5 絕緣耐壓試驗

1、高電壓技術(shù)第2篇 電氣設(shè)備絕緣試驗5 絕緣耐壓試驗15 絕緣耐壓試驗25 絕緣耐壓試驗5.1 工頻耐壓試驗5.2 直流耐壓試驗5.3 沖擊耐壓試驗5.4 沖擊電流試驗35 絕緣耐壓試驗5.1 工頻耐壓試驗5.1.1 工頻高電壓試驗設(shè)備5.1.2 工頻耐壓試驗的基本接線5.1.3 諧振耐壓試驗45 絕緣耐壓試驗交流耐壓：是交流設(shè)備的基本耐壓方式。用于校核設(shè)備在交流高壓下的絕緣水平。對220kV及以下電壓等級的設(shè)備也用于等效校核絕緣耐受沖擊電壓的能力。交流耐壓試驗實施辦法：電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程（DL/T 596）已對各類設(shè)備的耐壓值作出了規(guī)定。以電力變壓器為例，當(dāng)大修而全部更換繞組后，按出廠試驗

2、電壓值進行試驗。在其它情況下，它們的耐壓值取出廠試驗電壓的85。方法：1min工頻耐壓試驗。如通過1min耐壓試驗，則可判斷絕緣合格。5.1 工頻耐壓試驗55 絕緣耐壓試驗額定電壓kV最高工作電壓kV線端交流試驗電壓值kV中性點交流試驗電壓值kV全部更換部分更換繞組全部更換部分更換繞組3540.5857285726672.5140120140120110126.0200170（195）9580220252.036039530633685（200）72（170）330363.046051039143485（230）72（195）500550.06306805365788514072120電力變壓

3、器交流試驗電壓值括號內(nèi)數(shù)值適用于不固定接地或經(jīng)小電抗接地系統(tǒng) 65 絕緣耐壓試驗5.1.1 工頻高電壓試驗設(shè)備一、高壓試驗變壓器（1）絕緣裕度不需要取得太大（安全系數(shù)?。?（2）容量一般比較小高壓側(cè)額定電流一般為1A。對于某些特殊試品和特殊試驗項目，要求試驗變壓器的額定電流大于1A。 不承受雷電和操作沖擊作用。同時也需要嚴(yán)格防止和限制過電壓出現(xiàn)。 5.1 工頻耐壓試驗75 絕緣耐壓試驗單套管式：其高壓繞組的一端接地，另一端輸出額定全電壓雙套管式：鐵心和油箱均處于U/2電位，所以油箱不能放在地上，而必須按全電壓的一半對地絕緣起來。用兩只額定電壓只有U/2的套管來代替一只額定電壓為U的套管，可以大

4、大降低試驗變壓器和套管的制造難度和價格。（4）連續(xù)運行時間短不需要有復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)。連續(xù)工作時間一般不超過30分鐘。（5）漏抗大由于電壓高，高壓繞組要采用較厚的絕緣和較寬的油間隙距離，因而試驗變壓器具有較大的漏抗，短路電流小。5.1.1 工頻高電壓試驗設(shè)備5.1 工頻耐壓試驗85 絕緣耐壓試驗5.1.1 工頻高電壓試驗設(shè)備5.1 工頻耐壓試驗結(jié)構(gòu)形式95 絕緣耐壓試驗105 絕緣耐壓試驗主要參數(shù)C被試品電容量，微法；U試驗電壓，千伏；f電源頻率，Hz試品名稱電容值/pF線路絕緣子1295 絕緣耐壓試驗5.1 工頻耐壓試驗5.1.3 諧振耐壓試驗 并聯(lián)諧振：當(dāng)輸出電壓滿足要求，而試驗變壓器的容量

5、不夠時，還可以考慮并聯(lián)諧振的方法*一般試品的電流比較小，僅要求用在高壓領(lǐng)域，因此多用串聯(lián)諧振。1 減少電源容量（包括變壓器、調(diào)壓器等）2 試品擊穿時的故障電流減小3 電源中的諧波成分大大減少支路電流可能大于總電流不考慮R考慮R305 絕緣耐壓試驗5.1 工頻耐壓試驗5.1.3 諧振耐壓試驗兩級串聯(lián)諧振試驗設(shè)備接線315 絕緣耐壓試驗5.1 工頻耐壓試驗5.1.3 諧振耐壓試驗變頻串聯(lián)諧振提高頻率，Q增大，裝置總體體積縮小，可做成積木式。常用變頻串聯(lián)試驗裝置：0.1300Hz可調(diào)325 絕緣耐壓試驗5.1 工頻耐壓試驗5.2 直流耐壓試驗5.3 沖擊耐壓試驗5.4 沖擊電流試驗335 絕緣耐壓試

6、驗微安表：泄漏電流的測量TO：被試品；V：直流高壓測量裝置。圖58 直流耐壓試驗基本接線5.2 直流耐壓試驗345 絕緣耐壓試驗5.2 直流耐壓試驗直流耐壓試驗的特點1 試驗設(shè)備輕便，容量小2 可同時測量泄漏電流3 局放小，對絕緣的損傷小4 不如交流耐壓實驗更接近真實工況355 絕緣耐壓試驗5.2.1 高壓整流回路5.2.2 串級直流高壓發(fā)生器5.2 直流耐壓試驗365 絕緣耐壓試驗5.2 直流耐壓試驗5.2.1 高壓整流回路一、半波整流回路電壓紋波系數(shù) （3）375 絕緣耐壓試驗Q1：電源向C充電Q2：電源向RL充電q：C向RL放電Q1=qRL獲得的總電荷q+Q2=QRLQRLq385 絕緣

7、耐壓試驗5.2 直流耐壓試驗5.2.1 高壓整流回路一、半波整流回路我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：紋波系數(shù) 3。增大濾波電容C或提高電源頻率f，均可減小電壓紋波395 絕緣耐壓試驗5.2 直流耐壓試驗5.2.1 高壓整流回路采用半波整流設(shè)備產(chǎn)生50kV直流電壓，考慮流過試品及電阻分壓器的電流不超過5mA，問濾波電容C的容量？解：405 絕緣耐壓試驗5.2 直流耐壓試驗5.2.1 高壓整流回路二、倍壓整流回路(a) 兩倍電壓 帶上負載后，倍壓裝置的輸出電壓會降低，并出現(xiàn)脈動(b) 三倍電壓 415 絕緣耐壓試驗425 絕緣耐壓試驗5.2 直流耐壓試驗5.2.1 高壓整流回路倍壓整流回路435 絕緣耐壓試驗445

8、 絕緣耐壓試驗5.2.1 高壓整流回路5.2.2 串級直流高壓發(fā)生器455 絕緣耐壓試驗5.2 直流耐壓試驗5.2.2 串級直流高壓裝置空載時，各點電位：兩級直流高壓裝置一、工作原理465 絕緣耐壓試驗5.2 直流耐壓試驗5.2.2 串級直流高壓裝置一、工作原理接上負載后的電壓電壓脈動：C2在放電期間放掉電荷Q2引起；電壓降落：C1在充電期間放掉電荷Q1引起。 475 絕緣耐壓試驗5.2 直流耐壓試驗5.2.2 串級直流高壓裝置一、工作原理接上負載后的電壓在t2瞬間，C1和C2上的電壓分別為 485 絕緣耐壓試驗5.2 直流耐壓試驗5.2.2 串級直流高壓裝置串級直流高壓發(fā)生器495 絕緣耐壓

9、試驗5.2 直流耐壓試驗5.2.2 串級直流高壓裝置二、技術(shù)參數(shù)取各級電容器的電容量相等 505 絕緣耐壓試驗5.2 直流耐壓試驗5.2.2 串級直流高壓裝置二、技術(shù)參數(shù)平均電壓： 脈動電壓： 平均電壓降落： 脈動系數(shù)：紋波和電壓降落與電源頻率、級數(shù)、電容量、負載電流有關(guān)515 絕緣耐壓試驗5.2 直流耐壓試驗5.2.2 串級直流高壓裝置減少串級直流高壓裝置的脈動的方法1、合理選擇級數(shù)n令得對于超高壓直流裝置，采用高電壓、大電容量的電容器和高頻整流是有利的。2、從上到下逐級增加電容，即CkCk=kC實際很少采用525 絕緣耐壓試驗串級直流高壓發(fā)生裝置5級U1000kVI為mA量級5.2 直流耐

10、壓試驗535 絕緣耐壓試驗工頻耐壓試驗基本接線諧振耐壓試驗及特點課程回顧-5 .1 工頻耐壓試驗1 減少電源容量（包括變壓器、調(diào)壓器等）2 試品擊穿時的故障電流減小3 電源中的諧波成分大大減少545 絕緣耐壓試驗課程回顧-5 .2 直流耐壓試驗倍壓整流電路串級直流發(fā)生器減少串級直流高壓裝置的脈動的方法555 絕緣耐壓試驗5.1 工頻耐壓試驗5.2 直流耐壓試驗5.3 沖擊耐壓試驗5.4 沖擊電流試驗565 絕緣耐壓試驗沖擊電壓發(fā)生器的功能和沖擊電壓波形電力設(shè)備遭受大氣過電壓（雷電）時的絕緣性能；電氣設(shè)備遭受操作過電壓的絕緣性能。5.3 沖擊耐壓試驗A 2.2 million volt impu

11、lse generator is used to test electrical equipment at the NEETRAC test facility. 575 絕緣耐壓試驗按照試驗標(biāo)準(zhǔn)并考慮足夠裕度，沖擊電壓發(fā)生器的標(biāo)稱電壓與被試設(shè)備的額定電壓之間的關(guān)系滿足下表，下限值供形式試驗需要，上限值供試驗研究用。試品額定電壓/kV35110220330500沖擊電壓發(fā)生器標(biāo)稱電壓/MV0.40.60.81.51.82.72.43.62.74.2585 絕緣耐壓試驗5.3.1 單級沖擊電壓發(fā)生器5.3.2 多級沖擊電壓發(fā)生器5.3 沖擊耐壓試驗595 絕緣耐壓試驗 1為波尾時間常數(shù)； 2為波頭

12、時間常數(shù);通常1 遠大于 2；A為單指數(shù)波幅值5.3 沖擊耐壓試驗5.3.1 單級沖擊電壓發(fā)生器一、單級沖擊電壓發(fā)生器的原理605 絕緣耐壓試驗5.3 沖擊耐壓試驗5.3.1 單級沖擊電壓發(fā)生器一、單級沖擊電壓發(fā)生器的原理-波頭時間圖517 一臺電容器向另一臺電容器充電電路及電壓波形C1 C2615 絕緣耐壓試驗5.3 沖擊耐壓試驗5.3.1 單級沖擊電壓發(fā)生器一、單級沖擊電壓發(fā)生器的原理-波頭時間， 625 絕緣耐壓試驗5.3 沖擊耐壓試驗5.3.1 單級沖擊電壓發(fā)生器一、單級沖擊電壓發(fā)生器的原理-波頭時間C1C2635 絕緣耐壓試驗圖519 沖擊電壓波尾形成原理及波形一、單級沖擊電壓發(fā)生器

13、的原理-波尾時間5.3 沖擊耐壓試驗5.3.1 單級沖擊電壓發(fā)生器645 絕緣耐壓試驗一、單級沖擊電壓發(fā)生器的原理5.3 沖擊耐壓試驗5.3.1 單級沖擊電壓發(fā)生器655 絕緣耐壓試驗5.3 沖擊耐壓試驗5.3.1 單級沖擊電壓發(fā)生器一、單級沖擊電壓發(fā)生器的原理過程：首先C1充電，然后合上開關(guān)，C1經(jīng)R1向C2充電，形成波頭同時C1和C2經(jīng)過電阻R2放電，形成波尾。C1C2，C2和R1波頭電容和電阻，C1和R2波尾電容和電阻圖520 沖擊電壓產(chǎn)生電路（高效回路）665 絕緣耐壓試驗5.3 沖擊耐壓試驗5.3.1 單級沖擊電壓發(fā)生器一、單級沖擊電壓發(fā)生器的原理圖521 單級沖擊電壓發(fā)生器的另兩種

14、電路形式675 絕緣耐壓試驗5.3 沖擊耐壓試驗5.3.1 單級沖擊電壓發(fā)生器二、單級沖擊電壓發(fā)生器調(diào)整調(diào)壓器的輸出可以改變電容C1的充電電壓，調(diào)整電阻R1和R2可以改變輸出波形，放電球隙G的放電電壓根據(jù)C1的充電電壓和輸出電壓的要求進行調(diào)整。由于受到高壓硅堆和電容器額定電壓的限制，同時也考慮放電球隙的直徑不宜過大，一般單級沖擊電壓發(fā)生器的最高輸出幅值不超過200300kV C2: 被試品、測量球間隙、電容分壓器和高壓引線對地電容的總和685 絕緣耐壓試驗5.3.1 單級沖擊電壓發(fā)生器5.3.2 多級沖擊電壓發(fā)生器5.3 沖擊耐壓試驗695 絕緣耐壓試驗5.3 沖擊耐壓試驗5.3.2 多級沖擊

15、電壓發(fā)生器一、多級沖擊電壓發(fā)生器的原理并聯(lián)充電、串聯(lián)放電首先調(diào)整球隙距離，使G1的放電電壓為U0，G2G4的放電電壓在U02U0范圍內(nèi)；對各個電容器同時充電到U0G1首先擊穿(點火球隙)，導(dǎo)致G2G4依次擊穿；各個電容器串聯(lián)對C2和R2放電，在輸出端獲得幅值很高的沖擊電壓 705 絕緣耐壓試驗5.3 沖擊耐壓試驗5.3.2 多級沖擊電壓發(fā)生器一、多級沖擊電壓發(fā)生器的原理關(guān)鍵： 雜散電容來不及放電雜散電容放電的快慢：取決于雜散電容和放電電阻R的大?。〞r間常數(shù)）。為確保各級球隙順利放電，可采取措施增大雜散電容。 715 絕緣耐壓試驗5.3 沖擊耐壓試驗5.3.2 多級沖擊電壓發(fā)生器二、觸發(fā)球間隙1

16、銅球，2端部有孔的銅球，3觸發(fā)電極，4瓷、膠木等絕緣材料 圖525 三電極球間隙的結(jié)構(gòu)當(dāng)沖擊電壓發(fā)生器各個電容充電完畢后，利用另外一個回路產(chǎn)生一個電壓較低的脈沖電壓，使電極3產(chǎn)生火花，引起G和g擊穿725 絕緣耐壓試驗5.3 沖擊耐壓試驗5.3.2 多級沖擊電壓發(fā)生器二、觸發(fā)球間隙1銅球，2端部有孔的銅球，3觸發(fā)電極，4瓷、膠木等絕緣材料 圖525 三電極球間隙的結(jié)構(gòu)（1）高壓觸發(fā)脈沖的極性與充電電壓的極性相反。主間隙G首先擊穿，引發(fā)間隙g擊穿，從而使電極1和2之間放電。（2）高壓觸發(fā)脈沖的極性與充電電壓的極性相同。間隙g首先擊穿，引發(fā)主間隙G擊穿，從而使電極1和2之間放電。735 絕緣耐壓試

17、驗5.3 沖擊耐壓試驗5.3.2 多級沖擊電壓發(fā)生器745 絕緣耐壓試驗2000kV沖擊電壓發(fā)生器5.3 沖擊耐壓試驗5.3.2 多級沖擊電壓發(fā)生器755 絕緣耐壓試驗沖擊電壓發(fā)生器（1760kV,8級，1.2/50s)5.3 沖擊耐壓試驗5.3.2 多級沖擊電壓發(fā)生器765 絕緣耐壓試驗5.3 沖擊耐壓試驗5.3.2 多級沖擊電壓發(fā)生器三、操作沖擊電壓的產(chǎn)生利用沖擊電壓發(fā)生器和變壓器兩類。（一）非周期性雙指數(shù)操作波通過調(diào)節(jié)沖擊電壓發(fā)生器的波頭、波尾電阻，利用沖擊電壓發(fā)生器可以產(chǎn)生雙指數(shù)操作沖擊波。由于波頭和波尾電阻值已經(jīng)大為增加，在波頭時間內(nèi)，電容對波尾電阻的放電不能忽略，C2上的輸出電壓峰

18、值與C1的充電電壓值相差較大，沖擊發(fā)生器效率已經(jīng)大為下降。775 絕緣耐壓試驗5.3 沖擊耐壓試驗5.3.2 多級沖擊電壓發(fā)生器三、操作沖擊電壓的產(chǎn)生（二）衰減振蕩波利用電容器對變壓器原方繞組放電產(chǎn)生。特別適用于電力變壓器的現(xiàn)場試驗。電力變壓器既是被試品，又起試驗變壓器的作用。785 絕緣耐壓試驗5.1 工頻耐壓試驗5.2 直流耐壓試驗5.3 沖擊耐壓試驗5.4 沖擊電流試驗795 絕緣耐壓試驗5.4 沖擊電流試驗?zāi)康模簞臃€(wěn)定性、熱穩(wěn)定性考核電力設(shè)備的沖擊電流試驗：幾kA幾十kA脈沖功率技術(shù)：幾十kA到上MA分指數(shù)衰減波和方波兩類805 絕緣耐壓試驗5.4 沖擊電流試驗5.4.1 沖擊電流波形

19、5.4.2 沖擊電流發(fā)生器的基本原理5.4.3 沖擊電流方波發(fā)生器815 絕緣耐壓試驗電力系統(tǒng)對避雷器進行沖擊電流實驗時，用以下參數(shù)的波形：雷電沖擊電流波形幅值高、持續(xù)時間短（電效應(yīng)）8/20 s (標(biāo)稱放電電流，幅值不高)；4/10 s（短波放電電流，可達100kA）【能量耐受能力考核】；波形為18/20 s的沖擊電流波；視在波頭時間為30100 s的沖擊電流波，其視在半峰時間為視在波頭時間的2倍以上；陡波：視在波頭時間為1s；方波沖擊電流：持續(xù)時間2000 s【操作過電壓，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，考核電、熱效應(yīng)，通流容量】；5.4 沖擊耐壓試驗5.4.1 沖擊電流波形沖擊電流波形特點：上升時間，幅值高8

20、25 絕緣耐壓試驗5.4 沖擊耐壓試驗5.4.1 沖擊電流波形a）非振蕩沖擊電流波形 （b）振蕩型沖擊電流波形T1視在波頭時間，T2視在半峰值時間，Im電流峰值圖527 指數(shù)衰減電流波形的定義1/20s、4/10s、8/20s、30/80s835 絕緣耐壓試驗5.4 沖擊耐壓試驗5.4.1 沖擊電流波形圖528 標(biāo)準(zhǔn)方波沖擊電流定義及要求Td有500、1000、2000及20003200s之間等幾種845 絕緣耐壓試驗5.4 沖擊電流試驗5.4.1 沖擊電流波形5.4.2 沖擊電流發(fā)生器的基本原理5.4.3 沖擊電流方波發(fā)生器855 絕緣耐壓試驗5.4 沖擊電流試驗5.4.2 沖擊電流發(fā)生器的基本原理圖529 沖擊電流發(fā)生器原理電路回路方程為：L、R：電容器、回路連線、分流器、球隙、試品、開關(guān)/調(diào)波電感、電阻；G：點火球隙D：硅堆RD：保護電阻S：分流器一點接地對地絕緣865 絕緣耐壓試驗5.4 沖擊電流試驗5.4.2 沖擊電流發(fā)生