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1、 高电压技术 李化leehua 第2篇电气设备绝缘试验 5绝缘耐压试验 2 5绝缘耐压试验 5绝缘耐压试验 5绝缘耐压试验 5 1工频耐压试验 5绝缘耐压试验 交流耐压 是交流设备的基本耐压方式 用于校核设备在交流高压下的绝缘水平 对220kV及以下电压等级的设备也用于等效校核绝缘耐受冲击电压的能力 交流耐压试验实施办法 电力设备预防性试验规程 DL T596 已对各类设备的耐压值作出了规定 以电力变压器为例 当大修而全部更换绕组后 按出厂试验电压值进行试验 在其它情况下 它们的耐压值取出厂试验电压的85 方法 1min工频耐压试验 如通过1min耐压试验 则可判断绝缘合格 5 1工频耐压试验
2、 5绝缘耐压试验 电力变压器交流试验电压值括号内数值适用于不固定接地或经小电抗接地系统 7 5绝缘耐压试验 5 1 1工频高电压试验设备 一 高压试验变压器 1 绝缘裕度不需要取得太大 安全系数小 2 容量一般比较小 高压侧额定电流一般为1A 对于某些特殊试品和特殊试验项目 要求试验变压器的额定电流大于1A 不承受雷电和操作冲击作用 同时也需要严格防止和限制过电压出现 5 1工频耐压试验 5绝缘耐压试验 单套管式 其高压绕组的一端接地 另一端输出额定全电压双套管式 铁心和油箱均处于U 2电位 所以油箱不能放在地上 而必须按全电压的一半对地绝缘起来 用两只额定电压只有U 2的套管来代替一只额定电
3、压为U的套管 可以大大降低试验变压器和套管的制造难度和价格 4 连续运行时间短 不需要有复杂的冷却系统 连续工作时间一般不超过30分钟 5 漏抗大 由于电压高 高压绕组要采用较厚的绝缘和较宽的油间隙距离 因而试验变压器具有较大的漏抗 短路电流小 5 1 1工频高电压试验设备 5 1工频耐压试验 9 5绝缘耐压试验 5 1 1工频高电压试验设备 5 1工频耐压试验 结构形式 5绝缘耐压试验 5绝缘耐压试验 主要参数 C 被试品电容量 微法 U 试验电压 千伏 f 电源频率 Hz 常见的试品和电容值 大容量试品 串联谐振低频或超低频耐压 5 1 1工频高电压试验设备 5 1工频耐压试验 12 5绝
4、缘耐压试验 5 1工频耐压试验 5 1 1工频高电压试验设备 二 串级试验变压器 T1 T2 T3 单套管试验变压器 1 低压绕组 2 高压绕组 3 累接绕组 4 绝缘支柱 13 5绝缘耐压试验 5 1工频耐压试验 5 1 1工频高电压试验设备 二 串级试验变压器 T1容量 T2容量 总制造容量 输出容量 容量利用率 n级串级装置容量利用率 一般不采用超过3级的方案 5绝缘耐压试验 5绝缘耐压试验 5 1 1工频高电压试验设备 U 500kVI 1A T1 T2 5绝缘耐压试验 5 1工频耐压试验 5 1 1工频高电压试验设备 5绝缘耐压试验 5绝缘耐压试验 2250kV工频试验变压器 5绝缘
5、耐压试验 绝缘油色谱分析 课程回顾 4局部放电 绝缘油色谱分析 当存在绝缘故障时 油中所含某些气体的成分会大大增加CH4 C2H6 C2H4 C2H2 5绝缘耐压试验 绝缘的在线监测传感器与测量方法 数据处理 绝缘诊断 课程回顾 4局部放电 绝缘油色谱分析 5绝缘耐压试验 工频耐压试验是交流设备的基本耐压方式 试验变压器 容量 试验电流 单套管 双套管 串级试验变压器 课程回顾 5工频耐压试验 5绝缘耐压试验 5 1工频耐压试验 5绝缘耐压试验 5 1工频耐压试验 5 1 1工频高电压试验设备 三 调压装置 漏抗小波形畸变小功率损耗小 容量小 滑动触头 1自耦调压器 5绝缘耐压试验 5 1工频
6、耐压试验 5 1 1工频高电压试验设备 三 调压装置 2移圈式调压器 C D线圈绕向相反 铁芯不会饱和 不产生高次谐波 但磁阻大 空载电流大 5绝缘耐压试验 3电动发电机 频率稳定 波形良好平稳调节 频率 电压 与交流电网隔离 5 1工频耐压试验 5 1 1工频高电压试验设备 三 调压装置 5绝缘耐压试验 5 1工频耐压试验 5绝缘耐压试验 5 1工频耐压试验 5 1 2工频耐压试验的基本接线 防止放电产生的电压截波 抑制试品闪络时恢复过电压和限制过电流 保护球隙 容升效应与串联谐振 不能从低压侧测高压 5绝缘耐压试验 5 1工频耐压试验 5绝缘耐压试验 5 1工频耐压试验 5 1 3谐振耐压
7、试验 谐振时 品质因数 解决容量不够的问题 谐振时 Q 1 30 5绝缘耐压试验 5 1工频耐压试验 5 1 3谐振耐压试验 并联谐振 当输出电压满足要求 而试验变压器的容量不够时 还可以考虑并联谐振的方法 一般试品的电流比较小 仅要求用在高压领域 因此多用串联谐振 1减少电源容量 包括变压器 调压器等 2试品击穿时的故障电流减小 3电源中的谐波成分大大减少 支路电流可能大于总电流 不考虑R 考虑R 5绝缘耐压试验 5 1工频耐压试验 5 1 3谐振耐压试验 两级串联谐振试验设备接线 5绝缘耐压试验 5 1工频耐压试验 5 1 3谐振耐压试验 变频串联谐振 提高频率 Q增大 装置总体体积缩小
8、可做成积木式 常用变频串联试验装置 0 1 300Hz可调 5绝缘耐压试验 5绝缘耐压试验 微安表 泄漏电流的测量TO 被试品 V 直流高压测量装置 图5 8直流耐压试验基本接线 5 2直流耐压试验 5绝缘耐压试验 5 2直流耐压试验 直流耐压试验的特点 1试验设备轻便 容量小 2可同时测量泄漏电流 3局放小 对绝缘的损伤小 4不如交流耐压实验更接近真实工况 5绝缘耐压试验 5 2直流耐压试验 5绝缘耐压试验 5 2直流耐压试验 5 2 1高压整流回路 一 半波整流回路 电压纹波系数 3 5绝缘耐压试验 Q1 电源向C充电Q2 电源向RL充电 q C向RL放电 Q1 q RL获得的总电荷 q
9、Q2 QRL QRL q 5绝缘耐压试验 5 2直流耐压试验 5 2 1高压整流回路 一 半波整流回路 我国标准规定 纹波系数 3 增大滤波电容C或提高电源频率f 均可减小电压纹波 5绝缘耐压试验 5 2直流耐压试验 5 2 1高压整流回路 采用半波整流设备产生50kV直流电压 考虑流过试品及电阻分压器的电流不超过5mA 问滤波电容C的容量 解 5绝缘耐压试验 5 2直流耐压试验 5 2 1高压整流回路 二 倍压整流回路 a 两倍电压 带上负载后 倍压装置的输出电压会降低 并出现脉动 b 三倍电压 5绝缘耐压试验 5绝缘耐压试验 5 2直流耐压试验 5 2 1高压整流回路 倍压整流回路 5绝缘
10、耐压试验 5绝缘耐压试验 5绝缘耐压试验 5 2直流耐压试验 5 2 2串级直流高压装置 空载时 各点电位 两级直流高压装置 一 工作原理 5绝缘耐压试验 5 2直流耐压试验 5 2 2串级直流高压装置 一 工作原理 接上负载后的电压 电压脉动 C2在放电期间放掉电荷Q2引起 电压降落 C1在充电期间放掉电荷Q1引起 5绝缘耐压试验 5 2直流耐压试验 5 2 2串级直流高压装置 一 工作原理 接上负载后的电压 在t2瞬间 C1和C2上的电压分别为 5绝缘耐压试验 5 2直流耐压试验 5 2 2串级直流高压装置 串级直流高压发生器 5绝缘耐压试验 5 2直流耐压试验 5 2 2串级直流高压装置
11、 二 技术参数 取各级电容器的电容量相等 5绝缘耐压试验 5 2直流耐压试验 5 2 2串级直流高压装置 二 技术参数 平均电压 脉动电压 平均电压降落 脉动系数 纹波和电压降落与电源频率 级数 电容量 负载电流有关 52 5绝缘耐压试验 5 2直流耐压试验 5 2 2串级直流高压装置 减少串级直流高压装置的脉动的方法 1 合理选择级数n 令 得 对于超高压直流装置 采用高电压 大电容量的电容器和高频整流是有利的 2 从上到下逐级增加电容 即Ck Ck kC 实际很少采用 5绝缘耐压试验 串级直流高压发生装置 5级U 1000kVI为mA量级 5 2直流耐压试验 5绝缘耐压试验 工频耐压试验基
12、本接线谐振耐压试验及特点 课程回顾 5 1工频耐压试验 1减少电源容量 包括变压器 调压器等 2试品击穿时的故障电流减小 3电源中的谐波成分大大减少 5绝缘耐压试验 课程回顾 5 2直流耐压试验 倍压整流电路 串级直流发生器 减少串级直流高压装置的脉动的方法 5绝缘耐压试验 5绝缘耐压试验 冲击电压发生器的功能和冲击电压波形电力设备遭受大气过电压 雷电 时的绝缘性能 电气设备遭受操作过电压的绝缘性能 5 3冲击耐压试验 A2 2millionvoltimpulsegeneratorisusedtotestelectricalequipmentattheNEETRACtestfacility 5
13、绝缘耐压试验 按照试验标准并考虑足够裕度 冲击电压发生器的标称电压与被试设备的额定电压之间的关系满足下表 下限值供形式试验需要 上限值供试验研究用 5绝缘耐压试验 5 3冲击耐压试验 5绝缘耐压试验 1为波尾时间常数 2为波头时间常数 通常 1远大于 2 A为单指数波幅值 5 3冲击耐压试验 5 3 1单级冲击电压发生器 一 单级冲击电压发生器的原理 5绝缘耐压试验 5 3冲击耐压试验 5 3 1单级冲击电压发生器 一 单级冲击电压发生器的原理 波头时间 图5 17一台电容器向另一台电容器充电电路及电压波形 C1 C2 5绝缘耐压试验 5 3冲击耐压试验 5 3 1单级冲击电压发生器 一 单级
14、冲击电压发生器的原理 波头时间 63 5绝缘耐压试验 5 3冲击耐压试验 5 3 1单级冲击电压发生器 一 单级冲击电压发生器的原理 波头时间 C1 C2 5绝缘耐压试验 图5 19冲击电压波尾形成原理及波形 一 单级冲击电压发生器的原理 波尾时间 5 3冲击耐压试验 5 3 1单级冲击电压发生器 5绝缘耐压试验 一 单级冲击电压发生器的原理 5 3冲击耐压试验 5 3 1单级冲击电压发生器 5绝缘耐压试验 5 3冲击耐压试验 5 3 1单级冲击电压发生器 一 单级冲击电压发生器的原理 过程 首先C1充电 然后合上开关 C1经R1向C2充电 形成波头同时C1和C2经过电阻R2放电 形成波尾 C
15、1 C2 C2和R1 波头电容和电阻 C1和R2 波尾电容和电阻 图5 20冲击电压产生电路 高效回路 5绝缘耐压试验 5 3冲击耐压试验 5 3 1单级冲击电压发生器 一 单级冲击电压发生器的原理 图5 21单级冲击电压发生器的另两种电路形式 68 5绝缘耐压试验 5 3冲击耐压试验 5 3 1单级冲击电压发生器 二 单级冲击电压发生器 调整调压器的输出可以改变电容C1的充电电压 调整电阻R1和R2可以改变输出波形 放电球隙G的放电电压根据C1的充电电压和输出电压的要求进行调整 由于受到高压硅堆和电容器额定电压的限制 同时也考虑放电球隙的直径不宜过大 一般单级冲击电压发生器的最高输出幅值不超
16、过200 300kV C2 被试品 测量球间隙 电容分压器和高压引线对地电容的总和 5绝缘耐压试验 5 3冲击耐压试验 5绝缘耐压试验 5 3冲击耐压试验 5 3 2多级冲击电压发生器 一 多级冲击电压发生器的原理 并联充电 串联放电 首先调整球隙距离 使G1的放电电压为U0 G2 G4的放电电压在U0 2U0范围内 对各个电容器同时充电到U0G1首先击穿 点火球隙 导致G2 G4依次击穿 各个电容器串联对C2和R2放电 在输出端获得幅值很高的冲击电压 5绝缘耐压试验 5 3冲击耐压试验 5 3 2多级冲击电压发生器 一 多级冲击电压发生器的原理 关键 杂散电容来不及放电 杂散电容放电的快慢 取决于杂散电容和放电电阻R的大小 时间常数 为确保各级球隙顺利放电 可采取措施增大杂散电容 5绝缘耐压试验 5 3冲击耐压试验 5 3 2多级冲击电压发生器 二 触发球间隙 1 铜球 2 端部有孔的铜球 3 触发电极 4 瓷 胶木等绝缘材料图5 25三电极球间隙的结构 当冲击电压发生器各个电容充电完毕后 利用另外一个回路产生一个电压较低的脉冲电压 使电极3产生火花 引起G和g击穿 5绝缘耐压试验
