泄漏电流测量及直流耐压试验..
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五、直流高压的测量方法
在进行直流高压试验时必须测量直流电压。 1、在试验变压器低压侧仪表线圈上接低压电压表测量,根据 仪表线圈和高压绕组的变压比换算出高压侧的直流电压值。
当采用半波整流接线方式时
这种测量方式一般误差较大。引起误差的原因与高压侧所 接滤波电容容量是否足够有关,也即和直流电压波形脉动 因数有关。在对直流高压测量精度要求不高的场合可以采 用。
2、测量方法:
加直流高压,测泄漏电流或泄漏电流随电压变化曲线
3、试验目的:
测量在升压过程中的1min泄漏电流,能发现一些用绝缘 电阻表测量绝缘电阻不能发现的缺陷,如未完全贯通两 极的集中性缺陷,并能判断缺陷的性质。
4、试验电压:
35KV及以下设备:10~30KV; 110KV及以下设备:40KV;
六、试验接线
根据微安表在试验回路中所处位 置,可分为三种基本接线方式。
1、微安表接于高压侧:
适用于被试品绝缘一端接地的情况 此时微安表具有高电位,读数应保持足够安全距离,调整 微安表量程时必须使用绝缘棒。 为避免电晕及表面泄漏电流的影响,需将微安表及其连接到 被试品的高压引线屏蔽起来,并将屏蔽与微安表到高压硅堆 的引线相连。
第一种电路因只使用一个高压硅堆,接线比较简单,应用比 较多。后面两种电路可以获得比试验变压器高压输出电压高 得多的直流试验电压。尤其是串级式整流装置,因采用中频 变压器升压,降低了重量和尺寸,携带、移动比较方便,目 前在现场得到广泛应用。
2.1 半波整流电路
由升压试验变压器T、整流高压硅堆V、滤波电容C和保 护电阻R组成。 整流输出电压为:
500KV及以下设备:60KV
5、试验特点:
直流泄漏电流测量与绝缘电阻测量的原理基本相同,都是 对被试品施加直流电压。绝缘电阻表指示的读数是绝缘电 阻阻值,实际上所反映的也是直流电压作用下流过被试品 的泄漏电流大小。 发现缺陷有效性高。因为测泄漏电流时所加的直流电压 一般比绝缘电阻表高,并可任意调节( U高、可调)。 易判断缺陷性质。在泄漏试验时,记下不同电压下的泄 露电流值并画成曲线,根据曲线的形状可判断缺陷性质。 发现缺陷的灵敏度高。泄漏电流试验时采用灵敏度很高 的微安表测量,其刻度均匀,读数精确。
2、残余电荷对绝缘电阻的测量有何影响?
大容量设备运行中遗留的残余电荷或试验中形成的残 余电荷未完全放尽,会造成绝缘电阻偏大或偏小,引起测 得的绝缘电阻不真实。 残余电荷的极性与绝缘电阻表的极性相同时,测得的 绝缘电阻将比真实值增大;残余电荷的极性与绝缘电阻表 的极性相反时,测得的绝缘电阻将比真实值减小。原因在 于极性相同时,由于同性相斥,绝缘电阻表输出较少的电 荷;极性相反时,绝缘电阻表要输出更多的电荷来中和残 余电荷。 为了消除残余电荷的影响,测量绝缘电阻前必须充分 接地放电,重复测量中也应充分放电,大容量设备应至少 放电5min。
三、直流耐压试验的目的和特点
1、试验目的
与泄漏电流测量原理、接线和方法完全相同,但应持续加 压一定时间(5~10min)。
不同在于直流耐压考验的是绝缘的耐受程度即电气强度, 试验电压更高,能发现低电压下绝缘中不易暴露的局部 性缺陷。
2、特点:(与交流耐压比较)
a、流过的是泄漏电流而非容性电流,设备容量大大减小; b、能发现工频耐压不能发现的缺陷; 如电机定子端部绝缘缺陷,直流下其电位分布较为均匀, 离槽较远处绝缘承受的电压较高,更易检查出其中缺陷。
c、介损小,不会发热;直流下局放较弱,对绝缘损伤小; d、对绝缘的考验不如交流耐压接近实际和准确,等效性 不易确定。
3、试验电压: 参考交流耐压值及运行经验
对发电机定子:2~2.5UN; 电力电缆:3~10kV取5UN,20~35kV取4UN, 更高电压取3UN。
总结:
试验电压较高,可以随意调节;试验电压稳定,测量数据 精确;试验所需仪器设备较为轻便,适合于现场试验携带 使用。由于这些特点,直流泄露电流测量和直流耐压试验 是电气设备常规试验中使用较多的项目。
2.3 串级式整流电路
串级式整流电路基本元件实际上就是倍压整流电路。根据 所需电压的不同,把不同级数的倍压电路串接起来组成的串 级直流高压电路如图4.5-3所示。
串级倍压整流一般公式: 串级整流装置的直流输出电压高,试验变压器体积小,但是 升压速度比较慢。为了缩小升压试验变压器的体积,采用中 频逆变电源,将工频交流低压变频为中频电源,输入升压变 压器进行升压。
升压试验变压器高压侧的电压经高压整流硅堆整流后 得到脉动的直流电压,再经滤波电容C减小直流电压的脉动, 以获得合格的直流电压波形。 高压整流硅堆的额定参数主要有额定反峰电压和额定整 流电流。例如型号为2DL150/0.05的高压硅堆,其额定反峰 电压为150kV,额定整流电流为0.05A,即50mA。 半波整流电路中,当硅堆工作在截止半周时,作用在硅 堆上的电压为幅值的两倍,这个电压称为最大反峰电压,即 最大反向截止峰值电压。这个电压也约等于整流后直流输出 电压的两倍。因此在选择硅堆时,高压硅堆的额定反峰电压 应大于整流输出直流电压的两倍。高压硅堆的额定整流电流 应大于工作电流,并留有一定的裕度。
情景二:泄漏电流测量 及直流耐压试验
1、10kV互感器泄漏电流测量及直流耐压试验 2、氧化锌避雷器特性试验
一、10kV互感器直流泄漏电流及直流耐压试验接线图
1、试验接线
规程规定,35kV及以上的油浸电力变压器应进行直流泄漏电 流试验,10kV及以下变压器一般不进行此类项目试验,可根 据具体情况选做。对于变压器不要求做直流耐压试验;对于 电力电缆,则直流泄漏电流测量和直流耐压试验都要求做。 直流耐压试验原理与直流泄漏电流测量基本相同,不同在于 直流耐压试验主要考核设备主绝缘的强度,施加电压较高。 所以二者的接线完全一样,一般直流耐压试验和直流泄漏电 流试验是同时进行的。
根据电磁感应的电动势公式 为了获得较高的感应电动势,如果频率不变,就需要增加 绕组匝数N和增加主磁通,这样将会增大升压变压器的铁 芯,体积和重量都增大,不便搬运携带,给现场试验带来 困难。如果提高了频率f,就可不用增加绕组匝数N和主磁 通,因此升压变压器就可以做得很小。利用串级整流原理 做成的直流电压发生装置称为直流高压发生器,由于它的 体积和质量较小、便于携带、操作简便、输出直流电压高 等优点,目前在现场试验中应用非常广泛。常见的型号有: ZGF型、ZZGF型、ZGS-Q型、NXZGF型、HCZGF-3型 等。型号中的“ZG”一般为汉语拼音字头,表示直流高压。 “F”则表示发生器。
1、为何测量吸收比和极化指数时,对绝缘电阻表 的短路电流有所要求?
绝缘电阻表的容量即最大输出电流值,一般可将绝缘 电阻表(两输出端)经毫安表短路后测得,因此也称之为 绝缘电阻表的输出短路电流值。 绝缘电阻表的容量对吸收比和极化指数的测量有影响。 如果绝缘电阻表的容量小,即输出电流小,则对被试 品的充电速度慢,如果被试品的等值电容较大,则被试设 备上实际承受的直流电压上升很慢,因此对吸收比和极化 指数的测量造成影响,试验结果误差较大。 因此对于用来测量吸收比的绝缘电阻表,应选用最大 输出电流1mA及以上的绝缘电阻表。 而对于用来测量220kV及以上大容量变压器极化指数 的绝缘电阻表,则要求最大输出电流不小于2mA。
四、直流高电压的产生
1、对试验电压极性和波形的要求
1.1 对极性的要求 对于直流极不均匀电场,同一被试品,正极加压、负极接 地时的击穿电压要比负极加压、正极接地时的击穿电压低 很多。在现场直流电压绝缘试验中,规程规定应采用负极 性接线,即负极加压,正极接地。其目的是为了防止外绝 缘的闪络和易于发现绝缘受潮等缺陷。而对于空气间隙之 外的其他绝缘,由于绝缘中的水分在电场作用下带正电, 因此在负极性试验电压作用下,水分被吸引而引起泄漏电 流增加,这样容易发现绝缘受潮等缺陷。
2.3 滤波电容
规程规定,加在被试品上的直流电压其纹波系数(也称脉 动因数)S应不大于3%。 为了获得合格的直流试验电压波形,在被试品容量较小时 需要在直流高压的输出端并联滤波电容器,电容量一般取 0.01~0.1μF。(例如测量带并联电阻的阀型避雷器电导电 流) 对于电容量较大的被试品,如电缆、发电机、变压器等, 通常不需滤波电容器。对泄漏电流很小,并仅做检查性的 试验,也可不用滤波电容器。 (如测量断路器支持瓷套及 拉杆的泄漏电流)
2、主要元件的选择
2.1 保护电阻R
为了限制被试品在试验时放电的放电电流,保护硅堆、微 安表及试验变压器,需要在高压回路中串入保护电阻 。
Id较大时,为减少R发热,可取式中较小的系数。 高压保护电阻通常采用水电阻器,水电阻管内径一般不小 于12mm。采用其他电阻材料时应注意防止放电短路。
2.2 高压整流硅堆
并联于微安表两端的开关K用来短接微安 表,只在读数时打开;电容器C和放电管F 用来分流被试品击穿时的短路电流;与微 安表串联的电阻R用来产生电压,使流过 微安表的电流达到一定值时放电管击穿, R的阻值一般选为流过它的电流为微安表 的满刻度值时,其上的电压等于放电管的 击穿电压。 泄漏电流的引线必须先接到短路 开关上,然后再用导线从短路开 关上引到微安表,以避免引线电 阻影响短路开关的分流作用,在 被试品击穿时烧毁微安表。
模块二 泄漏电流测量及直流耐压试验
情境一 泄漏电流及直流高压的测量方法
新课引入:
什么是泄漏电流?直流高压怎么获得?
直流泄漏电流测量和直流耐压试验是高压试验中用得较多 的试验项目。 直流泄漏电流测量施加的直流试验电压较低,是非破坏性 试验;直流耐压试验施加的电压较高,是破坏性试验。
一、 测量方法
利用直流升压装置产生一个可以调节的试验用直流高压, 施加在被试电气设备的主绝缘上。通过测量流过被试品的泄 漏电流检验被试品的绝缘状况,或通过施加规程规定的直流 试验电压和耐压时间来考虑被试品的耐电强度。前者称为直 流泄漏电流测量,后者称为直流高压耐压试验。在进行直流 耐压试验时也需要读取泄漏电流数值,以判断被试品的主绝 缘是否良好。
2.2 倍压整流电路
半波整流电路的直流输出电压只能接近等于试验变压器 高压侧输出电压的幅值。为了获得较高的直流试验电压, 而又不用提高试验变压器的输出电压,可采用倍压直流 或多级串级整流电路。 倍压整流电路如图4.5-2所示。 可以输出对地为2U1m的直 流高压,比图4.5-1中的半 波整流输出的直流电压提高 一倍。
2、用高压静电电压表测量
该种方法测量精度较高,但由于仪器携带不便,易受气 象条件影响等缺点,目前已逐渐被淘汰。
3、用高压电阻与微安表串联测量
高压电阻RV与微安表PA2串联。由 于高压电阻阻值很大,被测电压几 乎全部降于其上,通过微安表的电 流平均值与高压电阻阻值的乘积近 似等于被测电压的平均值。
这种测量方式在现场试验时使用较多,优点是能满足准确 度要求、携带方便。
4、微安表的保护
为什么对微安表加装保护措施?
对某些电气设备如发电机、电缆等,测量泄漏电流与直流 耐压试验是同时进行的。因试验电压较高,试验中被试品 可能发生击穿,击穿后回路的短路电流会将微安表烧毁。 因此必须对微安表加装保护措施。
保护措施的作用是:延缓被试品击穿放电时流过微安表 冲击电流的强度和陡度。
二、直流泄漏电流试验的目的和特点
1、定义: 吸收过程结束后流过介质的电流(DC);
工程上常取加压1min后的电流值作为试品的泄漏电流 根据内部物理 过程,总电流 i可分解为三部 分:
i1-充电电流:无损极化对应的纯电容电流(快极化电流)
i2-吸收电流:为有损极化对应的电流(主要为夹层极化) Ig-电导电流:介质中少量离子或电子移动形成的电流,即 俗称的泄漏电流。
2、微安表接于低压侧:
要求被试绝缘两极都不能接地,适合接地端可与地分开 的电气设备。 微安表处于地电位,读数和转换量程都方便
3、微安表接于试验变高压绕组尾与地之间
不要求被试品必须对地绝缘; 微安表处于地电位,测量安全、 方便;但高压引线的电晕电流和 滤波电容的泄漏电流将通过微 安表,测量误差较大。
1.2 对波形的要求 规程规定,在直流电压试验时,作用在被试品上的直流电 压其波纹系数S≤3%。
2、直流高压的产生
直流高压是由交流高电压经整流后获得。
普遍使用高压硅堆作为整流元件;电源一般使用工频电源; 对于电压较高的串级整流装置,为了减轻设备的重量,也广 泛采用中频电源。 常用的产生直流高压的电路有:半波整流电路、倍压整流 电路和串级式整流电路三种。