工頻交流耐壓試驗(yàn)

工頻交流耐壓試驗(yàn)第一頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/41目錄1.概述

2.交流試驗(yàn)電壓的產(chǎn)生

3.試驗(yàn)設(shè)備

4.試驗(yàn)電壓的測(cè)量

5.試驗(yàn)方法

6.交流耐壓試驗(yàn)的注意事項(xiàng)

7.習(xí)題第二頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/42工頻交流耐壓試驗(yàn)1.概述交流耐壓試驗(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。因?yàn)榻涣髂蛪涸囼?yàn)?zāi)艹浞址从畴姎庠O(shè)備在交流電壓下運(yùn)行時(shí)的實(shí)際情況，能真實(shí)有效地發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷。交流耐壓試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn)。在試驗(yàn)之前必須對(duì)被試品先進(jìn)行絕緣電阻、吸收比、泄漏電流、介質(zhì)損失角等項(xiàng)目的試驗(yàn)，若試驗(yàn)結(jié)果正常方能進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，若發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣情況不良，通常應(yīng)先進(jìn)行處理后再做耐壓試驗(yàn)，避免造成不應(yīng)有的絕緣擊穿。第三頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/43工頻交流耐壓試驗(yàn)2.交流試驗(yàn)電壓的產(chǎn)生2.1高壓試驗(yàn)變壓器回路交流耐壓試驗(yàn)的接線，應(yīng)按被試品的電壓、容量和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際試驗(yàn)設(shè)備條件來決定。圖1是一種典型的試驗(yàn)接線。第四頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/44工頻交流耐壓試驗(yàn)2.2串聯(lián)諧振電路對(duì)于發(fā)電機(jī)、變壓器、SF6組合電器(GIS)和交聯(lián)電纜等電容量較大的被試品進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，需要大容量的試驗(yàn)設(shè)備，這時(shí)可以采用串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置，它能以較小的電源容量試驗(yàn)較大電容和較高試驗(yàn)電壓的試品，回路由被試品負(fù)載電容和與之串聯(lián)的電抗器和電源組成，如圖2所示。

第五頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/45工頻交流耐壓試驗(yàn)圖3為串聯(lián)諧振的等效電路及其相量圖。其中XL=ωL、XC=1/ωC、ω＝2πf。當(dāng)XL=XC，即時(shí)電路處于諧振狀態(tài)。此時(shí)回路中的電流達(dá)到最大。第六頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/46工頻交流耐壓試驗(yàn)加在被試品上的電壓為輸出電壓與輸入電壓之比稱為試驗(yàn)回路的品質(zhì)因數(shù)Q。

由于試驗(yàn)回路中的R很小，故試驗(yàn)回路的品質(zhì)因數(shù)很大，因此用這種方法能用電壓較低的試驗(yàn)變壓器得到較高的試驗(yàn)電壓。而且當(dāng)被試品擊穿時(shí)，電路失去諧振條件（不再滿足XL=XC

），電源輸出電流自動(dòng)減小，試品兩端的電壓驟然下降，從而限制了對(duì)被試品的損壞程度。第七頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/47工頻交流耐壓試驗(yàn)

目前根據(jù)調(diào)節(jié)方式的不同，串聯(lián)諧振裝置分為工頻串聯(lián)諧振裝置和變頻串聯(lián)諧振裝置兩大類。前一種工頻串聯(lián)諧振裝置工作頻率為50Hz，帶可調(diào)電抗器。該電抗器的電感量能連續(xù)可調(diào)，當(dāng)試驗(yàn)電壓較高時(shí)，可以作成幾個(gè)電抗器串聯(lián)使用。后一種變頻串聯(lián)諧振裝置帶固定電抗器，工作頻率一般為30～300Hz。該裝置依靠大功率的變頻電源，使回路達(dá)到諧振，所用電抗器的電感量是不可調(diào)的，而試驗(yàn)頻率隨被試品的電容量不同而改變。由于變頻串聯(lián)諧振裝置的試驗(yàn)頻率隨不同電容量的被試品而變化，所以其使用范圍受到了一定的限制。下圖為電抗器可調(diào)的串聯(lián)諧振裝置。輸出電壓最高（兩節(jié)電抗器串聯(lián)使用時(shí)）為460kV，適用的電容量范圍為1500～6000pf。第八頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/48工頻交流耐壓試驗(yàn)第九頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/49工頻交流耐壓試驗(yàn)3.試驗(yàn)設(shè)備交流耐壓試驗(yàn)用的設(shè)備通常有試驗(yàn)變壓器、調(diào)壓設(shè)備、電壓測(cè)量裝置、保護(hù)球隙、保護(hù)電阻及相關(guān)的控制裝置等。3.1高壓試驗(yàn)變壓器高壓試驗(yàn)變壓器具有電壓高、容量小、持續(xù)工作時(shí)間短等特點(diǎn)，因此我們?cè)谶M(jìn)行耐壓試驗(yàn)前應(yīng)根據(jù)這些特點(diǎn)及被試品的實(shí)際情況來加以正確地選擇。第十頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/410工頻交流耐壓試驗(yàn)3.1.1電壓的選擇我們應(yīng)根據(jù)被試品該進(jìn)行的試驗(yàn)類型，再根據(jù)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如華北電力集團(tuán)公司2002年《電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》、GB50150-91《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》、DL/T《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》等來確定試驗(yàn)電壓，根據(jù)該試驗(yàn)電壓我們?cè)賮磉x擇電壓合適的試驗(yàn)變壓器。當(dāng)試驗(yàn)電壓比較高時(shí)，可采用多級(jí)串接式試驗(yàn)變壓器。此外，還應(yīng)考慮試驗(yàn)變壓器所需低壓側(cè)電壓是否與現(xiàn)場(chǎng)電源電壓、調(diào)壓器相匹配等問題。第十一頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/411工頻交流耐壓試驗(yàn)

3.1.2電流的選擇試驗(yàn)變壓器的額定電流應(yīng)能滿足被試品的電容電流和泄漏電流的要求，一般可以按下式計(jì)算

式中：I—

試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)輸出電流，mA

ω

—

角頻率，ω

＝2πf

CX—

被試品電容量，μF

U—

試驗(yàn)電壓，kV還可以相應(yīng)求出試驗(yàn)所需電源容量

試驗(yàn)時(shí)，按P值選擇變壓器容量，一般不得超載運(yùn)行。第十二頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/412工頻交流耐壓試驗(yàn)3.2調(diào)壓器調(diào)壓器應(yīng)能從零開始平滑地調(diào)節(jié)電壓，以滿足試驗(yàn)所需的任意電壓。調(diào)壓器的輸出波形，應(yīng)盡可能地接近正弦波，容量也應(yīng)滿足試驗(yàn)變壓器的要求，通常與試驗(yàn)變壓器容量相同。常用的調(diào)壓器有自耦調(diào)壓器、移圈調(diào)壓器和感應(yīng)調(diào)壓器等。由于移圈調(diào)壓器的輸出電壓波形在某一范圍內(nèi)有較大的畸變，所以現(xiàn)場(chǎng)最好少使用移圈調(diào)壓器調(diào)壓。3.2.1自耦調(diào)壓器它利用變動(dòng)碳刷接觸的位置，改變一次繞組與二次繞組的匝數(shù)比，以達(dá)到調(diào)壓的目的。由于自耦調(diào)壓器具有體積小、重量輕及波形好等優(yōu)點(diǎn)，所以其應(yīng)用比較廣泛。但又因?yàn)槠涫怯锰妓⒔佑|調(diào)壓，所以容量受到限制，所以常用于500V及以下小容量調(diào)壓。

第十三頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/413工頻交流耐壓試驗(yàn)第十四頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/414工頻交流耐壓試驗(yàn)3.2.2移圈調(diào)壓器移圈調(diào)壓器是通過移動(dòng)一個(gè)自身短路的動(dòng)繞組（線圈）的位置改變主繞組和副繞組之間的磁鏈，從而改變其輸出電壓。其原理接線如圖6所示。A、B為兩個(gè)匝數(shù)相等、繞向相反串在一起的主、副繞組，另外還有一個(gè)可上下移動(dòng)的短路繞組K，其匝數(shù)也與A、B相同。當(dāng)短路繞組K位于最下端時(shí)，電源電壓全降落在繞組A上，所以輸出電壓為零；隨著繞組K的上移，繞組A的電壓降低，而繞組B的電壓升高，所以輸出電壓就會(huì)增加，當(dāng)繞組K位于最上端時(shí)，輸出電壓達(dá)到最高。第十五頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/415工頻交流耐壓試驗(yàn)3.3保護(hù)電阻試驗(yàn)變壓器的高壓輸出端應(yīng)串接保護(hù)電阻，用來降低試品閃絡(luò)或擊穿時(shí)變壓器高壓繞組出口端的過電壓，并能限制短路電流。此保護(hù)電阻的取值一般為0.1～0.5?/V，并應(yīng)有足夠的熱容量和長(zhǎng)度。該電阻的阻值不易太大，否則會(huì)引起正常工作時(shí)回路產(chǎn)生較大的壓降和功耗。保護(hù)電阻可采用水電阻或繞線電阻，若選用繞線電阻則應(yīng)注意其匝間絕緣的強(qiáng)度，以免匝間閃絡(luò)。保護(hù)電阻的長(zhǎng)度可以如下選擇：當(dāng)試品擊穿或閃絡(luò)時(shí)，保護(hù)電阻不應(yīng)發(fā)生沿面閃絡(luò)，它的長(zhǎng)度應(yīng)能耐受最大試驗(yàn)電壓，并有適當(dāng)?shù)脑６?。保護(hù)電阻的最小長(zhǎng)度可以參照表一選用。第十六頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/416工頻交流耐壓試驗(yàn)表一：保護(hù)電阻最小長(zhǎng)度

與保護(hù)球隙串聯(lián)的保護(hù)電阻，其電阻值通常取1?/V，電阻的長(zhǎng)度也同樣根據(jù)表一選用。試驗(yàn)電壓kV電阻長(zhǎng)度mm50250100500150800第十七頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/417工頻交流耐壓試驗(yàn)4.試驗(yàn)電壓的測(cè)量交流試驗(yàn)電壓的測(cè)量裝置（系統(tǒng)）一般可采用電容（或電阻）分壓器與低壓電壓表、高壓電壓互感器、高壓靜電電壓表等測(cè)量系統(tǒng)。交流試驗(yàn)電壓測(cè)量裝置（系統(tǒng)）的測(cè)量誤差應(yīng)滿足GB311.4《高電壓試驗(yàn)技術(shù)》中規(guī)定的要求，即測(cè)量誤差不應(yīng)大于3％。4.1在試驗(yàn)變壓器低壓側(cè)測(cè)量試驗(yàn)電壓的測(cè)量一般應(yīng)在高壓側(cè)進(jìn)行，但對(duì)于小容量的被試品也可在試驗(yàn)變壓器的低壓側(cè)測(cè)取，然后再通過變比換算到高壓側(cè)。計(jì)算式為：U2=KU1。這適用于負(fù)荷容量比電源容量小得多，測(cè)量精度要求不是很高的情況。第十八頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/418工頻交流耐壓試驗(yàn)4.2用電壓互感器測(cè)量將電壓互感器的一次側(cè)并接于被試品，在其二次側(cè)測(cè)量電壓，然后根據(jù)測(cè)得的電壓經(jīng)電壓互感器變比計(jì)算出高壓側(cè)電壓。為保證測(cè)量的準(zhǔn)確度，一般要求電壓互感器準(zhǔn)確度不低于1級(jí)，電壓表不低于0.5級(jí)。4.3用高壓靜電電壓表測(cè)量用高壓靜電電壓表可以直接測(cè)量工頻高壓的有效值。但其缺點(diǎn)是：額定電壓1000V及以上的靜電電壓表的電極暴露在外面，受外界干擾大，現(xiàn)場(chǎng)不宜使用，多用于試驗(yàn)室內(nèi)。第十九頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/419工頻交流耐壓試驗(yàn)4.4用電容分壓器測(cè)量電容分壓器如圖所示，由C1、C2兩電容器組成，并接在被試品兩端，用電壓表測(cè)C2上的電壓U2，然后按分壓比算出高壓側(cè)電壓U1。由于流過C1、C2的電流所以，分壓比為當(dāng)C2>>C1時(shí)，第二十頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/420工頻交流耐壓試驗(yàn)4.5用球隙測(cè)量在交流耐壓試驗(yàn)中，球隙不僅可以作為保護(hù)用，還可以用作測(cè)量用。球隙測(cè)量高電壓的原理是在一定的大氣條件下，一定直徑的銅球，球隙間的放電電壓決定于球隙距離。用球隙測(cè)量高壓時(shí)，只有當(dāng)球隙放電時(shí)，才能從相應(yīng)的表中（可查閱GB311.6-83《高電壓試驗(yàn)技術(shù)第五部分測(cè)量球隙》）查得電壓。每次放電必須跳閘，而且放電時(shí)可能產(chǎn)生振蕩，也可能引起過電壓，所以球隙測(cè)量電壓不大方便。第二十一頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/421工頻交流耐壓試驗(yàn)5試驗(yàn)方法5.1一般規(guī)定有繞組的被試品進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將被試品繞組自身的兩端短接，非被試品繞組亦應(yīng)短接并與外殼連接后接地。交流耐壓試驗(yàn)時(shí)加至試驗(yàn)電壓后的持續(xù)時(shí)間，如無特殊說明則均為1min。升壓必須從零開始，切不可沖擊合閘。升壓速度在75％試驗(yàn)電壓以前，可以是任意的，自75％電壓開始應(yīng)均勻升壓，約為每秒2％試驗(yàn)電壓的速率升壓（以DL474.4-92《現(xiàn)場(chǎng)絕緣試驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則交流耐壓試驗(yàn)》為準(zhǔn)）。耐壓試驗(yàn)后，迅速均勻降壓到零，然后切斷電源。

第二十二頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/422工頻交流耐壓試驗(yàn)5.2試驗(yàn)步驟任何被試品在進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)前，應(yīng)先進(jìn)行其他絕緣試驗(yàn)，合格后再進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。通常在耐壓試驗(yàn)前后均應(yīng)測(cè)量絕緣電阻。另外，充油設(shè)備若經(jīng)濾油或運(yùn)輸，耐壓試驗(yàn)前還應(yīng)將試品靜置一段時(shí)間，以排除內(nèi)部可能殘存的空氣。接上試品，接通電源，開始升壓進(jìn)行試驗(yàn)。升壓過程中應(yīng)密切監(jiān)視高壓回路，監(jiān)聽被試品有何異常的響聲。升至試驗(yàn)電壓，開始計(jì)時(shí)。時(shí)間到后，降壓然后切斷電源。試驗(yàn)中如無破壞性放電發(fā)生，則認(rèn)為通過耐壓試驗(yàn)。在升壓和耐壓過程中，如發(fā)現(xiàn)電流表指示急劇增加，調(diào)壓器往上升方向調(diào)節(jié)，出現(xiàn)電流上升、電壓基本不變甚至有下降的趨勢(shì)，被試品冒煙、焦臭、閃絡(luò)、燃燒或發(fā)出擊穿響聲，應(yīng)立即停第二十三頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/423工頻交流耐壓試驗(yàn)止升壓，降壓停電后檢查原因。這些現(xiàn)象如查明是絕緣部分出現(xiàn)的，則認(rèn)為被試品交流耐壓試驗(yàn)不合格。如確定被試品的表面閃絡(luò)是由于空氣濕度或表面臟污等所致，應(yīng)將被試品清潔干燥處理后，再進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)35kV穿墻套管及母線支持絕緣子進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，有時(shí)在瓷套表面發(fā)生較強(qiáng)烈的局部放電現(xiàn)象，只要不發(fā)生線段對(duì)地的閃絡(luò)或擊穿，可認(rèn)為耐壓合格。有時(shí)耐壓試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)十秒鐘，中途因故失去電源，使試驗(yàn)中斷，在查明原因，恢復(fù)電壓后，應(yīng)重新進(jìn)行全時(shí)間的持續(xù)耐壓試驗(yàn)，不可僅進(jìn)行“補(bǔ)足時(shí)間”的試驗(yàn)。第二十四頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/424工頻交流耐壓試驗(yàn)6.交流耐壓試驗(yàn)的注意事項(xiàng)6.1容升效應(yīng)及電壓諧振試驗(yàn)變壓器所接的被試品大多是電容性的，在交流耐壓時(shí)，容性電流在試驗(yàn)變壓器繞組上產(chǎn)生漏抗壓降，造成實(shí)際作用到被試品上的電壓值超過按變比計(jì)算的高壓側(cè)所應(yīng)輸出的電壓值，這就是容升效應(yīng)。其簡(jiǎn)化等值電路及相量圖如右圖所示。第二十五頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/425工頻交流耐壓試驗(yàn)被試品電容及試驗(yàn)變壓器漏抗越大，則容升效應(yīng)越明顯。所以我們?cè)谶M(jìn)行較大容量試品的交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，要求直接在被試品端部進(jìn)行電壓測(cè)量，以免被試品受到過高的電壓作用。此外，由于被試品電容與試驗(yàn)變壓器、調(diào)壓器的漏抗形成串聯(lián)回路，一旦被試品容抗與試驗(yàn)變壓器、調(diào)壓器漏抗之和相等或接近時(shí)，發(fā)生串聯(lián)電壓諧振，造成試品端電壓顯著升高，危急試驗(yàn)變壓器和被試品的絕緣。在試驗(yàn)大電容量的被試品時(shí)應(yīng)注意預(yù)防發(fā)生電壓諧振，為此，除在高壓側(cè)直接測(cè)量試驗(yàn)電壓外，并應(yīng)在被試品并接球隙進(jìn)行保護(hù)。

第二十六頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/426工頻交流耐壓試驗(yàn)6.2保護(hù)球隙距離的整定對(duì)重要的試品（如發(fā)電機(jī)、變壓器等）進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，宜在高壓側(cè)設(shè)置保護(hù)球隙，該球隙的放電距離對(duì)發(fā)電機(jī)一般可整定在1.1～1.15倍額定試驗(yàn)電壓所對(duì)應(yīng)的放電距離；對(duì)變壓器整定在1.15～1.2倍，且保護(hù)球隙應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)施加已知電壓進(jìn)行整定。不同距離球隙的放電電壓可參見GB311.6-83《高電壓試驗(yàn)技術(shù)第五部分測(cè)量球隙》，以及教材后的附錄C。這里還需說明的是：一般我們做試驗(yàn)所需整定電壓其相對(duì)應(yīng)的球隙距離不一定剛好能從表中查到，這就需要我們做相應(yīng)的換算，找出我們所需整定電壓相對(duì)應(yīng)的球隙距離。如表二所示（該表節(jié)取自GB311.6-83《高電壓試驗(yàn)技術(shù)第五部分測(cè)量球隙》中的續(xù)表1）：第二十七頁，共三十頁，2022年，8月28日2023/2/427工頻交流耐