直流泄漏和直流耐压试验讲解

知识点：直流耐电压试验

试验的意义和特点

测量直流泄漏电流的意义：

测量绝缘体的直流泄漏电流与测量绝缘电阻的原理基本相同。不同之处在于：直流泄漏试验的电压一般比兆欧表电压高，并可任意调节。因而它比兆欧表发现缺陷的有效性高，能灵敏地反映瓷质绝缘的裂纹、夹层绝缘的内部受潮及局部松散断裂、绝缘油劣化、绝缘的沿面炭化等。

由于直流耐压及泄漏试验的电压值一般较高（2-2.5倍Ue）， 属于破坏性试验。

直流耐压试验的意义：

   直流耐压试验与泄漏电流的测量虽然方法一致，但其作用不同。前者是考验绝缘的耐电强度，其试验电压较高；后者是用于检查绝缘状况，试验电压相对较低。

   在进行直流耐压试验时，通常利用泄漏电流的读数来寻找缺陷。例如当测到三相泄漏电流相差过大或增长过快，就可根据具体情况酌量提高试验电压或者延长耐压的持续时间来发现缺陷。

    因此，直流耐压对于发现某些局部缺陷更有特殊意义，目前在高压电机、发电机、电容器、避雷器等的预防性试验中被广泛采用。

与交流耐压试验相比，直流耐压试验有以下特点：1）试验设备轻小，2)能同时测量泄漏电流，3）对绝缘损伤较小。

如下图示：良好的绝缘其泄漏电流如曲线1所示，绝缘受潮如2所示，曲线3、4表示绝缘有集中性缺陷存在，如果在0.5Ut附近泄漏电流已经迅速上升，则这台设备在运行中（不计及过电压）有击穿的危险。

直流耐压试验的特点：

    直流耐压试验在一定程度上带有破坏性试验的性质。其缺点在于：由于交、直流下绝缘内部的电压分布不同，而且直流耐压试验对绝缘的考验不如交流下接近实际。

      规程中要求做直流耐压试验的设备有：金属氧化物避雷器电导电流测量（直流1mA电压U1mA和0.75 U1mA下的泄漏电流）、 发电机和电动机定子绕组等。

对交联聚乙烯电缆，为什么不主张用直流耐压试验： 

1）交联聚乙烯电缆绝缘在直流电压下的电场分布与在交流电压下的电场分布不同。因此，直流耐压试验合格的电缆，投入运行后，在正常工作电压下也会发生绝缘事故，这种案例国内、外都有发生。 

2）直流高电压试验对交联聚乙烯电缆绝缘有积累效应。电缆经过直流耐压试验后，将在绝缘中残内余一定的直流残余电压，这时将电缆投入使用，会大大增加击穿的可能。 

3）对交联聚乙烯电缆施加直流电压会加速电缆老化，缩短使用寿命。电缆在运行中，交联聚乙烯绝缘逐步形成水树枝、电树枝，这种树枝化、老容化过程伴随着整流效应。由于存在整流效应，使得在直流耐压试验时在水树枝或电树枝端头积累的电荷不容易散逸，并在运行中加剧电缆树枝化的老化过程。

直流耐压试验接线

     试验原理接线如下，PV2微安高压静电电压表。也有微安表接在低压侧的。由于空气中负极性电压下击穿场强较高，为防止外绝缘闪络，因此直流试验常用负极性输出。 

 微安表处于高压端，不受高压对地杂散电流的影响，测量的泄漏电流较准确。但微安表及从微安表至被试品的引线应加屏蔽。由于微安表处于高压，故给读数及切换量程带来不便。

直流高压电源：   前述的简单整流电路中，最大直流输出只能接近试验变压器的峰值电压，而欲获得更高的直流电压，常用倍压整流来实现。

      当需要较高的直流电压，而倍压线路又不能满足要求时，可用多级串接线路。现场一般采用成套的中频电源直流发生器。一般要求直流电压的脉动率不大于2％。

直流电压和泄漏电流的测量：

   目前普遍采用高电阻串联微安表测量。用直流微安表测量被试品的泄漏电流时，要使测量安全可靠。除需要对微安表进行保护外，还应消除杂散（空泄）电流的影响。消除杂散电流是提高试验准确度的关键。

      高压发生器接通电源前，必须接地。控制箱、放电杆和被试设备的接地都接到高压发生器的接地点，再由此点接地。

直流耐压试验注意事项

直流耐压为什么采用负极性

1.在极不均匀的电场中，气体的击穿电压与电极所带电荷的极性有很大的关系。在同一棒对板的间隙中，棒带负电时的击穿电压比带正电时要高一倍多。即在不均匀的电场中，棒对板间隙的放电电压与棒电压极性的关系：负棒时放电电压高。

电气设备的外绝缘接近于这种极不均匀的电场。一般电气设备的外绝缘水平比内绝缘高，内绝缘的缺陷和故障也较外绝缘多，对设备做直流耐压试验，虽然内外绝缘都受到考验，但主要的还是检查内绝缘，内绝缘主要是液体、固体材料，并采用了极间屏蔽措施，其正、负极性的电压对绝缘击穿的影响不大。如电缆绝缘在正极性击穿中只比负极性低10%。对设备施加直流高压试验电压时，一般不希望外绝缘发生闪络，为此，采用负极性的直流电压。

2.在直流高压的试验中，检验设备的绝缘主要以其所含的潮气和水分是影响绝缘好坏的关键，由于水分有电渗析现象(即水分子在电场中具有正离子的性质)，测试时，高压都施加在带电部件，由于高压是负极性的，因此，水份易吸附在高压极附近，从而容易检测出被测物的缺陷。

试验注意事项：

（1）试验设备的布置要安全又便于操作，对地、对周围设备等要有足够的安全距离，接地线应牢固可靠。

（2）应将被试品表面擦拭干净（或者加屏蔽），以消除被试品表面脏污带来的测量误差。

（3）能分相试的被试品应分相试验，非试验相应短路接地。

（4）试验线接好后，应由其他人员检查一遍，并做好安全围栏后方可进行。

（5）试验至少由两人以上进行，一人监护，一人操作。

（6）升压前应设置好过压保护，升压速度在30%试验电压以内可不受限制。其后应均匀升压，约每秒3%的试验电压。

（7）高压指示灯亮后，才可进行升压操作。正式试验前，先空载升压，以检查试验设备是否完好。

（8）试验过程中，应在加压过程中间隔定值停留1min以上，观察泄漏电流是否存在变大、波动趋势。发电机试验时以每级0.5倍额定电压分阶段地升高，每阶段停留1min。电缆试验时，在试验电压下持续5min，以观察并读取泄漏电流值。

（9）高压回路限流电阻的选择原则：应将短路电流限制在二极管短路容许电流的范围内，又不致造成过大的压降，并能保证过流继电器可靠动作。当被试品击穿时，过流继电器应在0.02s内切断电源。一般应按每100kV选0.5-1MΩ 电阻。

（10）试验完毕后，首先断开高压电源，再断开工频电源。然后在就放电操作。必须对被试品放电。放电人员必须带绝缘手套，放电杆的接地引线尽量向后端倾斜。

（11）进行避雷器电导电流测量时，电流在950μA —1050μA 间就可认为是1mA了，这样引起的测量误差非常小，完全满足要求。

试验的影响因数和结果分析

影响试验结果的因数有：

1、高压连接导线对地（带电设备周围空气游离）泄漏电流。消除方法：尽量减少高压线的长度，使用绝缘高压线等。

2、空气湿度对表面泄漏电流的影响。消除方法：空气湿度大又要强行试验，可以先测量空泄，消除影响。对于设备表面进行清洁等。

3、温度对高压直流试验结果的影响是极为显著的，对所测得的电流均需换算到相同温度下，才能进行分析比较。最好在被试品温度为30-80℃ 时进行试验，因为在这样的温度范围内泄漏电流变化较明显。

4、残余电荷影响：为消除残余电荷的影响，试验前对被试品应充分放电。

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