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绝缘及安全试验检测

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发布时间：2025-07-23 10:51:22 更新时间：2025-07-22 10:51:23

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

绝缘及安全试验检测：保障电气设备运行安全的核心防线

在现代电力系统和电气设备应用中，绝缘性能的可靠性是保障人身安全、设备安全和系统稳定运行的基石。绝缘及安全试验检测是一系列旨在评估电气设备绝缘系统完整性、耐受电压能力以及防止电击危险的关键检测过程的总称。这些检测贯穿于设备的设计、制造、出厂、安装、交接、运行维护直至定期预防性试验等各个环节。其主要目标是及早发现绝缘材料的老化、污染、受潮、机械损伤或制造缺陷等隐患，预防潜在的绝缘击穿、短路、火灾以及触电事故的发生。通过系统化的绝缘及安全试验检测，可以有效评估设备的绝缘状态，预测其剩余寿命，为设备的维修、更换或继续安全运行提供科学依据，是实现“预防为主、安全第一”方针的重要手段。

核心检测项目

绝缘及安全试验检测涵盖多个关键项目，主要包括：

1. 绝缘电阻测试： 测量设备绝缘材料在施加直流电压下的电阻值（通常以兆欧 MΩ 为单位）。该测试能快速发现绝缘整体受潮、脏污或贯穿性缺陷。是最基础、最常用的检测项目。
2. 吸收比和极化指数测试： 在绝缘电阻测试基础上，通过测量不同时间点（如15秒和60秒）的绝缘电阻比值（吸收比）或更长时延（如1分钟和10分钟）的比值（极化指数），用于判断绝缘材料的整体受潮程度或是否存在集中性缺陷，对大型设备（如发电机、变压器）尤其重要。
3. 介质损耗角正切值测试： 测量在交流电压下，绝缘材料因介质极化与电导引起的能量损耗（转化为热量）与无功功率的比值（tanδ）。该参数对绝缘材料的老化、受潮、内部气隙等非常敏感，是评估绝缘材料内部劣化程度的重要指标。
4. 直流泄漏电流测试： 在设备上施加规定的直流高压，测量流过绝缘材料的微小电流（泄漏电流）。其值大小及随施加电压和时间的变化特性可以反映绝缘的整体性能，特别是对发现贯穿性缺陷和受潮很有效。
5. 交流/直流耐压试验： 也称为高电压试验或介电强度试验。在设备的绝缘部分施加远高于其额定工作电压的交流或直流试验电压，并维持规定时间。这是检验绝缘耐受过电压能力的直接、严格的试验，旨在发现可能导致绝缘击穿的集中性缺陷。交流耐压更接近运行实际状态，应用更广；直流耐压对设备损伤较小且易于发现某些特定缺陷。
6. 局部放电测试： 检测设备绝缘系统内部或表面在电场作用下，因局部区域场强过高而发生未贯穿整个绝缘的微小放电现象（PD）。局部放电是绝缘劣化的早期征兆和重要表现，通过测量其放电量、放电相位、放电次数等参数，可定量评估绝缘内部潜在缺陷（如气泡、杂质、尖刺）的严重程度。
7. 接地连续性测试与接地电阻测试： 确保电气设备可导电的外壳、构架等保护性接地部分与接地系统连接可靠（低电阻通路），以及在故障电流流过时接地装置能有效散流（接地电阻值符合要求），防止触电危险。

关键检测仪器

完成上述检测项目需要依赖专业化的检测仪器：

1. 兆欧表/绝缘电阻测试仪： 提供稳定的直流测试电压（如500V, 1000V, 2500V, 5000V等），并直接测量绝缘电阻值。现代数字式兆欧表通常具备吸收比、极化指数自动计算功能。
2. 介损测试仪/高压电桥： 提供可调的高压交流电源，通过电桥原理或数字测量技术，精确测量介质损耗角正切值(tanδ)和电容值(Cx)。是评估绝缘老化状态的核心仪器。
3. 直流高压发生器与微安表： 产生稳定且可调的直流高电压（可达数百kV），配合高精度微安表测量泄漏电流。
4. 交流耐压试验装置/工频耐压试验机： 通常由调压器、试验变压器、测量和保护系统组成，产生所需的高压工频交流试验电压。
5. 局部放电检测系统： 包括产生试验电压的高压源（交流或直流）、耦合电容器、局部放电检测仪（含宽频带放大器、滤波器、检测阻抗）以及显示分析单元（示波器或计算机系统）。用于捕捉、放大、分析和定位局部放电信号。
6. 接地电阻测试仪： 通常采用电位降法原理，通过辅助接地极注入测试电流，测量设备接地极与远方大地之间的电阻值。钳形接地电阻测试仪可在不断开接地引下线的情况下进行测量。
7. 回路电阻测试仪： 又称接触电阻测试仪，通常采用大电流（100A或更高）四线法测量开关、断路器、连接点等导电回路的电阻，确保接地连续性良好。

主要检测方法

针对不同项目，采用标准化的测试方法：

1. 绝缘电阻/吸收比/极化指数测试： 依据标准选择合适的测试电压档位，将仪器L端接被测导体，E端接外壳或另一导体（或屏蔽端G接屏蔽环），启动测试读取规定时间的阻值并计算比值。
2. 介质损耗角正切值测试： 多采用西林电桥的正接法（被试品低压端接地）或反接法（被试品高压端接地），或使用数字式自动介损仪直接测量。需注意温度和湿度的影响。
3. 直流泄漏及耐压测试： 按标准规定的电压等级，以一定速率（如1-2kV/s）升压至试验电压，保持规定时间（如10分钟），观察并记录泄漏电流值及其稳定性。耐压试验还需观察是否发生击穿闪络。
4. 交流耐压测试： 缓慢升压至规定试验电压（通常为设备额定电压的倍数），维持规定时间（如1分钟），密切监视电流指示，观察设备是否发生击穿或异常放电。
5. 局部放电测试： 方法多样，包括：
    - 电测法： 最常用，通过耦合电容和检测阻抗测量PD脉冲电流。
    - 声测法： 利用超声波传感器探测PD产生的声波信号，用于定位。
    - 光测法： 探测PD产生的光辐射，灵敏度有限。
    - 化学法： 检测油中溶解气体（DGA），间接判断PD。通常需在规定的背景噪声水平下，逐步升压至起始放电电压和熄灭电压，并测量规定试验电压下的视在放电量。
6. 接地电阻测试： 电位降法：在被测接地极E与辅助电流极C之间注入电流I，测量E与辅助电压极P之间的电压V，计算R=V/I。需合理布置电极位置（如直线法或夹角法）。
7. 接地连续性测试： 使用低阻测试仪或回路电阻测试仪，直接测量保护导体（PE线）与主接地端子（或接地极）之间的电阻，要求阻值极小（通常远小于1Ω）。