工頻交流耐壓試驗(yàn)

1、2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)1 工頻交流耐壓試驗(yàn)工頻交流耐壓試驗(yàn) 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)2 目錄 1. 概述概述 2. 交流試驗(yàn)電壓的產(chǎn)生交流試驗(yàn)電壓的產(chǎn)生 3. 試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)設(shè)備 4. 試驗(yàn)電壓的測量試驗(yàn)電壓的測量 5. 試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法 6. 交流耐壓試驗(yàn)的注意事項(xiàng)交流耐壓試驗(yàn)的注意事項(xiàng) 7. 習(xí)題習(xí)題 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)3 工頻交流耐壓試驗(yàn) 1.1.概述概述 交流耐壓試驗(yàn)是鑒定電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度最直接的方法，它對 于判斷電氣設(shè)備能否投入運(yùn)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?yàn)榻涣髂蛪涸囼?yàn)?zāi)?充分反映電氣設(shè)備在交流電壓下

2、運(yùn)行時(shí)的實(shí)際情況，能真實(shí)有效 地發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷。 交流耐壓試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn)。在試驗(yàn)之前必須對被試品先進(jìn) 行絕緣電阻、吸收比、泄漏電流、介質(zhì)損失角等項(xiàng)目的試驗(yàn)，若 試驗(yàn)結(jié)果正常方能進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣情況不良， 通常應(yīng)先進(jìn)行處理后再做耐壓試驗(yàn)，避免造成不應(yīng)有的絕緣擊穿。 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)4 工頻交流耐壓試驗(yàn) 2.2.交流試驗(yàn)電壓的產(chǎn)生交流試驗(yàn)電壓的產(chǎn)生 2.1 2.1 高壓試驗(yàn)變壓器回路高壓試驗(yàn)變壓器回路 交流耐壓試驗(yàn)的接線，應(yīng)按被試品的電壓、容量和現(xiàn)場實(shí) 際試驗(yàn)設(shè)備條件來決定。圖1是一種典型的試驗(yàn)接線。 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)5 工頻交流耐壓試驗(yàn) 2.2

3、 2.2 串聯(lián)諧振電路串聯(lián)諧振電路 對于發(fā)電機(jī)、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(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，需要大容量的試驗(yàn)設(shè)備， 這時(shí)可以采用串聯(lián)諧振試 驗(yàn)裝置，它能以較小的電 源容量試驗(yàn)較大電容和較 高試驗(yàn)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。 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)6 工頻交流耐壓試驗(yàn) 圖3為串聯(lián)諧振的等效電路及其相量圖。 其中XL=L、XC=1/C、2f。當(dāng)XL=XC，即 時(shí)電路處于諧振狀態(tài)。此時(shí)回路中的電流達(dá)到最大。 LC f 2 1 R U XXR U I CL 22 )( 2021-7-16工頻交流耐壓試

4、驗(yàn)7 工頻交流耐壓試驗(yàn) 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(yàn)回路的品質(zhì)因數(shù)Q。 由于試驗(yàn)回路中的 R很小，故試驗(yàn)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(yàn)變壓器得到較高的試驗(yàn)電壓。而且 當(dāng)被試品擊穿時(shí)，電路失去諧振條件（不再滿足 XL=XC ），電源輸 出電流自動(dòng)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。 U R X X R U IXUU L LLLC R X U U U U Q LLC 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)8 工頻交流耐壓試驗(yàn) 目前根據(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

5、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(yàn)電壓較高時(shí)，可以作成幾個(gè)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30300Hz。該裝置依靠大功率的變頻電源，使回路達(dá)到諧振， 所用電抗器的電感量是不可調(diào)的，而試驗(yàn)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(yàn)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(shí)）為460kV，適用的電容量范圍為15006000pf。 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)9 工頻交流耐壓試驗(yàn) 2021-7-16工頻交

6、流耐壓試驗(yàn)10 工頻交流耐壓試驗(yàn) 3.3.試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)設(shè)備 交流耐壓試驗(yàn)用的設(shè)備通常有試驗(yàn)變壓器、調(diào)壓設(shè)備、電壓 測量裝置、保護(hù)球隙、保護(hù)電阻及相關(guān)的控制裝置等。 3.1 3.1 高壓試驗(yàn)變壓器高壓試驗(yàn)變壓器 高壓試驗(yàn)變壓器具有電壓高、容量小、持續(xù)工作時(shí)間短等特點(diǎn)， 因此我們在進(jìn)行耐壓試驗(yàn)前應(yīng)根據(jù)這些特點(diǎn)及被試品的實(shí)際情況來 加以正確地選擇。 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)11 工頻交流耐壓試驗(yàn) 3.1.1 電壓的選擇 我們應(yīng)根據(jù)被試品該進(jìn)行的試驗(yàn)類型，再根據(jù)相關(guān)的技術(shù)標(biāo) 準(zhǔn)，如華北電力集團(tuán)公司2002年電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī) 程、GB 50150-91電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)

7、標(biāo)準(zhǔn)、 DL/T電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程等來確定試驗(yàn)電壓，根據(jù)該試驗(yàn) 電壓我們再來選擇電壓合適的試驗(yàn)變壓器。當(dāng)試驗(yàn)電壓比較高時(shí)， 可采用多級串接式試驗(yàn)變壓器。此外，還應(yīng)考慮試驗(yàn)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。 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)12 工頻交流耐壓試驗(yàn) 3.1.2 電流的選擇 試驗(yàn)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(jì)算 式中： I 試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)輸出電流，mA 角頻率， 2f CX 被試品電容量，F(xiàn) U 試驗(yàn)電壓，kV 還可以相應(yīng)求出試驗(yàn)所需電源容量 試驗(yàn)時(shí)，按 P 值選擇變壓器容量，一般不得超載運(yùn)行。 UCI

8、 X )(10 32 kVAUCIUP X 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)13 工頻交流耐壓試驗(yàn) 3.2 3.2 調(diào)壓器調(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(yàn)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(yàn)變壓器的要求，通常與試驗(yàn)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(dòng)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(dá)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(diǎn)，所以其應(yīng)

9、用比較廣泛。但又因?yàn)槠涫怯锰妓⒔佑|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。 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)14 工頻交流耐壓試驗(yàn) 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)15 工頻交流耐壓試驗(yàn) 3.2.2 移圈調(diào)壓器 移圈調(diào)壓器是通過移動(dòng)一個(gè)自身短路的動(dòng)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(gè)匝數(shù)相等、繞向相反串在一 起的主、副繞組，另外還有一個(gè)可上下移動(dòng)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(shí)， 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

10、組B的電壓升高，所以輸出電壓就 會(huì)增加，當(dāng)繞組K位于最上端時(shí)，輸出電壓 達(dá)到最高。 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)16 工頻交流耐壓試驗(yàn) 3.3 3.3 保護(hù)電阻保護(hù)電阻 試驗(yàn)變壓器的高壓輸出端應(yīng)串接保護(hù)電阻，用來降低試品閃絡(luò) 或擊穿時(shí)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(hù)電阻的取值一般為0.10.5 /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(huì)引起正常工作時(shí)回路產(chǎn)生 較大的壓降和功耗。保護(hù)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(qiáng)度，以免匝間閃絡(luò)。保護(hù)電阻的長 度可以如下選擇：當(dāng)試品擊穿或閃絡(luò)時(shí)，保護(hù)電阻不應(yīng)發(fā)生沿面閃 絡(luò)，它的

11、長度應(yīng)能耐受最大試驗(yàn)電壓，并有適當(dāng)?shù)脑６取?保護(hù)電阻的最小長度可以參照表一選用。 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)17 工頻交流耐壓試驗(yàn) 表一： 保護(hù)電阻最小長度 與保護(hù)球隙串聯(lián)的保護(hù)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(yàn)電壓 kV 電阻長度 mm 50250 100500 150800 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)18 工頻交流耐壓試驗(yàn) 4.4.試驗(yàn)電壓的測量試驗(yàn)電壓的測量 交流試驗(yàn)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(yàn)電壓測量裝置（系統(tǒng)）的測量誤差應(yīng)滿足 GB 311.

12、4 高電壓試驗(yàn)技術(shù)中規(guī)定的要求，即測量誤差不應(yīng)大于3。 4.1 4.1 在試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)測量在試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)測量 試驗(yàn)電壓的測量一般應(yīng)在高壓側(cè)進(jìn)行，但對于小容量的被試品 也可在試驗(yàn)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(jì)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。 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)19 工頻交流耐壓試驗(yàn) 4.2 4.2 用電壓互感器測量用電壓互感器測量 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(jì)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

13、，電壓表不低于0.5 級。 4.3 4.3 用高壓靜電電壓表測量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(diǎn)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(yàn)室內(nèi)。 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)20 工頻交流耐壓試驗(yàn) 4.4 4.4 用電容分壓器測量用電容分壓器測量 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)C2C1時(shí)， 221 21 21 UCU CC CC I 1 2

14、1 2 1 C CC U U 2 1 2 1 U C C U 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)21 工頻交流耐壓試驗(yàn) 4.5 4.5 用球隙測量用球隙測量 在交流耐壓試驗(yàn)中，球隙不僅可以作為保護(hù)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(shí)，只有當(dāng)球隙放電時(shí)，才能從相應(yīng)的表中 （可查閱 GB 311.6-83高電壓試驗(yàn)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(shí)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。 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)22 工頻交流耐壓試驗(yàn) 5 5

15、 試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法 5.1 5.1 一般規(guī)定一般規(guī)定 有繞組的被試品進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，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(yàn)時(shí)加至試驗(yàn)電壓后的持續(xù)時(shí)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(yàn)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(yàn)電壓的速率升壓（以 DL 474.4-92現(xiàn)場絕緣試驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則 交 流耐壓試驗(yàn)為準(zhǔn)）。耐壓試驗(yàn)后，迅速均勻降壓到零，然后切斷 電源。 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)23 工頻交流耐壓試驗(yàn) 5.2 5.2 試驗(yàn)步驟試驗(yàn)步驟 任何被試品在進(jìn)行交流耐壓

16、試驗(yàn)前，應(yīng)先進(jìn)行其他絕緣試驗(yàn)， 合格后再進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。通常在耐壓試驗(yàn)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(yùn)輸，耐壓試驗(yàn)前還應(yīng)將試品靜置一 段時(shí)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(jìn)行試驗(yàn)。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(yàn)電壓， 開始計(jì)時(shí)。時(shí)間到后，降壓然后切斷電源。試驗(yàn)中如無破壞性放 電發(fā)生，則認(rèn)為通過耐壓試驗(yàn)。 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 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)24 工頻

17、交流耐壓試驗(yàn) 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(yàn)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(jìn) 行試驗(yàn)。 對35kV穿墻套管及母線支持絕緣子進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，有時(shí) 在瓷套表面發(fā)生較強(qiáng)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(shí)耐壓試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)十秒鐘，中途因故失去電源，使試驗(yàn)中 斷，在查明原因，恢復(fù)電壓后，應(yīng)重新進(jìn)行全時(shí)間的持續(xù)耐壓試驗(yàn)， 不可僅進(jìn)行 “補(bǔ)足時(shí)間” 的試驗(yàn)。 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)25 工頻交流耐壓試驗(yàn) 6.6.交流耐壓試驗(yàn)的注意事項(xiàng)交流

18、耐壓試驗(yàn)的注意事項(xiàng) 6.1 6.1 容升效應(yīng)及電壓諧振容升效應(yīng)及電壓諧振 試驗(yàn)變壓器所接的被試品大多是電容性的，在交流耐壓時(shí)，容 性電流在試驗(yàn)變壓器繞組上產(chǎn)生漏抗壓降，造成實(shí)際作用到被試品 上的電壓值超過 按變比計(jì)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。 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)26 工頻交流耐壓試驗(yàn) 被試品電容及試驗(yàn)變壓器漏抗越大，則容升效應(yīng)越明顯。所以 我們在進(jìn)行較大容量試品的交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，要求直接在被試品端 部進(jìn)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(yàn)變壓器、調(diào)壓器的漏抗形成串聯(lián) 回路，一旦被試品容

19、抗與試驗(yàn)變壓器、調(diào)壓器漏抗之和相等或接近 時(shí)，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(yàn)變壓 器和被試品的絕緣。在試驗(yàn)大電容量的被試品時(shí)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(yàn)電壓外，并應(yīng)在被試品并 接球隙進(jìn)行保護(hù)。 2021-7-16工頻交流耐壓試驗(yàn)27 工頻交流耐壓試驗(yàn) 6.2 6.2 保護(hù)球隙距離的整定保護(hù)球隙距離的整定 對重要的試品（如發(fā)電機(jī)、變壓器等）進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)， 宜在高壓側(cè)設(shè)置保護(hù)球隙，該球隙的放電距離對發(fā)電機(jī)一般可整定 在1.11.15倍額定試驗(yàn)電壓所對應(yīng)的放電距離；對變壓器整定在 1.151.2倍，且保護(hù)球隙應(yīng)在現(xiàn)場施加已知電壓進(jìn)行整定。 不同距離球隙的放電電壓可參見 GB 311.6-83高電壓試驗(yàn)技 術(shù)第五部分 測量球隙，以及教材后的附錄C。這里還需