電氣設(shè)備絕緣的耐壓試驗及高電壓PPT課件

1、特點特點具有破壞性試驗的性質(zhì)。一般放在非破壞性試驗項目合格通過之后進行，以避免或減少不必要的損失。第1頁/共49頁難點問題：難點問題： 由于輸電電壓和相應(yīng)的試驗電壓在不斷提高，要獲得各種符合要求的試驗用高電壓越來越困難，這是高電壓試驗技術(shù)發(fā)展中首先需要解決的問題。第2頁/共49頁本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容本章主要介紹產(chǎn)生各種試驗電壓的高電壓設(shè)備、各種高電壓的測量方法以及絕緣高電壓試驗的接線和實施方法。第3頁/共49頁5.1 5.1 工頻高電壓試驗工頻高電壓試驗 交流耐壓試驗對絕緣的考驗非常嚴格,能有效地發(fā)現(xiàn)較危險的集中性缺陷。它是鑒定電氣設(shè)備絕緣強度最直接的方法，對于判斷電氣設(shè)備能否投入運行具有

2、決定性的意義,也是保證設(shè)備絕緣水平、避免發(fā)生絕緣事故的重要手段。 交流耐壓試驗有時可能使絕緣中的一些弱點更加發(fā)展，因此在試驗前必須對試品先進行絕緣電阻、吸收比、泄漏電流和介質(zhì)損耗等項目的試驗，若試驗結(jié)果合格方能進行交流耐壓試驗。否則,應(yīng)及時處理，待各項指標合格后再進行交流耐壓試驗,以免造成不應(yīng)有的絕緣損傷。 第4頁/共49頁6.1 6.1 工頻高電壓試驗工頻高電壓試驗工頻高電壓試驗不僅僅為了檢驗絕緣在工頻交流電壓下的性能，也用來等效地檢驗絕緣對操作過電壓和雷電過電壓的耐受能力。本節(jié)主要介紹工頻高電壓的產(chǎn)生原理和工頻高壓試驗的基本接線圖。第5頁/共49頁一、工頻高電壓的產(chǎn)生一、工頻高電壓的產(chǎn)生通

3、常采用高壓試驗變壓器或其串級裝置來產(chǎn)生。對電纜、電容器等電容量較大的被試品，可采用串聯(lián)諧振回路來獲得試驗用的工頻高電壓。工頻高壓裝置是高壓試驗室中最基本的設(shè)備，也是產(chǎn)生其他類型高電壓的設(shè)備基礎(chǔ)部件。第6頁/共49頁高壓試驗變壓器高壓試驗變壓器特點特點試驗變壓器本身應(yīng)有很好的絕緣，但絕緣裕度小，試驗過程中要嚴格限制過電壓。例如：500750kV試驗變壓器的絕緣5分鐘試驗電壓僅比其額定電壓高1015。第7頁/共49頁額定電壓高而容量不大試驗變壓器高壓側(cè)電流I和額定容量P都主要取決于被試品的電容。I=2fCU10-3P2fCU210-3第8頁/共49頁外觀上的特點：油箱本體不大而其高壓套管又長又大。

4、單套管式試驗變壓器：額定電壓一般不超過250300kV。雙套管式試驗變壓器：最高額定電壓大750kV。第9頁/共49頁試驗變壓器由于連續(xù)運行時間不長，發(fā)熱較輕，因而不需要復雜的冷卻系統(tǒng)。漏抗大，短路電流小，可降低機械強度方面的要求。輸出電壓波形很難完美，需要采取措施加以修正。第10頁/共49頁試驗變壓器的接線與結(jié)構(gòu)試驗變壓器的接線與結(jié)構(gòu)第11頁/共49頁試驗變壓器的串級裝置試驗變壓器的串級裝置變壓器的體積和重量近似的與其額定電壓的三次方成比例。當所需的工頻試驗電壓很高時，再采用單臺試驗變壓器來產(chǎn)生，在技術(shù)和經(jīng)濟上不合理。U1000kV時，采用若干臺試驗變壓器組成串級裝置來滿足要求。第12頁/共

5、49頁兩臺單套管試驗變壓器組成串級裝置的示意兩臺單套管試驗變壓器組成串級裝置的示意第13頁/共49頁T2的容量為 P2U3I3U2I2T1的容量為 P1U1I1U2I2+U3I32U2I2 顯然，雖然這兩臺試驗變壓器的初級電壓相同，次級電壓也相同，但它們的容量和高壓繞組結(jié)構(gòu)都不同，因而不能互換位置。第14頁/共49頁整套串級裝置的制造容量為PP1+P23U2I2串級裝置的輸出容量卻只有P2U2I2因而裝置的容量利用率為32322222IUIUPP第15頁/共49頁級串聯(lián)裝置的容量利用率12n 試驗變壓器的臺數(shù)越多，容量利用率越低。這是串級裝置的固有缺點。因而通常很少采用n3的方案。第16頁/共

6、49頁二、工頻高壓試驗的基本接線圖二、工頻高壓試驗的基本接線圖第17頁/共49頁工頻耐壓試驗的實施方法：工頻耐壓試驗的實施方法： 按規(guī)定的升壓速度提升作用在被試品T0上的電壓，直到它等于所需的試驗電壓Ut為止。保持1分鐘，沒有發(fā)現(xiàn)絕緣擊穿或局部損傷，可認為合格通過。第18頁/共49頁6.2 6.2 直流高電壓試驗直流高電壓試驗被試品的電容量很大的場合（例如長電纜、電容器等），用工頻交流高電壓進行絕緣試驗時會出現(xiàn)很大的電容電流，要求試驗裝置具有很大的容量，很難做到。這是用直流高電壓試驗來代替工頻高電壓試驗。直流輸電工程的增多促使直流高電壓試驗的廣泛應(yīng)用。第19頁/共49頁5.2 5.2 直流高電

7、壓試驗直流高電壓試驗直流耐壓試驗電壓較高，對發(fā)現(xiàn)絕緣某些局部缺陷具有特殊的作用，可與泄漏電流試驗同時進行。直流耐壓試驗與交流耐壓試驗相比，具有試驗設(shè)備輕便、對絕緣損傷小和易于發(fā)現(xiàn)設(shè)備的局部缺陷等優(yōu)點。與交流耐壓試驗相比，直流耐壓試驗的主要缺點是由于交、直流下絕緣內(nèi)部的電壓分布不同，直流耐壓試驗對絕緣的考驗不如交流更接近實際。 第20頁/共49頁一、直流高電壓的產(chǎn)生一、直流高電壓的產(chǎn)生將工頻高電壓經(jīng)高壓整流器而變換成直流高電壓。利用被壓整流原理制成的直流高壓串級裝置（或稱串級直流高壓發(fā)生器）能產(chǎn)生出更高的直流試驗電壓。第21頁/共49頁高壓整流器高壓整流器主要技術(shù)參數(shù)n額定整流電流通過整流器的正

8、向電流在一個周期內(nèi)的平均值。n額定反峰電壓當整流器阻斷時，其兩端允許出現(xiàn)的最高反向電壓峰值。第22頁/共49頁電路空載時整流器兩端承受的反向電壓)sin1 (sintUtUUummcd最大反向電壓Ud2Um第23頁/共49頁在接有負載時（RL），電容C上的電壓出現(xiàn)脈動現(xiàn)象，如圖所示。第24頁/共49頁整流回路的基本技術(shù)參數(shù)整流回路的基本技術(shù)參數(shù)額定平均輸出電壓：LavavRUI額定平均輸出電流2minmaxUUUav第25頁/共49頁電壓脈動系數(shù)（紋波系數(shù)）：avUUS對半波整流回路2minmaxUUUCfRUULav2第26頁/共49頁倍壓整流電路倍壓整流電路可以獲得等于3Um的直流電壓第2

9、7頁/共49頁串級直流高壓發(fā)生器串級直流高壓發(fā)生器第28頁/共49頁二、直流高電壓試驗的特點和應(yīng)用范圍二、直流高電壓試驗的特點和應(yīng)用范圍特點u只有微安級泄漏電流，試驗設(shè)備的容量較小。u試驗時可同時測量泄漏電流，由所得的“電壓電流”曲線能有效地顯示絕緣內(nèi)部的集中性缺陷或受潮。第29頁/共49頁用于旋轉(zhuǎn)電機時，能使電機定子繞組的端部絕緣也受到較高電壓的作用，發(fā)現(xiàn)端部絕緣中的缺陷。非破壞性試驗的性質(zhì)。直流電壓下，絕緣內(nèi)的電壓分布由電導決定，因而與交流運行電壓下的電壓分布不同，所以交流電氣設(shè)備的絕緣考驗不如交流耐壓試驗?zāi)菢咏咏鼘嶋H。第30頁/共49頁第31頁/共49頁直流高電壓的廣泛應(yīng)用直流高電壓的廣

10、泛應(yīng)用直流耐壓試驗各種輸電設(shè)備的直流高壓試驗典型氣隙的直流擊穿特性超高壓直流輸電線上的直流電暈及其各種派生效應(yīng)。各種絕緣材料和絕緣結(jié)構(gòu)在直流高壓下的電氣性能。各種直流輸電設(shè)備的直流耐壓試驗。第32頁/共49頁6.3 6.3 沖擊耐壓試驗沖擊耐壓試驗研究電氣設(shè)備在運行中遭受雷電過電壓和操作過電壓的作用時的絕緣性能。許多高壓實驗室中都裝設(shè)了沖擊電壓發(fā)生器，用來產(chǎn)生試驗用的雷電沖擊電壓波和操作沖擊電壓波。高壓電氣設(shè)備在出廠試驗、型式試驗時或大修后都必須進行沖擊高壓試驗。第33頁/共49頁一、沖擊電壓發(fā)生器一、沖擊電壓發(fā)生器基本回路標準雷電沖擊全波采用的是非周期性雙指數(shù)波。 21tteeAtu1波尾時

11、間常數(shù)2波前時間常數(shù)第34頁/共49頁波前 21teAtu 1tAetu波尾第35頁/共49頁實際沖擊電壓發(fā)生器采用的回路如圖所示。放電回路的利用系數(shù)21221102RRRCCCUUm第36頁/共49頁多級沖擊電壓發(fā)生器的工作原理多級沖擊電壓發(fā)生器的工作原理 單級沖擊電壓發(fā)生器能產(chǎn)生的最高電壓一般不超過200300kV。 采用多級疊加的方法來產(chǎn)生波形和幅值都能滿足要求的沖擊高電壓波。第37頁/共49頁 基本原理 并聯(lián)充電，串聯(lián)放電第38頁/共49頁6.4 6.4 穩(wěn)態(tài)高電壓的測量穩(wěn)態(tài)高電壓的測量高電壓試驗除了要有產(chǎn)生各種試驗電壓的高壓設(shè)備，還必須要有能測量這些高電壓的儀器和設(shè)備。電力系統(tǒng)中廣泛

12、應(yīng)用低電壓互感器配上低電壓表來測量高電壓；但此法在試驗室用用的很少。試驗室條件下廣泛應(yīng)用高壓靜電電壓表、峰值電壓表、球隙測壓器、高壓分壓器等儀器測量高電壓。國標規(guī)定，高電壓的測量誤差一般應(yīng)控制在3以內(nèi)。第39頁/共49頁一、高壓靜電電壓表一、高壓靜電電壓表 兩個特制的電極間加上電壓u，電極間就會受到靜電力f的作用，而且f的大小與u的數(shù)值有固定關(guān)系，設(shè)法測量f的大小就可以確定所加電壓u的大小。利用這一原理制成的儀表即為靜電電壓表，它可以用來測量低電壓，也可以在高壓測量中得到應(yīng)用。第40頁/共49頁 若采用的是消除了邊緣效應(yīng)的平板電極，那么由靜電場理論，易求得2uf 但儀表不可能反映力的瞬時值f，

13、而只能反映平均值F。FU 第41頁/共49頁靜電電壓表的優(yōu)點靜電電壓表的優(yōu)點內(nèi)阻抗特別大，幾乎不消耗什么能量能測量相當高的交流和直流電壓第42頁/共49頁二、高壓分壓器二、高壓分壓器 被測電壓很高時，采用高壓分壓器來分出一小部分電壓，然后利用靜電電壓表、峰值電壓表、高壓脈沖示波器等來測量。技術(shù)要求：分壓比的準確度和穩(wěn)定性分出的電壓與被測高電壓波形的相似性第43頁/共49頁電阻分壓器電阻分壓器圖中的放電管F起保護作用。22121RRRUU12121CCCUU電容分壓器第44頁/共49頁阻容分壓器阻容分壓器 電容分壓器在沖擊電壓作用下存在著一些列高頻振蕩回路，其中的電磁振蕩將使分壓器輸出電壓波形發(fā)生畸變。 阻容分壓器可阻尼各處的振蕩。第45頁/共49頁三、球隙測壓器三、球隙測壓器唯一能直接測量高達數(shù)兆伏的各類高壓峰值的測量裝置。由一對直徑相同的金屬球構(gòu)成，測量誤差約23。工作原理基于一定直徑（D）的球隙在一定極間距離（d）時