交流耐壓試驗(yàn)

交流耐壓試驗(yàn)1交流耐壓試驗(yàn)作用概述交流耐壓試驗(yàn)是鑒定電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度最直接的方法，它對(duì)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。交流耐壓試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn)。在試驗(yàn)之前必須對(duì)被試品先進(jìn)行絕緣電阻、吸收比、泄漏電流、介質(zhì)損失角及絕緣油等項(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)備的絕緣情況不良（如受潮和局部缺陷等），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。2交流試驗(yàn)電壓的產(chǎn)生工頻高電壓通常采用高壓試驗(yàn)變壓器來產(chǎn)生。對(duì)電容量較大的被試品，可以采用串聯(lián)諧振回路產(chǎn)生高電壓；對(duì)于電力變壓器、電壓互感器等具有繞組的被試品，可以采用100?300Hz的中頻電源對(duì)其低壓側(cè)繞組激磁在高壓繞組感應(yīng)產(chǎn)生高壓。2.1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(chǎng)實(shí)際試驗(yàn)設(shè)備條件來決定。通常試驗(yàn)變壓器是成套設(shè)備。圖1是一種典型的試驗(yàn)接線。圖1工頻耐壓試驗(yàn)原理接線圖Ty一調(diào)壓器；T一試驗(yàn)變壓器；#一限流電阻；r一球隙

保護(hù)電阻；G一球間隙；Cx一被試品；C「C2一電容分壓器高、

低壓臂；V一電壓表在進(jìn)行變壓器、電容器等電容量較大的被試品的交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)變壓器的容量常常難以滿足試驗(yàn)要求，現(xiàn)場(chǎng)常采用電抗器并聯(lián)補(bǔ)償。當(dāng)參數(shù)選擇適當(dāng)，使兩條并聯(lián)支路的容抗與感抗相等時(shí)，回路處于并聯(lián)諧振狀態(tài)，此時(shí)試驗(yàn)變壓器的負(fù)載最小。采用并聯(lián)諧振回路應(yīng)特別注意，試驗(yàn)變壓器應(yīng)加裝過流速斷保護(hù)裝置，因?yàn)楫?dāng)被試品擊穿時(shí)，諧振消失，試驗(yàn)變壓器有過電流的危險(xiǎn)。2.2串聯(lián)諧振電路對(duì)SF6組合電器(GIS)，發(fā)電機(jī)和變壓器等電容量

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，可采用串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置，它能夠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。⑴(2)(⑴(2)(3)當(dāng)電源頻率f、電感L及被試品電容C滿足下式時(shí)回路處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，此時(shí)回路中電流為R式中Ulx——?jiǎng)?lì)磁電壓；R——高壓回路的有效電阻。被試品上的電壓為式中3——電源角頻率;Cx—被試品電容量。輸出電壓UCx與勵(lì)磁電壓Ulx之比為試驗(yàn)回路的品質(zhì)因數(shù)Qs。Qff（4）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。在大多數(shù)正常情況下，Qs可達(dá)50左右，即輸出電壓是勵(lì)磁電壓的50倍，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。由于試驗(yàn)時(shí)回路處于諧振狀態(tài)，回路本身具有良好的濾波作用，電源波形中的諧波成分在試品兩端大為減少，通常輸出良好的正弦波形電壓。當(dāng)被試品擊穿時(shí)，電路失去諧振條件，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(duì)被試品的損壞程度。目前已研制出高壓串聯(lián)諧振成套試驗(yàn)裝置。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（帶可調(diào)電抗器、或帶固定電抗器和調(diào)諧用電容器組，工作頻率50Hz）和變頻串聯(lián)諧振裝置（帶固定電抗器，工作頻率一般30?300Hz）兩大類。工頻串聯(lián)諧振裝置所用電抗器的電感量能夠連續(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。變頻串聯(lián)諧振裝置依靠大功率變頻電源調(diào)節(jié)電源頻率，使回路達(dá)到諧振，所用電抗器的電感量是固定的（不可調(diào)）。試驗(yàn)頻率隨被試品電容量不同而改變。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限制。串聯(lián)諧振裝置在實(shí)際使用時(shí)，試驗(yàn)回路調(diào)諧必須在很低的勵(lì)磁電壓下進(jìn)行，調(diào)節(jié)電抗器電感或改變電源頻率，使試品端的電壓達(dá)到最大，此時(shí)，回路達(dá)到諧振狀態(tài)，再按規(guī)定的升壓速度升高勵(lì)磁電壓，使高壓側(cè)達(dá)到試驗(yàn)電壓。耐壓完畢，均勻、快速降壓后，切斷電源。2.3中頻電源裝置變壓器的感應(yīng)耐壓試驗(yàn)和局放試驗(yàn)需要中頻電源?，F(xiàn)場(chǎng)獲取中頻電源的途徑主要有：中頻電源機(jī)組成套裝置、三倍頻電源裝置、中頻同步發(fā)電機(jī)組和電子式變頻裝置。對(duì)大型變壓器試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)使用較多的是中頻電源機(jī)組成套裝置。2.3.1二倍頻電源機(jī)組利用線繞式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)，在轉(zhuǎn)子（或定子）中通入三相交流電，由另一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，使機(jī)械轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同相相加，在定子（或轉(zhuǎn)子）上感應(yīng)出頻率提高的正弦交流電。交流磁場(chǎng)用三相調(diào)壓器調(diào)整。2.3.2三倍頻電源裝置三倍頻電源裝置由三臺(tái)單相變壓器組成，其一次繞組接成星形，二次繞組連接成開口三角形，而產(chǎn)生三倍頻的電壓。2.3.3中頻同步發(fā)電機(jī)組中頻發(fā)電機(jī)組是用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)一臺(tái)中頻同步發(fā)電機(jī)，通過改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路中勵(lì)磁變阻器的阻值，使勵(lì)磁機(jī)改變對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁，從而使發(fā)電機(jī)的定子輸出平滑可調(diào)的電壓。采用無刷勵(lì)磁發(fā)電機(jī)可以完全避免炭刷火花的干擾，對(duì)局部放電測(cè)量很有利。2.3.4電子式變頻裝置電子式變頻裝置是將交流低電壓整流成直流，經(jīng)過大容量可控硅或三極管逆變成頻率可變的中頻交流電壓。3試驗(yàn)設(shè)備及選擇3.1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、過流保護(hù)裝置、電壓測(cè)量裝置、保護(hù)球間隙、保護(hù)電阻及控制裝置等，其中關(guān)鍵設(shè)備為試驗(yàn)變壓器、調(diào)壓設(shè)備、保護(hù)電阻及電壓測(cè)量裝置。3.2試驗(yàn)變壓器選擇在選用試驗(yàn)變壓器時(shí)，主要應(yīng)考慮下面兩點(diǎn)：電壓。根據(jù)被試品的試驗(yàn)電壓，選用具有合適電壓的試驗(yàn)變壓器。試驗(yàn)電壓較高時(shí)，可采用多級(jí)串接式試驗(yàn)變壓器，并檢查試驗(yàn)變壓器所需低壓側(cè)電壓是否與現(xiàn)場(chǎng)電源電壓、調(diào)壓器相配。電流。電流按下式計(jì)算「gu(5)式中I——試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)應(yīng)輸出的電流(mA)；3角頻率，3=2nf；Cx——被試品電容量(uF)；U——試驗(yàn)電壓(kV)；相應(yīng)求出試驗(yàn)所需電源容量F=￡uCxE/3xlQ-3(kVA)(6)試驗(yàn)時(shí)，按P值選擇變壓器容量，一般不得超載運(yùn)行。表1常見試品的電容量試品電容量pF絕緣子100以下高壓套管50?600高壓斷路器，電流互感器及電磁式電壓互感器100?1000電力變壓器1MVA/100MVA3000/25000架空導(dǎo)線（每米）8?10全封閉組合電器（每米）30?50電容式電壓互感器3000?5000電力電纜（每米）150?4004試驗(yàn)電壓的測(cè)量交流試驗(yàn)電壓的測(cè)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(cè)量系統(tǒng)。交流試驗(yàn)電壓測(cè)量裝置（系統(tǒng)）的測(cè)量誤差應(yīng)滿足GB311.4《高電壓試驗(yàn)技術(shù)》中規(guī)定的要求，即測(cè)量誤差不應(yīng)大于3%。試驗(yàn)電壓的測(cè)量一般應(yīng)在高壓側(cè)進(jìn)行。對(duì)一些小電容被試品如絕緣子、單獨(dú)的開關(guān)設(shè)備、絕緣工具等的交流耐壓試驗(yàn)可在低壓側(cè)測(cè)量，并根據(jù)變比進(jìn)行換算。應(yīng)測(cè)量電壓峰值，除以2作為試驗(yàn)電壓值。5試驗(yàn)方法5.1一般規(guī)定有繞組的被試品進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將被試?yán)@組自身的兩個(gè)端子短接，非被試?yán)@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)標(biāo)準(zhǔn)電壓后的持續(xù)時(shí)間，凡無特殊說明者，均為1min。升壓必須從零（或接近于零）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。耐壓試驗(yàn)后，迅速均勻降壓到零（或1/3試驗(yàn)電壓以下），然后切斷電源。5.2試驗(yàn)步驟任何被試品在交流耐壓試驗(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)。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。油浸式變壓器及電抗器的絕緣試驗(yàn)應(yīng)在充滿合格油,靜置一定時(shí)間，待氣泡消除后方可進(jìn)行。靜置時(shí)間按制造廠要求執(zhí)行，當(dāng)制造廠無規(guī)定時(shí)，電壓等級(jí)為500kV的，須靜置72h以上；220?330kV的須48h以上；110kV及以下的須24h以上。通常在耐壓試驗(yàn)前后應(yīng)測(cè)量絕緣電阻。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)聽被試品有何異響。升至試驗(yàn)電壓，開始計(jì)時(shí)并讀取試驗(yàn)電壓。時(shí)間到后，降壓然后斷開電源。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)電壓表指針擺動(dòng)很大，電流表指示急劇增加，調(diào)壓器往上升方向調(diào)節(jié)，電流上升、電壓基本不變甚至有下降趨勢(shì)，被試品冒煙、出氣、焦臭、閃絡(luò)、燃燒或發(fā)出擊穿響聲:或斷續(xù)放電聲），應(yīng)即停止升壓，降壓停電后查明原因。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)。被試品為有機(jī)絕緣材料時(shí)，試驗(yàn)后應(yīng)立即觸摸表面，如出現(xiàn)普遍或局部發(fā)熱，則認(rèn)為絕緣不良，應(yīng)即處理后，再做耐壓試驗(yàn)。對(duì)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)烈的表面局部放電現(xiàn)象，只要不發(fā)生線端對(duì)地的閃絡(luò)或擊穿，可認(rèn)為耐壓合格。5.3變壓器感應(yīng)耐壓試驗(yàn)為考核全絕緣變壓器的縱絕緣、分級(jí)絕緣變壓器的主絕緣和縱絕緣，需要進(jìn)行感應(yīng)耐壓試驗(yàn)。

圖3全絕緣變壓器感應(yīng)耐壓試驗(yàn)接線圖TA—電流互感器；TV—電壓互感器；Tx—被試變壓器JLA3

6交流耐壓試驗(yàn)的注意事項(xiàng)6.1容升效應(yīng)和電壓諧振試驗(yàn)變壓器所接被試品大多是電容性，在交流耐壓時(shí)，容性電流在繞組上產(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，產(chǎn)生容升效應(yīng)。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。圖5是略去激磁電流的變壓器簡(jiǎn)化等值電路及相應(yīng)的電壓、電流相量圖。圖5試驗(yàn)變壓器簡(jiǎn)化等值電路圖及電壓、電流相量圖

(a)電路圖；(^相量圖在進(jìn)行較大電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(cè)量，以免被試品受到過高的電壓作用。被試品線端電壓升高的數(shù)值，略去回路電阻的影響，可按式(9)計(jì)算e=曲氏邳⑺式中'U——被品線端電壓升高值；U——施加于被試品線端的電壓；Cx被試品電容量；Xk——調(diào)壓器、試驗(yàn)變壓器漏抗之和(歸算為高壓側(cè)，Q)；3——角頻率(2nf)。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，危及試驗(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(cè)量試驗(yàn)電壓外，并應(yīng)與被試品并接球隙進(jìn)行保護(hù)。必要時(shí)可在調(diào)壓器輸出端串接適當(dāng)?shù)碾娮?，以減弱（阻尼）電壓諧振的程度。6.2電壓波形試驗(yàn)電壓或者由于電源波形或者由于試驗(yàn)變壓器鐵芯飽和及調(diào)壓器的影響致使波形畸變，當(dāng)電壓不是正弦波時(shí)，峰值與有效值之比不等于占，其中的高次諧波（主要是三次諧波）與基波相重疊，使峰值增大。由于過去現(xiàn)場(chǎng)較多用電壓表測(cè)有效值，所以被試品上可能受到過高的峰值電壓作用，應(yīng)改用交流峰值電壓表測(cè)量。為避免試驗(yàn)電壓波形畸變，可采用以下措施：避免采用移圈式調(diào)壓器；電源電壓應(yīng)采用線電壓：試驗(yàn)變壓器一般應(yīng)在規(guī)定的額定電壓范圍內(nèi)使用，避免使用在鐵芯的飽和部分；d?可在試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)加濾波裝置。6.3零位問題（移圈調(diào)壓器）6.4更換高壓接線安全問題交流耐壓試驗(yàn)結(jié)束，降壓和切斷電源后，試品中殘留的電荷，自動(dòng)反向經(jīng)試驗(yàn)變壓器高壓繞組對(duì)地放電，因此試品對(duì)地放電問題沒有象直流電壓試驗(yàn)?zāi)菢又匾５珜?duì)于需要更換高壓接線，有較多人工換線操作的工作，為了防止電源側(cè)隔離開關(guān)或接觸器不慎突然來電等意外情況，在更換接線時(shí)應(yīng)在試品上懸掛接地放電棒，以保證人身安全，并采取措施在再次升壓前，先取下放電棒，防止帶接地放電棒升壓。7.規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定7.1繞組連同套管的交流耐壓試驗(yàn)，應(yīng)符合下列規(guī)定（新交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)）1容量為8000kVA以下、繞組額定電壓在110kV以下的變壓器，線端試驗(yàn)應(yīng)按表2進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn);2容量為8000kVA及以上、繞組額定電壓在110kV以下的變壓器，在有試驗(yàn)設(shè)備時(shí)，可按表2試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行線端交流耐壓試驗(yàn)；3繞組額定電壓為110kV及以上的變壓器，其中性點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)?zāi)褪茈妷簶?biāo)準(zhǔn)為出廠試驗(yàn)電壓值的80%（見表7.0.13-2）。表2電力變壓器和電抗器交流耐壓試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)

kV系統(tǒng)標(biāo)稱電壓設(shè)備最高電壓交流耐壓油浸式電力變壓器和電抗器干式電力變壓器和電抗器<1W1.12.533.6148.567.22017101228241517.53632202444433540.568606672.5112110126160220252316(288)330363408(368)500550544(504)注：1上表中，變壓器試驗(yàn)電壓是根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電力變壓器第3部分：絕緣水平和絕緣試驗(yàn)和外絕緣空氣間隙》GB1094.3規(guī)定的出廠試驗(yàn)電壓乘以0.8制定的。2干式變壓器出廠試驗(yàn)電壓是根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《干式電力變壓器》GB6450規(guī)定的出廠試驗(yàn)電壓

乘以0.8制定的。表3額定電壓110kV及以上的電力變壓器中性點(diǎn)交

流耐壓試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)kV系統(tǒng)標(biāo)答稱電壓設(shè)備最高電壓中性點(diǎn)接地方式出廠交流耐受電壓交流耐受電壓110126不直接接地9576220252直接接地8568不直接接地200160330363直接接地8568不直接接地230184500550直接接地8568經(jīng)小阻抗接地1401124交流耐壓試驗(yàn)可以采用外施工頻電壓試驗(yàn)的方法，也可采用感應(yīng)電壓試驗(yàn)的方法。試驗(yàn)電壓波形盡可能接近正弦，試驗(yàn)電壓值為測(cè)量電壓的峰值除以"2，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)在高壓端監(jiān)測(cè)。外施交流電壓試驗(yàn)電壓的頻率應(yīng)為45?65HZ,全電壓下耐受時(shí)間為60s。感應(yīng)電壓試驗(yàn)時(shí)，為防止鐵心飽和及勵(lì)磁電流過大，試驗(yàn)電壓的頻率應(yīng)適當(dāng)大于額定頻率。除非另有規(guī)定，當(dāng)試驗(yàn)電壓頻率等于或小于2倍額定頻率時(shí)，全電