高电压技术实验实验报告(二)

1、fWj电压技术实验报告高电压技术实验报告学院电气信息学院专业电气工程及其自动化Z.检流计电源开关2-1所示，具工作原理及操.检流计调零钮.R3电阻箱.灵敏度调节钮QS西林电桥面板图实验一.介质损耗角正切值的测量实验目的学习使用QS1型西林电桥测M介质损耗正切值的方法。二.实验项目1 .正接线测试2 .反接线测试三.实验说明绝缘介质中的介质损耗(P=3 C u2 tg 5)以介质损耗角5的正切值(tg5 )来 表征)介 质损耗角正切值等于介质有功电流和电容电流之比。用测M tg5值来评 价绝缘的好坏的方法是很有效的，因而被广泛采用，它能发现下述的一些绝缘缺陷：绝缘介质的整体受潮；绝缘介质中含有气

2、体等杂质；浸渍物及油等的不均匀或脏污。测M介质损耗正切值的方法较多，主要有平衡电桥法(QS1,不平衡电桥法及瓦特表法。目前，我国多采用平衡电桥法，特别是工业现场广泛采用 QS1型西林电桥。这种电桥工作电压为10Kv,电桥面板如图作方法简介如下：(1).检流计调谐钮.C4电容箱(tg 5)?微调电阻p( R3桥臂)?检流计标尺框.+tg 5/-tg 5及接通"断开/接通U切换钮(11).接地(13).分流器选择钮(14).桥体引出线QS1西林电桥面板图(10).检流计电源插座(12)低压电容测量1)工作原理：原理接线图如图2-2所示，桥臂BC接入标准电容Cn(一般CN=50pf),桥臂

3、BD由固定的无感电阻 R和可调电 容G并联组成，桥臂 AD接入可调电阻R,对角线AB上接z.入检流计G,剩下一个桥臂AC就接被试品Go高压试验电压加在 CD之间，测M时只要调节R和G就可使G中的电流为零,Z.此时电桥达到平衡。由电桥平衡原理有:U CA U CBU AD U BD各桥臂阻抗分别即:ZCA ZCBZad Zbd（式 2-1 ）为:RxZCA ZXZBD Z 4Z AD Z31 j CxRxR3ZCB Z NR41 _j C41j C N将各桥臂阻抗代入式R4C X C N 一R3tg在电桥中，R4的数值取为tg并使等式两边的实部和虚部分别相等，可得C4 R4（式 2-2 ）=10

4、000/n =3184（Q），电源频率3 =100n,因此:S = C4 （ P（式 2-3 ）即在G电容箱的刻度盘上完全可以将C4的电容值宜接刻度成tg S值（实际 上是刻度成tg 3 （ %值），便于宜读。2）接线方式:线，低QS1电桥在使用中有多种接线方式，如下图所示的正接线、反接线、对角接压测M接线等。正接线适用于所测设备两端都对地绝缘的情况，此时电桥的D点接地，试 验高电压在被试品及标准电容上形成压降后， 作用于电桥本体的电压很低，测试 操作很安全也 很方便，而且电桥的三根引出线（G、G、E）也都是低压，不需要 与地绝缘。反接线适用于所测设备有一端接地的情况，这时是C点接地，试验高电

5、压通过电桥加在被试品及标准电容上，电桥本体处于高电位，在测试操作时应注意安全，电桥调节手柄应保证具有 15kv以上的交流耐压能力，电桥外壳应保证可靠接地。电桥的三根引出线为高压线，应对地绝缘。对角接线使用于所测设备有一端接地而电桥耐压又不够，不能使用反接线的情况，但这种接线的测M误差较大，测M结果需进行校正。低压接线可用来测M低压电容器的电容M及tg S值，标准电容可选配0.001叮（可测Cx范围为300pf? 10叮）或0.01 P f （可测Cx范围为3000pf? 100 P f ） 3?分流 电阻的选择及tg S值的修正：QS1电桥可测试品范围很广，试品电容电流变化范围也很广，但电桥中

6、R的以保证最大允许工作电流为0.01A,如果试品电容电流超过此值，则必须投入分流器,R的安全工作，分流器挡位的选择可按表2-1所列数据进行。在投入分流器后所测tg S值很小的情况下，测M值应进行校正，其校正式如下：tg X tg tgCn R4100ntg右tg S为实测值， tg S为校正tg Sx为校正后的值。四.仪器设备：50/5试验装置一套水阻一只电压表一只QS1电桥一套220KV脉冲电容器(被试品)一只五.实验接线:(a)高压试验源(b) 正接线(c) 反接线(d)对角接线QS1西林电桥试验接线图六.实验步骤：.首先按上图所示的正接线法接好试验线路;(2).将艮、C4以及灵敏度旋钮旋

7、至零位，极性切换开关放在中间断开位置；.根据被试品电容M确定分流器挡位；.检查接线无误后，合上光偏式检流计的光照电源，这时刻度板上应出现一条窄光带，调节零位旋钮，使窄光带处在刻度板零位上；(5) .合上试验电源，升至所需试验电压；(6) .把极性切换开关转至“+ tg S”位置的“接通I 士；把灵敏度旋钮旋至1或2位置，调节检流计的合频旋钮，找到检流计的谐振点,光带达到最宽度，即检流计单挡灵敏度达到最大；.调节检流计灵敏度旋钮，使光带达到满刻度的1/3? 2/3为止；(9) .先调节R3使光带收缩至最窄，然后调节 C4使光带再缩至最窄，当观察不便时，应增大灵敏度旋钮挡(注意在整个调节过程中，光

8、带不能超过满刻度)，最后，反复调节P和C4并在灵敏度旋钮增至10挡(最大挡)时，将光带收缩至 最窄(一般不超过4mm,这时电桥达到平衡；(10) .电桥平衡后，记录tg 3、R、p值，以及分流器挡位和所对应的分流器电阻n,还有所用标准电容的容M Cn；(11) .将检流计灵敏度降至零，把极性旋钮旋至关断，把试验电压降至零并关断试验电源，关断灯光电源开关，最后将试验变压器及被试品高压端接地。(12) .计算被试品电容M :100 R3CN里 RF n式中，CN 标准电容的容M ( 50pf或100pf)n -分流器电阻值(对应于分流器挡位，如表2-1所列)(13) .按图2-4所示的反接线法接好

9、试验线路(选做)；并按？ 2操作步骤调节电桥，测出被试品的tg S值和Cx值。注意：反接线法桥体内为高压，电桥箱体必须良好接地，电桥引出线应架空与地绝缘。操作时注意安全。七.实验结果在实验中我们选择的仪器是 XHJS1000A型变频电源，具主要功能是将频率为50Hz的工频交流电转化成频率为 40-45HZ的 交流电，以防止工频交流电的干扰1 .正接线法1)实验接线图2）实验参数设定3 ）实验结果试品电容Cx （nF）4.2754.2754.275tan S2.727%2.724%2.720%2.反接线法1）实验接线图2）参数设定3）实验结果试品电容Cx （nF）4.2964.2964.296t

10、an S2.7842.7802.7803.分析由上表中所示的实验结果可以看出，无论是正接法接线还是反接法接线，三 次实验试品的电容量都为恒定值，而tan S 却有变化；这是因为试品电容受正反解法的轻微影响，一般接线方式固定其值就基本固定了，而tan S 却和空气的湿度，被试品表面的积污程度，温度，外界磁场的干扰等有关系，因此其值有轻微的变化。八实验总结介质损耗是表征介质交流损耗的参数（直流用电导即可表征），包括电导和电偶损耗，测量tans 是判断电气设备绝缘状态的一项灵敏有效的方法。tans 能 反映绝缘的整体缺陷和小电容试品的严重局部缺陷，对于电容量很大的电气设备的局部性缺陷，应该将设备分解

11、为几个部分，分别测量tans 的值。试验吸引人的地方便是可以让我们对于书本上学习的抽象的概念性的东西具体化，这对于我们的学习是大有裨益的；通过这个试验，对于课堂上学习的介质损耗角有了一个比较具体的概念，在实验的测试过程中，同学们团结一致，发 现了许多的问题并且积极想办法解决，让我看到了团结的力量；谢谢学校提供给我们条件。实验二.避雷器试验了解阀型避雷器的种类、型号、规格、工作原理及不同种类避雷器的结构和适用范具体内容、试验标准及试验方法。二.实验项目1 FS-10 型避雷器试验（ 1 ）绝缘电阻检查（ 2）工频放电电压测试2 FZ-15 型避雷器试验（ 1 ）绝缘电阻检查（ 2）泄漏电流及非线

12、性系数的测试三实验说明阀型避雷器分普通型和磁吹型两类，普通型又分FS 型（配电型）和FZ 型（站 用型）两种。它们的作用过程都是在雷电波入侵时击穿火花间隙，通过阀片（非线性电阻）泄导雷电流并限制残压值，在雷电过后又通过阀片减小工频续流并通过火花间隙的自然熄弧能力在工频续流第一次过零时切断之，避雷器实际工作时的通流时间10ms（ 半个工频周期）。FS 型避雷器的结构最简单，如图2-1 所示， 由火花间隙和非线性电阻（阀片）串联组成。FZ 型避雷器的结构特点是在火花间隙上并联有均压电阻（也为非线性电阻） ，如图 2-2 所示，增设均压电阻是为了提高避雷器的保护性能，因为多个火花间隙串联后将引起间隙

13、上工频电压分布不均，并随外瓷套电压分布而变化，从而引起避雷器间隙恢复电压的不均匀及不稳定，降低避雷器熄弧能力，同时其工频放电电压也将下降和不稳定。 加上均压电阻后，工频电压将按电阻分布，从而大大改善间隙工频电压的分布均匀度， 提 高避雷器的保护性能。非线性电阻的伏安特性式为：u=ca, 其中C 为材料系数，a 即为非线性系数（普通型阀片的a" 0.2、磁吹型阀片的a" 0.24、 FZ 型避雷 器因均压电阻的影响，其整体a" 0.35? 0.45），其伏安特性曲线如图2-3 所示。 可见流过非线性电阻的电流越大，其阻值越小，反之其阻值越大，这种特性对避雷器泄导雷电

14、流并限制残压，减小并切断工频续流都很有利。另外， FS型避雷 器的工作电压较低 （w 10kv）,而FZ 型避雷器工作电压可做到220kv。 FZ 型避雷 器中的非线性电阻（均压电阻和阀片）的热容量较FS 型为大，因其工作时要长z.期流过工频漏电流（很小、微安级）。磁吹型避雷器有 FCZ型（电站用）和FCD型（旋 转电机用）两种，具结构与 FZ型相似，间隙上都有均压电阻，只是磁吹 型避雷器采用磁 吹间隙，并配有磁场线圈和辅助间隙。由于以上结构上的不同，所以对FS型和FZ（FCZ FCD型避雷器的预防性试验项目和标准都有很大的不同。根据电力设备预防性试验规程，对 FS型避雷器主要应做绝缘电阻检查

15、和 工频放 电电压试验，对FZ （及FCZ FCD型避雷器则应做绝缘电阻检查和宜流 泄漏电流及非线性 系数的测试。只有在其解体检修后才要求做工频放电电压试验（需要专门设备）。避雷器其它的预防性试验还包括底座绝缘电阻的检查、放电 计数器 的检查及瓷套密封性检查等。避雷器试验应在每年雷雨季节前及大修后或必要时进行。绝缘电阻的检查应采用电压2500v及M程2500血的兆欧表。要求对于 FS型避雷器绝缘电阻应 不低于2500血；FZ （FCZ FCD型避雷器绝缘电阻与前次或同类型的测试值比较，不应有明显差别。FS型避雷器的工频放电电压试验的合格值如表2-1所列。表2-1 FS型避雷器的工频放电电压值额

16、定电压（kv）3610工频放电电 压（kv）大修后9? 1116 ? 1926 ? 31运行中8? 1215 ? 2123 ? 33FZ型避雷器的宜流泄漏电流及非线性系数的测试的试验电压及电导电流值如表2-2所列，所测泄漏电流值还应与历年数据相比较，不应有显著变化，同相元件电导电流差值不应大于 30%表2-2 FZ型避雷器的直流泄漏试验电压及电导电流值额定电压（kv）361015203040试验电压（kv）Ui-8101216U2461016202432U2时电导电流5 A）450? 650400? 600电导电流差值按式2-1计算：I % 站显 100%（式 2-1 ）I max日线性系数按

17、式2-2计算:Z.U2U1（式 2-2）0.05四.仪器设备图2-2 FZ型避雷器图2-3非线性电阻的同相组合元件的非线性系数差值不应大于图2-1 FS型避雷器结构及电路示意图z.电路示意图伏安特性曲线50/5试验装置一套水阻一只高压硅堆一只滤波电容一只微安表一只电压表一只高压静电电压表一只FS-10型避雷器一只FZ-15型避雷器一只五.实验接线图2-4绝缘电阻测试接线图图2-5 FS型避雷器工频放电实验接线图(a)微安表接在避雷器处(b)微安表接在试验变压器尾端2-6 FZ 型避雷器工频放电实验接线图六实验步骤1 FS-10 型避雷器试验1 ）绝缘电阻检查测试接线如图2-4 所示，测试前应把

18、避雷器表面清洁干净，检查有无外伤，两端头有无松动及锈蚀。测试时避雷器应竖放，先检查兆欧表的零位和最大偏转位，然后夹好接线，以 120 转 / 分的速度匀速摇转兆欧表，读取稳定的读数；为消除表面泄露的影响，可做一屏蔽环并接于兆欧表的G 端，使表面泄露不影响读数。所测得的绝缘电阻如果小于2500 血，可能是避雷器瓷套密封不良引起内部受潮所至。2）工频放电电压测试测试接线如图2-5所示，试验电路中应设保护电阻R,用来限制击穿放电时 的放电电流，要求将此电流幅值限制到0.7A 以下，以避免放电烧坏火花间隙；控制电路应设电流速断保护，要求间隙放电后在0.5s 内切断电源。电压测量可在低压侧进行，并通过变

19、比折算出高压侧电压，试验步骤： 检查接线正确后，接通电源； 合上高压试验开关，匀速升压2kv/s ），直至避雷器击穿放电，并记录此时的电压值，然后将调压器电压降至零，断开高压试验开关； 重复步骤三次，每次间隔时间不小于1min,取三次放电电压平均值为此避雷器的工频放电电压； 切断电源。2. FZ-15 型避雷器试验1 ）绝缘电阻检查测试方法与测FS 型避雷器绝缘电阻时相同，所不同的是因FZ 型避雷器火花间隙上并联有均压电阻，故所测得的值比FS 型要小得多。规程中没有规定具体数值，但必须做相对比较。如果与前次比较明显偏小，则可能是避雷器瓷套密封不良引起内部受潮；如果明显增大，则可能是避雷器均压电

20、阻接触不良或断裂所至。2）泄漏电流及非线性系数的测试测试接线如图2-6所示，注意高压硅堆的方向应使试验电压呈负极性，要求试验电压的脉动系数不大于士 1.5%,一般是在回路上并接 0.01? 0.1 yf的滤波 电容C,保护电阻R 应使避雷器放电时的放电电流不大于硅堆最大允许电流，应宜接测M加在避雷器上的试验电压（一般用静电电压表测M）,测M准确度应在3级或以上，电导电流可在图中 A B、C三处测以A处为优选,注意在 C处 测M时除 避雷器外的其它试验设备的接地端应接于试验变压器的X端，并空升一次以检查其它泄露情况。电流测M准确度应在0.5级或以上，试验步骤： 检查接线正确后，接通电源； 合上高

21、压试验开关，匀速升压（？ 2kv/s ）至U,记录此时的电导电流（1i）,然 后继续匀速升压至 12,并记录此时的电导电流（I 2）,完毕后将电压降至零， 断开高压 试验开关，切断电源； 放电，对滤波电容。一般先通过电阻放电，然后再宜接放电并挂上接地线。七.实验结果1. FS-10型避雷器试验1）试验设备FS-10型避雷器2）绝缘电阻检查：要加负极性的电源，且手摇式MQ表的高压线不能接地,应悬空，否则会造成测M结果不准确。测M结果：绝缘电阻大于等于 2500MQ,满足要求3）工频放电电压测试通过测试，FS-10型避雷器工频击穿电压为30kV,按照规定FS-10型避雷器在运行中的工频放电电压为2

22、3-33kV ,测试所得的30kV满足要求2. FZ-15型避雷器试验1)试验设备FZ-15型避雷器手摇式MD表2)绝缘电阻的检查经过测试所得的绝缘电阻为 400血，但是这无法判断该避雷器的绝缘性能好坏，因为对于FZ-15型避雷器具绝缘电阻会随运行情况的变化而变化，所以不能通过一次测M值进行评判,而应该与前次测M值或者是同类型的测试M进行比较，不应 有明显差别，即绝缘性能较好。3 )泄露电流及非线性系数的测试测试电压(kV)5.71(AC)/8 (DC8.57(AC)/12(DC )11.42(AC)/16 (DC)电导电流(uA)70195400按照实验要求，应该加上宜流测试电压，实验室中宜流电压来由交流电压整流而得。根据换算关系U(DC)=1.4U(AC),因此才有括号中的关系