第四节
影响测量结果的因素

一、高压连接导线对地泄漏电流的影响

由于接往被试设备的高压导线是暴露在空气中的，当其表面场强高于约20kV/cm时（决定于导线直径、形状等），沿导线表面的空气发生电离，对地有一定的泄漏电流，这一部分电流会经过回路而流过微安表，因而影响测量结果的准确度。电晕电流流动的路径见图2-12。由图可见，微安表中的读数I _∑ 为

式中 I _L ——泄漏电流；

I _y ——电晕电流。

分析图2-12可知，要不使电晕电流流过微安表，唯一的方法是把微安表移至被试设备的上端（即图2-3中的位置Ⅰ），然而要把微安表固定在被试设备的上端是比较困难的。所以，一般都是把微安表固定在升压变压器的上端，这时就必须用屏蔽线作为引线，也要用金属外壳把微安表屏蔽起来，如图2-21所示。

屏蔽线可以用低压的软金属线，因为屏蔽和芯之间的电压极低，只是仪表的压降而已，金属的外层屏蔽一定要接到仪表和升压变压器引线的接点上，要尽可能地靠近升压变压器出线。这样，电晕虽然还照样发生，但只在屏蔽线的外层上产生电晕电流，而这一电流就不会流过微安表，这样，可以完全防止高压导线电晕放电对测量结果的影响。由上述可知，这样接线会带来一些不便，为此，根据电晕的原理，采取用粗而短的导线，并且增加导线对地距离，避免导线有毛刺等措施，可减小电晕对测量结果的影响。

二、表面泄漏电流的影响

泄漏电流可分为体积泄漏电流和表面泄漏电流两种，如图2-22所示。表面泄漏电流的大小，主要决定于被试设备的表面情况，如表面受潮、脏污等。若绝缘内部没有缺陷，而仅表面受潮，实际上并不会降低其内部绝缘强度。为真实反映绝缘内部情况，在泄漏电流测量中，所要测量的只是体积电流。但是在实际测量中，表面泄漏电流往往大于体积泄漏电流，这给分析、判断被试设备的绝缘状态带来了困难，因而必须消除表面泄漏电流对真实测量结果的影响。

消除的办法一种是使被试设备表面干燥、清洁，且高压端导线与接地端要保持足够的距离；另一种是采用屏蔽环将表面泄漏电流直接短接，使之不流过微安表I ［见图2-22（b）］。

三、温度的影响

与绝缘电阻测量相似，温度对泄漏电流测量结果有显著影响。所不同的是温度升高，泄漏电流增大。经验证明，温度每增高10℃时，发电机的泄漏电流约增加0.6倍。

由于温度对泄漏电流测量有一定影响，所以测量最好在被试设备温度为30～80℃时进行。因为在这样的温度范围内，泄漏电流的变化较为显著，而在低温时变化小，故应在停止运行后的热状态下进行测量，或在冷却过程中对几种不同温度下的泄漏电流进行测量，这样做也便于比较。

四、电源电压的非正弦波形对测量结果的影响

在进行泄漏电流测量时，供给整流设备的交流高压应该是正弦波形。如果供给整流设备的交流电压不是正弦波，则对测量结果是有影响的。影响电压波形的主要是三次谐波，它对正弦波电压的影响如图2-23所示。

图2-23（a）属于平顶波，它的合成波最大值比基波的最大值小。这种波形对泄漏电流测量所引起的后果只是使加于被试设备上的试验电压低了一些，整流后的直流电压达不到交流电压有效值的 倍。除此之外，没有什么大的影响。并且这种波形在实际中是极少见到的，故可不予考虑。

图2-23（b）所示属于尖顶波，这种波形对测量结果的影响较大，因为它的合成波最大值要比基波最大值大。因此，当电源侧波形属于这种形状时，整流后加于被试设备上的直流电压要大于交流基波电压有效值的 倍。具体大多少要看波形畸变的程度，波形畸变愈严重，大得愈多。

这种尖顶的波形在实际的泄漏电流测量中，是经常存在的，只不过是在“尖”的程度上有所差别罢了。

必须指出，在泄漏电流测量中，调压器对波形的影响也是很大的。实践证明，自耦变压器畸变小，损耗也小，故应尽量选用自耦变压器调压。另外，在选择电源时，最好用线电压而不用相电压，因相电压的波形易畸变。

这种尖顶波对泄漏电流测量的影响，就是使直流电压比交流电压有效值的 倍大，如果直流电压仍采用在交流侧间接测量并乘以 的方法来换算的话，就要产生误差。当泄漏电流测量时所加的电压接近于整流设备的最大使用电压时，就可能发生损坏整流设备的事故。例如，在35kV电缆的泄漏电流测量中，所加的电压是直流110kV，如硅堆的额定反峰电压为220kV，数值上是刚好的。但如果采用感应调压器而且电压又是在交流侧测量然后换算的话，那么当换算出的电压是110kV时，实际电压早就超过了这一数值。所以，在试验电压接近于硅堆额定及峰电压时，要注意这一现象，并要从各个方面采取措施加以避免。

如果电压是直接在高压直流侧测量的，则上述影响可以消除。

五、加压速度对测量结果的影响

对被试设备的泄漏电流本身而言，它与加压速度无关，但是用微安表所读取的并不一定是真实的泄漏电流，而可能是包含吸收电流在内的合成电流。这样，加压速度就会对读数产生一定的影响。对于电缆、电容器等设备来说，由于设备的吸收现象很强，真实的泄漏电流要经过很长的时间才能读到，而在测量时，又不可能等很长的时间，大都是读取加压后1min或2min时的电流值，这一电流显然还包含着被试设备的吸收电流，而这一部分吸收电流是和加压速度有关的。如果电压是逐渐加上的，则在加压的过程中，就已有吸收过程，读得的电流值就较小；如果电压是很快加上的，或者是一下子加上的，则加压过程中就没有完成吸收过程，而在同一时间下读得的电流就会大一些，对于电容量大的设备都是如此，而对电容量很小的设备，因为它们没有什么吸收过程，则加压速度所产生的影响就不大了。

但是按照一般步骤进行泄漏电流测量时，很难控制加压的速度，所以对大容量的设备进行测量时，就出现了问题。根据有关资料介绍：曾对一条三芯电缆做过测量，以3kV、6kV、9kV、12kV、16kV等不同电压一次加压，测得的结果如表2-2所示。根据测量结果，计算出的三相不对称系数为

但后来又以每隔1min升压1kV的速度加压，其结果如表2-3所示。

比较表2-2和表2-3可见：

（1）后者泄漏电流的绝对值减小了。

（2）三相不对称系数K=1.1，也减小了。

产生这种现象的原因是吸收现象。

由上述分析可知，为了能较准确地测量泄漏电流的数值，应采取逐级加压的方式，同时升压速度和电压稳定时间也应加以规定，否则测出的数值不但没有意义，甚至会造成误判断。在上例中若按表2-2测量结果判断，设备要退出运行，而实际上绝缘良好。

根据有关资料介绍，每一级加压的数值可定为全部试验电压的1/4～1/10左右，每级升压后停30s，然后再进行第二次升压。

六、微安表接在不同位置时对测量结果的影响

在测量接线中，微安表接的位置不同，测得的泄漏电流数值也不同，因而对测量结果有很大影响。图2-24所示为微安表接在不同位置时的分析用图。由图可见，当微安表处于μA ₁ 位置时，此时升压变压器T的C _B 及C ₁₂ （低压绕组可看成地电位）和稳压电容C的泄漏电流与高压导线的电晕电流都将有可能通过微安表。这些试具的泄漏电流有时甚至远大于被试设备的泄漏电流。在某种程度上，当带上被试设备后，由于高压引线末端电晕的减少，总的泄漏电流又可能小于试具的泄漏电流，这使得企图从总的电流减去试具电流的做法将产生异常结果。特别是当被试设备电容量很小，又没有装稳压电容时，在不接入被试设备来测量试具的泄漏电流时，升压变压器T的高压绕组上各点的电压与接入被试设备进行测量时的情况有显著的不同，这使上述减去所测试具泄漏电流的办法将产生更大的误差。所以当微安表处于升压变压器的低压端时，测量结果受杂散电流影响最大。

为了既能将微安表装于低压端，又能比较真实地消除杂散电流及电晕电流的影响。可选用绝缘较好的升压变压器，这样，升压变压器一次侧对地及一、二次侧之间杂散电流的影响就可以大大减小。经验表明，一、二次侧之间杂散电流的影响是很大的。另外，还可将高压引线用多层塑料管套上，被试设备的裸露部分用塑料、橡胶之类绝缘物覆盖上，能提高测量的准确度。例如，采取上述措施后，在11kV电缆上加压50kV仅测到2μA的泄漏电流。

除采取上述措施外，也可将接线稍加改动。如图2-24所示，将1、2两点，3、4两点连接起来（在图中用虚线表示），并将升压变压器和稳压电容器对地绝缘起来。这样做能够得到较为满意的测量结果，但并不能完全消除杂散电流等的影响，因为高压引线的电晕电流还会流过微安表。

当被试设备两极对地均可绝缘时，可将微安表接于μA ₂ 位置，即微安表处于被试设备低电位端。此位置除了受表面泄漏的影响外，不受杂散电流的影响。

当微安表接于图2-24中的μA位置时，如前所述，若屏蔽很好，其测量结果是很准确的。

七、试验电压极性的影响

（一）电渗现象对不同极性试验电压下油纸绝缘电气设备的泄漏电流测量值的影响

电渗现象是指在外加电场作用下，液体通过多孔固体的运动现象，它是胶体中常见的电动现象之一。由于多孔固体在与液体接触的交界面处，因吸附离子或本身的电离而带电荷，液体则带相反电荷，因此在外电场作用下，液体会对固体发生相对移动。电渗现象最初是由F.罗伊斯在1809年观察到的。

运行经验表明，电缆或变压器的绝缘受潮通常是从外皮或外壳附近开始的。根据电渗现象，电缆或变压器绝缘中的水分在电场作用下带正电，当电缆芯或变压器绕组加正极性电压时，绝缘中的水分被其排斥而渗向外皮或外壳，使其水分含量相对减小，从而导致泄漏电流减小；当电缆芯或变压器绕组加负极性电压时，绝缘中的水分会被其吸引而渗过绝缘向电缆芯或变压器绕组移动，使其绝缘中高场强区的水分相对增加，导致泄漏电流增大。电缆及变压器在不同极性的电压作用下，水分在绝缘中的移动情况如图2-25所示。

图2-26所示为对电缆和变压器进行实测的接线图。为测量方便，将被试设备外皮或外壳对地绝缘，微安表接于低电位端，测量结果列于表2-4、表2-5、表2-6中。

由表2-4、表2-5、表2-6可知：

（1）试验电压的极性对新的电缆和变压器的测量结果无影响。因为新电缆和变压器绝缘基本没有受潮，所含的水分甚微，在电场作用下，电渗现象很弱，故正、负极性试验电压下的泄漏电流相同

（2）试验电压的极性对旧的电缆和变压器的测量结果有明显的影响，基本规律如下：

1）对受潮的绝缘，当外加电压为额定试验电压的50%～80%时，试验电压的极性对泄漏电流影响最大，绝缘中的场强足以使其中的水分充分移动，导致负极性试验电压时绝缘中高场强区含有水分相对增加较多，而正极性试验电压的绝缘中含有的水分相对较少，两种因素综合起来使I ^- /I ⁺ 有较大值。

2）不管屏蔽与否，负极性试验电压下的泄漏电流总是大于正极性试验电压下的泄漏电流。这是因为电渗现象主要发生在绝缘内部，只影响体积泄漏电流，所以只要外界干扰和表面泄漏电流不起主导作用时，上述规律总是成立的。

基于上述原因，油纸绝缘电力设备受潮愈严重，I ^- 与I ⁺ 的差别愈显著。所以用负极性试验电压进行泄漏电流测量较为严格，易于发现绝缘缺陷。

（二）试验电压极性效应对引线电晕电流的影响

在不均匀、不对称电场中，外加电压极性不同，其放电过程及放电电压不同的现象，称为极性效应。

根据气体放电理论，在直流电压作用下，对棒—板间隙而言，其棒为负极性时的火花放电电压比棒为正极性时高得多，这是因为棒为负极性时，游离形成的正空间电荷，使棒电极前方的电场被削弱；而在棒为正极性时，正空间电荷使棒电极前方电场加强，有利于流注的发展，所以在较低的电压下就导致间隙发生火花放电。

对电晕起始电压而言，由于极性效应，会使棒为负极性的电晕起始电压较棒为正极性时略低。这是因为棒为负极性时，虽然游离仍从电场最强的棒端附近开始，但正空间电荷使棒极附近的电场增强，故其电晕起始电压较低；而棒为正极性时，由于正空间电荷的作用犹如棒电极的“等效”曲率半径有所增大，故其电晕起始电压较高。

在进行直流泄漏电流试验时，其高压引线对地构成的电场可等效为棒—板电场，实测棒—板电极的起始电晕电压U ₀ 负极性和正极性分别为2.25kV和4kV，即 。所以外施直流试验电压极性不同时，高压引线的电晕电流是不同的。表2-7列出了在不同极性试验电压下，高压引线电晕电流的测量结果。

由表2-7可见，40kV下的电晕电流负极性较正极性高50%～80%，这对泄漏电流较小的电力设备（如少油断路器），高压引线电晕电流对其测量结果将有举足轻重的影响，有时甚至导致出现负值现象，现场预防性试验经验证明了这一点。

综上所述，直流试验电压极性对电力设备泄漏电流的测量结果是有影响的。对油纸绝缘电力设备，采用负极性试验电压有利于发现其绝缘缺陷。而从消除引线电晕电流影响的角度出发，宜采用正极性试验电压。 /LpKChXCf63m0ku/AC5ZeMyx6KsbzFNdYKcY+i7mvt1D5VaqvC9rrxZBaYV715Z7