1、第六章電氣設備絕緣的高電壓試驗第一節 工頻高電壓實驗 第二節 直流高電壓試驗 第三節 沖擊高電壓試驗 第六章電氣設備絕緣的高電壓試驗什么是絕緣的高電壓試驗？ 人工制造一個工頻交流高壓、直流高壓、雷電沖擊高壓、操作沖擊高壓等模擬電氣設備的絕緣在運行中受到的工作電壓，用以考驗各種絕緣耐受這些高電壓作用的能力。特點： 具有破壞性試驗的性質。 一般用于設備的各種交接期、運行試驗周期、大修改造后、或懷疑設備有缺陷時進行，以試圖因此發現設備隱患避免設備事故或界定責任。難點問題： 由于電氣設備電壓和容量的不斷提高，相應要獲得各種符合要求的試驗用高電壓和大容量越來越困難，這是高電壓試驗技術發展中需要不斷解決的

2、問題。本章主要內容： 本章介紹產生各種試驗電壓的高電壓設備、各種高電壓的測量方法以及絕緣高電壓試驗的接線和實施方法。第一節 工頻高電壓試驗工頻高電壓試驗不僅僅為了檢驗絕緣在工頻交流工作電壓下的性能，也用來等效地檢驗絕緣對操作過電壓和雷電過電壓地耐受能力。 本節主要介紹工頻高電壓的產生原理和工頻高壓試驗的基本接線圖。工頻高壓試驗的基本接線圖一、工頻高電壓的產生對試驗設備的要求 * 電壓-輸出穩定、可平滑調節 * 波形-正負半波對稱的正弦波 * 容量-交流試驗變壓器高壓側電流和額定容量都主要取決于被試品的電容通常采用高壓試驗變壓器或其串級裝置來產生。 對電纜、電容器等電容量較大的被試品，可采用串聯

3、諧振回路來獲得試驗用的工頻高電壓。 工頻高壓裝置是高壓試驗中最基本的設備，也是產生其他類型高電壓的設備基礎部件。(一)高壓試驗變壓器6特點 試驗變壓器本身應有很好的絕緣，但絕緣裕度小，試驗過程中要嚴格限制過電壓。 例如：500750kV試驗變壓器的絕緣五分鐘試驗電壓僅比其額定電壓高1015。試驗變壓器高壓側電流和額定容量都主要取決于被試品的電容。外觀上的特點：油箱本體不大而其高壓套管又長又大。單套管式試驗變壓器：額定電壓一般不超過 250300kV 雙套管式試驗變壓器：最高額定電壓達750kV試驗變壓器與連續運行時間不長，發熱較輕，因而不需要復雜的冷卻系統。 漏抗大，短路電流較小，可降低機械強

4、度方面的要求。 輸出電壓波形很難完美，需要采取措施加以修正。試驗變壓器的接線與結構示意圖如51。 (二)試驗變壓器串級裝置變壓器的體積和重量近似地與其額定電壓的三次方成比例。 當所需的工頻試驗電壓很高（例如超過750kV）時，再采用單臺試驗變壓器來產生在技術和經濟上不合理。U 1000kV時，采用若干臺試驗變壓器組成串級裝 置來滿足要求。原理 多個試驗變壓器高壓側串聯，一、二級變壓器無互換性。圖6-2特點串級變壓器組僅能提供高電壓小電流的高壓交流試驗，其勵磁電流所消耗的能量多作為其高壓繞組產生電壓的漏電抗。由三臺試驗變壓器組成的串級裝置示意圖整套設備的容量：W=U2I2+2U2I2+3U2I2

5、=6W裝置的利用系數：=WT/W=3W/6W=50%顯然，雖然這兩臺試驗變壓器地初級電壓相同，次級電壓也相同，但它們的容量和高壓繞組結構都不同，因而不能互換位置。n級串級裝置的容量利用率試驗變壓器的臺數越多，容量利用率越低。這是串級裝置的固有缺點。因而通常很少采用n3的方案。(三)調壓裝置自耦調壓器-結構簡單，經濟、容量小移圈式調壓器電動發電機可控硅調壓裝置工頻電壓測量工頻電壓測量1.靜電電壓表2.峰值電壓表工頻電壓測量3.分壓器利用串聯電容反比分壓的原理用低壓電壓表來獲得高電壓的值。-對設備的要求-介損盡量少，電感盡可能的小。4.球隙測量-簡單、受大氣狀態影響大、精度不高，用于估量高壓電壓。

6、工頻高壓試驗1.防止工頻過電壓*容性負載的充電過電壓容升效應*電流突變過電壓-試品的突然放電、斷電等2.波形的崎變和改善-電源波不理想-LC慮波3.外施電壓和感應電壓試驗小 結本節主要介紹了工頻高電壓的產生方法及其裝置。 高壓試驗變壓器的六大特點。 當所需試驗電壓很高時，常采用串級裝置來產生所需高壓。 工頻高電壓試驗的基本接線圖和實施方法。第二節 直流高電壓試驗被試品的電容量很大的場合（例如長電纜段、電力電容器等），用工頻給交流高電壓進行絕緣試驗時會出現很大的電容電流，要求試驗裝置具有很大的容量，很難做到。這時用直流高電壓試驗來代替工頻高電壓試驗。 直流輸電工程的增多促使直流高電壓試驗的廣泛應

7、用。 一、直流高電壓的產生將工頻高電壓經高壓整流器而變換成直流高電壓。 利用倍壓整流原理制成的直流高壓串級裝置（或稱串級直流高壓發生器)能產生出更高的直流試驗電壓。 （一）高壓整流器主要技術參數額定整流電流 通過整流器的正向電流在一個周期內的平均值。 額定反峰電壓 當整流器阻斷時，其兩端容許出現的最高反向電壓峰值。當接有負載時（ ），電容C上的電壓出現脈動現象， 如圖5-6所示。 整流回路的基本技術參數：額定平均輸出電壓： 額定平均輸出電流：電壓脈動系數（紋波系數）： 對半波整流回路(二) 倍壓整流回路 （三）串級直流高壓發生器 利用圖5-7（b）中的倍壓整流電路作為基本單元，多級串聯起來即可

8、組成一臺串級直流高壓發生器，如圖5-8所示。串級裝置的充電過程可利用圖5-9所示的直流電源+E和-E經切換開關S給各臺電容器充電的過程來加以說明。二、直流高電壓試驗的特點和應用范圍特點：只有微安級泄漏電流，試驗設備的容量較小。 試驗時可同時測量泄漏電流，由所得得“電壓電流”曲線能有效地顯示絕緣內部的集中性缺陷或受潮。用于旋轉電機時，能使電機定子繞組的端部絕緣也受到較高電壓的作用，發現端部絕緣中的缺陷。 。 直流電壓下，絕緣內的電壓分布由電導決定，因而與交流運行電壓下的電壓分布不同，所以交流電氣設備的絕緣考驗不如交流耐壓試驗那樣接近實際。直流高電壓的廣泛應用直流耐壓試驗 各種輸電設備的直流高壓試

9、驗 典型氣隙的直流擊穿特性 超高壓直流輸電線上的直流電暈及其各種派生效應。 各種絕緣材料和絕緣結構在直流高壓下的電氣性能。 各種直流輸電設備的直流耐壓試驗。小 結 獲得直流高電壓的方法有高壓整流器和串級直流高壓發生器。本小節介紹了用這兩種方法產生直流高壓的原理。 直流高壓試驗的特點。 直流高電壓在各領域獲得越來越廣泛的應用。第三節 沖擊高電壓試驗研究電氣設備在運行中遭受雷電過電壓和操作過電壓的作用時的絕緣性能 。 許多高壓試驗室中都裝設了沖擊電壓發生器，用來產生試驗用的雷電沖擊電壓波和操作沖擊電壓波。 高壓電氣設備在出廠試驗、型式試驗時或大修后都必須進行沖擊高壓試驗。一、沖擊電壓發生器（一）基

10、本回路標準雷電沖擊全波采用的是非周期性雙指數波。實際沖擊電壓發生器采用圖5-19的回路。放電回路的利用系數 （二）多級沖擊電壓發生器的工作原理 單級沖擊電壓發生器能產生的最高電壓一般不超過200300kV。 因而采用多級疊加的方法來產生波形和幅值都能滿足需要的沖擊高電壓波。多級沖擊電壓發生器原理接線圖基本原理并聯充電串聯放電 沖擊電壓發生器的起動方式：自起動方式：只要將點火球隙F1的極間距離調節到使其擊穿電壓等于所需的充電電壓Uc ，當 F1上的電壓上升到等于Uc時，F1即自行擊 穿，起動整套裝置。 方式二：使各級電容器充電到一個略低于F1擊穿電壓的水平上，處于準備動作的狀態，然后利用點火裝置

11、產生一點火脈沖，送到點火球隙F1中的一個輔助間隙上使之擊穿并引起F1的主間隙擊穿，以起動整套裝置。（三）沖擊電壓發生器的近似計算 由以上兩式可以解得沖擊電壓視在波前時間利用所要求的試驗電壓波形（例如1.2/50 ）求出各個回路參數值：通常取R11的阻值應盡可能取小一些，高效率回路的情況下，R11=0 計算只能作為參考，真正的波形還得依靠實測，并以其結果為依據進一步調整回路參數，直到獲得所需的試驗電壓波形為止。產生雷電沖擊截波的原理：試品上并聯一個適當的截斷間隙，讓它在雷電沖擊全波的作用下擊穿，作用在試品上的就是一個截波。 截斷裝置的要求實放電分散性小和能準確控制截斷時間。二、操作沖擊試驗電壓的

12、產生國家標準規定：額定電壓大于220kV的超高壓電氣設備在出廠試驗、型式試驗中，不能象220kV及以下的高壓電氣設備那樣以工頻耐壓試驗來等效取代操作沖擊耐壓試驗。 （一）非周期性雙指數沖擊長波國家標準規定的標準波形為250/2500 。應注意一下兩個問題： （1） 為大大拉長波前，又使發生器的利用系數降低不是很多，需采用高效率回路。 （2） 計算操作波回路參數時，不能用前面介紹的雷電波時的近似計算法來計算操作波回路參數；要考慮充電電阻R對波形和發生器效率的影響。（二） 衰減振蕩波 采用圖5-25中IEC所推薦的一種操作波發生裝置。三、絕緣的沖擊高壓試驗方法電氣設備內絕緣的雷電沖擊耐壓試驗采用三次沖擊法，即對被試品施加三次正極性和三次負極性雷電沖擊試驗電壓。（1.2/50 全波）。 對變壓器和電抗器類設備的內絕緣，還要進行雷電沖擊截波（1.2/25 )耐壓試驗。 內絕緣沖擊全波耐壓試驗應在被試品上并聯球隙，并將它的放電電壓整定得比試驗電壓高 1520。發現絕緣內的局部損傷或故