交流耐压试验介绍.doc

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1、交流耐压试验介绍目的： 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。交流耐压试验是破坏性试验。在试验之前必须对被试品先进行绝缘电阻、吸收比、泄漏电流、介质损失角及绝缘油等项目的试验，若试验结果正常方能进行交流耐压试验，若发现设备的绝缘情况不良(如受潮和局部缺陷等)，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。通过本次培训使人员掌握耐压试验的相关知识。内容摘要：1、交流试验电压的产生；2、试验设备；3、试验电压的测量；4、试验方法；5、交流耐压试验的注意事项；6、绝缘油介电强度试验

2、；培训内容：1、交流试验电压的产生 工频高电压通常采用高压试验变压器来产生。对电容量较大的被试品，可以采用串联谐振回路产生高电压；对于电力变压器、电压互感器等具有绕组的被试品，可以采用100300Hz的中频电源对其低压侧绕组激磁在高压绕组感应产生高压。 1.1 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。通常试验变压器是成套设备。图1是一种典型的试验接线。 图1 工频耐压试验原理接线图 Ty调压器；T试验变压器；R限流电阻；r球隙保护电阻； G球间隙；Cx被试品；C1、C2电容分压器高、低压臂；V电压表 在进行变压器、电容器等电容量较大的被试品的

3、交流耐压试验时，试验变压器的容量常常难以满足试验要求，现场常采用电抗器并联补偿。当参数选择适当，使两条并联支路的容抗与感抗相等时，回路处于并联谐振状态，此时试验变压器的负载最小。采用并联谐振回路应特别注意，试验变压器应加装过流速断保护装置，因为当被试品击穿时，谐振消失，试验变压器有过电流的危险。 1.2 串联谐振电路 对SF6组合电器(GIS)，发电机和变压器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，可采用串联谐振试验装置，它能够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。 图2 串联谐振回路原理接线图 当电

4、源频率f、电感L及被试品电容C满足下式时回路处于串联谐振状态，此时 (1) 回路中电流为 (2) 式中 Ulx励磁电压； R高压回路的有效电阻。 被试品上的电压为 (3) 式中 电源角频率； Cx被试品电容量。 输出电压UCx与励磁电压Ulx之比为试验回路的品质因数Qs。 (4) 由于试验回路中的R很小，故试验回路的品质因数很大。在大多数正常情况下，Qs可达50左右，即输出电压是励磁电压的50倍，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。由于试验时回路处于谐振状态，回路本身具有良好的滤波作用，电源波形中的谐波成分在试品两端大为减少，通常输出良好的正弦波形电压。 当被试品击穿时，

5、电路失去谐振条件，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。 目前已研制出高压串联谐振成套试验装置。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(带可调电抗器、或带固定电抗器和调谐用电容器组，工作频率50Hz)和变频串联谐振装置(带固定电抗器，工作频率一般50300Hz)两大类。 工频串联谐振装置所用电抗器的电感量能够连续可调，当试验电压较高时，可以作成几个电抗器串联使用。 变频串联谐振装置依靠大功率变频电源调节电源频率，使回路达到谐振，所用电抗器的电感量是固定的(不可调)。试验频率随被试品电容量不同而改变。 由于变频串联谐振装置的试验频率随不同电容量

6、的被试品而变化，所以其使用范围受到限制。 串联谐振装置在实际使用时，试验回路调谐必须在很低的励磁电压下进行，调节电抗器电感或改变电源频率，使试品端的电压达到最大，此时，回路达到谐振状态，再按规定的升压速度升高励磁电压，使高压侧达到试验电压。耐压完毕，均匀、快速降压后，切断电源。 1.3 中频电源装置 变压器的感应耐压试验和局放试验需要中频电源。现场获取中频电源的途径主要有：中频电源机组成套装置、三倍频电源装置、中频同步发电机组和电子式变频装置。对大型变压器试验，现场使用较多的是中频电源机组成套装置。 1.3.1 二倍频电源机组 利用线绕式转子的异步电动机，在转子(或定子)中通入三相交流电，由另

7、一台异步电动机拖动，使机械转速与旋转磁场同相相加，在定子(或转子)上感应出频率提高的正弦交流电。交流磁场用三相调压器调整。 1.3.2 三倍频电源装置 三倍频电源装置由三台单相变压器组成，其一次绕组接成星形，二次绕组连接成开口三角形，而产生三倍频的电压。 1.3.3 中频同步发电机组 中频发电机组是用一台电动机拖动一台中频同步发电机，通过改变发电机励磁回路中励磁变阻器的阻值，使励磁机改变对发电机转子的励磁，从而使发电机的定子输出平滑可调的电压。采用无刷励磁发电机可以完全避免炭刷火花的干扰，对局部放电测量很有利。 1.3.4 电子式变频装置 电子式变频装置是将交流低电压整流成直流，经过大容量可控

8、硅或三极管逆变成频率可变的中频交流电压。 2、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、过流保护装置、电压测量装置、保护球间隙、保护电阻及控制装置等，其中关键设备为试验变压器、调压设备、保护电阻及电压测量装置。 2.1 试验变压器 在选用试验变压器时，主要应考虑下面两点： a.电压。根据被试品的试验电压，选用具有合适电压的试验变压器。试验电压较高时，可采用多级串接式试验变压器，并检查试验变压器所需低压侧电压是否与现 场电源电压、调压器相配。 b.电流。电流按下式计算 (5) 式中 I试验变压器高压侧应输出的电流(mA)； 角频率，2f； Cx被试品电容量(F)； U试验电压(k

9、V)； 其中Cx可从测tg中得到或按表1选取。 相应求出试验所需电源容量 (6) 试验时，按P值选择变压器容量，一般不得超载运行。对采用电压互感器作试验电源时，容许在3min内超负荷3.55倍。 表1 常见试品的电容量 试 品电容量 pF绝 缘 子100以下高 压 套 管50600高压断路器，电流互感器及电磁式电压互感器1001000电力变压器1MVA/100MVA3000/25000架空导线(每米)810全封闭组合电器(每米)3050电容式电压互感器30005000电力电缆(每米)1504002.2 调压设备 调压器尽量采用自耦式，若容量不够，可采用移圈式调压器。调压器的输出波形，应尽可能接

10、近正弦波，为改善电压波形可在调压器输出端并联一台电感、电容串联的滤波器。 常有的调压器有自耦调压器、移圈调压器、接触调压器和感应调压器。由于移圈调压器的输出电压波形在某一范围内有较大的畸变，现场最好少使用移圈调压器调压。 2.2.1 自耦调压器 自耦调压器是用碳刷接触调压，所以容量受到限制，适用于500V及以下小容量调压。 调压器容量按下式选用 (7) 式中 P0自耦调压器容量； P试验变压器容量。 2.2.2 接触调压器 接触调压器分自耦式和双绕组式等，因采用电刷接触调压而得名。接触调压器的最大特点是波形畸变小和阻抗电压低，容量也可以作得很大，这就从根本上克服了移圈调压器和普通自耦调压器的缺

11、点，是一种较理想的调压设备。 接触调压器绕组采用纸包线和裸铜线绕制、电刷采用特制的银铜合金。调压过程中，电刷沿绕组绕向螺旋升或降实现连续、平稳调压，并且基本上可从零起升压。 2.2.3 移圈调压器 移圈调压器的容量选择以试验变压器容量相同为宜，但如调压器处于良好状态，可超负荷25%使用。最好在调压器输出端装设三次谐波滤波器，以改善电压波形。 2.3 保护电阻器 试验变压器的高压输出端应串接保护电阻器，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，并应有足够的热容量和长度。该电阻的阻值不宜太大，否则会引起正常工作时回路产生较大的

12、压降和功耗。保护电阻器可采用水电阻器或线绕电阻器，线绕电阻器应注意匝间绝缘的强度，防止匝间闪络。保护电阻器的长度是这样选择的；当试品击穿或闪络时，保护电阻器应不发生沿面闪络，它的长度应能耐受最大试验电压，并有适当裕度。保护电阻器的最小长度可参照表2选用。 与保护球隙串联的保护电阻器，其电阻值通常取1/V，电阻器的长度亦按表2选取。 表2 保护电阻器最小长度 试验电压kV电阻器长度mm502501005001508003、 试验电压的测量 交流试验电压的测量装置(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

13、足GB311.4高电压试验技术中规定的要求，即测量误差不应大于3%。 试验电压的测量一般应在高压侧进行。对一些小电容被试品如绝缘子、单独的开关设备、绝缘工具等的交流耐压试验可在低压侧测量，并根据变比进行换算。应测量电压峰值，除以2作为试验电压值。 对试验电压波形的正弦性有怀疑时，可测量试验电压的峰值与有效(方均根)值之比，此比值应在20.07的范围内，则可认为试验结果不受波形畸变的影响。 其他测量技术要求，参阅ZBF24002现场直流和交流耐压试验电压测量装置使用导则。 4、 试验方法 4.1 一般规定 有绕组的被试品进行耐压试验时，应将被试绕组自身的两个端子短接，非被试绕组亦应短接并与外壳连

14、接后接地。 交流耐压试验时加至试验标准电压后的持续时间，凡无特殊说明者，均为1min。 升压必须从零(或接近于零)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。耐压试验后，迅速均匀降压到零(或1/3试验电压以下)，然后切断电源。 4.2 试验步骤 任何被试品在交流耐压试验前，应先进行其他绝缘试验，合格后再进行耐压试验。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。通常在耐压试验前后应测量绝缘电阻。 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，监听被试品有何异响。升至试验电压，开始计时并读取试验电压。时间到后，降压然后断开电源。试验中如无破坏性放电发生，则认为通过耐压试验。