高電壓技術實驗實驗報告(二).doc

1、高電壓技術實驗實驗報告(二)-高電壓技術實驗報告 高電壓技術 實驗 報告 學院 電氣信息學院 專業(yè) 電氣工程及其自動化實驗 一 介質(zhì)損耗角正切值得測量 一 實驗目得 學習使用S型西林電橋測量介質(zhì)損耗正切值得方法.二 實驗工程 1正接線測試 2反接線測試 三 實驗說明 絕緣介質(zhì)中得介質(zhì)損耗(P=ω u tgδ)以介質(zhì)損耗角δ得正切值tgδ來表征， 介質(zhì)損耗角正切值等于介質(zhì)有功電流與電容電流之比。用測量 tgδ值來評價絕緣得好壞得方法就是很有效得,因此被廣泛采用,它能發(fā)現(xiàn)下述得一些絕緣缺陷：絕緣介質(zhì)

2、得整體受潮； 絕緣介質(zhì)中含有氣體等雜質(zhì)； 浸漬物及油等得不均勻或臟污。測量介質(zhì)損耗正切值得方法較多，主要有平衡電橋法S1,不平衡電橋法及瓦特表法。目前,我國多采用平衡電橋法，特別就是工業(yè)現(xiàn)場廣泛采用 Q1型西林電橋。這種電橋工作電壓為 10Kv，電橋面板如圖 2-1 所示，其工作原理及操作方法簡介如下: .檢流計調(diào)諧鈕 。檢流計調(diào)零鈕 。C4 電容箱(tgδ 。R電阻箱 。微調(diào)電阻ρ(R3 橋臂) .靈敏度調(diào)節(jié)鈕 .檢流計電開關 。檢流計標尺框 。+tδ/-tgδ及接通/斷開接通切換鈕 1 QS1 西林電橋面 板圖 .

3、檢流計電插座 接地 .低壓電容測量 分流器選擇鈕 。橋體引出線 1 1 工作原理：原理接線圖如圖 2-2 所示，橋臂 BC 接入標準電容 N一般 C =0pf,橋臂D 由固定得無感電阻 R 與可調(diào)電容 C 并聯(lián)組成,橋臂接入可調(diào)電阻 R 3 ，對角線B 上接入檢流計 G，剩下一個橋臂 A就接被試品 C _ .高壓試驗電壓加在 CD 之間,測量時只要調(diào)節(jié) R 3與 C 4 就可使 G 中得電流為零，此時電橋到達平衡。由電橋平衡原理有：即：式 2-1 各橋臂阻抗分別為: 將各橋臂阻抗代入式 2-1,并使等式兩邊得實部與虛部分別相等,可得: 式 2-2 在電橋中,R4 得數(shù)值取為1000/&

4、pi;314Ω),電頻率ω=00π，因此：tgδ C 4 μf 式 2-) 即在 電容箱得刻度盤上完全可以將 C 4 得電容值直接刻度成 tgδ值實際上就是刻度成gδ值)，便于直讀。2 2 接線方式: : QS電橋在使用中有多種接線方式，如下列圖所示得正接線、反接線、對角接線,低壓測量接線等。正接線適用于所測設備兩端都對地絕緣得情況,此時電橋得 D 點接地，試驗高電壓在被試品及標準電容上形成壓降后，作用于電橋本體得電壓很低,測試操 1 QS1 西林電橋面板圖 作很平安

5、也很方便，而且電橋得三根引出線( _ 、 N 、E也都就是低壓,不需要與地絕緣。反接線適用于所測設備有一端接地得情況,這時就是 C 點接地,試驗高電壓通過電橋加在被試品及標準電容上,電橋本體處于高電位，在測試操作時應注意平安，電橋調(diào)節(jié)手柄應保證具有 15k以上得交流耐壓才能,電橋外殼應保證可靠接地。電橋得三根引出線為高壓線，應對地絕緣。對角接線使用于所測設備有一端接地而電橋耐壓又不夠,不能使用反接線得情況，但這種接線得測量誤差較大,測量結果需進展校正。低壓接線可用來測量低壓電容器得電容量及tgδ值,標準電容可選配0、001μf可測 _ 范圍為 30p0&

6、;mu;或 0、01μf可測 C _ 范圍為00pf100μf) .分流電阻得選擇及 tg δ值得修正: : QS電橋可測試品范圍很廣，試品電容電流變化范圍也很廣，但電橋中 R 得最大允許工作電流為、A,假如試品電容電流超過此值,那么必須投入分流器，以保證 R 3 得平安工作，分流器擋位得選擇可按表-所列數(shù)據(jù)進展。在投入分流器后所測 tδ值很小得情況下,測量值應進展校正，其校正式如下: tgδ為實測值，Δtgδ為校正量,gδ _ 為校正后得值。四

7、四.儀器設備：0/試驗裝置一套 水阻一只 電壓表一只 S1 電橋一套 220K脈沖電容器(被試品一只 五 五.實驗接線: (a 高壓試驗 b 正接線 ) 反接線 d 對 對角接線 Q 1 西林電橋試驗接線圖 六 實驗步驟: 。首先按上圖所示得正接線法接好試驗線路; .將 、C 4 以及靈敏度旋鈕旋至零位,極性切換開關放在中連續(xù)開位置; 根據(jù)被試品電容量確定分流器擋位; 。檢查接線無誤后,合上光偏式檢流計得光照電,這時刻度板上應出現(xiàn)一條窄光帶，調(diào)節(jié)零位旋鈕,使窄光帶處在刻度板零位上; 合上試驗電，升至所需試驗電壓； 。把極性切換開關轉至“+ gδ”位置得“接通”上； .把靈敏

8、度旋鈕旋至 1 或位置,調(diào)節(jié)檢流計得合頻旋鈕，找到檢流計得諧振點,光帶到達最寬度,即檢流計單擋靈敏度到達最大； 。調(diào)節(jié)檢流計靈敏度旋鈕，使光帶到達滿刻度得 1/32/為止； .先調(diào)節(jié) R 3 使光帶收縮至最窄,然后調(diào)節(jié) C 4 使光帶再縮至最窄,當觀察不便時,應增大靈敏度旋鈕擋(注意在整個調(diào)節(jié)過程中，光帶不能超過滿刻度，最后,反復調(diào)節(jié)ρ與 C 4 并在靈敏度旋鈕增至 10 擋(最大擋時，將光帶收縮至最窄(一般不超過 4,這時電橋到達平衡； .電橋平衡后，記錄 tgδ、R 3 、ρ值，以及分流器擋位與所對應得分流器電阻 n,還有所用標準電容得容

9、量 C N ; 。將檢流計靈敏度降至零,把極性旋鈕旋至關斷，把試驗電壓降至零并關斷試驗電，關斷燈光電開關，最后將試驗變壓器及被試品高壓端接地。計算被試品電容量: 式中,C N -標準電容得容量50pf 或 10) n -分流器電阻值(對應于分流器擋位,如表 2-所列) 。按圖 2-所示得反接線法接好試驗線路選做)；并按操作步驟調(diào)節(jié)電橋,測出被試品得 tgδ值與 C 值。注意:反接線法橋體內(nèi)為高壓，電橋箱體必須良好接地,電橋引出線應架空與地絕緣.操作時注意平安。七 實驗結果 在實驗中我們選擇得儀器就是 _HS000A 型變頻電，其主要功能就是將頻率為 5z 得工頻交流電轉化成

10、頻率為-5Hz 得 交流電,以防止工頻交流電得干擾 、正接線法 1 1 實驗接線圖 2 2 實驗參數(shù)設定 3) 實驗結果 試品電容_(F) 4、25 4、27 4、27 nδ 、72 2、74 2、720 2 2 、 反 接線法 ) ) 實驗接線圖 ) ) 參數(shù)設定 3 3 實驗結果 試品電容_n 、296 4、296 4、29 tnδ 、78 、780 2、780 3.分析p 由上表中所示得實驗結果可以瞧出,無論就是正接法接線還就是反接法接線，三次實驗試品得電容量都為恒定值，而nδ卻有變化;這就是因為試品電容受正反解法得細微影響,一

11、般接線方式固定其值就根本固定了，而anδ卻與空氣得濕度,被試品外表得積污程度，溫度，外界磁場得干擾等有關系,因此其值有細微得變化。八 實驗總結 介質(zhì)損耗就是表征介質(zhì)交流損耗得參數(shù)(直流用電導即可表征,包括電導與電偶損耗,測量 tanδ就是判斷電氣設備絕緣狀態(tài)得一項靈敏有效得方法。aδ能反映絕緣得整體缺陷與小電容試品得嚴重部分缺陷,對于電容量很大得電氣設備得部分性缺陷,應該將設備分解為幾個部分，分別測量aδ得值。試驗吸引人得地方便就是可以讓我們對于書本上學習得抽象得概念性得東西詳細化,這對于我們得學習就是大有裨益得；

12、通過這個試驗,對于課堂上學習得介質(zhì)損耗角有了一個比擬詳細得概念，在實驗得測試過程中，同學們團結一致，發(fā)現(xiàn)了許多得問題并且積極想方法解決,讓我瞧到了團結得力量;謝謝學校提供應我們條件。實驗二 二.避雷器試驗 一實驗目得 理解閥型避雷器得種類、型號、規(guī)格、工作原理及不同種類避雷器得構造與適用范圍，掌握閥型避雷器電氣預防性試驗得工程、詳細內(nèi)容、試驗標準及試驗方法.二 。實驗工程 1S-10 型避雷器試驗 (1.絕緣電阻檢查 (2)。工頻放電電壓測試 2。FZ15 型避雷器試驗 ().絕緣電阻檢查 2.泄漏電流及非線性系數(shù)得測試 三 實驗說明 閥型避雷器分普通型與磁吹型兩類，普通型又分 FS 型(配電

13、型與Z 型站用型兩種.它們得作用過程都就是在雷電波入侵時擊穿火花間隙,通過閥片非線性電阻)泄導雷電流并限制殘壓值，在雷電過后又通過閥片減小工頻續(xù)流并通過火花間隙得自然熄弧才能在工頻續(xù)流第一次過零時切斷之,避雷器實際工作時得通流時間10ms(半個工頻周期.S 型避雷器得構造最簡單，如圖 2-所示,由火花間隙與非線性電阻(閥片)串聯(lián)組成。FZ 型避雷器得構造特點就是在火花間隙上并聯(lián)有均壓電阻也為非線性電阻)，如圖所示,增設均壓電阻就是為了進步避雷器得保護性能,因為多個火花間隙串聯(lián)后將引起間隙上工頻電壓分布不均，并隨外瓷套電壓分布而變化,從而引起避雷器間隙恢復電壓得不均勻及不穩(wěn)定,降低避雷器熄弧才能

14、,同時其工頻放電電壓也將下降與不穩(wěn)定。加上均壓電阻后,工頻電壓將按電阻分布,從而大大改善間隙工頻電壓得分布均勻度，進步避雷器得保護性能.非線性電阻得伏安特性式為:U=Iα ,其中 C 為材料系數(shù),α即為非線性系數(shù)普通型閥片得α≈0、磁吹型閥片得α≈0、24、FZ 型避雷器因均壓電阻得影響，其整體α≈、30、45，其伏安特性曲線如圖-3 所示。可見流過非線性電阻得電流越大，其阻值越小，反之其阻值越大，這種特性對避雷器泄導雷電流并限制殘壓，

15、減小并切斷工頻續(xù)流都很有利。另外，F(xiàn)S型避雷器得工作電壓較低≤10,而型避雷器工作電壓可做到20kv。FZ 型避雷器中得非線性電阻均壓電阻與閥片)得熱容量較 FS 型為大，因其工作時要長期流過工頻漏電流很小、微安級。磁吹型避雷器有CZ 型電站用與 FCD 型(旋轉電機用)兩種，其構造與 FZ 型相似,間隙上都有均壓電阻，只就是磁吹型避雷器采用磁吹間隙，并配有磁場線圈與輔助間隙.由于以上構造上得不同,所以對 FS 型與Z、FCD)型避雷器得預防性試驗工程與標準都有很大得不同。根據(jù)電力設備預防性試驗規(guī)程，對型避雷器主要應做絕緣電阻檢查與工頻放電電壓試驗,對 FZ(及 FCZ、FCD型

16、避雷器那么應做絕緣電阻檢查與直流泄漏電流及非線性系數(shù)得測試。只有在其解體檢修后才要求做工頻放電電壓試驗需要專門設備)。避雷器其它得預防性試驗還包括底座絕緣電阻得檢查、放電計數(shù)器得檢查及瓷套密封性檢查等.避雷器試驗應在每年雷雨季節(jié)前及大修后或必要時進展。絕緣電阻得檢查應采用電壓≥2500v 及量程≥250MΩ得兆歐表。要求對于 FS 型避雷器絕緣電阻應不低于 250MΩ；FZ(FCZ、FCD型避雷器絕緣電阻與前次或同類型得測試值比擬,不應有明顯差異.S 型避雷器得工頻放電電壓試驗得合格值如表 2-所列。表 表 2 -1 S 型避

17、雷器得工頻放電電壓值：額定電壓kv) 3 10 工頻放電電壓kv 大修后 911 161 631 運行中 81 15 233 FZ 型避雷器得直流泄漏電流及非線性系數(shù)得測試得試驗電壓及電導電流值如表 22 所列，所測泄漏電流值還應與歷年數(shù)據(jù)相比擬，不應有顯著變化，同相元件電導電流差值不應大于 30。表 表 2- - F 型避雷器得直流泄漏試驗電壓及電導電流值：額定電壓kv) 3 6 10 15 20 30 試驗電壓v) U 1 - - - 8 10 12 16 U 4 6 1 16 2 24 3 時電導電流μA 40650 0060 電導電流差值按式1 計算: (式 2-) 非線

18、性系數(shù)按式 2-計算: (式 2-2 同相組合元件得非線性系數(shù)差值不應大于 0、0。圖 圖 2-1 FS 型避雷器構造及 圖 2- F 型避雷器 圖 2-3 非 非線性電阻得 電路示意圖 電路示意圖 伏安特性曲線 四 儀器設備 50/5 試驗裝置一套 水阻一只 高壓硅堆一只 濾波電容一只 微安表一只 電壓表一只 高壓靜電電壓表一只 FS-1型避雷器一只 FZ-型避雷器一只 五 。實驗接線 圖 圖 2-4 絕緣電阻測試接線圖 圖 圖 2 FS 型避雷器工頻放電實驗接線圖 a 微安表接在避雷器處 b) 微安表接在試驗變壓器尾端 圖 圖 2-6 F 型避雷器工頻放電實驗接線圖 六 六.實驗步驟 。F

19、S- 0 型避雷器試驗 1) 絕緣電阻檢查 測試接線如圖 2-所示，測試前應把避雷器外表清潔干凈,檢查有無外傷,兩端頭有無松動及銹蝕。測試時避雷器應豎放,先檢查兆歐表得零位與最大偏轉位，然后夾好接線,以 120 轉/分得速度勻速搖轉兆歐表，讀取穩(wěn)定得讀數(shù)；為消除外表泄露得影響,可做一屏蔽環(huán)并接于兆歐表得端，使外表泄露不影響讀數(shù)。所測得得絕緣電阻假如小于 250MΩ，可能就是避雷器瓷套密封不良引起內(nèi)部受潮所至。2) 工頻放電電壓測試 測試接線如圖-所示,試驗電路中應設保護電阻 R，用來限制擊穿放電時得放電電流，要求將此電流幅值限制到、7A 以下，以防止放電燒壞火花間隙;控制電

20、路應設電流速斷保護，要求間隙放電后在、5內(nèi)切斷電。電壓測量可在低壓側進展，并通過變比折算出高壓側電壓,試驗步驟：檢查接線正確后，接通電； 合上高壓試驗開關，勻速升壓≈2kv/s,直至避雷器擊穿放電，并記錄此時得電壓值，然后將調(diào)壓器電壓降至零，斷開高壓試驗開關； 重復步驟三次,每次間隔時間不小于min,取三次放電電壓平均值為此避雷器得工頻放電電壓; 切斷電。2 2 FZ 5 15 型避雷器試驗 ) ) 絕緣電阻檢查 測試方法與測型避雷器絕緣電阻時一樣，所不同得就是因Z 型避雷器火花間隙上并聯(lián)有均壓電阻,故所測得得值比S 型要小得多。規(guī)程中沒有規(guī)定詳細數(shù)值，但必須做相比照擬。假

21、如與前次比擬明顯偏小,那么可能就是避雷器瓷套密封不良引起內(nèi)部受潮;假如明顯增大,那么可能就是避雷器均壓電阻接觸不良或斷裂所至.2) 泄漏電流及非線性系數(shù)得測試 測試接線如圖 2-6 所示，注意高壓硅堆得方向應使試驗電壓呈負極性,要求試驗電壓得脈動系數(shù)不大于±、5,一般就是在回路上并接 0、1μf 得濾波電容 C，保護電阻 R 應使避雷器放電時得放電電流不大于硅堆最大允許電流,應直接測量加在避雷器上得試驗電壓(一般用靜電電壓表測量)，測量準確度應在 3 級或以上,電導電流可在圖中 A、B、C 三處測量,以 A 處為優(yōu)選，注意在處測量時除避雷器外得其它試驗設備得

22、接地端應接于試驗變壓器得端，并空升一次以檢查其它泄露情況.電流測量準確度應在、5 級或以上，試驗步驟: 檢查接線正確后,接通電; 合上高壓試驗開關,勻速升壓(≈2kv/s至 U ,記錄此時得電導電流(I 1 ,然后繼續(xù)勻速升壓至 U 2 ,并記錄此時得電導電流( 2 ,完畢后將電壓降至零，斷開高壓試驗開關，切斷電; 放電，對濾波電容。一般先通過電阻放電，然后再直接放電并掛上接地線。七 實驗 結果 、 FS - 0 0 型避雷器試驗 試驗設備 FS-1型避雷器 手搖式 MΩ表 2 2 絕緣電阻檢查: :要加負極性得電,且手搖式 MΩ表得

23、高壓線不能接地,應懸空,否那么會造成測量結果不準確。測量結果：絕緣電阻大于等于00MΩ，滿足要求 3 3 工頻放電電壓測試 通過測試，-0 型避雷器工頻擊穿電壓為 30V,按照規(guī)定 FS-10 型避雷器在運行中得工頻放電電壓為 23-3k,測試所得得0V 滿足要求.2. -5 15 型避雷器試驗 1) 試驗設備 FZ-型避雷器 手搖式 MΩ表 2 2 絕緣電阻得檢查 經(jīng)過測試所得得絕緣電阻為00MΩ,但就是這無法判斷該避雷器得絕緣性能好壞，因為對于Z-型避雷器其絕緣電阻會隨運行情況得變化而變化,所以不能通過一次測量值進展評判，而應該與前次測量值或者就是同類型得測試量進展比擬,不應有明顯差異,即絕緣性能較好。3 3 泄露電流及非線性系數(shù)得測試 測試電壓(k 5、1)/8D) 8、57(A)/2(C 11、42(AC/16(DC 電導電流u) 7 15 00 按照實驗要求,應該加上直流測試電壓,實驗室中直流電壓來由交流電壓整流而得.根據(jù)換算關系 U(=1、4U(AC)