高电压实验2013课件讲解

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1、高电压实验 主讲：胡建林 绪论 1.高电压实验学习的目的及意义 2.高电压实验的学习内容 3.高电压实验的学习方法 l高电压技术是一门物理学科，研究方法无外乎理论(含 计算)和实验两种。 l高电压实验是高电压技术的一个重要组成部分。 l高电压技术是一门特别强调实践能力的技术，学习本课 程可以使同学们掌握高电压实验的基本方法和基本技能 ，培养严肃认真和实事求是的科学作风，学会分析问题 和解决问题的能力，为以后工作和研究打下基础。 1. 高电压实验学习的目的及意义 l高电压实验的基本要求和安全操作 l绝缘特性研究及电气设备的预防性试验 l高电压试验技术的实验 l电力系统过电压的实验 l高压电器的实

2、验 2.高电压实验的学习内容 l实验前必须预习、准备 l实验中需进行设备参数的记录 l实验中结合教材对实验原理、内容的更深入理解 l做好实验，详细记录实验数据、实验现象 l结合问题分析实验结果 l写好实验报告，回答问题 3. 高电压实验的学习方法 第一章 高电压实验的基本要求 1.高电压实验的基本要求 2.高电压实验的安全要求 3.高电压实验装置的基本控制回路 1. 高电压实验的基本要求 l实验前的准备 l实验前的检查 l实验中的要求 l实验后的报告 1. 高电压实验的基本要求-实验前的准备 l预习 复习相关专业课章节；了解实验目的、内容、方法和步骤；明 确实验注意事项；根据实验目的拟定实验接

3、线图；准备实验用 表格。 l分组 推选组长，负责全组实验分工，担任安全监护。 l安规 牢记高电压实验的安全操作规程，坚决杜绝人身事故。 1. 高电压实验的基本要求-实验前的检查 l接线检查 接线力图线路简单明了，检查实验接线是否正确，高压电路是否自成回路， 带电部分的安全距离是否足够，合理布置实验场地。经两人检查确实无误后 ，请指导老师复查，未经指导老师允许，不可擅自合闸。 l接地检查 接地必须牢靠、可靠。每个实验点的接地线与实验室的接地母线相连，与接 地母线相连的接地线需用多股裸导线。实验开始前，应将接地棒从实验设备 的高压端取下。 l周围物体的接地 周围物体外壳必须接地，尤其是电容器，还应

4、短路后接外壳再接地。 l遮拦的设立 实验时应有必要的遮拦，实验人员必须站在遮拦外，不得向试区探头、伸 手。 1. 高电压实验的基本要求-实验中的要求 l不准谈笑打闹或做与实验无关的事情。 l操作者一只手升压，另一只手放在跳闸按钮的位置上，注意电压表（或电流 表），一旦发生意外，立即跳闸。 l电压必须从零开始均匀缓慢升高，实验过程中出现异常，立即跳闸，并将调 压器退回零位。 l专人记录，记录数据清楚整齐。 l实验完毕或更换试品时，调压器调零，接地棒对高压部分放电（对电容器或 长电缆放电时，应先经一电阻放电后，再直接放电，且不得少于2min），并 将接地棒挂于高压端，否则不能触及。 l实验完毕，清

5、理现场，拆除连线，设备、仪表及连线回归原处。 1. 高电压实验的基本要求-实验后的报告 l实验用纸。 l独立完成。 l上交时间及方式。 2.高电压实验的安全要求！ l三不伤害：不伤害自己、不伤害别人，不被别人伤害； l不伤害设备； l严格遵守高电压实验安全工作规程； l不见地线不干活; 2.高电压实验的安全要求！ l做高电压实验时必须严肃认真，精力集中，精神不振或精神失 常者不得进行实验。喝酒之后是绝对不能进行高电压实验的; l每组实验由组长分工，并指定操作、记录和监护人 ; l实验操作者，不得擅离职守; l进行实验时，操作者应分别高呼口令(“高压合闸(或按警铃)” 、“放电”、“去掉接地棒”

6、等) ，在监护人同意并重复上述 操作口令后才能进行具体操作; l任何时候接触高压设备的高电压部分，都必须首先检查电 源是否已切断，并检查接地; l实验过程中如发生故障或事故，应立即跳闸，并报告指导 教师进行检查处理，如遇人身事故应立即组织进行抢救; l每次实验完毕后，应将接地棒挂在高压设备上; l进行冲击电流试验时，应准备好灭火器。 高电压实验的安全要求 ！ 高电压实验装置的基本控制回路 l进行高电压实验时，一方面要求获得实验所需的高电压，另一 方面还要求遇到异常情况时，能迅速切断电源。因此，每套高 电压实验装置都具有都具有完成试验和事故时切断电源的控制 回路和信号显示。 l控制回路通常由电源

7、开关、熔断器、合闸按钮、分闸按钮、交 流接触器、电流互感器、过流速断继电器、电流表、电压表、 信号指示灯、警铃等组成。 l大容量试验变压器的电源开关主要采用高压断路器、高压交流 接触器；小容量试验变压器可采用刀开关、自动空气开关等。 控制回路的分类： l手动升压和降压 试验变压器容量较小（510kVA）时。 l自动升压和降压 试验变压器容量较大（100kVA）时。 高电压实验装置的基本控制回路 YDJ5/50试验变压器的试验接线图 （a）一次接线；（b）二次接线展开图 Q-电源开关；FU-熔断器；T1-自耦调压器；T2-试验变压器；T3-电流互感器；A-电流表；V1-低压电 压表；V2-高压静

8、电电压表；R-保护电阻；Cx-试品；KA-过流速断继电器；SB1-合闸按钮；SB2-分闸 按钮；K1-交流接触器；K1-1、K1-2，K1-4-“K1”的动合触点；K1-3“K1”的动断触点；KA1-1-“KA”的动断 触点。 FU 按下图（a）接好一次试验线路 合电源开关Q 按合闸按纽SB1 交流接触器K1 的线圈带电 所有K1相关 触点动作 所有K1相关触点动作 闭合 闭合 断开 闭合 所有K1相关触点动作 顺时针转动调压 器T1的手柄升压 主电路接通，调压器 回路接通，可以升压 逆时针转动调压器T1的 手柄降压到零位 升到适当电压后进行 实验，试品无异常， 则开始降压 按分闸按钮SB2

9、K1断电，接触器各 触电状态发生变化 闭合 断开 断开 断开 升压信号灯RD熄灭，电源信号灯GN亮 拉开电源开 关Q 实验完成。 以上是实验过程中试品无击穿或闪络时的操作过程。 当发生击穿或闪络时，试验电路中将会出现很大的电流 KA动作 触点KA1-1 断开 K1断电，所有触点状态转换 则回路状态变为如下图所示， 需注意 的是，此时应立即把调压器降至零位， 避免下一次试验非零合闸。 拉开开关Q,完成试验 第三章 绝缘特性研究及电气设备的预防性试验 l概述 l交直流电压下空气间隙的击穿 l电气设备的介质损耗角正切测量 l阀型避雷器的预防性试验 l电气设备绝缘的局部放电测量 l高电压绝缘试验： 绝

10、缘特性试验 绝缘强度试验 非破坏性试验 破坏性试验 绝缘特性试验：在较低电压下，对各种绝缘物质进行极化、电 导、损耗和击穿等物理特性的研究。 绝缘强度试验：在规定电压下和时间内(或波形)，对各种电气 设备的绝缘进行试验，以便确定它们是否具有规定的绝缘强 度。 1.概述 l这两种试验应互相配合，验证用于电力系统的电气设备是 否具有可靠的绝缘性能，从而保证系统的安全供电。但两 种试验的开展有先后顺序。 l本章所述实验多数是绝缘特性试验的内容，同时，结合生 产实际，以阀型避雷器为例，进行预防性试验安排，使大 家对电气设备的绝缘试验有一个完整的认识。 1.概述 由于空气间隙的击穿电压受诸多因素影响，很

11、难根据现有的 放电理论，利用数值计算方法精确获得，工程上往往依靠实验确 定空气间隙的抗电强度，或根据一些典型电极在不同距离下的击 穿电压值，估算其绝缘距离。 而在电气设备绝缘结构中，电场绝大多数是不均匀的，比如 工程上经常遇到的长空气间隙绝缘。 2.交直流电压下空气间隙的击穿 一、实验目的 1.掌握测定空气间隙距离及其击穿电压的方法 在实验室如何进行交流、直流电压下用实验方法测定空气间隙距离及 其击穿电压的方法。 2.交直流电压下空气间隙的击穿 一、实验目的 2.了解空气间隙的击穿电压与电极极性、大气条件等因素的关系 极不均匀电场中，直流电压下空气间隙的击穿存在极性效应：即击穿 电压的高低受电

12、极极性影响显著。 2.交直流电压下空气间隙的击穿 一、实验目的 3.了解极间障对空气间隙击穿电压的影响 在极不均匀电场中，直流电压下，置入一薄层介质(称为极间障)，可 以不同程度地提高空气间隙的击穿电压。了解极间障影响放电的机理。 2.交直流电压下空气间隙的击穿 实验装置包括：工频试验变压器(YDJ550型)、单相自耦调压器 (5kVA)各一台，充电(水)电阻、低压电压表、静电电压表(QV)各 一只，高压硅堆(2DL2000.5)、保护(水)电阻、接地棒各2只，连 接用裸铝线若干。 2.交直流电压下空气间隙的击穿 二、实验装置及接线 三、实验内容 1.求取直流电压下空气间隙距离与其击穿电压之间

13、的关系曲线。 2.求出交流电压下空气间隙距离与其击穿电压之间的关系曲线。 2.交直流电压下空气间隙的击穿 四、实验注意事项 1.合电源开关前，应检查调压器是否在零位，挂在滤波电容器上 的接地棒是否取掉； 2.检查接地棒的接地线是否可靠接地； 3.滤波电容器在短时放电后，仍可能有残余电荷存在，放电后还 应把接地棒挂在高压端上； 4.若实验时的大气条件与标准气象条件不符时，必须进行大气校 正。 2.交直流电压下空气间隙的击穿 五、实验报告要求 除需要简单介绍交直流电压下空气间隙击穿理论基础外，其 它应参见课本P23要求。 六、思考题分析 按课本P23对每个思考题进行回答。 2.交直流电压下空气间隙

14、的击穿 介质损耗的形式： l电导损耗:电场作用下电介质电导产生的泄漏电流造成的能量损耗 l极化损耗：交流电压作用下，电介质由于周期性的极化过程，电介质中带 点质点沿交变电场的方向作往复的有限位移并重新排列。这时质点要克服 极化分子间的内摩擦力造成能量损耗。极化损耗的大小与电介质的性能、 结构、温度和交流电压的频率有关。 l游离损耗：气体游离引起的。 电导损耗、极化损耗主要存在于固体和液体介质中，而游离损耗(即电晕 和局部放电损耗)则主要发生在气体或固体、液体介质中的局部气泡中。 3.电气设备的介质损耗角正切tg测量 介质损耗与绝缘的关系： 介质损耗与介质中的泄漏电流和有损极化电流密切相关。在绝

15、缘 受潮或有缺陷时，介质的电导会增加，这将导致泄漏电流的增大，从而 使介质损耗增加；介质损耗的增加将导致介质内部的发热量的增加，使 介质温度升高。由于介质电阻率具有负的温度系数，温度的升高又将使 电导进一步增大，从而导致泄漏电流的进一步增加和有损极化进一步加 剧，更使绝缘内部的温度进一步升高，形成恶性循环。如果电介质温度 升得过高，最终会在绝缘较薄弱的地方首先引起击穿，使介质失去绝缘 性能。 3.电气设备的介质损耗角正切tg测量 介质损耗到介质击穿发展过程： 绝缘受潮或有缺陷 介质的电导介质损耗 介质 内部的发热量介质温度 电导进一步增大（负的温度系数 ）泄漏电流的进一步介质温度进一步击穿。

16、而在绝缘中有大量的气泡、杂质或受潮时，夹层极化损耗也会 增加，最终会带来同样的结果。 可见，介质损耗的大小，实际上是绝缘性能的一个反映。同一 设备绝缘良好，介质损耗就小，绝缘受潮劣化，介质损耗就大。 3.电气设备的介质损耗角正切tg测量 直流电压下：在无局部放电的情况下，介质中损耗仅有电导引 起，故可用绝缘电阻（或体积电导率和表面电导率）足以表示其损 耗。 交流电压下：在无局部放电的情况下，介质中的损耗不仅有电 导损耗，还有周期性极化引起的能量损耗，故引入一新的物理量“ 介质损耗”。 交流电压作用下介质的有功功率损耗即为介质损耗。 3.电气设备的介质损耗角正切tg测量 n测量介质损耗角正切tg的意义： l绝缘结构设计时，如tg过大则引起严重发热，将使绝缘材料容易 劣化，甚至可能导致不稳定性热击穿。 l绝缘受潮、油或浸渍物脏污或劣化变质、绝缘中有气隙放电等， tg急剧上升，因此可作为预防性试验的一个项目。 l对电机电缆这类大体积、大容量的电设备，测量效果差，一般不做 该试验。而对套管等这类小容量、小体积的设