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介電強度試驗分析儀

1 介電強度試驗分類

所謂介電強度試驗，主要包括絕緣測試和耐壓試驗。試驗大體分2類：第一類是非破壞性試驗，包括絕緣電阻測試、介電損傷角試驗等；第二類是破壞性試驗，包括直流耐壓試驗和交流耐壓試驗。電力機車上常用絕緣電阻測試和交流耐壓試驗。

2絕緣電阻測試

絕緣電阻測試是非破壞性試驗普遍使用的方法。所謂絕緣電阻就是指加在試品上直流電壓與流過試品的漏泄電流之比。R=U/I

其中，U單位為V，I單位為μA，R單位為MΩ。

3耐壓試驗

由于測試絕緣電阻電壓低、容量小，發現缺陷的靈敏性較差，所以我們要采用第二類試驗—破壞性試驗(耐壓試驗)。耐壓試驗分為直流耐壓試驗和交流耐壓試驗2類。

3．1直流耐壓試驗

所謂直流耐壓試驗，是指通過試驗設備輸出直流高壓加在被試品上，同時在回路中串接電流表，觀察漏泄電流。

3．1．1影響直流耐壓試驗的因素

3．1．1．1溫度對泄漏電流的影響

溫度對耐壓泄漏電流影響很大。隨著溫度的升高，絕緣電阻會下降，泄漏電流會增加。經驗證明，溫度每升高10℃，泄 漏電流要增加0.3～0.6倍，這點實際測量中要注意判斷。

3．1．1．2輸出電壓極性對泄漏電流的影響

采用直流耐壓試驗時，直流輸出電壓一般采用負極性而不采用正極性，即設備輸出電源負極接在被測試品上，而正極接在殼體上。尤其在測試電纜等試品時，更應采用負極性電源， 因為負極性高壓有助于使絕緣中的水分集中在局部缺陷區，更易發現局部缺陷。

3．1．1．3電源電壓非正弦波對測量結果的影響

系統中的3次諧波會使輸出直流電壓偏大(圖 2)，為克服非正弦波的影響，我們通常采用波形畸變較小的自耦變壓器，電源電壓采用不易畸變的線電壓， 電壓直接在高壓側測量。

3．1．1．4升壓速度對測量結果的影響

在對大容量的試品進行耐壓試驗時，由于泄漏電流存在一個吸收過程，要想得到準確的泄漏電流數值，一般現場要采用逐級加壓的方式。在對電力機車電氣線路進行耐壓試驗時，升壓不能太快，應避免電壓沖擊，一般升壓時間在30～60 S為宜。

3．2交流耐壓試驗

交流耐壓試驗的電壓、波形、頻率在被試品絕緣內的分布一般與實際情況相吻合，因而能有效發現絕緣缺陷。

3．2．1交流耐壓試驗電壓標準與時間的選擇

交流耐壓試驗會使絕緣強度進一步降低，雖在測試耐壓時不至于擊穿，但會形成絕緣內部劣化的積累效應、創傷效應，因此必須正確地選擇試驗電壓數值和耐壓時間。

3．2．2交流耐壓試驗方法

交流耐壓試驗有以下幾種方法：一是工頻耐壓試驗，這是鑒定被試品絕緣強度有效、常用的方法；二是感應耐壓試驗，即對某些試品，如變壓器、電流式電壓互感器等從低壓繞組側加壓而使高壓側獲得高壓的方法；三是沖擊電壓試驗，主要用于考驗操作過電壓及大氣過電壓下絕緣的承受能力。

3．2．3交流耐壓試驗變壓器容量的選擇

應根據被試設備的電容量和試驗時的最高電壓來選擇試驗變壓器。變壓器的額定電壓不應低于對被試品所施的最高電壓。

被試品大多為電容性的。由被試設備的電容量可以計算出試驗中通過試驗變壓器高壓繞組的電流I_T (主要是電容電流，mA)。其計算式為：I_T=ωC_xU_exp×10⁶

式中，ω為所加電壓角頻率；C_x為被試品電容量(pF)，可參考表 1所示帶電被試品電容量；U_exp為所施加的試驗電壓(kV)。

試驗用變壓器容量δ_T(kVA)：δ_T=ωC_xU²_exp×10⁹

應當指出，選擇的變壓器容量應盡可能大于計算結果。因為試驗線路、設備本身對地存在雜散電容，使得計算的試驗電流小于實際數值。

3．2．4交流耐壓試驗數據的測量

交流耐壓試驗數據的測量可概括分為2類，即低壓側測量和高壓側直接測量。

所謂低壓側測量就是將儀表接在低壓側，通過變壓器的變比關系換算出高壓側數值，這種測量方法準確性不高，適用于被試品容量較小且對電壓數值要求不高的場合。有些時候被 試品的電容量很大，這樣加在被試品上的電壓高于變壓器輸出電壓，這就是所謂的“容升現象"。為了避免“容升現象"給試驗帶來的影響，就要在高壓側測量電壓來減小誤差。在高壓側測量電壓的方法有很多種，如電壓互感器法、電容分壓測量法等。

3．2．5交流耐壓試驗的控制與保護

交流耐壓試驗設備的控制回路有多種形式，但不論采用哪種控制形式，都要滿足如下要求：(1)試驗要在所有人員遠離高壓區后方可加電。(2)從控制上要保證升壓從零電壓開始。 (3)當被試品被擊穿時，應自動切斷電源。(4)要安裝警鈴。 (5)在自動式升壓裝置中，還要能控制升壓、降壓、停止、跳閘。 (6)在高壓回路中要串接限流電阻，防止在擊穿時電流過大，使缺陷擴大。

3．2．6交流耐壓試驗的基本工藝要求

交流耐壓前要做好細致的準備工作。下面以電力機車耐壓試驗為例作簡要介紹：

首先，根據技術要求將電路分成不同的耐壓等級，確保分離后的各電路wan全獨立；微機柜、電源柜、監控箱等插頭要取下；整流硅機組上脈沖插座要用工藝插頭短路接地。其次，變壓器各繞組首尾要短接。在耐壓某一項時，其余不參加耐壓的各繞組除短路外還要接地。假如非被試繞組首尾短接但不接地會怎樣呢?下面進行探討。

如圖3(a)所示，非被試繞組由于沒有接地而處于懸浮狀態。當非被試繞組為低壓繞組時，其電容分布情況如圖3(b)所示。低壓繞組處于高壓繞組對地電場之中，低壓繞組對地將具 有一定的電位。低壓繞組對地電壓U₂大小將取決于高低壓繞組間和低壓繞組對地電容的大小，其計算式為：U₂=(C₂/C₂+C₃)Us

一般情況下，U₂電位將高于低壓繞組試驗電壓，從而引起低壓繞組對地放電或絕緣損壞。通過以上分析可看出，非被試低壓繞組不但要短接還要接地。

3．2．7交流耐壓試驗操作要點

(1)要做好現場人身保護工作，要有酮繩、警示牌等。耐壓設備要與被試品有足夠的安全距離。(2)要由專業試驗人員接線，并檢查無誤后方可升壓。(3)加壓前要確保調壓器在零位， 并與車上、車下人員呼應好。(4)升壓時不能太快，要均勻升壓，并監視電壓表、電流表的變化。(5)耐壓到時間后，要緩慢均勻地降下電壓，不允許不降壓就斷電源。(6)試驗中若發現 表指針擺動或被試品有異常聲響，應立即降下電壓、斷開電源， 并查明原因。(7)若在升壓過程中電流增大，電壓基本不變或有下降趨勢，可能是被試品容量較大或試驗變壓器容量不夠。 (8)在試驗過程中，電流表指示突然上升或下降，電壓表指示突然下降，都是被試品擊穿的表現。

在強電場作用下，固體電介質喪失電絕緣能力而由絕緣狀態突變為良導電狀態。導致擊穿的低臨界電壓稱為擊穿電壓。均勻電場中，擊穿電壓與固體電介質厚度之比稱為擊穿電場強度（簡稱擊穿場強，又稱介電強度），它反映固體電介質自身的耐電強度。不均勻電場中，擊穿電壓與擊穿處固體電介質厚度之比稱為平均擊穿場強，它低于均勻電場中固體電介質的介電強度。

介電強度試驗分析儀試驗方法：

1、兩種試驗方式介紹：
試驗方式的選擇在系統設置中進行。需要注意的是交流試驗時，需要插入硅堆短路桿。直流試驗時需要將硅堆短路桿拔出，以免影響實驗系數，并且直流試驗結束必須進行放電操作，以免殘留余電對實驗人員造成危險，放電過程如放電棒來回擺動，放電過程中警報燈閃爍，蜂鳴器報警，需等待蜂鳴器停止報警，警報燈不再閃爍，方可打開試驗箱門。
2、三種試驗方法介紹：
連續升壓：連續升壓又分為快速升壓和慢速升壓兩種，其中快速升壓為試樣電壓從零開始以選擇的升壓速率勻速升壓，直到試樣擊穿為止，擊穿電壓為擊穿瞬間的電壓值。慢速升壓為試樣電壓從零升壓到達初始電壓，到達初始電壓后以選定的升壓速率升壓直到試樣擊穿，擊穿電壓為擊穿瞬間的電壓值。
逐級升壓：試樣電壓從零快速升壓到達初始電壓，北京智德創新檢測儀器到達初始電壓后以梯度保持時間為時間長度，穩定電壓，梯度時間結束后繼續以選定的升壓速率升壓，達到下一個梯度電壓值再穩定電壓，如此過程直到試樣擊穿。對于擊穿電壓的確定分為兩種情況，可在試樣設置中選擇采樣方式。
瞬時升壓：試樣電壓直接到達初始電壓，保持該電壓設定時間直到試樣擊穿，擊穿電壓為擊穿瞬間的電壓值。