第六章、耐压试验(1)

第六章耐压试验

本章要点：

工频耐压试验：工频试验变压器的特点，调压器的调压方式，“容升”现象，高压测量方法及试验注意事项

直流及冲击耐压试验简介

电气设备的绝缘在运行中除了长期受到工作电压（工频交流电压或直流电压）的作用外，还会受到电力系统中可能出现的各种过电压的作用，所以在高压试验室内应能产生出模拟这些作用电压的试验电压（工频交流高压、直流高压、雷电冲击高压、操作冲击高压等），用以考验各种绝缘耐受这些高电压作用的能力。

与非破坏性试验相比，绝缘的高电压试验具有直观、可信度高、要求严格等特点，但因它具有破坏性的性质，所以一般都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。

§6－1工频耐压试验

交流耐压试验是考核电气设备绝缘裕度的主要方法，能有效的发现较危险的集中性缺陷（如电机工频耐压试验主要是对主绝缘的槽口和槽部线圈的绝缘进行检测）。但在试验中可能会导致绝缘内部的累积效应，在一定程度上损伤绝缘，使其内部的一些缺陷更加发展，特别是对固体有机绝缘材料而言更加显著。

一、工频高电压的产生：

高电压实验室中的工频高电压通常采用高压试验变压器或其串级装置来产生。对电缆、电容器，可采用串联谐振回路来获得所需的工频高电压。

㈠高压试验变压器：

大多为油浸式，其主要特点有：

1．由于不会受到大气过电压和系统操作过电压的影响，试验变压器的绝缘裕度不需要取很大，但要严格防止和限制过电压的出现。

2．试验变压器的容量一般不大，大部分是单相的，需要时将三个单相接成三相。

3．试验变压器连续运行时间不长,发热较轻,因而不需要复杂的冷却系统,但由于试验变压器的绝缘裕度小、散热条件差，所以一般在额定电压或额定功率下只能做短时运行。

4．与电力变压器相比，一、二次的变比高，故使用较厚的绝缘层和较宽的油隙距，两绕组间绝缘间距较大，故试验变压器的漏抗较大，短路电流较小.

5、要求有较好的电压输出波形，为此采用优质的铁芯和较低的磁通密度。

6、为了减少对局部放电试验的干扰，要求试验变压器自身的局部放电电压足够高。

工频高压试验变压器的外形结构有金属外壳的单套管式或双套管式和绝缘筒外壳式等三种。

1、单套管式：高压绕组的高电位端经过一大套管引出，其低电位端则与铁芯、铁壳相连。因此，高压绕组和套管对铁芯、外壳的绝缘应按全电压的一半来进行考虑即可。这种结构多适用于200-300kV及以下的试验变压器。

2、双套管式：高压绕组的中点与铁芯、铁壳相连，其两端分别通过两个大套管引出。因此，高压绕组和套管对铁芯和外壳的绝缘只要按全电压的一半考虑即可。这种结构大大减少了变压器内绝缘的负担，多适用于500kV及以上的试验变压器（应注意满足其外壳对地的绝缘水平的要求）。

3、绝缘筒式：高压绕组的中点与铁芯相连，其两端分别与绝缘筒两端的金属板相连。高压绕组对铁芯的绝缘也只要按全电压的一半来考虑即可。绝缘筒即作为容器，又作为外绝缘。这种结构体积小，质量轻，多在户内使用。

国产单个工频试验变压器的额定电压kV,有下列等级：

5、10、25、35、50、100、150、250、300、500、750

㈡试验变压器串级装置

当所需的工频试验电压很高时，由于变压器的体积和重量近似与其额定电压的三次方成正比，而其绝缘难度和制造价格甚至增加的更多，因此再采用单台变压器来产生就不恰当了。

一般当U≥1000kv时，均采用若干台试验变压器组成串级装置来满足要求。数台试验变压器串级联接的办法是将它们的高压绕组串联起来，使它们的高压侧电压叠加后得到很高的输出电压，而每台变压器的绝缘要求和结构可大大简化，减轻绝缘难度，降低总价格。如课本156页图6-1-1所示

在这种串级线路中，由于在变压器铁芯上需要配置励磁绕组、高压绕组、累积绕组，变压器的漏磁通将增加，而且整个串级线路的漏抗将随级数的增加而急剧增加。因此，一般串级级数不超过三级。

采用三级相串联的优点是：需要时，可改成星形或三角形接线，作三相试验；也可将其分开单独使用。

最常用的串级联接方式是自耦式联接。

二、工频高压试验的基本接线图

~A

T V PV1Lf

Cf 图5-4

工频高压试验的基本接线图AV-调压器PV1-低压侧电压表T-工频高压装置

R1-变压器保护电阻TO-被试品R2-测量球隙保护电阻

PV2-高压静电电压表

F-测量球隙Lf-Cf-谐波滤波器由于试验变压器的输出电压必须能在很大的范围内均匀的加以调节，所以它的低压绕组应由一调压器来供电。调压器应能按规定的升压速度连续、平稳的调节电压，使高压侧电压在0~U 范围内变化。

常用的调压供电装置有：

1自耦变压器：体积小，质量轻、短路阻抗小、功耗小、对波形畸变少。当对试验变

压器要求功率不大时（单相不超过10kVA ）,是一种很好的调压方式。

2移卷调压器：容量可以做的比较大，短路阻抗随着调压绕组所处位置不同，而变化

较大，输出波形易畸变需加装L-C 滤波器。

3电动-发电机组：可以得到很好的正弦波和均匀的电压调节，需加装并联补偿电抗

器以防止，负荷容性较大时的

发电机自励（电枢反应）现象。运用条件较高，主要对象是大型制造厂和试验基地。

三、工频高压试验中可能产生的过电压

从稳态和暂态过程两方面来讨论

从稳态方面来看，一般被测试的物品多为容性负荷，容性负荷电流经过变压器的漏抗产生压升，使得被试品上的电压比电源电压还要高，这种现象即所谓的“容升”现象。

由于被试品大多是容性的，图中11R j L ω+表示为电源、调压器、试验变压器初级绕组

的漏阻抗，L ω表示变压器的励磁阻抗。通常L 比

12,L L 大上很多，故可视为开路。22R j L ω+表示变压器的次级绕组的漏阻抗。1k C 表示负载的容抗。进行交流耐压试验时，试验变压器流过的是电容性负载电流，将在变压器的漏抗上产生漏抗压降。会造成被试品上电压Ck U 比电源电压U 还高，这种现象叫容升效应。