交流耐壓試驗(yàn)

交流耐壓試驗(yàn)

在電力系統(tǒng)預(yù)防性試驗(yàn)中，雖然對電氣設(shè)備進(jìn)行了一系列非破壞性試驗(yàn)，能發(fā)現(xiàn)很多絕緣缺陷。但因其試驗(yàn)電壓一般較低，往往對某些缺陷，特別是局部缺陷還不能檢出，這對保證安全運(yùn)行是不夠的。為了進(jìn)一步暴露電氣設(shè)備的絕緣缺陷，檢查設(shè)備絕緣水平和確定能否投入運(yùn)行，有必要進(jìn)行破壞性試驗(yàn)即耐壓試驗(yàn)。交流耐壓試驗(yàn)是鑒定電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度的最嚴(yán)格、最有效和最直接的試驗(yàn)方法，它對判斷電氣設(shè)備能否繼續(xù)參加運(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。一、交流耐壓試驗(yàn)二、交流的概念大小和方向隨時(shí)間作周期性變化的電壓或電流。正弦交流電需用頻率、峰值和位相三個(gè)物理量來描述。按照試驗(yàn)頻率，交流耐壓可分為兩類：（1）工頻交流耐壓（2）非工頻交流耐壓

三、交流耐壓的分類工頻一般指市電的頻率,在我國是50Hz,其他國家也有60Hz的。

中國電力工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)頻率定為50Hz。有些國家或地區(qū)(如美國等)則定為60Hz。

我國電力工業(yè)部1996年發(fā)布施行的《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定：在電力系統(tǒng)正常的情況下，供電頻率的允許誤差為：①電網(wǎng)裝機(jī)容量在300萬及以上的，為±0.2%Hz;②電網(wǎng)裝機(jī)容量在300萬以下的，為±0.5%Hz。在電力系統(tǒng)非正常狀況下，供電頻率允許誤差不應(yīng)超過±1.0%Hz。

3.1工頻

3.2各種設(shè)備的交流耐壓

3.2.1變壓器交流耐壓GB50150-2006中對變壓器交流耐壓做了如下規(guī)定：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%。交流耐壓試驗(yàn)可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)電壓值為測量電壓的峰值除以√2，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)在高壓端檢測。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。

3.2.2互感器交流耐壓互感器交流耐壓試驗(yàn)，應(yīng)符合下列規(guī)定：應(yīng)按出廠試驗(yàn)電壓的80%進(jìn)行。電磁式電壓互感器在遇到鐵芯磁密度較高的情況下，宜進(jìn)行感應(yīng)耐壓試驗(yàn)。充油電流互感器推薦進(jìn)行工頻（45～65Hz）交流耐壓。充油式電抗器絕緣結(jié)構(gòu)與變壓器類似，交流耐壓試驗(yàn)應(yīng)采用工頻（45～65Hz）交流耐壓方式進(jìn)行。試驗(yàn)電壓應(yīng)符合規(guī)程要求。

3.2.3電抗器交流耐壓斷路器的交流耐壓試驗(yàn)應(yīng)在分、合閘狀態(tài)下分別進(jìn)行。橡塑電纜優(yōu)先采用20～300Hz交流耐壓試驗(yàn)。3.3開關(guān)、電纜類交流耐壓交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備分類：

1利用高壓試驗(yàn)變壓器進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)（1）單臺高壓試驗(yàn)變壓器（2）串級式試驗(yàn)變壓器

2諧振式交流耐壓裝置（1）調(diào)頻式諧振式交流耐壓裝置（2）調(diào)感式諧振式交流耐壓裝置四、交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備電壓：根據(jù)試品要求選用具有合適電壓的試驗(yàn)變壓器。電流：試驗(yàn)變壓器的額定輸出電流應(yīng)大于被試品所需的電流。容量：根據(jù)試驗(yàn)電壓和試驗(yàn)電流確定容量。優(yōu)點(diǎn)：接線、操作簡單，一般為工頻耐壓，相對經(jīng)濟(jì)等。缺點(diǎn)：電壓等級較高或所需容量較大時(shí)，變壓器體積、重量過大，較難滿足試驗(yàn)要求。4.1.1單臺高壓試驗(yàn)變壓器優(yōu)點(diǎn)：相對于單臺試驗(yàn)變壓器，較容易獲得更高的電壓，同時(shí)兼?zhèn)潴w積、重量更小。缺點(diǎn)：利用率較低。級數(shù)越多，利用率越低。另外隨著級數(shù)增加，整個(gè)裝置的短路阻抗會(huì)大大增加，一般兩臺變壓器串級時(shí)短路阻抗為單臺的3.5~4倍；三臺串級時(shí)，將達(dá)到單臺的8~9倍。因此串級式變壓器一般不超過三臺。4.1.2串級式試驗(yàn)變壓器

4.2諧振式交流耐壓裝置由上述可知，串級式變壓器可以解決試驗(yàn)電壓要求高的矛盾，但僅適用于容量較小的被試品。對于容量較大的被試品進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，目前較多采用諧振式交流耐壓裝置。串聯(lián)諧振的優(yōu)點(diǎn)：所需電源容量大大減小。串聯(lián)諧振電源是利用諧振電抗器和被試品電容諧振產(chǎn)生高電壓和大電流的，在整個(gè)系統(tǒng)中，電源只需要提供系統(tǒng)中有功消耗的部分，因此，試驗(yàn)所需的電源功率只有試驗(yàn)容量的1/Q。設(shè)備的重量和體積大大減少。串聯(lián)諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調(diào)壓裝置和普通的大功率工頻試驗(yàn)變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗(yàn)容量的1/Q，使得系統(tǒng)重量和體積大大減少，一般為普通試驗(yàn)裝置的1/3-1/5。改善輸出電壓的波形。諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波形，有效的防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。防止大的短路電流燒傷故障點(diǎn)。在串聯(lián)諧振狀態(tài)，當(dāng)試品的絕緣弱點(diǎn)被擊穿時(shí)，電路立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗(yàn)電流的1/Q。而并聯(lián)諧振或者試驗(yàn)變壓器方式做耐壓試驗(yàn)時(shí)，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流與擊穿電流相差數(shù)百倍。所以，串聯(lián)諧振能有效的找到絕緣弱點(diǎn)，又不存在大的短路電流燒傷故障點(diǎn)的憂患。不會(huì)出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。試品發(fā)生擊穿時(shí)，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧即刻熄滅，且恢復(fù)電壓的再建立過程很長，很容易在再次達(dá)到閃落電壓前斷開電源，這種電壓的恢復(fù)過程是一種能量積累的間歇振蕩過程，其過程長，而且，不會(huì)出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。諧振式交流耐壓裝置。諧振式交流耐壓裝置原理圖如下：諧振是由R、L、C元件組成的電路在一定條件下發(fā)生的一種特殊現(xiàn)象。諧振頻率是由電路自身參數(shù)L、C決定的．與外部條件無關(guān)諧振時(shí)電感電壓和電容電壓有效值相等，均為外施電壓的Q倍，但電感電壓超前外施電壓90°，電容電壓落后外施電壓90°，總的電抗電壓為0。而電阻電壓和外施電壓相等且同相，外施電壓全部加在電阻R上，電阻上的電壓達(dá)到了最大值。在電路Q值較高時(shí)，電感電壓和電容電壓的數(shù)值都將遠(yuǎn)大于外施電壓的值，所以串聯(lián)諧振又稱電壓諧振。Q：品質(zhì)因數(shù)。試品上獲得的電壓與勵(lì)磁電壓之比。Uc=QU

參數(shù)計(jì)算方法試驗(yàn)頻率的確定：說明：

f：試驗(yàn)頻率（Hz）L：電感（H）

C：電容（F）

二、基礎(chǔ)知識7

——超聲波垂直入射到平界面的反射和透射2試驗(yàn)電流的確定：I=ωCU

ω=2πf故：I=2πfCUI：試驗(yàn)電流（A）f：試驗(yàn)頻率（Hz）C：試品電容（F、包括分壓器電容）U：試驗(yàn)電壓（V）

變壓器外施工頻交流耐壓試驗(yàn)作用：工頻交流耐壓試驗(yàn)對考核變壓器主絕緣強(qiáng)度、檢查局部缺陷，具有決定性的作用。采用這種試驗(yàn)?zāi)苡行У陌l(fā)現(xiàn)繞組絕緣首超、開裂；或在運(yùn)輸過程中，由于振動(dòng)引起繞組松動(dòng)、位移、造成引線距離不夠以及繞組絕緣上附著污物等情況。工頻交流耐壓試驗(yàn)必須在變壓器充滿合格的絕緣油，并靜置一定時(shí)間后才能進(jìn)行。試驗(yàn)接線：試驗(yàn)時(shí)被試?yán)@組的端頭均應(yīng)短接，非被試?yán)@組應(yīng)短路接地。

電抗器工頻交流耐壓試驗(yàn)接線：被試品高壓側(cè)及中性點(diǎn)應(yīng)短接后進(jìn)行試驗(yàn)。

開關(guān)類設(shè)備交流耐壓斷路器的交流耐壓試驗(yàn)應(yīng)在分、合閘狀態(tài)下分別進(jìn)行。分閘的狀態(tài)下斷口后端應(yīng)接地。GIS類設(shè)備交流耐壓應(yīng)分別對整體和斷口（包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)斷口）進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。GIS類設(shè)備交流耐壓前應(yīng)將所有涉及的電壓互感器、避雷器拆除或斷開，并保證足夠的安全距離，電流互感器二次側(cè)端子應(yīng)短路接地，高壓來電顯示裝置也應(yīng)接地。GIS類設(shè)備在交流耐壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)考慮老練凈化的過程。

老練試驗(yàn)老練試驗(yàn)是指對設(shè)備逐步施加交流電壓，可以階梯式或連續(xù)的加壓，目的：1）將設(shè)備中可能存在的活動(dòng)微粒雜質(zhì)遷移到低電場區(qū)域里去，在此區(qū)域，這些微粒對設(shè)備的危險(xiǎn)性減低，甚至沒有危害。2）通過放電燒掉細(xì)小的微粒或電極上的毛刺，附著的塵埃等。老練試驗(yàn)的基本原則是既要達(dá)到設(shè)備凈化的目的，又要盡量減少凈化過程中微粒觸發(fā)的擊穿，還要減少被試設(shè)備的損害，在低電壓下可保持較長的時(shí)間，在高電壓下不允許長時(shí)間耐壓。老練試驗(yàn)時(shí)，施加交流電壓值與時(shí)間的關(guān)系可參考如下方案或與制造廠商定。一般情況下：額定相電壓15min;額定線電壓5min。電力電纜交流耐壓試驗(yàn)頻率優(yōu)先采用20～300Hz交流試驗(yàn)電壓和時(shí)間見下表試驗(yàn)時(shí)電纜外護(hù)層及鋼鎧層均應(yīng)接地，耐壓相以外的相應(yīng)接地。額定電壓U0/U（kV）試驗(yàn)電壓時(shí)間（min）18/30及以下2.5U0（或2U0）5（或60）21/35~64/1102U060127/2201.7U0（或1.4U0）60190/3301.7U0（或1.3U0）60290/5001.7U0（或1.1U0）60當(dāng)電纜線路較長時(shí)應(yīng)考慮容升效應(yīng)：由于線路較長電容量較大，電纜尾端電壓會(huì)有所抬高，高于電纜首端測量電壓。為防止電纜尾端電壓超過耐壓值而損壞試品，電纜首端施加電壓應(yīng)略低于試驗(yàn)電壓。五、現(xiàn)場試驗(yàn)注意事項(xiàng)交流耐壓為破壞性試驗(yàn)，應(yīng)避免試品同一部位重復(fù)耐壓。如需耐壓次數(shù)較多，應(yīng)選擇從試品不同的部位進(jìn)行加壓。（如間隔較多的GIS設(shè)備）在進(jìn)行斷口耐壓試驗(yàn)時(shí)，斷口后需裝設(shè)可靠接地。耐壓試驗(yàn)時(shí)，電流互感器二次側(cè)需短路接地。當(dāng)不同絕緣等級設(shè)備之間連接不允許拆除時(shí)，進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)電壓應(yīng)按絕緣等級較低的設(shè)備進(jìn)行選擇。試驗(yàn)開始前務(wù)必確認(rèn)應(yīng)短接、接地的部分是否完備。六、試驗(yàn)設(shè)備的選擇單臺高壓試驗(yàn)變壓器的選擇：

1）電壓的選擇：根據(jù)被試品對試驗(yàn)電壓的要求，選用電壓合適的試驗(yàn)變壓器，還應(yīng)考慮試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)電壓是否符合試驗(yàn)現(xiàn)場的電源電壓。

2）試驗(yàn)電流的選擇：

一般按試驗(yàn)時(shí)所加的電壓和被試品的電容量來計(jì)算所需試驗(yàn)電流。試驗(yàn)電流的確定：I=ωCU

ω=2πf故：I=2πfCUI：試驗(yàn)電流（A）f：試驗(yàn)頻率（Hz）C：試品電容（F、包括分壓器電容）U：試驗(yàn)電壓（V）諧振式耐壓設(shè)備的選擇：一般試品為容性，所以選配電抗器達(dá)到諧振目的。

1）電壓的選擇：根據(jù)試品對試驗(yàn)電壓的要求，選擇電抗器、分壓器的額定電壓，電抗器、分壓器的額定電壓要高于試驗(yàn)電壓。

2）電流和電感的選擇：

首先應(yīng)確定試品對試驗(yàn)頻率的要求，例如50Hz、45～65Hz或30～300Hz等，其次應(yīng)確定試品的電容，試品電容可用電橋測出，也可在被試品上施加工頻低壓，根據(jù)測得的電壓和電流（感抗和電阻的影響忽略不計(jì)）來估算。根據(jù)下列公式計(jì)算出所需電感大小。頻率計(jì)算公式：根據(jù)上面的公式可以計(jì)算出所需電感（范圍）。根據(jù)I=ωCU可以計(jì)算出試驗(yàn)電流。選擇電壓、電感、電流均符合要求的電抗器。

七、試驗(yàn)電壓的測量在試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)測量：對于一般瓷質(zhì)絕緣、斷路器、絕緣工具等，可測區(qū)試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)的電壓，再通過便比換算至高壓側(cè)電壓。這只適合與符合容量比電源容量小得多，測量準(zhǔn)確度要求不高的情況。用電壓互感器測量：將電壓互感器的一次側(cè)并接在被試品的兩端，在其二次側(cè)測量電壓，根據(jù)測得的電壓和電壓互感器的變比計(jì)算出計(jì)算出高壓側(cè)的電壓。為保證測量的準(zhǔn)確度，電壓互感器準(zhǔn)確度一般不低于1級，電壓表不低于0.5級。用電容分壓器測量：用電容分壓器測量高壓電壓時(shí)最常用的方法。分壓器結(jié)構(gòu)簡單，精度高，有的分壓器具有可選擇峰值讀數(shù)和有效值讀數(shù)的選擇鍵，適合與現(xiàn)場和試驗(yàn)時(shí)等各種場合使用。如高壓臂電容器為C1，低壓電容臂為C2，串聯(lián)組成。那么此分壓器的分壓比為（C1+C2）/C1。八、試驗(yàn)結(jié)果分析對于絕緣良好的被試品，在交流耐壓中不應(yīng)擊穿，一般情況下電流突然上升，說明被試品擊穿。被試品發(fā)出擊穿響聲、冒煙、出氣、焦糊、閃絡(luò)、燃燒等都應(yīng)查明原因，如確定時(shí)絕