淺析工頻交流耐壓試驗(yàn)

1、 淺析電氣設(shè)備工頻交流耐壓試驗(yàn)單 位：××××××××發(fā)電公司 專 業(yè)：電氣專業(yè)作 者：××淺析電氣設(shè)備工頻交流耐壓試驗(yàn)摘要：工頻交流耐壓試驗(yàn)是鑒定電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度最直接的方法，它對(duì)于判斷電氣設(shè)備能否投入運(yùn)行具有決定性的意義，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。文章介紹了工頻交流耐壓試驗(yàn)的原理、試驗(yàn)電壓的測量方法以及試驗(yàn)前后的注意事項(xiàng)等，對(duì)比交流耐壓測試與直流耐壓測試優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)試驗(yàn)過程中可能發(fā)生的問題和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了具體分析。關(guān)鍵詞：工頻交流耐壓；注意事項(xiàng)；測量方法；優(yōu)缺點(diǎn)；試驗(yàn)

2、分析1、引言： 在××××電廠電氣檢修隊(duì)高壓班實(shí)習(xí)期間，我參與了該廠#6機(jī)組電氣部分檢修工作，學(xué)習(xí)到了很多電氣試驗(yàn)知識(shí)，在工作中我對(duì)工頻交流耐壓試驗(yàn)產(chǎn)生了濃厚興趣。本文主要是談我對(duì)工頻交流耐壓試驗(yàn)的認(rèn)識(shí)與掌握情況。絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中，絕緣電阻、泄露電流、直流耐壓以及介質(zhì)損耗因數(shù)等試驗(yàn)方法，雖然能發(fā)現(xiàn)許多絕緣缺陷，但還有不足之處。對(duì)于直流試驗(yàn)來說，雖然可以通過測定絕緣電阻和泄露電流來分析絕緣狀況，而且直流耐壓的電壓高于設(shè)備額定電壓的若干倍，便于發(fā)現(xiàn)絕緣的局部缺陷。但是，對(duì)于分層介質(zhì)或內(nèi)部存在缺陷的介質(zhì)，直流時(shí)的電壓分布與交流時(shí)的電壓分布是不同的，直流電壓作用

3、下，電壓分布與電阻成正比關(guān)系，而運(yùn)行中設(shè)備是承受交流電壓，它的電壓分布與其電容量成反比，或者說與介電系數(shù)成反比。對(duì)于介質(zhì)損耗因數(shù)試驗(yàn)，雖然是交流電壓，而且能夠根據(jù)有關(guān)損耗的大小來分析絕緣狀況，但往往由于試驗(yàn)電壓低于被試品的工作電壓，不能對(duì)絕緣進(jìn)行耐電強(qiáng)度的考核。因此上述試驗(yàn)對(duì)于保證設(shè)備安全運(yùn)行是不夠的，為了進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，檢查設(shè)備絕緣水平和確定設(shè)備能否投入運(yùn)行，有必要對(duì)設(shè)備進(jìn)行帶有破壞性的交流耐壓試驗(yàn)。2、工頻交流耐壓試驗(yàn)的定義 工頻交流耐壓試驗(yàn)（withstand test of power frequency alternating current）檢驗(yàn)電氣設(shè)備絕緣耐受工頻電壓作用能力

4、的試驗(yàn)。對(duì)220kV及以下電氣設(shè)備也用它來檢驗(yàn)絕緣耐受操作過電壓，暫時(shí)過電壓的能力。試驗(yàn)時(shí)，按規(guī)定將被試品接入試驗(yàn)回路，逐步升高電壓至標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定工頻耐受電壓值，保持1 min，然后迅速、均勻地降壓到零。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，被試品絕緣未發(fā)生擊穿或表面閃絡(luò)，則認(rèn)為通過了該項(xiàng)試驗(yàn)。工頻交流耐壓試驗(yàn)所施電壓高出電氣設(shè)備額定工作電壓，通過這一試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)很多絕緣缺陷，尤其對(duì)局部缺陷更為有效。3、工頻交流耐壓試驗(yàn)的原理和測量工具工頻高電壓的產(chǎn)生主要利用試驗(yàn)變壓器，試驗(yàn)變壓器的工作原理和電力變壓器相同，經(jīng)過電磁耦合將較低電壓升至所需高電壓，試驗(yàn)變壓器電壓較高，容量相對(duì)較小，工作時(shí)問短，絕緣安全裕度較小，對(duì)輸

5、出波形畸變率及局部放電有嚴(yán)格要求，試驗(yàn)變壓器通常由調(diào)壓器供電，以輸出可調(diào)節(jié)的工頻高電壓。在進(jìn)行試驗(yàn)之前，應(yīng)根據(jù)被試品的電容量及試驗(yàn)電壓，估算所需試驗(yàn)變壓器的容量。由于體積和重量的限制，單臺(tái)試驗(yàn)變壓器額定電壓不宜太高，為獲得更高電壓，可將幾臺(tái)變壓器串聯(lián)，構(gòu)成串級(jí)式試驗(yàn)變壓器。工頻高電壓的常用測量裝置有靜電電壓表、電壓互感器、分壓器、測量球隙等。還有一類交流耐壓試驗(yàn)裝置串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置（又稱為變頻串聯(lián)諧振裝置或串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)設(shè)備）是最新一代特別適用于大容量容性試品（如發(fā)電機(jī)、電纜等）的交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備 。該產(chǎn)品操作簡單，質(zhì)量可靠，體積小，重量輕，非常方便現(xiàn)場使用。該設(shè)備可用于1、6kV-50

6、0kV高壓交聯(lián)電纜的交流耐壓試驗(yàn) 2、發(fā)電機(jī)的交流耐壓試驗(yàn) 3、GIS和SF6開關(guān)的交流耐壓試驗(yàn)4、6kV-500kV變壓器的工頻耐壓試驗(yàn) 5、其它電力高壓設(shè)備如母線，套管，互感器的交流耐壓試驗(yàn)。 該成套設(shè)備由變頻電源、勵(lì)磁變壓器、電抗器、分壓器組成。4、工頻交流耐壓試驗(yàn)的注意事項(xiàng)及試驗(yàn)方法交流耐壓試驗(yàn)前應(yīng)注意：(1) 核算試驗(yàn)設(shè)備和電源容量是否滿足試驗(yàn)要求。我國試驗(yàn)變壓器的電壓等級(jí)有：5、10、25、35、50、100、150、300kV等；容量等級(jí)有：3、5、10、25、50、100、150、200kVA等。當(dāng)設(shè)備較多，而試驗(yàn)變壓器容量較小時(shí)，可分批進(jìn)行試驗(yàn)。例如對(duì)母線可進(jìn)行分段、分相進(jìn)行

7、試驗(yàn)。 (2) 拆除與耐壓設(shè)備相關(guān)聯(lián)的電子線路部件及其它不能承受此試驗(yàn)電壓的設(shè)備部件，將被試設(shè)備的外殼和非被試設(shè)備可靠接地。 (3) 試驗(yàn)變壓器使用前應(yīng)擦拭干凈，檢查變壓器內(nèi)的油是否足夠，不夠應(yīng)補(bǔ)充合格的變壓器油，在注油后應(yīng)靜止足夠的時(shí)間，以排除變壓器內(nèi)空氣，并用2500V兆歐表檢查各繞組對(duì)外殼及地的絕緣電阻。 (4) 在進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)前，必須先進(jìn)行各項(xiàng)非破壞性試驗(yàn)，如測量絕緣電阻、吸收比、介質(zhì)損失角、直流泄漏電流等，對(duì)各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，如發(fā)現(xiàn)受潮或有絕緣缺陷時(shí)，應(yīng)設(shè)法消除后再進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，以免在交流耐壓試驗(yàn)過程中，發(fā)生絕緣擊穿，擴(kuò)大絕緣缺陷，延長檢修時(shí)間，增加檢

8、修工作量。 (5) 試驗(yàn)儀器聯(lián)線正確，高壓輸出部分與被試品的連接應(yīng)可靠。典型的試驗(yàn)接線圖如圖工頻交流耐壓實(shí)驗(yàn)原理接線圖Ty調(diào)壓器；t試驗(yàn)變壓器；R限流電阻；r球隙保護(hù)電阻 ；G球間隙；CX被試品；C1，C2電容分壓器高低壓臂；V電壓表交流耐壓試驗(yàn)過程中應(yīng)注意：(1) 由于交流耐壓試驗(yàn)是一種破壞性試驗(yàn)，試驗(yàn)所采用的試驗(yàn)電壓往往比運(yùn)行電壓高得多，過高的電壓會(huì)使絕緣介質(zhì)損失增大、發(fā)熱、放電，會(huì)加速絕緣缺陷的發(fā)展，故在對(duì)設(shè)備進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)根據(jù)絕緣介質(zhì)的不同及設(shè)備的運(yùn)行狀況的不同，按照有關(guān)規(guī)程及試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)選取相應(yīng)的試驗(yàn)電壓。 (2) 耐壓試驗(yàn)過程中，升壓應(yīng)當(dāng)從零開始，禁止在30%試驗(yàn)電壓以

9、上沖擊合閘。當(dāng)試驗(yàn)電壓升到40%以上時(shí)，應(yīng)均勻升壓，升壓速度為每秒3%試驗(yàn)電壓左右。升壓過程中應(yīng)監(jiān)視電流的變化，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)查明原因，消除后再進(jìn)行試驗(yàn)。交流耐壓結(jié)束后應(yīng)注意：(1) 試驗(yàn)品為有機(jī)絕緣材料時(shí)，試驗(yàn)結(jié)束，切斷電源并使試驗(yàn)品接地后，用手觸摸，如出現(xiàn)普遍或局部發(fā)熱，則認(rèn)為絕緣不良，需作處理；對(duì)夾層絕緣或有機(jī)絕緣材料的設(shè)備，在耐壓后應(yīng)測量絕緣電阻，如耐壓后絕緣電阻比耐壓前下降30%，應(yīng)查明原因。 (2) 對(duì)在耐壓試驗(yàn)中擊穿的絕緣物，應(yīng)在試驗(yàn)結(jié)束后破壞掉或作好明顯的長久性記號(hào)。交流耐壓試驗(yàn)電壓的測量屬于穩(wěn)定的高壓測量，常用的試驗(yàn)方法如下：在試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)測量，此方法通過測量低壓側(cè)電壓

10、，再通過變比換算至高壓側(cè)。這種方法簡單、直觀，但只適用于電容量較小、測量準(zhǔn)確度要求不高的情況。(1) 在高壓側(cè)用電壓互感器測量將電壓互感器的原邊并接在被測品的兩端頭上，在其原邊測量電壓，根據(jù)測得的電壓和電壓互感器的變比計(jì)算出高壓側(cè)電壓。(2) 用高壓靜電電壓表測量此方法可直接測量工頻電壓的有效值，但使用時(shí)要注意，此方法需滿足靜電電壓表的使用技術(shù)要求。（4）用球隙測量有一定直徑的球形電極構(gòu)成的空氣間隙，如外界條件不變，如外界條件不變，則一定的間隙、距離有一定的放電電壓。距離改變，放電電壓也隨著改變。利用這種特性就可用球間隙來測量電壓，球間隙測的是交流電壓的峰值。此方法準(zhǔn)確度受外界因素影響較大，測

11、量結(jié)果分散，故一般不適于現(xiàn)場測量。（5）用電容分壓器在高壓側(cè)測量試驗(yàn)電壓U1加在C1C2兩端，因C1電容比C2電容小的多，所以幾乎全部試驗(yàn)電壓都分布在C1上，C2兩端的電壓很低，這樣用電壓表測量C2上電壓U2，然后按分壓比算出高壓U1= （C1+ C2）/ C1×U25、交流耐壓測試與直流耐壓測試優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比交流（AC）測試和直流（DC）測試的優(yōu)缺點(diǎn)請(qǐng)先與受測試產(chǎn)品所指定的安規(guī)單位確認(rèn)該產(chǎn)品應(yīng)該使用何種電壓，有些產(chǎn)品可以同時(shí)接受直流和交流兩種測試選擇，但是仍然有多種產(chǎn)品只允許接受直流或交流中的一種測試。如果安規(guī)規(guī)范允許同時(shí)接受直流或交流測試，制造產(chǎn)就可以自己決定何種測試對(duì)于產(chǎn)品較為適當(dāng)

12、。為了達(dá)成此目的，使用者必須了解直流和交流測試的優(yōu)缺點(diǎn)。交流耐壓（ACW）測試的特點(diǎn) 大部分做耐壓測試的待測物都會(huì)含有一些離散電容量。用交流測試時(shí)可能無法充飽這些離散電容，會(huì)有一個(gè)持續(xù)電流流過這些離散電容。交流耐壓（ACW）測試的優(yōu)點(diǎn)1.   一般而言，交流測試比直流測試更容易被安規(guī)單位接受。主因是大部份的產(chǎn)品都使用交流電，而交流測試可以同時(shí)對(duì)產(chǎn)品作正負(fù)極性的測試，與產(chǎn)品使用的環(huán)境完全一致，合乎實(shí)際使用狀況。2.   由于交流測試時(shí)無法充飽那些離散電容，但不會(huì)有瞬間沖擊電流發(fā)生，因此不需讓測試電壓緩慢上升，可以一開始測試就全電壓加上，除非這種產(chǎn)品對(duì)沖擊電

13、壓很敏感。3.   由于交流測試無法充滿那些離散電容，在測試后不必對(duì)測試物作放電的動(dòng)作，這是另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。交流（AC）測試的缺點(diǎn)1.   主要的缺點(diǎn)為，如果待測物的離散電容量很大或待測物為電容性負(fù)載時(shí)，這樣所產(chǎn)生的電流，會(huì)遠(yuǎn)大于實(shí)際的漏電電流，因而無法得知實(shí)際的漏電電流。2.   另外一個(gè)缺點(diǎn)是由于必須供應(yīng)待測物的離散電容所需的電流，儀器所需輸出的電流會(huì)比采用直流測試時(shí)的電流大很多。樣會(huì)增加操作人員的危險(xiǎn)性。直流（DC）測試的特點(diǎn)在直流耐壓測試時(shí)，待測物上的離散電容會(huì)被充滿，直流耐壓測試時(shí)所造成的容性電流，在離散電容被充滿后，會(huì)下降到

14、零。直流（DC）測試的優(yōu)點(diǎn)1.  一旦待測物上的離散電容被充滿，只會(huì)剩下待測物實(shí)際的漏電電流。直流耐壓測試可以很清楚的顯示出待測物實(shí)際的漏電電流。2.   另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由于需在短時(shí)間內(nèi)，供應(yīng)待測物的充電電流，其它時(shí)間所需供應(yīng)的電流非常小，所以儀器的電流容量遠(yuǎn)低于交流耐壓測試時(shí)所需的電流容量。直流（DC）測試的缺點(diǎn)1.    除非待測物上沒有任何電容量存在，否則測試電壓必須由“零”開始，緩慢上升，以避免充電電流過大，電容量越大所需的緩升時(shí)間越長，一次所能增加的電壓也越低。充電電流過大時(shí)，一定會(huì)引起測試器的誤判，使測試的結(jié)果不正確。2. 

15、;  由于直流耐壓測試會(huì)對(duì)待測物充電。所以在測試后，一定要先對(duì)待測物放電，才做做下一步工作。3.   與交流測試不一樣，直流耐壓測試只能單一極性的測試，如果產(chǎn)品要使用于交流電壓下，這個(gè)缺點(diǎn)必須被考慮。這也是大多數(shù)安規(guī)單位都建議使用交流耐壓測試的原因。4.   在交流耐壓測試時(shí)，電壓的波峰值是電表顯示值的1.4倍。這一點(diǎn)是一般電表所不能顯示的，也是直流耐壓測試所無法達(dá)到的。所以多數(shù)安規(guī)單位都要求，如果使用直流耐壓測試，必須提高測試電壓到相等的數(shù)值。6、試驗(yàn)分析試品為有機(jī)絕緣材料時(shí)，試驗(yàn)結(jié)束切斷電源并使試品接地后，用手觸摸，如出現(xiàn)局部或普遍發(fā)熱，則

16、認(rèn)為絕緣不良，應(yīng)重新處理后再做試驗(yàn)。對(duì)于絕緣良好的被試品，在交流耐壓試驗(yàn)中不應(yīng)被擊穿。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果可根據(jù)以下各種情況進(jìn)行分析判定。（1）根據(jù)試驗(yàn)回路接入的表計(jì)的指示進(jìn)行分析。一般情況電流表突然上升說明被試品被擊穿。被試品電容量較大或試驗(yàn)變壓器容量不夠時(shí)，被試品雖已被擊穿，電流表卻無明顯變化或電流反而下降，此時(shí)應(yīng)以接在高壓側(cè)測量被試品上的電壓表指示來判斷，被試品被擊穿時(shí)電壓表指示明顯下降，低壓側(cè)電壓表指示也會(huì)有所下降。（2）根據(jù)控制回路狀況進(jìn)行分析。如果過流繼電器整定適當(dāng)，當(dāng)過流繼電器動(dòng)作，使自動(dòng)控制開關(guān)跳閘時(shí)，說明被試品被擊穿。（3）根據(jù)被試品的狀況進(jìn)行分析。被試品發(fā)出被擊穿的聲音冒煙、出氣、閃絡(luò)、燃燒等，都是不允許的，應(yīng)查明原因。如確定是絕緣部分出現(xiàn)的，則認(rèn)為是被試品存在缺陷或被擊穿。（4）測量數(shù)據(jù)的要求。測量數(shù)據(jù) 一般都有規(guī)程規(guī)定的，一般做來的數(shù)據(jù) 要跟規(guī)程相比較、跟歷次做出來的數(shù)據(jù)比較、跟同一種設(shè)備再進(jìn)行比較，如果都合格的話那這個(gè)設(shè)備就是好的，如果有些數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題，可以反復(fù)用不同的接線方法或者重復(fù)試驗(yàn)等等，防止是試驗(yàn)中出現(xiàn)了某種因素影響了試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中最重要的就是溫度和濕度的問題。7、結(jié)束語通過以上論述，可以得出兩個(gè)結(jié)論。一是工