔽或擦拭表面污秽，以消除表面污秽对测量绝缘电阻的影响。

3． 将绝缘电阻表（兆欧表）水平放置。短接“L”、“E”端子，瞬时、低速摇动摇柄，以免损坏绝缘电阻表，此时仪表指示应是零；将“L”、“E”端子断开，匀速摇动摇柄，此时仪表指示应是无穷大。

4． 将“L”端子接于被试品高压侧，“E”端子接低压或外壳接地部分。摇动绝缘电阻表达到额定转速（120r/min），读取1分钟时的绝缘电阻值。

5． 当测量容性试品的吸收比时，应先摇动绝缘电阻表达到额定转速，再将“L”端子接被试品的高压侧，同时开始计时，读取15s和60s时的绝缘电阻值。

6． 读数后先断开“L”端子与被试品的连线，再停止摇动手柄，防止容性试品对绝缘电阻表放电，损坏绝缘电阻表。

7． 试验完毕，必须将被试品对地充分放电，以保证人身、仪器的安全。 8． 更换试品，重复1～7步骤，测量不同被试品的绝缘电阻值。 9． 记录被试品的设备型号、环境温度以及绝缘电阻表的型号。

六、 实验数据处理及要求：

1． 根据测量被试品所得的绝缘电阻值，参照《规程》判断被试品绝缘状况，并简单分析绝缘劣化的原因。

2． 用2500V及以上绝缘电阻表摇测绝缘子绝缘电阻，每片悬式绝缘子的绝缘电阻不应低于300 MΩ。

3． 对35kV及以下金属氧化物避雷器用2500V绝缘电阻表摇测每节绝缘电阻，应不低于1000 MΩ；对35kV以上的金属氧化物避雷器用2500V或5000V绝缘电阻表摇测每节的绝缘电阻，应不低于2500 MΩ

4． 为了便于比较，可将不同温度下测得的电力电缆绝缘电阻值换算为20℃时的值。换算式为：

R20℃＝RtKt

式中 R20℃——换算到20℃时的绝缘电阻值；

Rt——温度为t时的绝缘电阻值；

Kt——温度换算系数，按表2-1-1中选用。

表2-1-1 绝缘电缆的部分温度换算系数

电缆温度（℃） Kt

5 0.57 10 0.7 15 0.85 20 1.0 25 1.15 30 1.41 35 1.61 40 1.92 5． 根据测量所得电力电缆的R60s和R15s，进行温度换算，计算吸收比K，并参照《规程》或表2-1-2判断电力电缆的绝缘状况，并简单分析绝缘劣化的原因。 表2-1-2 电力电缆绝缘电阻（供参考）

额定电压（kV）

绝缘电阻每公里不小于（MΩ）

油浸纸绝缘电缆 交联聚乙烯绝缘电缆 聚氯乙烯绝缘电缆

1～3 50 50

6 100 1000 60

10 100 1000

35 100 2500

七、 实验注意事项

1． 测试时，“L”和“E”端子引线需要使用外绝缘良好的导线。

2． 测量电力电缆等容性试品时，注意屏蔽端子“G”的接法，可以尝试比较有无屏蔽两种状况下的绝缘电阻情况。

3． 测量同类设备最好使用同种型号的绝缘电阻表。 4． 如果测量电力电容器极间绝缘电阻时，由于电力电容器的电容量较大，吸收电流衰减时间长，很难摇出准确的绝缘电阻值，并且其充电电荷大，危险系数高，因此一般现场测量常采用火花法。火花法即摇测两极间绝缘电阻时，绝缘电阻表轻摇2～5圈，用一导线短路两极，当出现明显火花时，可以认为绝缘为合格，无火花则可能极间出现了绝缘劣化情况。

5． 绝缘电阻测试数值的大小与环境温度的高低有很大的关系。温度越高，绝缘电阻降低的越快，吸收比的值也会有所改变。所以，测试绝缘电阻或吸收比的时候，应当记录当时的温度。

八、 思考题

1． 测量绝缘电阻能够发现绝缘的那些缺陷？

答：当被试绝缘品中存在贯通的集中性缺陷时，反映Ig的绝缘电阻往往明显下降，于是用兆欧表检查时即可发现；对于电容量较大的设备如：电机、变压器、电容器等，利用吸收现象来测量这些设备的绝缘电阻随时间的变化，可以更有利于判断绝缘状态，如果绝缘状况良好，则吸收现象将甚明显，K值远大于1。

2． 影响绝缘电阻测量结果的因素有哪些，如何能够尽量消除这些因素的影响。 答：

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