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电气设备绝缘综合实验(2012.12) §1 固体绝缘体积电阻测量实验 §2 固体绝缘击穿电压测量实验 §3 外绝缘泄漏电流测量实验 高压电气设备的绝缘有内绝缘与外绝缘之分。内绝缘包括固体绝缘(例如电缆的XLPE绝缘)、液体绝缘(例如变压器油绝缘)、气体绝缘(例如组合电器的SF6绝缘)、真空绝缘(例如真空断路器灭弧室内的绝缘)。外绝缘包括变电站支柱绝缘子外绝缘、变电站各种套管外绝缘、输电线路悬式绝缘子外绝缘等。本次实验我们主要进行内绝缘中固体绝缘的绝缘电阻和击穿电压测量实验，外绝缘中悬式和支柱绝缘子的泄漏电流测量实验。 绝缘电阻测量采用兆欧表(手摇表)和电子式兆欧表，试品是电缆。击穿电压测量采用球电极，试品是绝缘薄膜。泄漏电流测量采用示波器和无线通信方式,试品是悬式和支柱绝缘子。 下面分别对§1、§2、§3的理论和实验部分进行介绍： §1 绝缘电阻测量理论部分 1.1 绝缘电阻及吸收现象 绝缘电阻与电阻率定义: 绝缘电阻：施加于绝缘体上两导体之间的直流电压与流过绝缘体的泄漏电流（稳态）之比，即： R=U/I 式中：R——绝缘电阻（Ω） U——直流电压（V） I——泄漏电流（A） 绝缘电阻R为体积电阻Rv和表面电阻Rs的并联 体积电阻Rv为施加于绝缘体上两导体之间的直流电压与流过绝缘体内部的泄漏电流之比，即 体积电阻率为施加于绝缘体上两导体之间的直流电场强度与流过绝缘体内部的泄漏电流密度之比，即 h ——绝缘体厚度(m) A ——电极面积(m2) Ev ——绝缘体内电场强度(V/m) Jv ——绝缘体内电流密度(A/m2) ——体积电阻率(Ω·m) 表面电阻Rs为施加于绝缘体上两导体之间的直流电压与流过绝缘体表面的泄漏电流之比，即： d —— 导体间距离(m); l —— 导体的长度(m); Es —— 表面电场强度(V/m); a —— 电流线密度(A/m); —— 表面电阻率(Ω) 测量绝缘电阻可采用二电极和三电极两种电极系统。二电极：无法将体积电流和表面电流分开；三电极：可分别测量体积电阻和表面电阻。 表面电阻受环境影响很大，例如表面脏污、受潮等,体积电阻可表征固体绝缘的性能。我们测量绝缘电阻时使用三电极系统，或使用两测量电极外加一屏蔽电极，通过将屏蔽电极直接接地的方式可以将表面电流短路掉，这样就实现了只测量体积电阻。 绝缘材料并不是完全不导电，只是导电性能很差而已。绝缘材料、半导体及导体的导电能力都可以用材料的电导率或者电阻率来衡量。表1-1列出了绝缘材料、半导体与金属导体电阻率的区别。 表1-1各种材料电阻率的比较 项目 材料 电阻率（Ω·m） 载流子 与温度关系 表达式 图形表示 绝缘材料 108～1022 杂质及离子 R = R0eB(t-t0) 半导体 10-2～108 空穴与电子对 导体 10-8～10-2 自由电子 R = R0[1+α(t-t0)] 比较表1-1中的导体电阻与温度的关系及绝缘材料电阻与温度的关系可以看出，绝缘材料的电阻随温度升高而快速下降，但是导体的电阻随温度升高而线性增大。如果给绝缘材料加直流电压，试验接线如图1-1，从微安表的读数即可知道绝缘材料中流过的电流。 图1-1 绝缘材料的吸收现象的试验接线 在刚加上直流电压的瞬间，泄漏电流 i 比较大，随着加压时间的增长，泄漏电流 i 迅速衰减。一般情况下，当加压时间达1min 以上时，电流 i 不再随时间而变化，趋于—个稳定不变的数值。它随时间的变化如图1-2 所示，在直流电压下，绝缘中泄漏电流随时间而变化的这种现象，称为绝缘介质的吸收现象。因此这条电流曲线,即绝缘材料中的电流随时间变化的曲线就叫吸收曲线。 图1-2 电介质的吸收现象－吸收曲线 干燥绝缘材料的吸收曲线 (2)受潮绝缘材料的吸收曲线 如果是给导体加上直流电压,那么导体中流过的是不随时间发生变化的电流，这和绝缘材料中的电流大不相同。这是因为绝缘材料中存在有有损极化和无损极化，而且绝缘材料还有一定的导电能力，直观反映出来，就是绝缘材料可以用图1-3所示的等值电路来表示。 图1-3 绝缘材料的等值电路 流过这三条支路的总电流就是流过绝缘材料的总电流。 i = ig + ia + ic 其中，ig：电导电流；ia：吸收电流；ic：电容电流 绝缘电阻R f： 绝缘电阻是指对绝缘施加一定的直流电压时，绝缘中流过泄漏电流ig，应用欧姆定律确定的比值 R f = U— / ig 上式中，R f