直流泄漏及直流耐壓試驗(yàn)

直流泄漏及直流耐壓試驗(yàn)第1頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月直流耐壓試驗(yàn)與交流耐壓試驗(yàn)相比較主要有以下一些特點(diǎn):1、試驗(yàn)設(shè)備輕小直流耐壓試驗(yàn)設(shè)備比較輕便，便于在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。2、能同時(shí)進(jìn)行泄漏電流的測(cè)量直流耐壓試驗(yàn)可以逐步在升壓的同時(shí)，測(cè)量泄漏電流，更有效的反映絕緣內(nèi)部的集中性缺陷。如下圖所示：發(fā)電機(jī)絕緣在做直流耐壓試驗(yàn)過(guò)程中泄漏電流變化的一些典型曲線；第2頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于良好的絕緣，泄漏電流隨電壓而直線上升，而且電流值較小，如曲線1所示；如果絕緣受潮，那么電流值加大，如曲線2所示；曲線3表示絕緣有集中性缺陷存在。當(dāng)泄漏電流超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡可能找出原因加以消除。如果0.5倍Ut附近泄漏電流已經(jīng)迅速上升，如曲線4所示，那么這臺(tái)發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí)（不計(jì)及過(guò)電壓）就有擊穿的危險(xiǎn)。3、對(duì)絕緣損傷較小直流高壓對(duì)被試品絕緣的損傷較小，當(dāng)直流作用電壓較高以至于在氣隙中發(fā)生局部放電后，放電產(chǎn)生的電荷所感應(yīng)的反電場(chǎng)將使氣隙里的場(chǎng)強(qiáng)減弱，從而抑制了氣隙內(nèi)的局部放電過(guò)程。如果是交流耐壓試驗(yàn)，由于電壓不斷改變方向因而如氣隙發(fā)生放電后，每個(gè)半波里都要發(fā)生局部放電，這種放電往往會(huì)促使有機(jī)絕第3頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月緣材料的分解、老化變質(zhì)，降低其絕緣性能，使局部缺陷逐漸擴(kuò)大。因此直流耐壓試驗(yàn)在一定程度上還帶有非破壞性試驗(yàn)的性質(zhì)。與交流耐壓試驗(yàn)相比，直流耐壓試驗(yàn)的缺點(diǎn)是：由于交、直流下絕緣內(nèi)部的電壓分布不同，直流耐壓試驗(yàn)對(duì)絕緣的考驗(yàn)不如交流下接近實(shí)際。直流耐壓試驗(yàn)電壓值的選擇也是一個(gè)重要的問(wèn)題，它是參考絕緣的工頻交流耐壓試驗(yàn)電壓和交、直流下?lián)舸?qiáng)度之比，并主要根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)制定的。第4頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月試驗(yàn)方法一、半波整流試驗(yàn)接線試驗(yàn)回路一般是由自耦調(diào)壓器、試驗(yàn)變壓器、高壓二極管和測(cè)量表計(jì)組成半波整流試驗(yàn)接線，根據(jù)微安表在試驗(yàn)回路中所處的位置不同，可分為兩種基本接線方式，現(xiàn)分述如下（一）、微安表接在高壓側(cè)微安表接在高壓側(cè)的試驗(yàn)原理接線如左圖所示第5頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月由上圖可見(jiàn)，試驗(yàn)變壓器TT的高壓端接到高壓二極管V的負(fù)極，由于空氣中負(fù)極性電壓下?lián)舸﹫?chǎng)強(qiáng)較高，為防止絕緣閃絡(luò)，因此直流試驗(yàn)常用負(fù)極性輸出。由于二極管的單向?qū)щ娦?，在其正極就有負(fù)極性的直流高壓輸出。選擇硅堆的反峰電壓時(shí)應(yīng)有20%的裕度；如用多個(gè)硅堆串聯(lián)時(shí)，應(yīng)并聯(lián)均壓電阻，電阻值可選約1000MΩ。為減小直流電壓的脈動(dòng)，在被試品CX上并聯(lián)濾波電容器C，電容值一般不小于0.1μF。對(duì)于電容量較大的被試品，如發(fā)電機(jī)、電纜可以不加穩(wěn)壓電容。半波整流時(shí)試驗(yàn)回路產(chǎn)生的直流電壓為第6頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)回路不接負(fù)載時(shí)，直流輸出電壓即為變壓器二次輸出電壓的峰值。因此，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選擇試驗(yàn)變壓器的電壓時(shí)，應(yīng)考慮到負(fù)載壓降，并給高壓試驗(yàn)變壓器輸出電壓留一定裕度。這種接線的特點(diǎn)是微安表處在高壓端，不受高壓對(duì)地雜散電流的影響，測(cè)量的泄漏電流較準(zhǔn)確。但微安表及從微安表至被試品的引線應(yīng)加屏蔽。由于微安表處于高壓側(cè)，故給讀數(shù)及切換量程帶來(lái)不便。第7頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月直流微安表高壓直流發(fā)生器操作箱直流高壓發(fā)生器屏蔽試驗(yàn)導(dǎo)線第8頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第9頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）、微安表接在低壓側(cè)微安表接在低壓側(cè)的接線圖如下所示這種接線微安表處于低電位，具有讀數(shù)安全、切換量程方便等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)被試品的接地端能與地分開時(shí)宜采用圖a的接線，若不能拆開，則采用圖b的接線，由于這種接線的高壓引線對(duì)地的雜散電流將流經(jīng)微安表，從而使測(cè)量結(jié)果偏大，其誤差隨周圍環(huán)境、氣侯和試驗(yàn)變壓器狀況而異。第10頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、直流高壓電源的獲得（一）倍壓整流直流電源前述的簡(jiǎn)單整流電路中，最大直流輸出只能接近試驗(yàn)變壓器的峰值電壓Umax，欲獲得更高的直流電壓，常用倍壓整流來(lái)實(shí)現(xiàn)，其原理如下圖：第11頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）、多級(jí)串接直流電源當(dāng)需要較高的直流電壓，而倍壓線路又不能滿足要求時(shí)，可用多級(jí)串接線路，如右圖所示：第12頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）、中頻串接直流發(fā)生器由于串接整流接線太多，因而現(xiàn)場(chǎng)一般采用成套的中頻電源直流發(fā)生器。成套直流發(fā)生器采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）方式調(diào)節(jié)直流高壓，這是目前較新的直流電壓調(diào)節(jié)方式。它有下列優(yōu)點(diǎn)：1、節(jié)能；2、電壓調(diào)節(jié)線性好，調(diào)節(jié)方便、穩(wěn)定；3、輸出直流電壓紋波非常小。由于采用了高頻開關(guān)脈沖寬度調(diào)節(jié)，可選用較小數(shù)值的電感、電容進(jìn)行濾波，濾波回路時(shí)間常數(shù)減小，這有利于自動(dòng)調(diào)節(jié)回路的品質(zhì)和輸出波形的改善以及減小體積，成套直流高壓發(fā)生器能直接顯示直流高壓的電壓值及泄漏電流值，常由多節(jié)構(gòu)成60—600KV等多種電壓等級(jí)，適合于現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行各種高壓設(shè)備的直流試驗(yàn)。其工作原理如下：第13頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第14頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、直流電壓和泄漏電流的測(cè)量（一）直流電壓的波形和脈動(dòng)電壓的測(cè)量采用半波整流加穩(wěn)壓電容器的接線時(shí)，被試品上的電壓波形如圖所示如果被試品及承受直流高壓的各部分都不產(chǎn)生泄漏，則被試品將被充電到電源電壓峰值。事實(shí)上泄漏電流總是存在的，因此存在著充放電的過(guò)程在t這段時(shí)間內(nèi)，電容C經(jīng)負(fù)載電阻R放電，使電容器C上的電壓達(dá)不到試驗(yàn)變壓器電壓的峰值，也不能保持恒定而只能達(dá)到充電與放電相平衡的穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)的直流電壓在平均值Uav上下波動(dòng)。第15頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月為了表示直流電壓波動(dòng)的大小，引入電壓脈動(dòng)系數(shù)Kδ，即第16頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月泄漏電流通常是很小的，所以放電時(shí)間常數(shù)RC很大，遠(yuǎn)大于電源電壓的周期T。對(duì)于倍壓線路，輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)可近似的由下式算出：由上式可知，負(fù)載電阻越小，輸出的電壓的脈動(dòng)系數(shù)越大，而增大電容C或提高電源頻率，可以使脈動(dòng)減小。一般要求直流電壓的脈動(dòng)率不大于2%，也有要求更高的。第17頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（二）直流高壓的測(cè)量測(cè)量直流高壓必須使用不低于1.5級(jí)的表計(jì)和2.5級(jí)的分壓器。1、用高電阻串聯(lián)微安表測(cè)量如圖用高電阻串聯(lián)測(cè)量微安表直流高壓的示意圖，這種測(cè)量方法能測(cè)量數(shù)千伏至數(shù)萬(wàn)伏的電壓。這種測(cè)量電壓的方法是將微安表的電流刻度直接換算成相應(yīng)的電壓刻度；或事先校驗(yàn)直流電壓與微安表的關(guān)系曲線，使用時(shí)根據(jù)微安表的數(shù)值在這條曲線上查出相應(yīng)的電壓值。第18頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、用電阻器與低壓電壓表測(cè)量如圖電阻分壓器與低電壓表組成的測(cè)量系統(tǒng)的原理接線圖。圖上的電壓表可以是低壓靜電電壓表，也可以是數(shù)字式電壓表。由低壓電壓表的指示值U2得到被測(cè)電壓。第19頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、用高壓靜電電壓表測(cè)量采用適當(dāng)量程的高壓靜電電壓表，直接測(cè)量輸出電壓的有效值，對(duì)于脈動(dòng)系數(shù)不大于2%的直流電壓，可認(rèn)為有效值U近似地等于平均值Uav-。4、在試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)測(cè)量當(dāng)試驗(yàn)電源為正弦波時(shí)，可根據(jù)試驗(yàn)變壓器的變比將低壓側(cè)電壓的有效值折算到高壓側(cè)的有效值，然后將其有效值乘以√2，即為被測(cè)的直流高壓值。這種計(jì)算方法只有當(dāng)被試品的泄漏電流很小，在保護(hù)電阻上產(chǎn)生的可以忽略不計(jì)時(shí)，才可以認(rèn)為被試品上所加的電壓UX就是試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)輸出電壓的峰值Umax，即UX=Umax=√2KUK-----試驗(yàn)變壓器的變比第20頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（三）泄漏電流的測(cè)量用直流微安表測(cè)量被試品的泄漏電流時(shí)，要使測(cè)量安全可靠，除需要對(duì)微安表進(jìn)行保護(hù)外，還應(yīng)消除雜散電流的影響。1、如前所述，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)試驗(yàn)電壓總是脈動(dòng)的，脈動(dòng)成分加在被試品上，就有交流分量通過(guò)微安表，因而使微安表指針擺動(dòng)，難于讀數(shù)，甚至使微安表過(guò)熱燒壞，試驗(yàn)過(guò)程中被試品放電或擊穿都有不能容許的脈動(dòng)電流流經(jīng)微安表，因此需對(duì)微安表加以保護(hù)。常用的保護(hù)電路如圖所示第21頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、消除雜散電流對(duì)測(cè)量的影響在試驗(yàn)中除被試品的體積泄漏電流之外，還有其他電流流過(guò)微安表而造成測(cè)量誤差，這些電流統(tǒng)稱為雜散電流。消除雜散電流是提高試驗(yàn)準(zhǔn)確度的關(guān)鍵。根據(jù)被試品的情況，應(yīng)盡量選擇能反映被試品本身泄漏電流的試驗(yàn)接線最好采用如圖所示的接線，這種接線由于對(duì)處于高壓的微安表及引線加了屏蔽，基本上能消除雜散電流的影響。第22頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、注意事項(xiàng)1、高壓回路限流電阻的選擇原則。應(yīng)將短路電流限制在二極管短時(shí)容許電流的范圍內(nèi)，又不致造成過(guò)大的壓降，并能保證過(guò)流繼電器可靠動(dòng)作，當(dāng)被試品擊穿時(shí)，過(guò)流繼電器應(yīng)有0.02S內(nèi)切斷電源。一般可按每100KV選0.5—1MΩ電阻。2、二極管工作電壓的選擇。在上述半波整流線路中，最高試驗(yàn)電壓不得超過(guò)其額定值的一半。3、微安表接于高壓側(cè)時(shí)，絕緣支柱應(yīng)牢固可靠、防止搖擺傾倒。4、試驗(yàn)設(shè)備的布置要緊湊、連線要短，宜用屏蔽導(dǎo)線，既安全又便于操作；對(duì)地要有足夠的距離，接地線應(yīng)牢固可靠。第23頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、應(yīng)將被試品表面擦拭干凈，并加屏蔽，以消除被試品表面臟污帶來(lái)的測(cè)量誤差。6、能分相度的被試品應(yīng)分相試驗(yàn)，非被試相應(yīng)短路接地。7、試驗(yàn)電容量小的被試品應(yīng)加穩(wěn)壓電容。8、試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)對(duì)被試品進(jìn)行充分放電。對(duì)電力電纜、電容器、發(fā)電機(jī)、變壓器等大電容被試品，必須先經(jīng)適當(dāng)?shù)姆烹婋娮鑼?duì)試品進(jìn)行放電，如果直接對(duì)地放電可能產(chǎn)生頻率極高的振蕩過(guò)電壓，對(duì)試品的絕緣有危害。放電電阻視試驗(yàn)電壓高低和試品的電容量而定，必須有足夠的電阻值和熱容量。電阻值大致上可選用每千伏200---500Ω。第24頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月葛洲壩安裝公司試驗(yàn)人員對(duì)艾比湖電站主變壓器低壓線圈進(jìn)行直流耐壓及泄