铁道供电系统的绝缘水平及防雷接地措施(4学时) 第一节高电压绝缘电气特性 教学内容：高电压绝缘电气特性。 重点：电介质的绝缘性能。 难点：对介质绝缘性能的理解。 解决方法：通过图示讲解、简单的理论推导和实例来加深知识的理解。 1.1电介质的极化、电导与损耗 1.1.1电介质的极化 一、问题提出：在密闭容器中加入两平板电极，容器抽真空。在电极上加上外加电压进行充 电。静止后电量为Qo,Q0=C0U。在两电极间加入厚度与极间距相同的固体电介质重新完成试 验。发现极板上的电量增加了Q',Q=Q+Q'。问Q'这些电量是如何来的呢？ 二、解释：在电场的作用下，电介质相对电极两面呈现电性的现象。来源于固体电介质的极 化。固体介质内部形成一个极性与外加电压方向相反的附加电场，为保持两极板间电压不变，电 源需要再提供Q这些电量来平衡附加电场。在电场的作用下，电介质相对电极两面呈现电性的 现象称为极化。对介电常数 相对介电常数是用来描述电介质极化能力强弱的参数。 二、极化的形式及特点 a)电子式极化：速度快、不消耗能量、弹性的。 b)离子式极化：速度较快、不消耗能量、弹性的。 c)偶极子极化：速度较慢、消耗能量、弹性的。 d)夹层极化：速度慢、消耗能量、非弹性的。 所以、电介质极化可以定义为带电粒子弹性的位移和转向及空间电荷的重新分配，也可 以定义为有损极化和无损极化。 三、电介质极化在工程实际中的应用 a)作电容的材料的介电常数要大； b)在交流及冲击电压作用下，多层串联电介质中的场强分布与介电常数成反比。 c)利用夹层极化可以判断绝缘受潮的情况。 §2.2电介质的电导 C 电导：任何电介质都有一定的导电性。 R2 C2 iz 一、金属电导是电子电导、电介质电导是离子电导。 二、电介质的等值电路 R 电路中为几何充电电容电流 i为吸收电流 → i3为泄漏电流 三、研究电导的意义：
(1)在高压设备绝缘预防性试验中，测量电介质的电导和吸收比可以判断绝缘是古 受潮 (2)多层介质在直流电压作用下的稳态电压分布与各层介质的电导成反比。 (3)设计绝缘时，要考虑到绝缘的使用条件，特别是湿度的影响。 (4)并不是所有情况下都希望绝缘电阻高，有些情况下要设法减小绝缘电阻 23电介质的损耗 电介质损耗包括极化损耗和电导损耗。在直流电压的作用下，山于电介质中没有周期 性都极化过程，当外施电压低于发生局部放电的电压时，介质中的损耗仪山电导所引起。 P=UI =UI 1g8=U'oC 1g8 用有功功率P来表示介质损耗是不方便的，因为P值与实验电压、试品尺小等因素有 关，不同试品难以相比较，而对一定结构的试品，在外界电压一定的情况下，介质损邦 仪决定于g心，而g6同介电常数和电导率一样，仪取决于介质本身的特性参数。因此， 为了比较不洞介质在交变电压作用下的损耗性能，g心就成为衡量介质损耗大小的物理量 研究介质损耗的意义： (1)在设计绝缘结构时，必须注意到绝缘材料的g心，若gδ值过大则会引起严重发 热，使材料容易劣化，甚金可能导致热击芽。 (2)用于冲击测量的连接电缆，其绝缘的g6值必须很小，杏则冲击波在电缆中传播 时将引起严重畸变，影响测量精确度。 (3)预防性试验的一种。 (4)作为绝缘材料，希望其gδ越小越好
第二节高电压绝缘试验 教学内容：绝缘试验项目试验原理及方法 重点：绝缘电阻的测量：泄漏电流的试验：介质损失角正切值的测量：耐压试验（试验 原理) 难 点：绝缘电阻的测量：泄漏电流的试验：介质损失角正切值的测量：耐压试验（试验 原理) 解决方法：通过理论和实验相结合方法，加深理解，联系实际。 一、试验作用： 发现电气设备绝缘内部隐藏的缺陷，以便在进行设备检修时加以消除。 缺陷的分类：一类为集中性的缺陷：另一类为分布性缺陷（指电气设备整体绝缘 老化、变质、受湖能力下降) 二、设备（试品）缺陷原因： ()、厂家生产制造所致。 (②)、长期运行 三、试验分类： (①)、破坏性试验：试验电压大于正常额定电压，有积崇效应。 (2)、非破坏性试验：试验电小于正常额定电压。对设备的考验不够严格， 无积累效应。特点是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，从而判断绝缘内部的缺陷。四、预防性试验的常测项目： (I)、绝缘电阻的测量及吸收试验。 (2)、tg8值的测定。 (3)、局部放电实验。 (④)、油的色谱分析。 (5)、交流耐压实验」 (6,、直流泄漏及耐压试验 ()、接地电阻的测量。 一、绝缘电组的测量 做为最简单最常用的非破坏性试验。 直流电压作用介质时，通过它的电流可包含三部分：泄漏电流、电容电流和吸收 电流。用兆欧表去测量绝缘电阻变化：兆欧表内直流电压一定，故绝缘电阻与电 流成反比。 当被试品有贯穿性缺陷时，反映泄漏电流的绝缘电阻明显下降。 对于电容量大设备，可利用吸收现象来测量它们的绝缘电阻随时间的变化，以判 断绝缘状况。 一.绝缘电阻和吸收比测量 (一）.绝缘电阻的测量 1.兆欧表的工作原理
2.作用 能发现绝缘受潮或有集中性的导电通道 3.接线 4.方法 规定以加电压后60秒测得的数值为该试品的绝缘电阻值 (二).吸收比的测量 1.吸收比k 吸收比大小可反映绝缘干燥或受潮k值大（大于或等于1.3）绝缘良好，吸收 现象明显：反之，绝缘受潮，吸收现象不明显。 吸收比：由于吸收比是两个绝缘电阻的比值，故与尺寸无关：若设备受潮严重， 则绝缘电阻值显著降低，传导电流增加，吸收电流衰减迅速，使吸收比下降。 2.方法：按测绝缘电阻的方法测15秒和60秒时的电阻 再按公式 K= 可求得k 注意事顶： R 1)、被试品的电源及对外连线应拆除，并充分放电 2)、在接地端应申联刀闸开关，待转速稳定时，开始读数。 3)、对大容量试品，在测量结束前，必须把兆欧表从测量回路断开，以免损坏兆 欧表。 4、兆欧表的线路端与接地端的引出线不要靠在一起。接高压端的导线不可放在 地上 5、记录测量时的气压、温度和湿度，以便校正。 二、泄漏电流的试验 1、试验原理：绝缘设备施加直流高压时，会流过泄漏电流，对于良好的绝缘， 泄漏电流随试验电压U成直线上升，且数值较小（如图曲线1），当绝缘受湖时， 电流数值如曲线2所示。如绝缘中有集中性缺陷时，则泄漏电流在超过一定试骏 电压时将剧烈增加，缺陷越，泄漏电流值发生剧增的试验电压值愈低 2.泄漏电流测量的特点 (1)能更有效地发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷 (2)在试验升压过程中，可以随时监视微安表指示，了解绝缘情况 3、试验接线： 4.试验方法 被试品额定电压35kv及以下施加10一30kv直流电压 被试品额定电压110kv及以上施加40kv直流电压 试验时按每级0.5倍试验电压分阶段升高
每阶段停留lmin,读微安表读数即为泄漏电流 绘制泄漏电流与加压时间、泄漏电流与试验电压关系曲线后进行分析。 注意事项： 1)入、用一开关将微安表短路 2)、试验完毕，必须先将被试品上的剩余电荷放掉 3)、试验小容量试品时，需接入滤波电容以减小电压脉动 三、介质损失角正切值的测量 内容：用于反映绝缘内功率损失大小的参数，反映单位体积介质的介质损失。 通过测tg8可反映出整个绝缘的分布性缺陷。 作用：能有效地测出绝缘受潮、老化等分布性缺陷。对集中性缺陷不灵敏， 体积越大也越不灵敏 如果绝缘内的缺陷不是分布性而是集中性的，则测tg6就不灵敏，且被测试 品的体积越大，就越不灵敏。原因： OCU'1g8=@CU'1g +aC.U'1go: 得：gd=Cgd+C,gd 若21，则61，得：g6=g成+ggd 只有缺陷部分较大时，在整体tg8中才明显。 在预防性试验中，常用西林电桥法试验，其中C是无损标准空气电容器，C4 是可变十进位电容箱，P是检流计：R3是可变无感电阻，ZX是被试物阻抗 西林电桥法：正接和反接 1.电桥平衡时：ZX/Z3=ZN/Z4 1 依电桥平衡条件可得： +joc,店-（Ra+/oC Rx 1 由等式两边实部与虚部分别相等，得：g8= 2.接线方法：如图2-7所示： 3.使用方法：调节3、C4,使电桥平衡，即检流计中的电流为零 4.注意事项 5.注意事项 (1)电桥本体接地良好 (2)反接法时，三根引线处于高压，必须悬空 (3)能分开测的试品尽量分开测 (4)应保持试品表面干燥 (⑤)试品设备有绕阻时，应首尾短接起来 总结：非破坏性试验方法对不同故障的有效性： 1、测绝缘电阻：可发现贯穿性受潮、脏污及导电通道等缺陷