工频交流耐压试验

1、2020/7/1,工频交流耐压试验,1,工频交流耐压试验,2020/7/1,工频交流耐压试验,2,目录,1. 概述 2. 交流试验电压的产生 3. 试验设备 4. 试验电压的测量 5. 试验方法 6. 交流耐压试验的注意事项 7. 习题,2020/7/1,工频交流耐压试验,3,工频交流耐压试验,1.概述 交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法，它对 于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义，也是保证设备 绝缘水平、避免发生绝缘事故的重要手段。因为交流耐压试验能 充分反映电气设备在交流电压下运行时的实际情况，能真实有效 地发现绝缘缺陷。 交流耐压试验是破坏性试验。在试验之前必须对被试品

2、先进 行绝缘电阻、吸收比、泄漏电流、介质损失角等项目的试验，若 试验结果正常方能进行交流耐压试验，若发现设备绝缘情况不良， 通常应先进行处理后再做耐压试验，避免造成不应有的绝缘击穿。,2020/7/1,工频交流耐压试验,4,工频交流耐压试验,2.交流试验电压的产生 2.1 高压试验变压器回路 交流耐压试验的接线，应按被试品的电压、容量和现场实 际试验设备条件来决定。图1是一种典型的试验接线。,2020/7/1,工频交流耐压试验,5,工频交流耐压试验,2.2 串联谐振电路 对于发电机、变压器、SF6组合电器(GIS)和交联电缆等电容 量较大的被试品进行交流耐压试验，需要大容量的试验设备， 这时可

3、以采用串联谐振试 验装置，它能以较小的电 源容量试验较大电容和较 高试验电压的试品，回路 由被试品负载电容和与之 串联的电抗器和电源组成， 如图2所示。,2020/7/1,工频交流耐压试验,6,工频交流耐压试验,图3为串联谐振的等效电路及其相量图。 其中XL=L、XC=1/C、2f。当XL=XC，即 时电路处于谐振状态。此时回路中的电流达到最大。,2020/7/1,工频交流耐压试验,7,工频交流耐压试验,加在被试品上的电压为 输出电压与输入电压之比称为试验回路的品质因数Q。 由于试验回路中的 R很小，故试验回路的品质因数很大，因此 用这种方法能用电压较低的试验变压器得到较高的试验电压。而且 当

4、被试品击穿时，电路失去谐振条件（不再满足 XL=XC ），电源输 出电流自动减小，试品两端的电压骤然下降，从而限制了对被试品 的损坏程度。,2020/7/1,工频交流耐压试验,8,工频交流耐压试验,目前根据调节方式的不同，串联谐振装置分为工频串联谐振装 置和变频串联谐振装置两大类。 前一种工频串联谐振装置工作频率为50Hz，带可调电抗器。该 电抗器的电感量能连续可调，当试验电压较高时，可以作成几个电 抗器串联使用。后一种变频串联谐振装置带固定电抗器，工作频率 一般为30300Hz。该装置依靠大功率的变频电源，使回路达到谐振， 所用电抗器的电感量是不可调的，而试验频率随被试品的电容量不 同而改变

5、。由于变频串联谐振装置的试验频率随不同电容量的被试 品而变化，所以其使用范围受到了一定的限制。 下图为电抗器可调的串联谐振装置。输出电压最高（两节电抗 器串联使用时）为460kV，适用的电容量范围为15006000pf。,2020/7/1,工频交流耐压试验,9,工频交流耐压试验,2020/7/1,工频交流耐压试验,10,工频交流耐压试验,3.试验设备 交流耐压试验用的设备通常有试验变压器、调压设备、电压 测量装置、保护球隙、保护电阻及相关的控制装置等。 3.1 高压试验变压器 高压试验变压器具有电压高、容量小、持续工作时间短等特点， 因此我们在进行耐压试验前应根据这些特点及被试品的实际情况来

6、加以正确地选择。,2020/7/1,工频交流耐压试验,11,工频交流耐压试验,3.1.1 电压的选择 我们应根据被试品该进行的试验类型，再根据相关的技术标 准，如华北电力集团公司2002年电力设备交接和预防性试验规 程、GB 50150-91电气装置安装工程电气设备交接试验标准、 DL/T电力设备预防性试验规程等来确定试验电压，根据该试验 电压我们再来选择电压合适的试验变压器。当试验电压比较高时， 可采用多级串接式试验变压器。此外，还应考虑试验变压器所需低 压侧电压是否与现场电源电压、调压器相匹配等问题。,2020/7/1,工频交流耐压试验,12,工频交流耐压试验,3.1.2 电流的选择 试验

7、变压器的额定电流应能满足被试品的电容电流和泄漏电流 的要求，一般可以按下式计算 式中： I 试验变压器高压侧输出电流，mA 角频率， 2f CX 被试品电容量，F U 试验电压，kV 还可以相应求出试验所需电源容量 试验时，按 P 值选择变压器容量，一般不得超载运行。,2020/7/1,工频交流耐压试验,13,工频交流耐压试验,3.2 调压器 调压器应能从零开始平滑地调节电压，以满足试验所需的任意 电压。调压器的输出波形，应尽可能地接近正弦波，容量也应满足 试验变压器的要求，通常与试验变压器容量相同。 常用的调压器有自耦调压器、移圈调压器和感应调压器等。由 于移圈调压器的输出电压波形在某一范围

8、内有较大的畸变，所以现 场最好少使用移圈调压器调压。 3.2.1 自耦调压器 它利用变动碳刷接触的位置，改变一次绕组与二次绕组的匝数 比，以达到调压的目的。由于自耦调压器具有体积小、重量轻及波 形好等优点，所以其应用比较广泛。但又因为其是用碳刷接触调压， 所以容量受到限制，所以常用于500V及以下小容量调压。,2020/7/1,工频交流耐压试验,14,工频交流耐压试验,图4 单相调压器绕组联结图 图5 三相调压器绕组联结图,2020/7/1,工频交流耐压试验,15,工频交流耐压试验,3.2.2 移圈调压器 移圈调压器是通过移动一个自身短路的动绕组（线圈）的位置 改变主绕组和副绕组之间的磁链，从

9、而改变其输出电压。 其原理接线如图6所示。A、B为两个匝数相等、绕向相反串在一 起的主、副绕组，另外还有一个可上下移动的短路绕组K，其匝数也 与A、B相同。当短路绕组K位于最下端时， 电源电压全降落在绕组A上，所以输出电压 为零；随着绕组 K的上移，绕组A的电压降 低，而绕组B的电压升高，所以输出电压就 会增加，当绕组K位于最上端时，输出电压 达到最高。,2020/7/1,工频交流耐压试验,16,工频交流耐压试验,3.3 保护电阻 试验变压器的高压输出端应串接保护电阻，用来降低试品闪络 或击穿时变压器高压绕组出口端的过电压，并能限制短路电流。 此保护电阻的取值一般为0.10.5 /V，并应有足

10、够的热容量 和长度。该电阻的阻值不易太大，否则会引起正常工作时回路产生 较大的压降和功耗。保护电阻可采用水电阻或绕线电阻，若选用绕 线电阻则应注意其匝间绝缘的强度，以免匝间闪络。保护电阻的长 度可以如下选择：当试品击穿或闪络时，保护电阻不应发生沿面闪 络，它的长度应能耐受最大试验电压，并有适当的裕度。 保护电阻的最小长度可以参照表一选用。,2020/7/1,工频交流耐压试验,17,工频交流耐压试验,表一： 保护电阻最小长度 与保护球隙串联的保护电阻，其电阻值通常取 1 /V，电阻的 长度也同样根据表一选用。,2020/7/1,工频交流耐压试验,18,工频交流耐压试验,4.试验电压的测量 交流试

11、验电压的测量装置（系统）一般可采用电容（或电阻） 分压器与低压电压表、高压电压互感器、高压静电电压表等测量系 统。交流试验电压测量装置（系统）的测量误差应满足 GB 311.4 高电压试验技术中规定的要求，即测量误差不应大于3。 4.1 在试验变压器低压侧测量 试验电压的测量一般应在高压侧进行，但对于小容量的被试品 也可在试验变压器的低压侧测取，然后再通过变比换算到高压侧。 计算式为：U2=KU1 。这适用于负荷容量比电源容量小得多，测量精 度要求不是很高的情况。,2020/7/1,工频交流耐压试验,19,工频交流耐压试验,4.2 用电压互感器测量 将电压互感器的一次侧并接于被试品，在其二次侧

12、测量电压， 然后根据测得的电压经电压互感器变比计算出高压侧电压。为保证 测量的准确度，一般要求电压互感器 准确度不低于1级，电压表不低于0.5 级。 4.3 用高压静电电压表测量 用高压静电电压表可以直接测量 工频高压的有效值。但其缺点是：额 定电压 1000V及以上的静电电压表的 电极暴露在外面，受外界干扰大，现场不宜使用，多用于试验室内。,2020/7/1,工频交流耐压试验,20,工频交流耐压试验,4.4 用电容分压器测量 电容分压器如图所示，由C1、C2两电容器组成，并接在被试品 两端，用电压表测C2上的电压U2，然后按分压比算出高压侧电压U1。 由于流过 C1、C2 的电流 所以，分压

13、比为 当C2C1时，,2020/7/1,工频交流耐压试验,21,工频交流耐压试验,4.5 用球隙测量 在交流耐压试验中，球隙不仅可以作为保护用，还可以用作测 量用。球隙测量高电压的原理是在一定的大气条件下，一定直径的 铜球，球隙间的放电电压决定于球隙距离。 用球隙测量高压时，只有当球隙放电时，才能从相应的表中 （可查阅 GB 311.6-83高电压试验技术第五部分 测量球隙） 查得电压。每次放电必须跳闸，而且放电时可能产生振荡，也可能 引起过电压，所以球隙测量电压不大方便。,2020/7/1,工频交流耐压试验,22,工频交流耐压试验,5 试验方法 5.1 一般规定 有绕组的被试品进行耐压试验时

14、，应将被试品绕组自身的两端 短接，非被试品绕组亦应短接并与外壳连接后接地。 交流耐压试验时加至试验电压后的持续时间，如无特殊说明则 均为1min。 升压必须从零开始，切不可冲击合闸。升压速度在75试验电 压以前，可以是任意的，自75电压开始应均匀升压，约为每秒2 试验电压的速率升压（以 DL 474.4-92现场绝缘试验实施导则 交 流耐压试验为准）。耐压试验后，迅速均匀降压到零，然后切断 电源。,2020/7/1,工频交流耐压试验,23,工频交流耐压试验,5.2 试验步骤 任何被试品在进行交流耐压试验前，应先进行其他绝缘试验， 合格后再进行耐压试验。通常在耐压试验前后均应测量绝缘电阻。 另外

15、，充油设备若经滤油或运输，耐压试验前还应将试品静置一 段时间，以排除内部可能残存的空气。 接上试品，接通电源，开始升压进行试验。升压过程中应密 切监视高压回路，监听被试品有何异常的响声。升至试验电压， 开始计时。时间到后，降压然后切断电源。试验中如无破坏性放 电发生，则认为通过耐压试验。 在升压和耐压过程中，如发现电流表指示急剧增加，调压器 往上升方向调节，出现电流上升、电压基本不变甚至有下降的趋 势，被试品冒烟、焦臭、闪络、燃烧或发出击穿响声，应立即停,2020/7/1,工频交流耐压试验,24,工频交流耐压试验,止升压，降压停电后检查原因。这些现象如查明是绝缘部分出现的， 则认为被试品交流耐

16、压试验不合格。如确定被试品的表面闪络是由 于空气湿度或表面脏污等所致，应将被试品清洁干燥处理后，再进 行试验。 对35kV穿墙套管及母线支持绝缘子进行交流耐压试验时，有时 在瓷套表面发生较强烈的局部放电现象，只要不发生线段对地的闪 络或击穿，可认为耐压合格。 有时耐压试验进行了数十秒钟，中途因故失去电源，使试验中 断，在查明原因，恢复电压后，应重新进行全时间的持续耐压试验， 不可仅进行 “补足时间” 的试验。,2020/7/1,工频交流耐压试验,25,工频交流耐压试验,6.交流耐压试验的注意事项 6.1 容升效应及电压谐振 试验变压器所接的被试品大多是电容性的，在交流耐压时，容 性电流在试验变

17、压器绕组上产生漏抗压降，造成实际作用到被试品 上的电压值超过 按变比计算的高 压侧所应输出的 电压值，这就是 容升效应。其简 化等值电路及相 量图如右图所示。,2020/7/1,工频交流耐压试验,26,工频交流耐压试验,被试品电容及试验变压器漏抗越大，则容升效应越明显。所以 我们在进行较大容量试品的交流耐压试验时，要求直接在被试品端 部进行电压测量，以免被试品受到过高的电压作用。 此外，由于被试品电容与试验变压器、调压器的漏抗形成串联 回路，一旦被试品容抗与试验变压器、调压器漏抗之和相等或接近 时，发生串联电压谐振，造成试品端电压显著升高，危急试验变压 器和被试品的绝缘。在试验大电容量的被试品

18、时应注意预防发生电 压谐振，为此，除在高压侧直接测量试验电压外，并应在被试品并 接球隙进行保护。,2020/7/1,工频交流耐压试验,27,工频交流耐压试验,6.2 保护球隙距离的整定 对重要的试品（如发电机、变压器等）进行交流耐压试验时， 宜在高压侧设置保护球隙，该球隙的放电距离对发电机一般可整定 在1.11.15倍额定试验电压所对应的放电距离；对变压器整定在 1.151.2倍，且保护球隙应在现场施加已知电压进行整定。 不同距离球隙的放电电压可参见 GB 311.6-83高电压试验技 术第五部分 测量球隙，以及教材后的附录C。这里还需说明的是： 一般我们做试验所需整定电压其相对应的球隙距离不一定刚好能从 表中查到，这就需要我们做相应的换算