第1章 介电耐受测试技术基础
　　1.1 概述
　　在过去的一百多年中，高压输电电压等级从10kV发展到接近1200kV（见图1－1），这也带动了高电压工程的巨大发展，包括许多新型绝缘材料和技术的引人、电场的精确计算、电场下介电现象的认识以及气体放电过程的掌握等。然而，迄今为止，仍然离不开高电压试验来验证电气设备的仿真计算、结构设计以及制造工艺等的合理性。究其原因，是由于绝缘材料存在不可避免的缺陷、结构设计与加工的偏差以及制造和装配的误差等。不管是交流输电，还是直流输电，输电系统中所有的一次（高压）设备都必须进行高电压试验，希望通过高电压试验来校验材料选择、结构设计以及制造与装配工艺等的合理性，并发现上述过程中的潜在缺陷，以保证电气设备在实际使用中能够长期地可靠、安全运行。可见，高电压试验对高电压与绝缘技术十分重要，加之其所采用的一些手段非常特殊、技术非常复杂，它已成为高电压与绝缘技术领域的一个重要方面。
　　高电压试验的本质就是介质耐受场强的测试对被试设备施加几倍于额定电压的高电压，在设备内部介质材料上形成几倍于运行时的电场应力，并持续一定时间，以验证被试设备的绝缘性能。对于电力系统中的电气设备，其绝缘介质不仅经常受到工作电压下的电场作用，而且还会受到例如大气过电压、内部过电压等下的电场作用。为了验证电气设备在长时工作的电场应力及暂态过电压的瞬时电场应力下是否能可靠工作，所施加电压的种类和高低应能反映上述电场应力的作用。电气设备所受到的电场应力种类和高低取决于电力系统的配置、采用的设备类型、环境条件等。随着高压输电向超特高压发展，设备的结构尺寸也越来越大，这就需要施加更高的电压，来满足大尺寸电气设备耐受场强的测试要求，如图1－2所示。近几年来，由于超特高压输电工程的发展，要想研究设备内绝缘以及外绝缘在各种电场应力下的绝缘击穿规律与介电耐受数值，所需要的电压比电气设备耐受试验电压还要高。因此，目前我国和世界上大多数工业发达国家都具有2250kV试验变压器以及6000kV冲击电压发生器。
　　随着大容量电力输送的需要，交流输电和直流输电相互配合构成了现代电力传输系统，介电耐受试验内容也发生了变化。对于高压直流输电，除了要进行交流设备需要进行的工频、雷电和操作冲击耐受试验外，还要进行直流耐受以及直流极性反转的耐受试验。但对于直流输电设备，不存在额定电压的概念，这是因为高压直流输电的标称电压和电流是根据电力电子元件进行优化的（当HVDC输电网形成后，也可以引入额定电压）。因此，绝缘配合标准IEC60071.5并没有规定直流输电设备的试验电压，只提供了由标称电压来计算试验电压的公式。另外，高压直流设备的雷电冲击和操作冲击试验电压间的差异要小于高压交流设备（参考图1－2和图1－3）。对于额定电压相同的高压交流设备，由于绝缘配合对可靠性、安全性及经济性有不同的要求，其保护水平也就不同，试验电压也就会存在差异。
　　电力系统的可靠性不仅依赖于所有电气设备在各种电场应力下的绝缘性能，而且依赖于不同设备耐受电压间的配合关系。因此，绝缘配合（Insulation Coordination）对保证电力系统安全可靠运行至关重要。绝缘配合的目的在于综合考虑电气设备可能承受的各种电压（工作电压以及各种过电压等）、过电压防护装置的保护水平以及设备的绝缘材料和绝缘结构对各种电压的耐受特性等因素，并且考虑经济上的合理性，以确定输电系统和电气设备的绝缘水平。为此，我国及国际上都制定了相关标准，以规范绝缘水平的制定原则和确定方法，并为电气设备高压耐受试验提供依据，其中IEC标准是覆盖面最广、最具权威性的标准。随着高压输电工程的发展，高电压试验以及测试装备和方法等方面的国家、国际标准也得到了迅速发展。
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第1章 介电耐受测试技术基础

11 概述

12 介电耐受的基本概念

13 介电耐受测试系统概述

14 测量系统与测量不确定性

15 介电耐受测试方法

16 标准化介电耐受测试方法 

第2章 介电耐受特性的统计分析

21 概率统计基本概念 

22 随机变量的特征函数 

23 相关性与回归的概念 

24 介电耐受特性的统计方法

25 局部放电的统计特性 

26 放电概率的放大效应

第3章 高压交流耐受电压试验

31 交流试验电压要求与试验系统选择 

32 工频交流高压的产生 

33 试验变压器输出电压的升高与波形畸变 

34 串联谐振交流高压的产生

35 交流电压试验程序与评价 

36 交流高压测量系统 

第4章 直流耐受电压试验 

41 直流耐受电压试验要求与试验系统选择

42 直流高电压的产生

43 直流电压试验程序与评价

44 直流高电压测量系统

45 直流电压下局部放电测试

第5章 冲击耐受电压试验 

51 冲击耐受电压的波形要求

52 冲击电压的产生

53 冲击试验系统的要求与选择

54 冲击电压试验程序与评估

55 冲击测量系统

56 冲击电流的产生与测量

第6章 组合电压和复合电压耐受试验

61 组合电压耐受试验

62 复合电压耐受试验

第7章 局部放电测试

71 局部放电现象

72 局部放电模型

73 局部放电的检测

74 局部放电检测时的干扰与抗干扰措施

75 局部放电的定位

76 现场局部放电检测方法

第8章 介电特性测试

81 多层介质吸收现象 

82 介电响应测试技术

83 介质损耗与电容测试

第9章 现场介电耐受试验技术

91 现场介电耐受试验系统的要求

92 现场耐受试验电压的施加

93 介电耐受试验时过电压防护

94 大容量设备现场耐受试验示例

第10章 高电压实验室

101 高电压实验室的主要设备及其参数

102 高电压实验室的净空距离

103 高电压实验室的屏蔽

104 高电压实验室的接地与接地布置

105 高电压实验室的基本安全规则

参考文献