瓷绝缘子电气试验方法

1 范围

 

GB/T 775 的本部分规定了绝缘子一般通用的电气试验方法。

本部分适用于交流系统用瓷和玻璃绝缘子（包括瓷套管、 支柱绝缘子、 电器产品用瓷套、线路绝缘子）。

 

2 规范性引用文件

 

下列文件中的条款通过 GB/T 775 的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件， 其随后所有的修改单（不包括勘误的内容） 或修订版均不适用于本部分， 然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件， 其最新版本适用于本部分。

 

3 术语和定义

 

GB/T 2900.8 和 GB/T 2900.19 确立的术语和定义适用于 GB/T 775 的本部分。

 

4 试验的一般条件

 

4.1 试验电压波形与频率

 

试验用电压波形与频率应符合 GB/T 16927.1 的规定

 

4.1.1 雷电冲击电压应采用 1.2/50 μ s 标准雷电冲击波。除在产品标准中另有规定外， 试验电压值以峰值表示。实测冲击波与标准值之间的允许偏差为：

峰值：±3％；

波前时间：±30％；

半峰值时间：±20％。

 

4.1.2 操作冲击电压应采用 250/2500 μ s 标准操作冲击波。除在产品标准中另有规定外， 试验电压值一般是指预期峰值， 实测值与标准值之间的允许偏差为：

峰值：±3％；

波前时间：±20％；

半峰值时间：±60％。

 

4.1.3 工频试验电压一般应为频率(45～55) Hz 的交流电压。试验电压的波形应为近似正弦波， 且正半波峰值与负半波峰值的幅值差应小于 2％。若正弦波的峰值与有效值之比在√2±5％以内， 则认为高压试验结果不受波形畸变的影响。试验电压值通常指有效值。

 

4.2 试验电压的测量

 

试验电压的测量应采用 GB/T 16927.2 规定的认可测量装置进行测量。尤其在测量纹波、时间参数、 暂态过程或稳定性等时， 测量装置的响应特性应得到充分满足。

 

4.3 大气条件

 

4.3.1 标准参考大气条件

标准参考大气条件为：

温度 t 0 =20℃

压力 b 0 =101.3kPa

绝对湿度 h 0 =11g/m。

 

4.3.2 大气校正因数

外绝缘放电电压与试验时的大气条件有关。通常， 给定空气放电路径的放电电压随着空气密度或湿度的增加而升高；但当相对湿度大于 80％时， 放电会变得不规则（特别是当放电发生在绝缘表面时） 。

利用校正因数可将测得的闪络电压值换算到标准参考大气条件下的电压值，反之， 也可将标准参考大气条件下规定的试验电压值换算到试验条件下的电压值。

 

4. 4 湿试验

 

标准湿试验程序应符合GB/T 16927. 1-2011第4. 4条的规定。

推荐采用附录A的喷嘴型式， 推荐的量雨器见附录B。

淋雨率的计算公式如下：

 

 

5 试品及试品的布置与安装

 

5.1 试品的总体要求

 

5.1.1 试品应干燥、 清洁， 并带有其全部附件， 有些还应按产品标准装上对绝缘或测试参数有影响的其他附件（如线夹等） 。

 

5.1.2 户内试验的环境温度一般控制在（5～40） ℃， 无线电干扰等试验的试品还应满足与环境温度达到热平衡的要求。

 

5.2 试品的布置与安装

 

5.2.1 试品试验时的布置与安装应尽可能地相似于试品正常使用时的电场状况。即使是模拟试验， 亦应保证其外部电场与正常使用时没有明显差别。

试品与接地体或邻近物体的距离， 一般应不小于试品高压部分与接地部分间最小距离的1.5 倍。

在交流和正极性操作冲击电压高于 750kV（峰值） 的情况下， 当带电电极对邻近物体的距离不小于其对地距离时， 则邻近物体的影响可以忽略， 图 5 给出了最高试验电压同实际允许距离下限的关系。

在湿试验和污秽试验或试品上电压分布显然不受外部影响时， 在保证对邻近构件不发生闪络的条件下， 可取较小距离。

注：如试品和邻近物体的距离受到限制， 允许在试品的进出线端装设特制的屏蔽和防晕装置以防刷形放电， 但是此类装置应不影响试品内绝缘的电场。

 

5.2.2 由于悬式绝缘子的操作冲击电压特性在很大程度上取决于杆塔的结构形状和导体布局所构成的电场分布， 因此， 操作冲击电压试验的试品布置与安装要能确切代表运行条件，必要时应由制造厂和购买方共同提供安装布置的细节。

 

5.3 典型试品的标准安装方式

 

5.3.1 低压架空电力线路绝缘子

低压绝缘子一般安装见图 6、 图 7。其具体规定见 GB/T 1386.1—1997 第 6.1.1 条。

 

 

5.3.2 架空线路用刚性绝缘子

 

5.3.2.1 针式绝缘子

试品应按图 8 规定安装在直立的接地金属管上， 管的表面应光滑， 内径应与试品钢脚相配合（可用螺纹连接），管的长度应保证绝缘件最下边高出地面不小于 1m， 管的外径应不大于钢脚凸台尺寸。

 

 

5.3.2.2 线路柱式绝缘子

试品应按图 9 规定直立安装在一个水平接地的断面为 U 形的金属架的中央。U 形槽的凸缘应朝下， 槽的宽度与被试品底座的直径应大致相同， 其长度至少为试品高度的 2 倍。金属架安装面离地的高度应不小于 1m。

 

 

5.3.2.3 瓷横担绝缘子

直立安装使用的瓷横担绝缘子应按图 10 规定直立安装在接地金属支架上。水平安装使用的瓷横担绝缘子应按图 11 规定安装在接地金属支架上。金属支架宽度应大致为试品安装尺寸，长度不小于试品长度。试品离地高度不小于 1m，或为试品长度的两倍，两者中取较大者。

 

5.3.2.4 导体布置

以直径不小于 13mm 的金属导体作为高压电极，试验电压施加在导体与接地金属管（架）之间，导体用直径约为 2.5mm 的金属丝水平地绑扎在试品侧槽上（水平安装的试品导杆还应与试品轴线垂直）。导体长度应至少为试品高度的 4 倍，金属丝沿导体两边缠绕的距离约为上部伞径的 2 倍，且伸出长度相等。如果刚性绝缘子带有线夹，则导体应安装在线夹内。

 

5.3.3 悬式绝缘子

 

5.3.3.1 标准短串

绝缘子标准短串用一接地金属绳（或其他适宜的导线） 垂直地悬挂在支持构架上。绝缘子金属件最上端与支持结构之间的距离应不小于 1m， 在绝缘子串长度 1.5 倍距离内不应有其他物体靠近绝缘子。将一根长度为 3m， 直径为 25mm 的金属导体（棒或管） 连接到试品下端的金具上， 并处于水平状态。从试品绝缘子最下端伞裙到导体的上表面的距离应尽可能的短， 但应大于最下端绝缘子伞径的 0.5 倍。应采取措施避免从导体两端发生闪络。

 

5.3.3.2 绝缘子串或绝缘子组（当不要求进行操作冲击试验时）

试品按图 12 规定用接地的金属绳（或其他适宜的导线） 垂直地悬挂在支持构架上。试品金属附件的最上端与支持构架间的距离应不小于 1m。试品与地面及周围物体的距离应不小于 1m， 或为试品高度（或串长） 的 1.5 倍， 两者中取较大者。

 

以直径约为试品或试品串长度的 1.5％， 最小为 25mm 的直而光滑的金属导体（棒或管）作为高压电极， 试验电压施加在导体与接地金属支架之间。导体应水平地安装在试品下部金具上。导体长度应至少为试品长度的 1.5 倍， 并且不小于 2m。导体上表面与试品绝缘件最下端伞裙间的距离应尽可能地短， 但应不小于最下端绝缘子伞径的 0.5 倍， 并应采取措施避免从导体端部闪络。

 

5.3.3.3 绝缘子串或绝缘子组（当要求进行操作冲击试验时）试品按图 13 规定垂直悬挂在接地的模拟杆塔和横担上， 横担用水平构件模拟， 试品应在其一端， 另一端是模拟杆塔的垂直构件。每个构件朝着试品的面的宽度至少为试品串长度的 20％， 且不小于 400mm。试品轴线至模拟杆塔的垂直构件的距离为试品串长的 1.2～1.5倍。试品最高点至模拟横担的水平构件最低部位的距离约为 300mm， 模拟杆塔横担离地高度至少能使导体离地面高度约为试品串长度的 1.5 倍， 且不小于 6m。其他物体离试品的距离不得小于 1.5 倍串长。

 

 

将由两根分裂导体组成的导体束， 安装在试品下部金具上， 与横担成 90º 角。导体束的两根分裂导体应采用水平间隔棒使其保持平行， 其距离约等于试品串长度的 1/10， 导体的长度至少约为试品长度的 2 倍。分裂导体直径应为试品长度的 0.75％～1.5％， 并应采取措施（例如装金属环） 避免从导体束两端闪络。

 

5.3.4 交流牵引线路绝缘子

 

5.3.4.1 腕臂支撑绝缘子

试品应按图 14 规定与水平线成 45º 角安装在接地的金属杆上， 杆的表面应光滑， 杆的长度应不小于 1m。在试品的上端插上一根长约 1m、 杆径约为试品安装管内径的金属杆作高电极， 金属杆与试品中心轴成一直线。试品与其他物体的距离应不小于 1m， 或为试品高度的 1.5 倍， 两者中取较大者。

 

5.3.4.2 悬挂式绝缘子

试品按本部分 5.3.3 安装。

 

5.3.5 支柱绝缘子

 

5.3.5.1 未规定进行操作冲击试验时的标准安装布置

试品应按图 15 规定直立地安装在具有一个接地的水平 U 形槽金属构架的中央， U 形槽凸缘应朝下， 其安装面的宽度与被试品安装面的直径应大致等同， 其长度至少为试品高度的2 倍。高度为 1.8m 以下的试品， 金属架安装面离地的高度应不小于 1m， 对于更高的试品应至少为 2.5m。试品与周围物体的距离应不小于 1m， 或为试品高度的 1.5 倍， 两者中取较大者。

将一圆柱形导体固定于试品顶端作为高压电极， 并使其处于水平状态且垂直于接地支架。导体的长度应至少为试品高度的 1.5 倍， 并应从其顶端每侧至少伸出 1m， 导体的直径应约为试品高度的 1.5％， 但最小为 25mm。试验电压施加在导体和接地支架间。

 

5.3.5.2 要求进行操作冲击试验时的标准安装布置

试品应直立安装在接地金属架上， 金属架上面部分应有一个正方形安装面， 边长为被试品底座安装面直径的（1～2） 倍。金属架高度规定于表 2。安装面以下支架的形状应不影响试验结果， 为此目的应使支架高度 50％以上部分不得超出安装面的垂直投影区。试品与其他物体的距离应不小于试品高度的 1.5 倍。

 

以直径为试品高度的（1.5～2） ％的直而光滑的金属圆柱形导体作为高压电极， 试验电压施加在导体与接地金属架之间。导体应水平地安装在试品顶端中间， 且导体在两边伸出的长度相等， 导体长度应至少为试品高度的 1.5 倍， 最好至少为试品高度的 2 倍， 并应采取措施（例如均压环） 避免从导体两端闪络。

 

5.3.6 穿墙瓷套管

 

试品应按图 16 的规定水平安装在面积为 1.5m× 1.5m（对 35kV 以上套管为 1.6m×1.6m） ， 厚度为 50mm 的接地金属假墙的中心部位。假墙中心部位开孔尺寸应大于穿墙套管的绝缘件直径， 或大于反装法兰的圆柱体直径。试品与地面及其他物体的距离应不小于试品长度的 0.75 倍， 且不小于 1m。

 

 

试品的导杆用作高压电极（母线式套管应安装上与实际使用相同的导体） ， 试验电压施

加在导体与接地金属假墙上。

 

5.3.7 模拟实际运行状态的安装

本部分未规定的其他类别的绝缘子， 或当有协议时， 试验可在模拟运行状态的条件下进行， 例如绝缘子安装在模拟运行时的安装构件上， 并装上绝缘子在运行时的所有附件（包括保护装置） ， 模拟运行条件的程度和可能影响绝缘子性能的程度应由供需双方协议。也可参照本部分 5.2。

 

6 试验

 

6.1 一般规定

试验程序中关于采用包压的极性， 用两种极性试验时极性的顺序、 加压次数、 时间间隔应在考虑试验结果的准确度、被测特性与极性的关系以及重复施加电压引起逐渐劣化的可能性之后在产品标准中作出规定。

本章中未规定具体安装方法的试验项目应按第 5 章规定安装。

湿试验人工雨条件和测量见本部分 4.4。除此之外， 湿试验的试验程序与干试验程序相同。

 

6.2 冲击耐受电压试验

 

6.2.1 采用耐受程序的耐受电压试验

应使用正极性和负极性两种冲击波。但是， 当已知某种极性冲击波能得到较低闪络电压时， 用该种极性试验即可。

耐受试验应按本部分 4.3 校正所得的电压下进行。

试验时， 应调整冲击电压发生器使之产生所需要的冲击波形， 然后升高电压至规定的耐受电压， 共施加 15 次的冲击波， 如果闪络次数不超过 2 次， 则试品通过本试验。

试品经过试验后不应有损坏（包括绝缘体的击穿， 但不包括绝缘件表面上的轻微放电痕迹或胶装物及其他材料的碎片脱落） 。

 

6.2.2 采用 50％闪络程序的耐受电压试验

应使用正极性和负极性两种冲击波。但是， 当已知某种极性冲击波能得到较低闪络电压时， 用该种极性试验即可。

试验时， 应调整冲击电压发生器使之产生所需要的波形。然后选取接近于 50％闪络电压水平的一个电压 U k 作为起始点， 再选取一个约为 U k 的 3％的电压间距Δ U。在 U k 点施加一次冲击， 如果不发生闪络， 则下次施加 U k +Δ U 的冲击电压；如果在 U k 水平上发生闪络，则下次施加 U k -Δ U 的冲击电压。这一程序应重复 30 次。每次冲击水平由前次冲击结果来确定， 记录在每个 U v 电压下施加的冲击次数， n v 。确定第一个有用的起始电压值， 应是在随后的试验过程中出现过两次或更多次冲击的那个电压值， 以避免由于 U k 取得太高或太低而引起的误差。50％闪络电压由下式确定：

50％闪络电压应按 4.3 进行校正。如果 50％闪络电压不小于规定的雷电冲击耐受电压的1/（1-1.3 σ ） =1.040 倍、 操作冲击耐受电压的 1/（1-1.3 σ ） =1.085 倍时， 则认为试品通过本试验（ σ 为标准偏差， 雷电冲击 σ 假定为 3％， 操作冲击 σ 假定为 6％） 。

试品经过试验后不应有损坏（包括绝缘体的击穿， 但不包括绝缘件表面上的轻微放电痕迹或胶装物及其他材料的小碎片脱落） 。

 

6.2.3 陡波冲击电压试验

按 JB/T 7616 的规定进行。

 

6.3 工频电压试验

 

6.3.1 工频耐受电压试验

耐受试验应在按 4.3 校正所得的电压下进行。

试验时， 先施加约 75％的规定试验电压， 然后以每秒约 2％试验电压的速率上升至规定的耐受电压， 保持 1min， 不应发生闪络或绝缘体击穿， 然后迅速降压， 但不应突然截断电源。

 

6.3.2 工频闪络电压试验

试验时， 先施加约 75％的规定闪络电压， 然后以每秒约 2％试验电压的速率上升至闪络，闪络电压以 5 个连续测定的闪络值的算术平均值计算。闪络电压值应按 4.3 的规定进行校正。

 

6.4 无线电干扰试验

按 JB/T 3567 的规定进行。

 

6.5 可见电晕电压试验

试品必须干燥而洁净， 按第 5 章规定安装在暗室中， 并应避免试验设备引线、 接头等产生电晕。

试验应在全黑条件下进行， 观测者应在全黑条件下停留 15min 以上， 以适应全黑条件下的观测。

试验时逐步升高施加在试品上的电压， 直至观察到试品电晕的产生， 维持 5min；然后逐步降低施加在试品上的电压， 直至试品的电晕消失为止， 维持 5min。（当确实不能观察到电晕放电而只能听到电晕的吱吱响声时， 可根据吱吱响声完全消失时为止） ， 消失时的电压即为可见电晕电压。上述试验重复三次， 取其平均值。当可见电晕电压试验不在海拔高度为零的地点上进行时， 则应将试验实测结果乘以系数 K a ：

 

 

6.6 污秽试验

按 GB/T 4585.1 和 GB/T 4585.2 的规定。

 

6.7 击穿电压试验

 

6.7.1 工频击穿电压试验

 

6.7.1.1 试品与试品安装

试品必须干燥而洁净， 并按其类别的安装方式进行安装。试品应完全浸入绝缘油中， 浸入时应避免伞裙下窝藏空气。

 

6.7.1.1.1 针式绝缘子

用直径（8～10） mm 的金属弹簧套在试品的侧槽内， 并在顶槽上固定一根直径为 12mm、长度为试品最大伞径 1.25 倍的导杆， 导杆两端各装一个 15mm 直径的金属球， 钢脚为另一电极， 电压加在导杆与钢脚之间。

 

6.7.1.1.2 盘形悬式绝缘子

试品的铁帽和钢脚作为两个电极， 电压施加在两电极之间。

 

6.7.1.1.3 支柱绝缘子（对 B 型绝缘子）

试品的上下两个金属附件作为两个电极， 电压加在两个电极之间。有内腔的试品， 内腔均应封闭， 以避免绝缘油浸入。

 

6.7.1.1.4 穿墙瓷套管

试品内腔均应封闭， 以避免绝缘油浸入。试品的导杆和中间法兰作为两电极， 电压加在两个电极之间。

 

6.7.1.1.5 其他类型的试品

在正常运行时承受电压作用的金属附件之问施加电压。

 

6.7.1.2 试验用油与容器

试验用油的击穿电压为（10～20） kV， 油的电阻率控制在（10 6 ～10 8 ） Ω · m 之间。

试验用盛油容器宜采用绝缘材料制成， 容器尺寸应能使试品自由地旋转于容器中而不触及内壁。

若容器是用金属材料制成时， 则容器的尺寸应能使试品的任何部位与容器内壁的最短距离不小于试品最大伞径的 1.5 倍。

 

6.7.1.3 试验程序

试验时， 对试品施加工频电压。电压应尽快地升高， 但应与测量仪表指示相一致。升压至规定的击穿电压， 如试品不发生击穿， 则通过本试验。

当有特殊要求提供击穿电压数据时， 电压可升至试品被击穿为止， 击穿时的电压即为试品的实际击穿电压。

 

6.7.2 壁厚工频击穿电压试验

本试验适用于大型瓷套瓷壁击穿特性的试验。

 

6.7.2.1 试品与电极布置

试品可以是整体绝缘套， 或从绝缘套上取下的试块。试品两面贴上面积不小于 10cm 2的金属薄片， 试块尺寸应保证在贴上金属薄片电极以后不致于在试块边缘产生闪络。

当采用试块作试品时， 试验应在绝缘油中进行， 试验用绝缘油和容器应符合 6.7.1.2 规定。

 

6.7.2.2 试验程序

试验时， 对试品施加工频电压。电压应尽快地升高， 但应与测量仪表指示相一致。升压至规定的击穿电压， 如试品不发生击穿， 则通过本试验。

当要求提供击穿电压数据时， 电压可升至试品被击穿为止， 击穿时的电压即为试品的实际击穿电压。

 

6.8 逐个电气试验

 

6.8.1 试品与试品安装

试品必须干燥而洁净， 并按其类别的安装方式进行安装。

 

6.8.1.1 针式绝缘子

试品倒放在接地金属板上， 钢脚作为高压电极， 对未胶装的试品可在胶装孔内插入一根金属杆作为高压电极。电压施加在接地金属板与钢脚或金属杆之间。

 

6.8.1.2 盘形悬式绝缘子

试品放置方向不作规定， 但不应使火花电压降低。电压应施加在试品两个金属附件之间。

 

6.8.1.3 穿墙瓷套管

试验电压施加在试品导杆与中间金属法兰之间。未装配金属附件的试品， 应安装上实际使用的导电杆和类似金属法兰的附件。

 

6.8.1.4 支柱绝缘子（对 B 型绝缘子）

在正常运行时承受电压作用的附件之间施加电压。未装配的支柱绝缘子， 在绝缘件孔内插入金属杆（或金属链） 作为电极。

 

6.8.1.5 电器瓷套

将瓷套一端封闭注满水或在瓷套内壁贴上金属薄板（或金属网等） 作为一个电极， 瓷套外部主体表面（成形时的接口或其他） 用湿布或其他导体（链条、 金属丝等） 绑扎作为另一电极（已胶装金属附件时， 金属附件作为电极） ， 电压施加在两电极之间。

 

6.8.1.6 其他类型的试品

在正常运行时承受电压作用的附件之间施加电压。

 

6.8.2 试验装置

试验变压器高压侧应串联一个适当的限流电阻， 此电阻应能保护变压器和使试品表面在试验时能够产生频繁的火花而非闪络。

在试验回路中应在每一只试品上串联一个（7～12） mm 的火花间隙或采用其他方法，以鉴别被击穿的试品。

 

6.8.3 试验程序

 

6.8.3.1 工频火花电压试验程序

试验时对试品施加的电压， 应能使试品表面产生频繁的火花放电。施加电压的时间为连续 5min。如果试验过程中有试品被击穿或其他不正常现象而使试验中断时， 则应在剔除被击穿的试品或消除不正常现象后， 重新进行连续 5min 试验。

试验时被击穿的或异常发热的（不包括由于火花通道造成的局部发热） 试品应作废品处理。

 

6.8.3.2 工频耐受电压试验程序

本试验适用于电器瓷套或因结构上的原因不能在试品的表面产生火花放电的绝缘子。

耐受试验应在按相应的产品标准规定的并按 4.3 校正所得的电压下进行。

试验时， 先施加约 75％的规定试验电压， 然后以每秒约 2％试验电压的速率升压至规定的耐受电压， 保持 5min， 试品不应被击穿。