直流泄漏及直流耐壓試驗(yàn)

1、直流泄漏及直流耐壓試驗(yàn)直流泄漏及直流耐壓試驗(yàn) 測量絕緣體的直流泄漏與測量絕緣電阻的原理基本相同，所不同之處在于：直流泄漏試驗(yàn)的電壓一般比兆歐表電壓高，并可任意調(diào)節(jié)，兆歐表則不然，因而它比兆歐表發(fā)現(xiàn)缺陷的有效性高，能靈敏地反映瓷質(zhì)絕緣的裂紋、夾層絕緣的內(nèi)部受潮及局部松散斷裂、絕緣油劣化、絕緣的沿面炭化等。 直流耐壓試驗(yàn)與泄漏電流的測量雖然方法一致，但其作用不同，前者是考驗(yàn)絕緣的耐電強(qiáng)度，其試驗(yàn)電壓較高；后者是用于檢查絕緣狀況，試驗(yàn)電壓相對較低。因此直流耐壓對于發(fā)現(xiàn)某些局部缺陷更有特殊的意義。 直流耐壓試驗(yàn)與交流耐壓試驗(yàn)相比較主要有以下一些特點(diǎn):1、試驗(yàn)設(shè)備輕小直流耐壓試驗(yàn)設(shè)備比較輕便，便于在現(xiàn)場

2、進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。2、能同時進(jìn)行泄漏電流的測量直流耐壓試驗(yàn)可以逐步在升壓的同時，測量泄漏電流，更有效的反映絕緣內(nèi)部的集中性缺陷。如下圖所示：發(fā)電機(jī)絕緣在做直流耐壓試驗(yàn)過程中泄漏電流變化的一些典型曲線；對于良好的絕緣，泄漏電流隨電壓而直線上升，而且電流值較小，如曲線1所示；如果絕緣受潮，那么電流值加大，如曲線2所示；曲線3表示絕緣有集中性缺陷存在。當(dāng)泄漏電流超過一定標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)盡可能找出原因加以消除。如果0.5倍Ut附近泄漏電流已經(jīng)迅速上升，如曲線4所示，那么這臺發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時（不計(jì)及過電壓）就有擊穿的危險。3、對絕緣損傷較小直流高壓對被試品絕緣的損傷較小，當(dāng)直流作用電壓較高以至于在氣隙中發(fā)生局部放

3、電后，放電產(chǎn)生的電荷所感應(yīng)的反電場將使氣隙里的場強(qiáng)減弱，從而抑制了氣隙內(nèi)的局部放電過程。如果是交流耐壓試驗(yàn)，由于電壓不斷改變方向因而如氣隙發(fā)生放電后，每個半波里都要發(fā)生局部放電，這種放電往往會促使有機(jī)絕緣材料的分解、老化變質(zhì)，降低其絕緣性能，使局部缺陷逐漸擴(kuò)大。因此直流耐壓試驗(yàn)在一定程度上還帶有非破壞性試驗(yàn)的性質(zhì)。 與交流耐壓試驗(yàn)相比，直流耐壓試驗(yàn)的缺點(diǎn)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(yàn)對絕緣的考驗(yàn)不如交流下接近實(shí)際。 直流耐壓試驗(yàn)電壓值的選擇也是一個重要的問題，它是參考絕緣的工頻交流耐壓試驗(yàn)電壓和交、直流下?lián)舸?qiáng)度之比，并主要根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來制定的。試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法一、半波

4、整流試驗(yàn)接線試驗(yàn)回路一般是由自耦調(diào)壓器、試驗(yàn)變壓器、高壓二極管和測量表計(jì)組成半波整流試驗(yàn)接線，根據(jù)微安表在試驗(yàn)回路中所處的位置不同，可分為兩種基本接線方式，現(xiàn)分述如下（一）、微安表接在高壓側(cè)微安表接在高壓側(cè)的試驗(yàn)原理接線如左圖所示 由上圖可見，試驗(yàn)變壓器TT的高壓端接到高壓二極管V的負(fù)極，由于空氣中負(fù)極性電壓下?lián)舸﹫鰪?qiáng)較高，為防止絕緣閃絡(luò)，因此直流試驗(yàn)常用負(fù)極性輸出。由于二極管的單向?qū)щ娦?，在其正極就有負(fù)極性的直流高壓輸出。選擇硅堆的反峰電壓時應(yīng)有20%的裕度；如用多個硅堆串聯(lián)時，應(yīng)并聯(lián)均壓電阻，電阻值可選約1000M。為減小直流電壓的脈動，在被試品CX上并聯(lián)濾波電容器C，電容值一般不小于0.

5、1F。對于電容量較大的被試品，如發(fā)電機(jī)、電纜可以不加穩(wěn)壓電容。半波整流時試驗(yàn)回路產(chǎn)生的直流電壓為 當(dāng)回路不接負(fù)載時，直流輸出電壓即為變壓器二次輸出電壓的峰值。因此，現(xiàn)場試驗(yàn)選擇試驗(yàn)變壓器的電壓時，應(yīng)考慮到負(fù)載壓降，并給高壓試驗(yàn)變壓器輸出電壓留一定裕度。 這種接線的特點(diǎn)是微安表處在高壓端，不受高壓對地雜散電流的影響，測量的泄漏電流較準(zhǔn)確。但微安表及從微安表至被試品的引線應(yīng)加屏蔽。由于微安表處于高壓側(cè)，故給讀數(shù)及切換量程帶來不便。直流微安表直流微安表高壓直流發(fā)高壓直流發(fā)生器操作箱生器操作箱直流高壓直流高壓發(fā)生器發(fā)生器屏蔽試屏蔽試驗(yàn)導(dǎo)線驗(yàn)導(dǎo)線（二）、微安表接在低壓側(cè) 微安表接在低壓側(cè)的接線圖如下所示

6、這種接線微安表處于低電位，具有讀數(shù)安全、切換量程方便等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)被試品的接地端能與地分開時宜采用圖a的接線，若不能拆開，則采用圖b的接線，由于這種接線的高壓引線對地的雜散電流將流經(jīng)微安表，從而使測量結(jié)果偏大，其誤差隨周圍環(huán)境、氣侯和試驗(yàn)變壓器狀況而異。二、直流高壓電源的獲得（一）倍壓整流直流電源前述的簡單整流電路中，最大直流輸出只能接近試驗(yàn)變壓器的峰值電壓Umax，欲獲得更高的直流電壓，常用倍壓整流來實(shí)現(xiàn)，其原理如下圖：（二）、多級串接直流電源當(dāng)需要較高的直流電壓，而倍壓線路又不能滿足要求時，可用多級串接線路，如右圖所示：（三）、中頻串接直流發(fā)生器由于串接整流接線太多，因而現(xiàn)場一般采用成套的中頻

7、電源直流發(fā)生器。成套直流發(fā)生器采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）方式調(diào)節(jié)直流高壓，這是目前較新的直流電壓調(diào)節(jié)方式。它有下列優(yōu)點(diǎn)：1、節(jié)能；2、電壓調(diào)節(jié)線性好，調(diào)節(jié)方便、穩(wěn)定；3、輸出直流電壓紋波非常小。由于采用了高頻開關(guān)脈沖寬度調(diào)節(jié)，可選用較小數(shù)值的電感、電容進(jìn)行濾波，濾波回路時間常數(shù)減小，這有利于自動調(diào)節(jié)回路的品質(zhì)和輸出波形的改善以及減小體積，成套直流高壓發(fā)生器能直接顯示直流高壓的電壓值及泄漏電流值，常由多節(jié)構(gòu)成60600KV等多種電壓等級，適合于現(xiàn)場進(jìn)行各種高壓設(shè)備的直流試驗(yàn)。其工作原理如下：三、直流電壓和泄漏電流的測量（一）直流電壓的波形和脈動電壓的測量采用半波整流加穩(wěn)壓電容器的接線時，被試品上

8、的電壓波形如圖所示如果被試品及承受直流高壓的各部分都不產(chǎn)生泄漏，則被試品將被充電到電源電壓峰值。事實(shí)上泄漏電流總是存在的，因此存在著充放電的過程在t這段時間內(nèi)，電容C經(jīng)負(fù)載電阻R放電，使電容器C上的電壓達(dá)不到試驗(yàn)變壓器電壓的峰值，也不能保持恒定而只能達(dá)到充電與放電相平衡的穩(wěn)定狀態(tài)，此時的直流電壓在平均值Uav上下波動。為了表示直流電壓波動的大小，引入電壓脈動系數(shù)K，即泄漏電流通常是很小的，所以放電時間常數(shù)RC很大，遠(yuǎn)大于電源電壓的周期T。對于倍壓線路，輸出電壓的脈動系數(shù)可近似的由下式算出： 由上式可知，負(fù)載電阻越小，輸出的電壓的脈動系數(shù)越大，而增大電容C或提高電源頻率，可以使脈動減小。一般要求

9、直流電壓的脈動率不大于2%，也有要求更高的。（二）直流高壓的測量測量直流高壓必須使用不低于1.5級的表計(jì)和2.5級的分壓器。1、用高電阻串聯(lián)微安表測量如圖用高電阻串聯(lián)測量微安表直流高壓的示意圖，這種測量方法能測量數(shù)千伏至數(shù)萬伏的電壓。這種測量電壓的方法是將微安表的電流刻度直接換算成相應(yīng)的電壓刻度；或事先校驗(yàn)直流電壓與微安表的關(guān)系曲線，使用時根據(jù)微安表的數(shù)值在這條曲線上查出相應(yīng)的電壓值。2、用電阻器與低壓電壓表測量如圖電阻分壓器與低電壓表組成的測量系統(tǒng)的原理接線圖。圖上的電壓表可以是低壓靜電電壓表，也可以是數(shù)字式電壓表。由低壓電壓表的指示值U2得到被測電壓。3、用高壓靜電電壓表測量采用適當(dāng)量程的

10、高壓靜電電壓表，直接測量輸出電壓的有效值，對于脈動系數(shù)不大于2%的直流電壓，可認(rèn)為有效值U近似地等于平均值Uav-。4、在試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)測量當(dāng)試驗(yàn)電源為正弦波時，可根據(jù)試驗(yàn)變壓器的變比將低壓側(cè)電壓的有效值折算到高壓側(cè)的有效值，然后將其有效值乘以2，即為被測的直流高壓值。這種計(jì)算方法只有當(dāng)被試品的泄漏電流很小，在保護(hù)電阻上產(chǎn)生的可以忽略不計(jì)時，才可以認(rèn)為被試品上所加的電壓UX就是試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)輸出電壓的峰值Umax，即 UX =Umax= 2KUK-試驗(yàn)變壓器的變比（三）泄漏電流的測量用直流微安表測量被試品的泄漏電流時，要使測量安全可靠，除需要對微安表進(jìn)行保護(hù)外，還應(yīng)消除雜散電流的影響。1、

11、如前所述，嚴(yán)格說來試驗(yàn)電壓總是脈動的，脈動成分加在被試品上，就有交流分量通過微安表，因而使微安表指針擺動，難于讀數(shù)，甚至使微安表過熱燒壞，試驗(yàn)過程中被試品放電或擊穿都有不能容許的脈動電流流經(jīng)微安表，因此需對微安表加以保護(hù)。常用的保護(hù)電路如圖所示2、消除雜散電流對測量的影響在試驗(yàn)中除被試品的體積泄漏電流之外，還有其他電流流過微安表而造成測量誤差，這些電流統(tǒng)稱為雜散電流。消除雜散電流是提高試驗(yàn)準(zhǔn)確度的關(guān)鍵。根據(jù)被試品的情況，應(yīng)盡量選擇能反映被試品本身泄漏電流的試驗(yàn)接線最好采用如圖所示的接線，這種接線由于對處于高壓的微安表及引線加了屏蔽，基本上能消除雜散電流的影響。四、注意事項(xiàng)1、高壓回路限流電阻的

12、選擇原則。應(yīng)將短路電流限制在二極管短時容許電流的范圍內(nèi)，又不致造成過大的壓降，并能保證過流繼電器可靠動作，當(dāng)被試品擊穿時，過流繼電器應(yīng)有0.02S內(nèi)切斷電源。一般可按每100KV選0.51M電阻。2、二極管工作電壓的選擇。在上述半波整流線路中，最高試驗(yàn)電壓不得超過其額定值的一半。3、微安表接于高壓側(cè)時，絕緣支柱應(yīng)牢固可靠、防止搖擺傾倒。4、試驗(yàn)設(shè)備的布置要緊湊、連線要短，宜用屏蔽導(dǎo)線，既安全又便于操作；對地要有足夠的距離，接地線應(yīng)牢固可靠。5、應(yīng)將被試品表面擦拭干凈，并加屏蔽，以消除被試品表面臟污帶來的測量誤差。6、能分相度的被試品應(yīng)分相試驗(yàn)，非被試相應(yīng)短路接地。7、試驗(yàn)電容量小的被試品應(yīng)加穩(wěn)

13、壓電容。8、試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)對被試品進(jìn)行充分放電。 對電力電纜、電容器、發(fā)電機(jī)、變壓器等大電容被試品，必須先經(jīng)適當(dāng)?shù)姆烹婋娮鑼υ嚻愤M(jìn)行放電，如果直接對地放電可能產(chǎn)生頻率極高的振蕩過電壓，對試品的絕緣有危害。放電電阻視試驗(yàn)電壓高低和試品的電容量而定，必須有足夠的電阻值和熱容量。電阻值大致上可選用每千伏200-500。葛洲壩安裝公司試驗(yàn)人員對艾比湖電站主變壓器低壓線圈進(jìn)行直流耐壓及泄漏電流的測定。影響試驗(yàn)的因素和試驗(yàn)結(jié)果的分析影響試驗(yàn)的因素和試驗(yàn)結(jié)果的分析1、高壓連接導(dǎo)線對地泄漏電流的影響由于與被試品連接的導(dǎo)線通常暴露在空氣中，被試品的加壓端也暴露在外，所以周圍空氣有可能發(fā)生游離，產(chǎn)生對地泄漏電流，

14、尤其在海拔高、空氣稀薄的地方更容易發(fā)生游離，這種對地泄漏電流將影響測量的準(zhǔn)確度。用增加導(dǎo)線直徑、減少尖端或加防暈罩、縮短導(dǎo)線、增加對地距離等措施，可減少對測量結(jié)果的影響2、空氣濕度對表面泄漏電流的影響當(dāng)空氣濕度大時，表面泄漏電流遠(yuǎn)大于體積泄漏電流，被試品表面臟污易于吸潮，使表面泄漏電流增加，所以必須擦凈表面，并應(yīng)用屏蔽電極。3、溫度的影響溫度對高壓直流試驗(yàn)結(jié)果是極為顯著的，因此對所測得的電流值的電流值均需換算至相同港灣，才能進(jìn)行分析比較。最好在被試品溫度為30-80時做試驗(yàn)，因?yàn)樵谶@樣的溫度范圍內(nèi)泄漏電流變化較明顯，而低溫時變化較小，如電機(jī)剛停運(yùn)后，在熱狀態(tài)下試驗(yàn)，還可在冷卻過程中對幾種不同溫度下測量的數(shù)值進(jìn)行比較。4、殘余電荷的影響被試品絕緣中的殘余電荷是否放盡，