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1、高电压实验的目的和任务,1.熟悉和掌握高电压试验的基本技术。 2.通过试验，培养同学分析问题和解决问题的能力，使同学们初步掌握进行高压试验研究的一些基本方法。 3.树立安全第一的观点，保证人身和设备的安全是进行高压试验特别强调的问题，思想上必须自始至终保持高度的重视。,绝缘中的缺陷分类,绝缘中的缺陷可分为两类: 一类是局部性或集中性的缺陷 另一类是整体性或分布性的缺陷: 整体绝缘老化、变质、受潮、绝缘性能下降,绝缘试验的类型,1、非破坏性试验（检查性试验）：指在较低的电压下或用其他不损伤绝缘的方法测量绝缘的各种特性，由此判断绝缘内部的缺陷。 绝缘电阻和吸收比、泄漏电流、介质损耗角正切、电压分布
2、、局部放电、油中溶解气体的色谱分析,2、破坏性试验（耐压试验）：指在绝缘上施加高于工作电压的试验电压，直接检验绝缘的耐压水平。 交流耐压、直流耐压、冲击耐压,绝缘试验的类型,第一节 绝缘电阻、吸收比和泄漏电流的测量,1. 多层介质的吸收现象,随时间，最终达Ig,电压按电容反比分配,电压按电阻正比分配,电压过渡过程：,时间常数,2、 绝缘电阻,施加直流电压时测得的电阻，通常指吸收电流衰减完毕后测得的稳态电阻值。 吸收比：,K11，K1值越大，表示吸收现象越显著，绝缘的性能越好,绝缘状态的判定,吸收比 K（及极化指数 P，下同）的下降。当K =1或接近于 1，则设备基本丧失绝缘能力 电力设备预防性
3、试验规程等规定： 电力变压器及大型发电机凡采用沥青浸胶及烘卷云母绝缘者： K值应不小于 1.3， ，P 值应不小于1.5 ；大型发电机采用环氧粉云母者：K值应不小于 1.6， ，P 应不小于2.0 ；发电机容量在 200MW及以上，推荐测量,测试功效 : 可有效地发现：（1）两极间有穿透性的导电通道 （2）整体受潮或局部严重受潮 （3）表面污秽 不能发现的缺陷： (1) 绝缘中的局部缺陷 (2) 绝缘的老化 判断方法：将所测电阻值与标准及以往历史数据比 较,测量绝缘电阻与吸收比的方法,测量仪表： 为了测准吸收比，需用灵敏度足够高的兆欧表 。 晶体管兆欧表： 采用电池供电，晶体管振荡器产生交变电
4、压，经变压器升压及倍压整流后输出直流电压 兆欧表的电压： 500、 、1000 、2500 、5000V 等 兆欧表选择： 根据设备电压等级的不同，选用不同电压的兆欧表。 例：额定电压 1kV及以下者使用 1000V兆欧表； 1kV以上者使用 2500V兆欧表。,兆欧表的工作原理及接线图,注意事项,(1)先拆除被试品的电源和对外一切连线,将其接地并放电 (2)待手摇发电机稳定以后,再将两端子接在试品上 (3)60秒后再读数 (4)对大容量试品,测好以后先断两端子接线, 后停手摇发电机 (5)注意温度和湿度的较正,3. 泄漏电流测量,试验电压比兆欧表工作电压高得多: 35kV以下设备：1030k
5、V 110kV及以上设备：40kV 能发现兆欧表不能发现的某些绝缘缺陷 电压可随意调节，可监测泄漏电流的变化,泄漏电流实验接线图,a接线：测量准确，A 表在低压侧， 读数操作安全，但试品不接地 b接线：试品一端接地，测量系统在高压侧。为防止测量系统和试品高压侧电极及引线的电晕，需加屏蔽。仪表在高压侧，操作观察时特别注意安全,二. 介质损耗角正切 的测量,1测试功效,有效：整体受潮、全面老化 b小电容试品的严重局部缺陷 c绕组上附积油泥 d绝缘油脏污劣化等,很少有效：大容量设备的局部缺陷,2. 西林电桥,通常施加 510kV 交流电压,电桥平衡时：,即：,或,则：,3. 西林电桥接线,正接线：点
6、接地，点接高压，试品两端不能接地。电桥可调部分处于低电位，调试方便安全，主要用于实验室试验 反接线：点接高压，点接地，试品一端直接接地。电桥本体应有高绝缘强度，有可靠的接地线 ，适用于现场试验,西林电桥反接线,4. 测量的影响因素,第四节 局部放电的测量,局部放电的概述,局部放电的概念 指由于电气设备内部绝缘里面存在的弱点，在一定外施电压下发生的局部的重复击穿和熄灭现象,局部放电的危害 局部放电发生在绝缘内部的气隙或气泡之中，在这个很小的空间内电场强度很大。它的放电能量很小，所以它的存在并不影响电气设备的短时绝缘强度。但如一个电气设备在运行电压下长期存在局部放电现象，这些微弱的放电能量和由此产
7、生的一些不良效应，就可以慢慢地损坏绝缘，日积月累，最后可导致整个绝缘被击穿，发生电气设备的突发性故障,局部放电的特点 介质内部发生局部放电时，会发生许多现象。有些属于电的：如电脉冲的产生，介质损耗的增大和电磁波放射；有些属于非电的：如光、热、噪音、气体压力的变化和化学变化,局部放电的检测 这些现象都可以用来判断局部放电是否存在，因此检测的方法也可以分为电的和非电的两类,局部放电等值电路,极板间总电容,气泡很小， Cg比Cb大， Ca比Cg大很多,局部放电机理 电极间加上交流电压U，则Cg上的电压为Ug UCb/(Cb+Cg),第一次局部放电 Ug随外加电压U升高，当U上升到Us瞬时值，Ug到达
8、气系的放电电压，Cg气隙放电。于是Cg上的电压一下子从Ug下降到Ur，然后放电熄灭 Ur为残余电压，接近为零,每次放电对应一个局部放电电流脉冲。这一放电过程的时间很短（10-8数量级），可认为瞬时完成。 每次放电，电压瞬时下降量为Ug Us Ur,第二次局部放电 第一次放电结束，Cg 上的电压将再次上升，当它再次升到 Ug 时，Cg再次放电，电压再次降到 Ur，放电再次熄灭 放电过程不断循环,表征局部放电的重要参数,真实放电量qr 当气隙放电时，放电总电容Cg： Cg上的电压变化为(UsUr)，故每次放电释放的电荷qr 由于CaCb 注意：试验中式中的各个量，都是无法实测得到的。所以要寻求其它
9、能反映局部放电的量来测量。, 视在放电量（q）,注意：其表达式中的量都是可以测得的。它是局部放电试验中的重要参量,视在放电量q 气隙放电引起的压降(UsUr)按反比分配在Ca 、Cb上， Ca的电压变动为,由于电压的变动，相当于试品放掉电荷q 由于CaCb,真实放电量qr和视在放电量q的关系 由于CaCb，可知真实放电量qr比视在放电量q大得多, 但二者存在比例关系， q值能相对的反应qr的值, 放电重复率（N）, 放电能量（W）,指一次局部放电所消耗的能量 其中：q为视在放电量，Ui为局部放电起始电压,在选定的时间间隔内测得的每秒发生放电脉冲的平均次数 表示局部放电的出现频率。与外加电压的大
10、小有关，外加电压增大时，放电次数也随之增多。,3. 局部放电检测方法,伴随局部放电会出现许多现象：电气方面的如电流脉冲、介质损耗增大、电磁波辐射等；非电方面的如光、热、噪声、气压变化、化学变化等，利用这些派生现象可以对局部放电进行测量。,(1). 非电检测法,超声波检测法Ultra-high Frequency,UHF（声测法) 工作原理：通过检测局放产生的声波信号实现局放测量 特点：抗干扰能力强，使用方便，可以在运行中或耐压实验时检测局部放电，常用作放电定位。 目前体外特高频传感的GIS局部放电在线检测、定位和诊断，研究佷活跃,用于局部放电测量的超声检测系统，一般都包括三个基本部分，即声电转
11、换、电信号放大以及信号显示。,声测量系统的方框图,原理：通过测量局放产生的光辐射实现局放测量。光电转换后，通过检测光电流的特性 可以实现局放类型识别。 沿面放电和电晕放电用光测法效果较好,光检测法,用气相色谱仪，通过检测变压器油分解出的各种气体的组成和浓度来确定故障（局放、过热等）状态。局部放电引起的气相色谱特征是C2H2 和H2 的含量较大。 特点：灵敏度高，操作简单，且设备不需要停电， 适合在线绝缘监测。,色谱分析法（DGA , Dissolved Gas Analysis),(2). 电气检测法,脉冲电流法,原理：发生局部放电时，试品两端出现瞬时的电压降落，在检测回路中引起一高频脉冲电流
12、，将它变换成电压脉冲后用示波器等测量其波形或幅值，由于其大小与视在放电量成正比，经过校准就能得到视在放电量，一般单位用pC 此方法灵敏度高，应用广泛。,局部放电测量的基本回路电检测法,发生局放时，试品两端会出现一个瞬时的电压变化，在检测回路中引起一高频脉冲电流，将它转化成电脉冲后就可以进行测量。,（a）串联测量回路,Ck耦合电容，为Cx与检测阻抗Zm之间提供一个低阻抗的通道（电源本身由于高频感抗而无法提供）， Ck内部必须无局放，值较大以增大Zm上的信号； Z低通滤波器，以防局放时放电脉冲被电源的杂散电容旁路，同时也可阻止电源本身的干扰脉冲进入试品和测量支路,局放并联、桥式测量回路,（b）并联
13、测量回路 （c）桥式测量回路,适合于试品一端接地的情况,外部干扰在Zm和Zm上的干扰信号基本抵消,测量仪器：示波器，峰值表，脉冲计数器,电压分布的测量,高压输电线路绝缘子串电压分布模型,一、绝缘子串的等值电路及电压分布曲线,电压分布的测量,检测零值绝缘子 火花间隙法短路叉 小球放电法 红外热像仪法测量电压分布 阻容分压法,因为悬式绝缘子的机械强度较高，并且按需要可以组合成适合各种电压等级、各种机械荷载的绝缘子串，因而被广泛使用。,5.1 工频耐压试验,工频耐压试验：是交流设备的基本耐压方式。是鉴定电气设备性能最严格、最有效的直接方法，能有效发现较危险的集中性缺陷。它对判断电气设备是否投入运行具
14、有决定性的意义。是保证设备绝缘水平，避免发生绝缘事故的重要手段。 方法：1min工频耐压试验 在绝缘上施加工频试验电压1min,若不发生绝缘闪络、击穿和其它异常现象，则认为绝缘是合格的。,进行工频试验时，不允许直接使用电网的工频电压，必须使用专门的高压发生装置。 工频高压的产生方法： 高压试验变压器或其串级装置 串联谐振回路获得工频高压(针对电缆、电容器等电容量较大的被试品）,一、工频高电压的产生,国标规定：在设备绝缘上加上工频试验电压1min，不发生闪络或击穿现象，认为设备合格，否则不合格。 工频耐压原理接线：,调压设备,试验变压器,过电流保护装置,测量球隙,被试品,过电流保护装置,工频耐压
15、试验的接线,电压高 容量小 试验变压器高压侧电流I和额定容量P主要取决于试品的电容，即 体积小 绝缘裕度小 连续运行时间短,不需要复杂的冷却系统 漏抗较大(短路电流较小),可降低机械强度方面的要求,高压试验变压器的特点,试验变压器结构图,试验变压器结构图 1.低压绕组 2、高压绕组 3、铁芯 4、外壳 5、高压套管 6、均压环 7、绝缘支柱,变压器的体积和重量近似地与其额定电压的三次方成比例。 当所需的工频试验电压很高（例如超过750kV）时，再采用单台试验变压器来产生在技术和经济上不合理。 U 1000kV时,采用若干台试验变压器组成串级装置来满足要求。,串级试验变压器,工频高电压的产生,工
16、频高压的产生,T1的容量为,T2的容量为,各级试验变压器的容量不一样，T1的容量为 T2的容量为 总的制造容量为 而串级装置的输出容量为 串级装置的容量利用率为 n级串级装置的容量利用率为,工频高压的产生,双套管户内串级试验变压器,户外串级试验变压器,3.常用的调压装置 如果在试验变压器初级绕组上突然从零开始升压，由于励磁涌流在被试品上产生过高的在电压，或者试验中突然切断电源，由于切除空载变压器也将引起过电压。因此，必须通过调压器升压和降压。 (1)自耦调压器 (2)移圈式调压器 (3)电动发电机组 (4)感应调压器,工频高电压的产生,谐振时,工频谐振,工频高电压的产生,1、低压侧测量 2、高压侧测量（静电电压表、电容分压器、球隙、高压电容器和整流装置串联） 低压侧测量不准，因为具有容升效应,工频高电压的测量,1.静电电压表 可测量直流、交流，测的是有效值 2.电
