高壓試驗(yàn)三：絕緣子串電位分布實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)三：絕緣子串電壓分布測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饨^緣子串在電力系統(tǒng)中的作用，理解輸電線路絕緣子串上電壓分布不均 勻的原因，理解測(cè)量絕緣子串上電壓分布的意義，掌握電壓分布的測(cè)量方法，知道在實(shí)際工作中如何發(fā)現(xiàn)輸電線路上已損壞的絕緣子。二、實(shí)驗(yàn)原理1 絕緣子串上的電壓分布35kV以上的電壓輸電線路使用由懸式絕緣子組成的絕緣子串來(lái)構(gòu)成具有高 電位的導(dǎo)線與具有地電位的桿塔之間的絕緣。絕緣子串上的每片懸式絕緣子結(jié) 構(gòu)，尺寸完全相同，若每片絕緣子承受的電壓相同，則利用率最高。但是由于絕 緣子的金屬部分與接地的鐵塔和帶電的導(dǎo)線之間存在雜散電容，使絕緣子串的電壓分布不均。設(shè)絕緣子自身電容為 C，若只考慮對(duì)地雜散電容

2、 Ce,則等值電路如 圖101 (a)所示。當(dāng)Ce,兩端有電位差時(shí)，必然有一部分電流經(jīng) Ce,流入接地 鐵塔，而流過(guò)Ce,的電流都是由絕緣子串分流出去，因此靠近導(dǎo)線的絕緣子流過(guò) 電流最多，電壓降厶U也最大。如果只考慮對(duì)導(dǎo)線的雜散電容 Cl,則等值電路如 圖10 1 (b)所示，流過(guò)Cl的電流都匯入下一片絕緣子中，因此靠近鐵塔的絕 緣子流過(guò)的電流最多，電壓降 U最大。實(shí)際上Ce與Cl兩種雜散電容同時(shí)存在， 綜合考慮兩者影響時(shí)，絕緣子串的電壓分布位圖 10 1 (c)所示。一般C為3060 F，Ce為4 5 F，Cl只有0.51 F,所以Ce的影響比Cl大，絕緣子 串中靠近導(dǎo)線的絕緣子的電壓降最大

3、， 遠(yuǎn)離導(dǎo)線的絕緣子電壓降逐漸減小， 當(dāng)靠 近鐵塔橫擔(dān)時(shí)，Cl的作用顯著，電壓降又升高。 由此可知，絕緣子串的長(zhǎng)度越 長(zhǎng)，片數(shù)越多，電壓分布越不均勻。絕緣子本身電容C大，則對(duì)地和對(duì)導(dǎo)線雜散電容的影響要小一些。絕緣子串的電壓分布就比較均勻。增大Cl能在一定程度上補(bǔ)償Ce的影響，使電壓分布不均勻程度減小，例如可采用增大導(dǎo)線截面積 和分裂導(dǎo)線，還可采用均壓環(huán)，以增加絕緣子對(duì)導(dǎo)線的電容，達(dá)到改善電壓分布 的目的。2電壓分布的測(cè)量(1) 電壓分布測(cè)量的意義在工作電壓作用下沿絕緣子串表面有一定電壓分布，當(dāng)絕緣子表面比較清潔時(shí)。電壓分布由絕緣子本身電容和雜散電容決定， 當(dāng)絕緣子表面因污穢而電阻下 降時(shí)，或者

4、因機(jī)械、電和環(huán)境等因素的影響而絕緣電阻發(fā)生變化時(shí)，沿絕緣子串表面的電壓分布將發(fā)生改變，嚴(yán)重時(shí)將發(fā)生絕緣閃絡(luò)。例如在輸電線路的絕緣子 串中，當(dāng)出現(xiàn)損壞了的絕緣子（即零值絕緣子）時(shí)，這片絕緣子就不再承受電壓， 其他絕緣子上的電壓就會(huì)升高，有可能引起對(duì)地閃絡(luò)。因此測(cè)量絕緣子表面的電 壓分布可以發(fā)現(xiàn)絕緣子是否存在缺陷。（2）電壓分布基本測(cè)量方法 火花間隙測(cè)量電壓分布傳統(tǒng)的測(cè)量方法主要采用短路叉測(cè)量（或火花叉法）。如圖10-2所是為短 路叉測(cè)量絕緣子串電壓分布示意圖。當(dāng)短路叉一端2和下面絕緣子的鐵帽接觸，另一端1靠近被測(cè)絕緣子的鐵帽時(shí)，在1和鐵帽之間便會(huì)產(chǎn)生火花。當(dāng)測(cè)量絕緣 子承受的電壓越高，則出現(xiàn)火花

5、越早， 而且火花的聲音就越大，因此根據(jù)火花放 電特征可以判斷被測(cè)絕緣子承受電壓的情況。若絕緣子出現(xiàn)零值時(shí)便沒有火花。 不過(guò)短路叉不能測(cè)出電壓分布的具體數(shù)值。 在使用時(shí)應(yīng)注意，當(dāng)電壓等級(jí)較低時(shí)（35kV及以下）不能因火花間隙放電而引起相對(duì)地閃絡(luò)。 小球放電法測(cè)量電壓分布為了能測(cè)出絕緣子串電壓分布的具體數(shù)值， 可采用小球放電法測(cè)量。其測(cè)量 叉不是短路的，而是與兩個(gè)小球相連， 小球的距離是可調(diào)的。在測(cè)量時(shí)是通過(guò)測(cè) 量?jī)啥说男∏虍a(chǎn)生放電的距離來(lái)分析絕緣子串的電壓分布，從而判斷被測(cè)絕緣子是否正常。這種方法要頻繁調(diào)整小球距離，工作量大，誤判率高。在試驗(yàn)室則是 將小球間隙固定，改變外施電壓而使小球放電來(lái)求電

6、壓分布。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，球隙距離始終不變，因而它的放電電壓 U也不變，依次將 球隙接到每個(gè)絕緣子上，由于在絕緣子串上的電壓分布不均， 因此每個(gè)絕緣子上 所占總電壓的百分比不同，所以為了使每個(gè)絕緣子上的電壓達(dá)到厶 U而使球隙放 電，則所需總電壓Ui是不同的 令： U球隙放電電壓；Ui當(dāng)測(cè)量裝置置于第i個(gè)絕緣子上時(shí)，為了使球隙放電所需加在絕緣子 串上的總電壓；65432IAU貝當(dāng)慮對(duì)地電容Lpqp_ 叫靈 fb可 1 W 1 W咁eI朝蠡圖(M 施緣干申的等值電略及電壓分布曲線Ai第i個(gè)絕緣子上電壓降占總電壓的百分比。因a1uu,a2, aiu1u2U Ui ',anUUn所以UiUU2+U

7、iUnU i 1 Uiaia2aian1U1n丄i 1 Ui故得所以aiUUinUi丄圏10-2短路又測(cè)量電壓分布示意圖三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容采用小球放電法測(cè)量35kV輸電線路絕緣子串(34片)上的電壓分布，看是否 存在零值絕緣子。另用保護(hù)環(huán)一對(duì)來(lái)改善絕緣子上電壓分布作用。四實(shí)驗(yàn)設(shè)備(1) 工頻高電壓試驗(yàn)裝置；(2) 絕緣子串；(3 )小球放電法測(cè)量裝置。五、實(shí)驗(yàn)步驟(1) 檢查所有實(shí)驗(yàn)裝置；(2) 合上電源，將工頻試驗(yàn)裝置緩慢均勻地升壓；(3) 用測(cè)量球隙從上至下逐片加在絕緣子兩端，保持小球的距離不變，調(diào)整 外加電壓直至小球放電；記錄實(shí)驗(yàn)時(shí)u1、u2.的數(shù)值；(5)按公式計(jì)算a.,并作出電壓分砟曲線圖：實(shí)驗(yàn)完畢，電壓降到零，斷開電源。六、報(bào)告要求(1) 簡(jiǎn)