高压试验三：绝缘子串电位分布实验

实验三 绝缘子串电压分布测量实验三 绝缘子串电压分布测量 一 实验目的 了解绝缘子串在电力系统中的作用 理解输电线路绝缘子串上电压分布不 均匀的原因 理解测量绝缘子串上电压分布的意义 掌握电压分布的测量方法 知道在实际工作中如何发现输电线路上已损坏的绝缘子 二 实验原理 1 绝缘子串上的电压分布 35kV 以上的电压输电线路使用由悬式绝缘子组成的绝缘子串来构成具有高 电位的导线与具有地电位的杆塔之间的绝缘 绝缘子串上的每片悬式绝缘子结 构 尺寸完全相同 若每片绝缘子承受的电压相同 则利用率最高 但是由于 绝缘子的金属部分与接地的铁塔和带电的导线之间存在杂散电容 使绝缘子串 的电压分布不均 设绝缘子自身电容为 C 若只考虑对地杂散电容 CE 则等值电 路如图 10 1 a 所示 当 CE 两端有电位差时 必然有一部分电流经 CE 流入 接地铁塔 而流过 CE 的电流都是由绝缘子串分流出去 因此靠近导线的绝缘子 流过电流最多 电压降 U 也最大 如果只考虑对导线的杂散电容 CL 则等值电 路如图 10 1 b 所示 流过 CL的电流都汇入下一片绝缘子中 因此靠近铁 塔的绝缘子流过的电流最多 电压降 U 最大 实际上 CE与 CL两种杂散电容 同时存在 综合考虑两者影响时 绝缘子串的电压分布位图 10 1 c 所示 一般 C 为 30 60F CE为 4 5F CL只有 0 5 1F 所以 CE的影响比 CL大 绝缘子串中靠近导线的绝缘子的电压降最大 远离导线的绝缘子电压降 逐渐减小 当靠近铁塔横担时 CL的作用显著 电压降又升高 由此可知 绝由此可知 绝 缘子串的长度越长 片数越多 电压分布越不均匀 绝缘子本身电容缘子串的长度越长 片数越多 电压分布越不均匀 绝缘子本身电容 C 大 则大 则 对地和对导线杂散电容的影响要小一些 绝缘子串的电压分布就比较均匀 对地和对导线杂散电容的影响要小一些 绝缘子串的电压分布就比较均匀 增 大 CL能在一定程度上补偿 CE的影响 使电压分布不均匀程度减小 例如可采 用增大导线截面积和分裂导线 还可采用均压环 以增加绝缘子对导线的电容 达到改善电压分布的目的 2 电压分布的测量 1 电压分布测量的意义 在工作电压作用下沿绝缘子串表面有一定电压分布 当绝缘子表面比较清洁 时 电压分布由绝缘子本身电容和杂散电容决定 当绝缘子表面因污秽而电阻 下降时 或者因机械 电和环境等因素的影响而绝缘电阻发生变化时 沿绝缘 子串表面的电压分布将发生改变 严重时将发生绝缘闪络 例如在输电线路的 绝缘子串中 当出现损坏了的绝缘子 即零值绝缘子 时 这片绝缘子就不再 承受电压 其他绝缘子上的电压就会升高 有可能引起对地闪络 因此测量绝 缘子表面的电压分布可以发现绝缘子是否存在缺陷 2 电压分布基本测量方法 火花间隙测量电压分布 传统的测量方法主要采用短路叉测量 或火花叉法 如图 10 2 所是为短 路叉测量绝缘子串电压分布示意图 当短路叉一端 2 和下面绝缘子的铁帽接触 另一端 1 靠近被测绝缘子的铁帽时 在 1 和铁帽之间便会产生火花 当测量绝 缘子承受的电压越高 则出现火花越早 而且火花的声音就越大 因此根据火 花放电特征可以判断被测绝缘子承受电压的情况 若绝缘子出现零值时便没有 火花 不过短路叉不能测出电压分布的具体数值 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 小球放电法测量电压分布 为了能测出绝缘子串电压分布的具体数值 可采用小球放电法测量 其测 量叉不是短路的 而是与两个小球相连 小球的距离是可调的 在测量时是通 过测量两端的小球产生放电的距离来分析绝缘子串的电压分布 从而判断被测 绝缘子是否正常 这种方法要频繁调整小球距离 工作量大 误判率高 在试 验室则是将小球间隙固定 改变外施电压而使小球放电来求电压分布 在实验过程中 球隙距离始终不变 因而它的放电电压 U 也不变 依次 将球隙接到每个绝缘子上 由于在绝缘子串上的电压分布不均 因此每个绝缘 子上所占总电压的百分比不同 所以为了使每个绝缘子上的电压达到 U 而使 球隙放电 则所需总电压 Ui 是不同的 令 U 球隙放电电压 Ui 当测量装置置于第 i 个绝缘子上时 为了使球隙放电所需加在绝缘 子串上的总电压 Ai 第 i 个绝缘子上电压降占总电压的百分比 因 12 12 in in uuuu aaaa uuuu 所以 12 1 12 1 1 n in i ini uuuu uaaaa uuuuu 故得 1 1 1 n i i u u 所以 1 1 1 in i i i i u a u u u 三 实验内容 采用小球放电法测量 35kV 输电线路绝缘子串 3 4 片 上的电压分布 看是否 存在零值绝缘子 另用保护环一对来改善绝缘子上电压分布作用 四 实验设备 1 工频高电压试验装置 2 绝缘子串 3 小球放电法测量装置 五 实验步骤 1 检查所有实验装置 2 合上电源 将工频试验装置缓慢均匀地升压 3 用测量球隙从上至下逐片加在绝缘子两端 保持小球的距离不变 调整 外加 电压直至小球放电 4 记录实验时 u1 u2 的数值 5 按公式计算 a 并作出电压分砟曲线图 6 实验完毕 电压降到零 断开电源