1-3 高电压试验设备及耐压试验(49)

0,高电压试验设备及耐压试验,一、高压交流试验设备二、高压直流试验设备三、冲击电压发生器四、耐压试验,一、高压交流试验设备,高压交流试验设备主要是指高电压试验变压器，还包括串联谐振试验设备。1、 试验变压器在原理上与电力变压器并无区别，只是输出电压较高，变比较大，但：容量小工作时间短（分钟级）经常要放电,3,高压试验变压器大多采用油浸式变压器，有金属外壳和绝缘外壳两类。金属壳试变又分为单套管和双套管两种：,单套管试验变压器,双套管试验变压器,铁芯及外壳带有U/2的电位，外壳需对地绝缘。,一、高压交流试验设备,4,绝缘壳式高压试验变压器以绝缘壳作为容器，同时也作为外绝缘，省去了引出套管，其铁芯与绕组和双套管金属壳试变相同，只是铁芯的两柱上下布置，铁芯需用绝缘支撑。,绝缘筒外壳试验变压器,一、高压交流试验设备,5,一、高压交流试验设备,6,高压试验变压器的额定电压和额定容量,一、高压交流试验设备,7,一、高压交流试验设备,常见的试品电容量,8,一、高压交流试验设备,9,一、高压交流试验设备,选择试验变压器容量还需考虑电导性负载情况，如做绝缘子湿闪试验和污秽放电试验。容量较小阻抗较大时，试验电流（泄漏电流）的增加将引起压降的增大，使得真正加在试品上电压并未增加，根本无法判断何时发生闪络或确定真正的闪络电压。 当在试验电压下试品短路时，变压器输送的短路电流和泄漏电流相比要足够大。,10,一般要求：对固体、液体小样品进行干试验，短路电流不小于0.1A；对绝缘子等自恢复外绝缘的干试验，短路电流不小于0.1A；湿试验，不小于0.5A；可能产生大泄漏电流的大尺寸试品湿试验，可能需1A;对于人工污秽试验，一般需15A或以上的短路电压。,一、高压交流试验设备,11,一、高压交流试验设备,串联谐振试验装置是利用L-C串联谐振的原理，使试品能受到交流高压的作用，而供电设备的额定电压和额定容量看大大减小。,3、串联谐振试验装置,12,一、高压交流试验设备,13,利用串联谐振试验装置进行工频耐压试验的特点： 供电变压器T的容量小； 电压波形好； 一旦发生闪络，因失去谐振条件，高压立即消失； 不会产生大的短路电流，也不会发生恢复过电压。,一、高压交流试验设备,14,4、交流高压测量,测量交流高压的方法很多，最常用有如下几种：测量球隙；静电电压表；分压器测量系统；峰值电压表（利用整流电容电流）；光电测量系统,一、高压交流试验设备,15,1) 高压交流分压器,一、高压交流试验设备,16,一、高压交流试验设备,17,由分压器组成的测量系统，主要要求是在规定的工作条件范围内其刻度因数在长时间内要保持稳定。国家标准要求对分压器进行如下试验：1）刻度因数试验； 2）线性度试验； 3）短期稳定性试验； 4）幅-频响应测定； 5）温度效应试验； 6）临近效应试验；7）单个单元长期稳定性试验。,一、高压交流试验设备,18,确定刻度因数（分压比）可采用下列方法之一进行：同时测量转换装置的输入和输出；电桥法；测量高压臂和低压臂的阻抗值，通过计算求分压比。,一、高压交流试验设备,19,一、高压交流试验设备,2) 电容分压器,电容分压器有两种形式：分布式电容分压器，其高压臂由多个电容器元件组装而成。(C1一般去100pF200pF)集中式电容分压器，其高压臂使用一个气体介质的高压标准电容器。,分布式电容分压器,集中式电容分压器,考虑杂散电容的影响和分压器尺寸及费用。,20,一、高压交流试验设备,标准电容器的功用： 分压器的高压臂； 高压西林电桥的高压臂； 作为耦合电容器与无线电干扰测量仪器相配合。 标准电容器采用同轴圆柱结构，一般空气介子或SF6气体绝缘。,21,一、高压交流试验设备,1- 高压屏蔽帽；2- 低压电极； 3- 高压电极； 4- 绝缘筒； 5- 支撑杆； 6-同轴电缆； 7- 绝缘垫块。,高压充气标准电容器,22,一、高压交流试验设备,3) 峰值电压表,利用电容器上的整流充电电流测量峰值电压,23,二、直流高压试验设备,电力设备常需要进行直流高压下的绝缘试验，如测量设备绝缘的泄露电流，对电容量大的如电力电缆等进行直流耐压试验。一般用整流设备来产生直流高压。,24,二、直流高压试验设备,25,倍压电路,二、直流高压试验设备,26,u30 u20,点2的电位在9/4 周期内由0上升到(13/8)Um, 继续下去，点2的电位最后可到达2Um,C2上的电压充到2Um。,二、直流高压试验设备,27,点1的电位在02Um之间变动，C1上则充到Um。当完成充电过程之后，D1、D2就完全处于截止状态。,二、直流高压试验设备,28,串级直流发生器,n点的电位为2Um，n的电位在02Um之间，当n的电位小于2Um时，电容Cn经Dn-1向Cn-1充电，直到Cn-1 的电压到达2Um ，n-1点的电位在2Um 4Um之间。n-1点的电位4Um，依此类推，1点的电位为2nUm。,二、直流高压试验设备,29,纹波系数,临界级数,减小纹波的方法是降低级数，或增大电容，或提高频率。采用对称回路。,二、直流高压试验设备,30,直流高压测量一般采用由高欧姆电阻组成电阻分压器测量，也可用高欧姆电阻串联直流微安表测量。高欧姆电阻通常由许多个电阻元件串联而成，例如一台100kV，100M的高欧姆电阻器就由100个1M的金属膜电阻组成。电阻分压器的分压比（刻度因数)k=(1+R1/R2)，待测电压U1=KU2。当串连毫安表时，刻度因数为R1，U1=R1I1。,二、直流高压试验设备,31,二、直流高压试验设备,32,1、 冲击电压发生器的功用冲击电压发生器是一种产生脉冲波的高电压发生装置，主要用来 研究设备遭受大气过电压（雷击）时的绝缘性能； 研究设备遭受操作过电压时的绝缘性能；,因此，冲击电压发生器不仅要能产生雷电冲击波形，还要能产生操作冲击波形（包括截波）。另外，冲击发生器还要求产生陡波冲击电压，还可用来作为纳秒脉冲装置的重要组成部分。,三、冲击电压发生器,33,2、 冲击电压波形及产生根据实测，雷电波是一种非周期脉冲，其参数具有统计性。波前时间（波头）为0.5µs10µs，半峰值时间（波尾）为20 µs90µs。操作冲击波的持续时间比雷电波长很多，形状视电网情况，如线路长度而定，但一般认为为波前时间几百微妙，半峰值时间几千微妙为0.5µs10µs，半峰值时间（波尾）为20 µs90µs。为了保证多次试验结果的重复性和个试验室试验结果的可比性，IEC和国家标准对冲击电压波形有规定。,三、冲击电压发生器,34,三、冲击电压发生器,35,C2上无电压，当g0放电，C1向C2放电，C2 将建立电压，同时C1 上的电压将下降，当两电容电压相等时，同时对Rt 放电到零。即u2 的形状是指数上升到最大，再指数衰减到零。,u2,三、冲击电压发生器,36,T试变；D高压硅堆； r保护电阻；R充电电阻； C1C4主电容； rd阻尼电阻；g1点火球隙； g2g4中间球隙；g0隔离球隙； Rt放电电阻； Rf波前电阻； C0-试品及测量设备电容。,冲击发生器基本回路,原理：电容器并联充电，串联放电。,三、冲击电压发生器,37,提高充电电压和增加级数是提高冲击电压发生器输出电压的两种途径。但级数多了会给同步带来困难，充电电压又受电容器额定电压的限制，需统筹考虑。一般采用双边充电、高效率回路。,三、冲击电压发生器,38,冲击电压发生器的几项技术指标： 发生器的标称电压（一般几百千伏到几千千伏）； 发生器的能量（几十千焦到几百千焦）； 发生器的效率（u2峰值与各级实际充电电压值的总和之比）。,三、冲击电压发生器,39,3、冲击电压测量冲击电压的测量系统一般由转换装置（分压器）、传输系统（带终端阻抗的高频同轴电缆）、显示单元（示波器、峰值表）组成。需满足： 峰值测量总不确定度小于3%； 波形时间参数总不确定度小于10%； 对雷电截波还有规定，还有对动态特性的要求。,三、冲击电压发生器,40,冲击高电压测量回路布置,1冲击电压发生器；2接试品的引线；3试品；4接分压器的引线； 5分压器；6同轴电缆；7记录仪器；8接地回路,三、冲击电压发生器,41,阶跃（方波）响应为过冲，T 阶跃响应积分T(t)的最大值。,三、冲击电压发生器,方波响应参数的定义,42,四、耐压试验,43,交流耐压试验,交流耐压试验是鉴定电力设备绝缘强度的最 有效的、最直接的试验方法。对判断设备能否继续运行具有决定性意义是避免发生绝缘事故，保证设备绝缘水平的主要手段。,四、耐压试验,44,交流耐压试验接线图,四、耐压试验,如试验频率150Hz,则耐压时间为20s,45,进行耐压试验前，充油设备应按规定静置一定时间500kV 静置时间应大于72h；220kV 静置时间应大于48h；110kV 静置时间应大于24h。,46,电容升现象,四、耐压试验,当被试设备为容性时，试验回路的电流基本是容性电流，由于电容电流在试验变压器的的绕组上要产生漏抗压降，所以使被试设备端电压上升，即现场通常说的“容升”。,47,试验结果分析判断,被试设备在规定的时间内不发生击穿为合格。 一般情况下，如果接入的电流表突然上升，则表明被试设备击穿。* 根据控制回路的状况，如过流继电器动作。 设备发生放电声响、冒烟等。像变压器有绕组的设备，即使通过了耐压试验，也往往不能检出匝间等缺陷，还需结合其他试验项目（局放、色谱、微水）结果综合判断。,48,冲击电压耐受试验,冲击耐受电压试验是对绝缘施加规定次数和规定值得冲击试验。需要施加较多次数的冲击电压，以检验在可接受的置信度下实际的统计耐受电压不低于额定冲击耐受电压。对自恢复绝缘，可进行50%放电电压试验获得实际统计耐受电压（90%的耐受概率）。对于套管、互感器等设备，只能用额定耐受电压进行检验。,四、耐压试验,49,四种冲击电压耐受试验方法（推荐）,3次冲击耐受试验。不允许发生破坏性放电。 3/9次冲击耐受试验。3次出现1次破坏，在追加9次。 15次冲击耐受试验。自恢复绝缘中不超过2次破坏性放电，而非自恢复绝缘中未出现破坏性放电。 对自恢复绝缘，进行50%放电电压试验，U50应不低于额定冲击耐受电压乘以1/(1-1.3z),z为变异系数，操作冲击0.06，雷电0.03,四、耐压试验,