工頻交流耐壓試驗

工頻交流耐壓試驗2024/12/51工頻交流耐壓試驗?zāi)夸?.

概述2.

交流試驗電壓的產(chǎn)生3.試驗設(shè)備4.試驗電壓的測量5.試驗方法6.交流耐壓試驗的注意事項7.習(xí)題2024/12/52工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗1.概述

交流耐壓試驗是鑒定電氣設(shè)備絕緣強度最直接的方法，它對于判斷電氣設(shè)備能否投入運行具有決定性的意義，也是保證設(shè)備絕緣水平、避免發(fā)生絕緣事故的重要手段。因為交流耐壓試驗?zāi)艹浞址从畴姎庠O(shè)備在交流電壓下運行時的實際情況，能真實有效地發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷。交流耐壓試驗是破壞性試驗。在試驗之前必須對被試品先進行絕緣電阻、吸收比、泄漏電流、介質(zhì)損失角等項目的試驗，若試驗結(jié)果正常方能進行交流耐壓試驗，若發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣情況不良，通常應(yīng)先進行處理后再做耐壓試驗，避免造成不應(yīng)有的絕緣擊穿。2024/12/53工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗2.交流試驗電壓的產(chǎn)生2.1高壓試驗變壓器回路交流耐壓試驗的接線，應(yīng)按被試品的電壓、容量和現(xiàn)場實際試驗設(shè)備條件來決定。圖1是一種典型的試驗接線。2024/12/54工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗2.2串聯(lián)諧振電路對于發(fā)電機、變壓器、SF6組合電器(GIS)和交聯(lián)電纜等電容量較大的被試品進行交流耐壓試驗，需要大容量的試驗設(shè)備，這時可以采用串聯(lián)諧振試驗裝置，它能以較小的電源容量試驗較大電容和較高試驗電壓的試品，回路由被試品負(fù)載電容和與之串聯(lián)的電抗器和電源組成，如圖2所示。

2024/12/55工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗圖3為串聯(lián)諧振的等效電路及其相量圖。其中XL=ωL、XC=1/ωC、ω＝2πf。當(dāng)XL=XC，即時電路處于諧振狀態(tài)。此時回路中的電流達到最大。2024/12/56工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗加在被試品上的電壓為輸出電壓與輸入電壓之比稱為試驗回路的品質(zhì)因數(shù)Q。

由于試驗回路中的R很小，故試驗回路的品質(zhì)因數(shù)很大，因此用這種方法能用電壓較低的試驗變壓器得到較高的試驗電壓。而且當(dāng)被試品擊穿時，電路失去諧振條件（不再滿足XL=XC

），電源輸出電流自動減小，試品兩端的電壓驟然下降，從而限制了對被試品的損壞程度。2024/12/57工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗?zāi)壳案鶕?jù)調(diào)節(jié)方式的不同，串聯(lián)諧振裝置分為工頻串聯(lián)諧振裝置和變頻串聯(lián)諧振裝置兩大類。前一種工頻串聯(lián)諧振裝置工作頻率為50Hz，帶可調(diào)電抗器。該電抗器的電感量能連續(xù)可調(diào)，當(dāng)試驗電壓較高時，可以作成幾個電抗器串聯(lián)使用。后一種變頻串聯(lián)諧振裝置帶固定電抗器，工作頻率一般為30～300Hz。該裝置依靠大功率的變頻電源，使回路達到諧振，所用電抗器的電感量是不可調(diào)的，而試驗頻率隨被試品的電容量不同而改變。由于變頻串聯(lián)諧振裝置的試驗頻率隨不同電容量的被試品而變化，所以其使用范圍受到了一定的限制。下圖為電抗器可調(diào)的串聯(lián)諧振裝置。輸出電壓最高（兩節(jié)電抗器串聯(lián)使用時）為460kV，適用的電容量范圍為1500～6000pf。2024/12/58工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗2024/12/59工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗3.試驗設(shè)備交流耐壓試驗用的設(shè)備通常有試驗變壓器、調(diào)壓設(shè)備、電壓測量裝置、保護球隙、保護電阻及相關(guān)的控制裝置等。3.1高壓試驗變壓器高壓試驗變壓器具有電壓高、容量小、持續(xù)工作時間短等特點，因此我們在進行耐壓試驗前應(yīng)根據(jù)這些特點及被試品的實際情況來加以正確地選擇。2024/12/510工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗3.1.1電壓的選擇

我們應(yīng)根據(jù)被試品該進行的試驗類型，再根據(jù)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如華北電力集團公司2002年《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗規(guī)程》、GB50150-91《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》、DL/T《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》等來確定試驗電壓，根據(jù)該試驗電壓我們再來選擇電壓合適的試驗變壓器。當(dāng)試驗電壓比較高時，可采用多級串接式試驗變壓器。此外，還應(yīng)考慮試驗變壓器所需低壓側(cè)電壓是否與現(xiàn)場電源電壓、調(diào)壓器相匹配等問題。2024/12/511工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗

3.1.2電流的選擇

試驗變壓器的額定電流應(yīng)能滿足被試品的電容電流和泄漏電流的要求，一般可以按下式計算

式中：I—試驗變壓器高壓側(cè)輸出電流，mA

ω

—角頻率，ω

＝2πf

CX—

被試品電容量，μF

U—試驗電壓，kV還可以相應(yīng)求出試驗所需電源容量

試驗時，按P值選擇變壓器容量，一般不得超載運行。2024/12/512工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗3.2調(diào)壓器調(diào)壓器應(yīng)能從零開始平滑地調(diào)節(jié)電壓，以滿足試驗所需的任意電壓。調(diào)壓器的輸出波形，應(yīng)盡可能地接近正弦波，容量也應(yīng)滿足試驗變壓器的要求，通常與試驗變壓器容量相同。常用的調(diào)壓器有自耦調(diào)壓器、移圈調(diào)壓器和感應(yīng)調(diào)壓器等。由于移圈調(diào)壓器的輸出電壓波形在某一范圍內(nèi)有較大的畸變，所以現(xiàn)場最好少使用移圈調(diào)壓器調(diào)壓。3.2.1自耦調(diào)壓器它利用變動碳刷接觸的位置，改變一次繞組與二次繞組的匝數(shù)比，以達到調(diào)壓的目的。由于自耦調(diào)壓器具有體積小、重量輕及波形好等優(yōu)點，所以其應(yīng)用比較廣泛。但又因為其是用碳刷接觸調(diào)壓，所以容量受到限制，所以常用于500V及以下小容量調(diào)壓。

2024/12/513工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗

圖4單相調(diào)壓器繞組聯(lián)結(jié)圖圖5三相調(diào)壓器繞組聯(lián)結(jié)圖2024/12/514工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗3.2.2移圈調(diào)壓器

移圈調(diào)壓器是通過移動一個自身短路的動繞組（線圈）的位置改變主繞組和副繞組之間的磁鏈，從而改變其輸出電壓。其原理接線如圖6所示。A、B為兩個匝數(shù)相等、繞向相反串在一起的主、副繞組，另外還有一個可上下移動的短路繞組K，其匝數(shù)也與A、B相同。當(dāng)短路繞組K位于最下端時，電源電壓全降落在繞組A上，所以輸出電壓為零；隨著繞組K的上移，繞組A的電壓降低，而繞組B的電壓升高，所以輸出電壓就會增加，當(dāng)繞組K位于最上端時，輸出電壓達到最高。2024/12/515工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗3.3保護電阻試驗變壓器的高壓輸出端應(yīng)串接保護電阻，用來降低試品閃絡(luò)或擊穿時變壓器高壓繞組出口端的過電壓，并能限制短路電流。此保護電阻的取值一般為0.1～0.5?/V，并應(yīng)有足夠的熱容量和長度。該電阻的阻值不易太大，否則會引起正常工作時回路產(chǎn)生較大的壓降和功耗。保護電阻可采用水電阻或繞線電阻，若選用繞線電阻則應(yīng)注意其匝間絕緣的強度，以免匝間閃絡(luò)。保護電阻的長度可以如下選擇：當(dāng)試品擊穿或閃絡(luò)時，保護電阻不應(yīng)發(fā)生沿面閃絡(luò)，它的長度應(yīng)能耐受最大試驗電壓，并有適當(dāng)?shù)脑６?。保護電阻的最小長度可以參照表一選用。2024/12/516工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗表一：保護電阻最小長度

與保護球隙串聯(lián)的保護電阻，其電阻值通常取1?/V，電阻的長度也同樣根據(jù)表一選用。試驗電壓kV電阻長度mm502501005001508002024/12/517工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗4.試驗電壓的測量交流試驗電壓的測量裝置（系統(tǒng)）一般可采用電容（或電阻）分壓器與低壓電壓表、高壓電壓互感器、高壓靜電電壓表等測量系統(tǒng)。交流試驗電壓測量裝置（系統(tǒng)）的測量誤差應(yīng)滿足GB311.4《高電壓試驗技術(shù)》中規(guī)定的要求，即測量誤差不應(yīng)大于3％。4.1在試驗變壓器低壓側(cè)測量試驗電壓的測量一般應(yīng)在高壓側(cè)進行，但對于小容量的被試品也可在試驗變壓器的低壓側(cè)測取，然后再通過變比換算到高壓側(cè)。計算式為：U2=KU1。這適用于負(fù)荷容量比電源容量小得多，測量精度要求不是很高的情況。2024/12/518工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗4.2用電壓互感器測量將電壓互感器的一次側(cè)并接于被試品，在其二次側(cè)測量電壓，然后根據(jù)測得的電壓經(jīng)電壓互感器變比計算出高壓側(cè)電壓。為保證測量的準(zhǔn)確度，一般要求電壓互感器準(zhǔn)確度不低于1級，電壓表不低于0.5級。4.3用高壓靜電電壓表測量

用高壓靜電電壓表可以直接測量工頻高壓的有效值。但其缺點是：額定電壓1000V及以上的靜電電壓表的電極暴露在外面，受外界干擾大，現(xiàn)場不宜使用，多用于試驗室內(nèi)。2024/12/519工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗4.4用電容分壓器測量電容分壓器如圖所示，由C1、C2兩電容器組成，并接在被試品兩端，用電壓表測C2上的電壓U2，然后按分壓比算出高壓側(cè)電壓U1。由于流過C1、C2的電流所以，分壓比為當(dāng)C2>>C1時，2024/12/520工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗4.5用球隙測量在交流耐壓試驗中，球隙不僅可以作為保護用，還可以用作測量用。球隙測量高電壓的原理是在一定的大氣條件下，一定直徑的銅球，球隙間的放電電壓決定于球隙距離。用球隙測量高壓時，只有當(dāng)球隙放電時，才能從相應(yīng)的表中（可查閱GB311.6-83《高電壓試驗技術(shù)第五部分測量球隙》）查得電壓。每次放電必須跳閘，而且放電時可能產(chǎn)生振蕩，也可能引起過電壓，所以球隙測量電壓不大方便。2024/12/521工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗5試驗方法5.1一般規(guī)定有繞組的被試品進行耐壓試驗時，應(yīng)將被試品繞組自身的兩端短接，非被試品繞組亦應(yīng)短接并與外殼連接后接地。交流耐壓試驗時加至試驗電壓后的持續(xù)時間，如無特殊說明則均為1min。

升壓必須從零開始，切不可沖擊合閘。升壓速度在75％試驗電壓以前，可以是任意的，自75％電壓開始應(yīng)均勻升壓，約為每秒2％試驗電壓的速率升壓（以DL474.4-92《現(xiàn)場絕緣試驗實施導(dǎo)則交流耐壓試驗》為準(zhǔn)）。耐壓試驗后，迅速均勻降壓到零，然后切斷電源。

2024/12/522工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗5.2試驗步驟任何被試品在進行交流耐壓試驗前，應(yīng)先進行其他絕緣試驗，合格后再進行耐壓試驗。通常在耐壓試驗前后均應(yīng)測量絕緣電阻。另外，充油設(shè)備若經(jīng)濾油或運輸，耐壓試驗前還應(yīng)將試品靜置一段時間，以排除內(nèi)部可能殘存的空氣。接上試品，接通電源，開始升壓進行試驗。升壓過程中應(yīng)密切監(jiān)視高壓回路，監(jiān)聽被試品有何異常的響聲。升至試驗電壓，開始計時。時間到后，降壓然后切斷電源。試驗中如無破壞性放電發(fā)生，則認(rèn)為通過耐壓試驗。在升壓和耐壓過程中，如發(fā)現(xiàn)電流表指示急劇增加，調(diào)壓器往上升方向調(diào)節(jié)，出現(xiàn)電流上升、電壓基本不變甚至有下降的趨勢，被試品冒煙、焦臭、閃絡(luò)、燃燒或發(fā)出擊穿響聲，應(yīng)立即停2024/12/523工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗止升壓，降壓停電后檢查原因。這些現(xiàn)象如查明是絕緣部分出現(xiàn)的，則認(rèn)為被試品交流耐壓試驗不合格。如確定被試品的表面閃絡(luò)是由于空氣濕度或表面臟污等所致，應(yīng)將被試品清潔干燥處理后，再進行試驗。對35kV穿墻套管及母線支持絕緣子進行交流耐壓試驗時，有時在瓷套表面發(fā)生較強烈的局部放電現(xiàn)象，只要不發(fā)生線段對地的閃絡(luò)或擊穿，可認(rèn)為耐壓合格。有時耐壓試驗進行了數(shù)十秒鐘，中途因故失去電源，使試驗中斷，在查明原因，恢復(fù)電壓后，應(yīng)重新進行全時間的持續(xù)耐壓試驗，不可僅進行“補足時間”的試驗。2024/12/524工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗6.交流耐壓試驗的注意事項6.1容升效應(yīng)及電壓諧振

試驗變壓器所接的被試品大多是電容性的，在交流耐壓時，容性電流在試驗變壓器繞組上產(chǎn)生漏抗壓降，造成實際作用到被試品上的電壓值超過按變比計算的高壓側(cè)所應(yīng)輸出的電壓值，這就是容升效應(yīng)。其簡化等值電路及相量圖如右圖所示。2024/12/525工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗被試品電容及試驗變壓器漏抗越大，則容升效應(yīng)越明顯。所以我們在進行較大容量試品的交流耐壓試驗時，要求直接在被試品端部進行電壓測量，以免被試品受到過高的電壓作用。此外，由于被試品電容與試驗變壓器、調(diào)壓器的漏抗形成串聯(lián)回路，一旦被試品容抗與試驗變壓器、調(diào)壓器漏抗之和相等或接近時，發(fā)生串聯(lián)電壓諧振，造成試品端電壓顯著升高，危急試驗變壓器和被試品的絕緣。在試驗大電容量的被試品時應(yīng)注意預(yù)防發(fā)生電壓諧振，為此，除在高壓側(cè)直接測量試驗電壓外，并應(yīng)在被試品并接球隙進行保護。

2024/12/526工頻交流耐壓試驗工頻交流耐壓試驗6.2保護球隙距離的整定對重要的試品（如發(fā)電機、變壓器等）進行交流耐壓試驗時，宜在高壓側(cè)設(shè)置保護球隙，該球隙的放電距離對發(fā)電機一般可整定在1.1～1.15倍額定試驗電壓所對應(yīng)的放電距離；對變壓器整定在1.15～1.2倍，且保護球隙應(yīng)在現(xiàn)場施加已知電壓進行整定。不同距離球隙的放電電壓可參見GB311.6-83《高電壓試驗技術(shù)第五部分測量球隙》，以及教材后的附錄C。這里還需說明的是：一般我們做試驗所需整定電壓其相對應(yīng)的球隙距離不一定剛好能從表中查到，這就需要我們做相應(yīng)的換算，找出我們所需整定電壓相對應(yīng)的球隙距離。如表二所示（該表節(jié)取自GB311.6-83《高電壓試驗技術(shù)第五部分測量球隙》中的續(xù)表1）：2024