绝缘子的电位分布实验.doc

绝缘子的电位分布实验一、绝缘子串电压分布规律每一个绝缘子就相当于一个电容器，因此一个绝缘子串就相当于由许多电容器组成的链形回路。因为绝缘子的体积电阻和表面电阻较正常情况下（50Hz）的容抗大得多，所以一般将它看成串联的电容回路。如果不考虑其他因素影响，由于每个绝缘子的电容量相等，因而在绝缘子串中，每一片绝缘子分担的电压是相同的。但由于每个绝缘子的金属部分与杆塔（地）间、导线间均存在杂散电容（寄生电容），绝缘子串中每个绝缘子实际所分担的电压并不相同。图11-1 绝缘子串的等值电路(a) 仅考虑金属部分对杆塔的电容(b) 仅考虑金属部分对导线的电容在图11-1（a）中，C为绝缘子本身的电容，Cz为其金属部分对杆塔的电容。由于存在这种电容，当有电位差时，就有一个电流经Cz流入接地支路。流经Cz的电流都分别要流经电容C，因此，愈靠近导线的电容C所流经的电流就愈大。由于各绝缘子电容大致相等，则它们的容抗也大致相等，又由于靠近导线的绝缘子的电容电流较大，所以此处每片绝缘子上的电压降也就较大。绝缘子串的电压分布如图11-2中的曲线1所示。在图11-1（b）中，C为绝缘子本身的电容，Cd为其金属部分对导线的电容。由于每个电容Cd两端均有电位差，因此就有电容电流流过，而且都必须经电容C到地构成回路，这样就使离导线愈远的绝缘子所流过的电流愈多，电压降也愈大。绝缘子串的电压分布如图11-2的曲线2所示。图11-2 绝缘子串的电压分布曲线1仅考虑Cz作用；2仅考虑Cd作用；3考虑Cz、Cd两者同时作用由于绝缘子金属部分对导线的电容Cd比其对地电容Cz小，因而流过的电流也小，所以产生的压降就相对地较小。实际的绝缘子串各个绝缘子上的电压分布应考虑两种电容的同时作用，即沿绝缘子串的电压分布应该由分别考虑Cz与Cd所得到的电压分布相叠加，如图11-2中的曲线3所示。由图可见，沿绝缘子串的电压分布是极不均匀的，靠近导线的绝缘子电压降最大，离导线愈远的绝缘子两端压降愈小，当绝缘子靠近杆塔横担时，绝缘子电压降又升高。绝缘子串愈长，电压分布愈不均匀，愈容易导致某些部位的绝缘损坏。二、绝缘子串电压分布测量方法测量电压分布的工具有短路叉、电阻分压杆、电容分压杆、火花间隙检验杆等。1、 短路叉这是检测损坏绝缘子（又称零值绝缘子）最简便的工具，其检测方法如图11-3所示。图11-3 短路叉检测法检测杆端部装上一个金属丝做成的叉子，把短路叉的一端2和下面绝缘子的钢帽接触，当另一端1靠近被测绝缘子的钢帽时，1和钢帽间的空气隙会产生火花。被测绝缘子承受的分布电压愈高，出现火花愈早，而且火花的声音也愈大，因此根据放电情况可以判断被测绝缘子承受电压的情况。如果被测绝缘子是零值的，就不承受电压，因而就没有火花。这种测杆不能测出电压分布的具体数值，但可以检查出零值绝缘子。在使用时应注意，当电压等级较低时（35kV及以下）不能因火花间隙放电而引起相对地闪络。2、 电阻分压杆、电容分压杆电阻分压杆的内部结构和接线如图11-4所示，其中图11-4 (a) 、(b)是表示测量两点之间电位差的外部结构和内部连接图，适用于110kV及以上的变电所和线路绝缘子串测量；图11-4 (c) 、(d)是表示测量某点对地电位的外部结构和内部连接图，适用于35kV变电所内支柱绝缘子的测量。这种检验杆应预先在室内求出端部电压和微安表读数的关系，并应经常校准。通常盘形悬式绝缘子C50pF， =64M。当采用电阻为220M的绝缘杆与之并联时，阻抗值降为50M，将会导致约20%的误差，这需要在测量中注意。在强电场附近测量时，要注意外界电场对表读数的影响，必要时需采用适当的抗干扰措施。图11-4 电阻分压杆测量法(a)测量两点电位差的外部连接; (b)测量两点电位差的内部连接;(c)测量某点电位的外部连接; (d)测量某点电位的内部连接当采用图11-4 (a)方法测量时，若某片绝缘子片的电位差为0，则该片绝缘子即为零值绝缘子。当采用图11-4 (b)方法测量时，应先从母线端开始读取微安表的读数，依次往下进行，所测得的微安数应该是递减的，如出现某片绝缘子与上一片绝缘子电流值相同，则该片绝缘子就是零值绝缘子。电容分压杆与电阻分压杆类似，只是将电阻串和带有桥式整流的微安表，换成一个或几个串联且能承受被测电压的高压电容器与一个小量程指针式的静电电压表相串联。当电容器的电容量取的足够小的时候，被测量的电压都分布在电容器上，因此小量限的电压表就可测量几千到几万伏的电压。3、 火花间隙检测杆图11-5 可调火花间隙检测杆测量法图11-5所示为一种可调火花间隙的检测杆，其测量部分是一个可调的放电间隙和一个小容量的高压电容器相串联，预先在室内校好放电间隙的放电电压值，并标在刻度板上，测杆在机械上可以旋转。这样，在现场将高压电容器和放电间隙串联的部分并联到绝缘子片两端，转动操作杆，改变放电间隙，直至开始放电，即可读出相应于间隙距离在刻度板上所标出的放电电压值。如果某一元件上的分布电压低于规定标准值，而相邻其他元件的分布电压又高于标准值时，则该元件可能有缺陷。为了防止因火花间隙放电短接了良好的绝缘元件而引起相对地闪络，可以用电容与火花间隙串联后再接到探针上去。电容值约为30pF,与一片良好的悬式绝缘子的电容值接近。因为和电容串联的火花间隙的电容量只有几皮法（pF），所以电容的存在基本上不