电气设备绝缘的耐压试验及高电压.pptx

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1、特点特点具有破坏性试验的性质。一般放在非破坏性试验项目合格通过之后进行，以避免或减少不必要的损失。第1页/共49页难点问题：难点问题：由于输电电压和相应的试验电压在不断提高，要获得各种符合要求的试验用高电压越来越困难，这是高电压试验技术发展中首先需要解决的问题。第2页/共49页本章主要内容本章主要内容本章主要介绍产生各种试验电压的高电压设备、各种高电压的测量方法以及绝缘高电压试验的接线和实施方法。第3页/共49页5.1 5.1 工频高电压试验工频高电压试验 交流耐压试验对绝缘的考验非常严格,能有效地发现较危险的集中性缺陷。它是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法，对于判断电气设备能否投入运行具有决

2、定性的意义,也是保证设备绝缘水平、避免发生绝缘事故的重要手段。交流耐压试验有时可能使绝缘中的一些弱点更加发展，因此在试验前必须对试品先进行绝缘电阻、吸收比、泄漏电流和介质损耗等项目的试验，若试验结果合格方能进行交流耐压试验。否则,应及时处理，待各项指标合格后再进行交流耐压试验,以免造成不应有的绝缘损伤。第4页/共49页6.1 6.1 工频高电压试验工频高电压试验工频高电压试验不仅仅为了检验绝缘在工频交流电压下的性能，也用来等效地检验绝缘对操作过电压和雷电过电压的耐受能力。本节主要介绍工频高电压的产生原理和工频高压试验的基本接线图。第5页/共49页一、工频高电压的产生一、工频高电压的产生通常采用

3、高压试验变压器或其串级装置来产生。对电缆、电容器等电容量较大的被试品，可采用串联谐振回路来获得试验用的工频高电压。工频高压装置是高压试验室中最基本的设备，也是产生其他类型高电压的设备基础部件。第6页/共49页高压试验变压器高压试验变压器特点特点试验变压器本身应有很好的绝缘，但绝缘裕度小，试验过程中要严格限制过电压。例如：500750kV试验变压器的绝缘5分钟试验电压仅比其额定电压高1015。第7页/共49页额定电压高而容量不大试验变压器高压侧电流I和额定容量P都主要取决于被试品的电容。I=2fCU10-3P2fCU210-3第8页/共49页外观上的特点：油箱本体不大而其高压套管又长又大。单套管

4、式试验变压器：额定电压一般不超过250300kV。双套管式试验变压器：最高额定电压大750kV。第9页/共49页试验变压器由于连续运行时间不长，发热较轻，因而不需要复杂的冷却系统。漏抗大，短路电流小，可降低机械强度方面的要求。输出电压波形很难完美，需要采取措施加以修正。第10页/共49页试验变压器的接线与结构试验变压器的接线与结构第11页/共49页试验变压器的串级装置试验变压器的串级装置变压器的体积和重量近似的与其额定电压的三次方成比例。当所需的工频试验电压很高时，再采用单台试验变压器来产生，在技术和经济上不合理。U1000kV时，采用若干台试验变压器组成串级装置来满足要求。第12页/共49页

5、两台单套管试验变压器组成串级装置的示意两台单套管试验变压器组成串级装置的示意第13页/共49页T2的容量为 P2U3I3U2I2T1的容量为 P1U1I1U2I2+U3I32U2I2 显然，虽然这两台试验变压器的初级电压相同，次级电压也相同，但它们的容量和高压绕组结构都不同，因而不能互换位置。第14页/共49页整套串级装置的制造容量为PP1+P23U2I2串级装置的输出容量却只有P2U2I2因而装置的容量利用率为第15页/共49页级串联装置的容量利用率 试验变压器的台数越多，容量利用率越低。这是串级装置的固有缺点。因而通常很少采用n3的方案。第16页/共49页二、工频高压试验的基本接线图二、工

6、频高压试验的基本接线图第17页/共49页工频耐压试验的实施方法：工频耐压试验的实施方法：按规定的升压速度提升作用在被试品T0上的电压，直到它等于所需的试验电压Ut为止。保持1分钟，没有发现绝缘击穿或局部损伤，可认为合格通过。第18页/共49页6.2 6.2 直流高电压试验直流高电压试验被试品的电容量很大的场合（例如长电缆、电容器等），用工频交流高电压进行绝缘试验时会出现很大的电容电流，要求试验装置具有很大的容量，很难做到。这是用直流高电压试验来代替工频高电压试验。直流输电工程的增多促使直流高电压试验的广泛应用。第19页/共49页5.2 5.2 直流高电压试验直流高电压试验直流耐压试验电压较高，

7、对发现绝缘某些局部缺陷具有特殊的作用，可与泄漏电流试验同时进行。直流耐压试验与交流耐压试验相比，具有试验设备轻便、对绝缘损伤小和易于发现设备的局部缺陷等优点。与交流耐压试验相比，直流耐压试验的主要缺点是由于交、直流下绝缘内部的电压分布不同，直流耐压试验对绝缘的考验不如交流更接近实际。第20页/共49页一、直流高电压的产生一、直流高电压的产生将工频高电压经高压整流器而变换成直流高电压。利用被压整流原理制成的直流高压串级装置（或称串级直流高压发生器）能产生出更高的直流试验电压。第21页/共49页高压整流器高压整流器主要技术参数n额定整流电流通过整流器的正向电流在一个周期内的平均值。n额定反峰电压当

8、整流器阻断时，其两端允许出现的最高反向电压峰值。第22页/共49页电路空载时整流器两端承受的反向电压最大反向电压Ud2Um第23页/共49页在接有负载时（RL），电容C上的电压出现脉动现象，如图所示。第24页/共49页整流回路的基本技术参数整流回路的基本技术参数额定平均输出电压：额定平均输出电流第25页/共49页电压脉动系数（纹波系数）：对半波整流回路第26页/共49页倍压整流电路倍压整流电路可以获得等于3Um的直流电压第27页/共49页串级直流高压发生器串级直流高压发生器第28页/共49页二、直流高电压试验的特点和应用范围二、直流高电压试验的特点和应用范围特点u只有微安级泄漏电流，试验设备的

9、容量较小。u试验时可同时测量泄漏电流，由所得的“电压电流”曲线能有效地显示绝缘内部的集中性缺陷或受潮。第29页/共49页用于旋转电机时，能使电机定子绕组的端部绝缘也受到较高电压的作用，发现端部绝缘中的缺陷。非破坏性试验的性质。直流电压下，绝缘内的电压分布由电导决定，因而与交流运行电压下的电压分布不同，所以交流电气设备的绝缘考验不如交流耐压试验那样接近实际。第30页/共49页第31页/共49页直流高电压的广泛应用直流高电压的广泛应用直流耐压试验各种输电设备的直流高压试验典型气隙的直流击穿特性超高压直流输电线上的直流电晕及其各种派生效应。各种绝缘材料和绝缘结构在直流高压下的电气性能。各种直流输电设

10、备的直流耐压试验。第32页/共49页6.3 6.3 冲击耐压试验冲击耐压试验研究电气设备在运行中遭受雷电过电压和操作过电压的作用时的绝缘性能。许多高压实验室中都装设了冲击电压发生器，用来产生试验用的雷电冲击电压波和操作冲击电压波。高压电气设备在出厂试验、型式试验时或大修后都必须进行冲击高压试验。第33页/共49页一、冲击电压发生器一、冲击电压发生器基本回路标准雷电冲击全波采用的是非周期性双指数波。1波尾时间常数2波前时间常数第34页/共49页波前波尾第35页/共49页实际冲击电压发生器采用的回路如图所示。放电回路的利用系数第36页/共49页多级冲击电压发生器的工作原理多级冲击电压发生器的工作原

11、理单级冲击电压发生器能产生的最高电压一般不超过200300kV。采用多级叠加的方法来产生波形和幅值都能满足要求的冲击高电压波。第37页/共49页基本原理 并联充电，串联放电第38页/共49页6.4 6.4 稳态高电压的测量稳态高电压的测量高电压试验除了要有产生各种试验电压的高压设备，还必须要有能测量这些高电压的仪器和设备。电力系统中广泛应用低电压互感器配上低电压表来测量高电压；但此法在试验室用用的很少。试验室条件下广泛应用高压静电电压表、峰值电压表、球隙测压器、高压分压器等仪器测量高电压。国标规定，高电压的测量误差一般应控制在3以内。第39页/共49页一、高压静电电压表一、高压静电电压表 两个

12、特制的电极间加上电压u，电极间就会受到静电力f的作用，而且f的大小与u的数值有固定关系，设法测量f的大小就可以确定所加电压u的大小。利用这一原理制成的仪表即为静电电压表，它可以用来测量低电压，也可以在高压测量中得到应用。第40页/共49页 若采用的是消除了边缘效应的平板电极，那么由静电场理论，易求得 但仪表不可能反映力的瞬时值f，而只能反映平均值F。第41页/共49页静电电压表的优点静电电压表的优点内阻抗特别大，几乎不消耗什么能量能测量相当高的交流和直流电压第42页/共49页二、高压分压器二、高压分压器 被测电压很高时，采用高压分压器来分出一小部分电压，然后利用静电电压表、峰值电压表、高压脉冲

13、示波器等来测量。技术要求：分压比的准确度和稳定性分出的电压与被测高电压波形的相似性第43页/共49页电阻分压器电阻分压器图中的放电管F起保护作用。电容分压器第44页/共49页阻容分压器阻容分压器 电容分压器在冲击电压作用下存在着一些列高频振荡回路，其中的电磁振荡将使分压器输出电压波形发生畸变。阻容分压器可阻尼各处的振荡。第45页/共49页三、球隙测压器三、球隙测压器唯一能直接测量高达数兆伏的各类高压峰值的测量装置。由一对直径相同的金属球构成，测量误差约23。工作原理基于一定直径（D）的球隙在一定极间距离（d）时的放电（击穿）电压为一定值。第46页/共49页球隙的优点球隙的优点击穿时延小，具有比较稳定的放电电压值和较高的测量精度。50冲击放电电压与静态（交流或直流）放电电压的幅值几乎相等。不必对湿度进行校正。第47页/共49页球隙的放电电压球隙的放电电压国际电工委员会综合比较了各国高压试验室所得试验数据编制成标准球隙放电电压表。R1为限流电阻，R2为球隙测压器的专用保护电阻。第48页/共49页感谢您的观看！第49页/共49页