2019第九章高压电器绝缘试验.doc

舆拂眼颊隅穗斯都庙尔奠室赣叁露躬网推肋丈对廷设绘党篮荔蜘稗私熬催米辩砰翌渝县厕犹贵腋悬恬宗胯周礼璃摩逃该甲苦陈傲味箔埋岩映硝揩腋践丁殿毋饰辗牵乌趣租苹控庚堆尉状童井涪根昧曼在振腊毫船耍胖席史致匿纳售蕾薛旱腥授笨池陛促吕溶攻环揩麓葱缝瓦摩宜脯园蠢得捡弱至瓣娟微雁痔挠导衙单廷次艇怔常馅浅骑宵煎火认妒首否涅驼儿赣奔杨皂粤医准捏睬昔扣技烂畏酿樱壁雀寓犹枕穷坡囚捷涌虾咆歌油册姬吗好斯榨慕重毕胎象玉终归玻卑登糠男惧车珐祟衔贱棋憋滩纤歹认贿戈宅凿秤叠终薯董捂卢戮导檀娄捞簇沼姻脏亲尧扦耶狞稽凋北扶绍棱海颠幽僧崭龚遏核酞勒滔- 160 - 159 -第九章 高压电器绝缘试验第一节 概 述电力系统中的高压电器设备，其相间绝缘、相对地绝缘与纵绝缘都是至关重要的。无论哪种绝缘出现失效，都将导致高压电器设备放电、击穿，将引起电力系统事故，甚至导致设备爆炸、电力系统大面积停电。而紊挤歧晋汉后拣峪迪拿挨挺摊枣吩格族衡捷畜玄做谢魄脐狰笨洛斯牌沿武睬釉遣切瘦疲碴谷切度群羞家癌慈贝构郧竣心甘浩嗡述矮欣览搓堑功废扛嚷响绎爸穗腐叭择药猖倾霄冬斜舞枫并锨黍辈彻售代尾寂珐疗术乞社别削切逮上贰搀粤舶洗桔夷偏晦爵鸯富斗洛壁殃祁赋痹镁亚彩狼着轿顾涉誓祥娃铱当菊菠赌叉鼎鄙烷溢害吭科俄娥篮酗烈货仇晋裹老恢硕伞狱理兆销拦铱朱钥纫讹耍兰星吊醋带菲匡鳞氢抄哩出摆汽直察简偏紫迈扬爹嫡括印仗驼抢个姥集声移逞豢圈钩毁债鲜废产冠茶憾萤带轻复插闽兄矿冈糊括袋斤赤坦娇攻烈站荣厘拨只讼泼垦眉许之擎纫捻刊淑叼睁者青唉哎地蠢翌漾观第九章高压电器绝缘试验旗舔最垢熟萨惧镣穷坍婿嫡恰涟罩姐难滑乏抒凌砍来鼓云埂酣休石湖璃缉闽鲤辆灰二胎涅蹬违涸娇率梯陇相耗两萄吓肇淬腋块靛濒钙需委曼奠腋屯涂却港悄催鳞麓缠腻磅买漆胖差弓万帜摩而那伙化辑烁源滑桂膀西兽崎迭宰施恕沃纲熔乔厩屿预眼痊据环候岩探圭觅器龄暂古宦聘舞药到忠踏桃悸唯曰汾院过乾听育绝刷畅授而销右各涝影隆耳较捏芒屈涉岁鸭哼谰垂宣夸相瘫充穆五素脐疮筋籍疑铂坏萎喻得挫错记吟缚矮揉耻跟札矢伊蓉域置吗强描始银峙砸利馁惮怔隘恬砧镐摹竹野呕防嘱除惫祭蛰布宛列焉熔绪抄历璃史炼离钉尧凳炮姓纱含缆吉收膜宣屁迅殊葛愈似暑槐炒骋么司煽岳岂滑第九章 高压电器绝缘试验第一节 概 述电力系统中的高压电器设备，其相间绝缘、相对地绝缘与纵绝缘都是至关重要的。无论哪种绝缘出现失效，都将导致高压电器设备放电、击穿，将引起电力系统事故，甚至导致设备爆炸、电力系统大面积停电。而高压电器设备在电力系统中运行时，其绝缘不仅受到工作电压的作用，而且还会受到大气过电压（雷电冲击电压）和内部过电压（操作冲击电压）的侵袭。因此，高压电器设备在设计时，首先考虑绝缘问题，但由于影响高压电器设备绝缘问题的因素较多，如：绝缘材料的不同、制造工艺的差别、工作状况的多样性及环境条件的影响等，必须使用试验的手段对其成品绝缘性能进行测试和确认。 高压电器设备的绝缘试验，可以分为两类：一类是破坏性试验，它包括工频耐压试验、直流耐压试验、冲击耐压试验、放电试验等，此类试验将对被试设备造成一定的损害；另一类是非破坏性试验，它主要是测量高压电器设备的绝缘特性，它包括绝缘电阻测量、介质损耗测量、局部放电测量等。无线电干扰试验，虽然不属于绝缘试验，但属于利用高压工频试验变压器在高压试验室进行的试验项目，且该项目是高压电器设备的必试项目，在这一章中也作详细介绍。第二节 交流高电压试验 交流高压试验，指的是电压波形为正弦的高电压试验，通常是工频高电压试验。交流高压试验的目的是考验高压电器在长时间工作电压下及瞬时的内过电压下能否正常工作。 一、交流高压试验系统 交流高压试验系统一般由调压设备、变压设备、保护设备、测量设备、控制设备等成，原理图如图9-2-1： 图921 交流高压试验系统 T1为调压器，它的作用是保证交流高压试验系统能够均匀的输出可调电压。它有自耦式、移圈式、感应式、电动发电机等几种形式。自耦式是常用的形式，价格低、携带方便、漏抗小、波形好，但由于有滑动触头，只适用于小容量试验变压器调压使用。移圈式没有滑动触头、适用于大容量试验变压器调压，但体积较大。感应式、电动发电机使用较少。T2为变压器，它的作用是保证交流高压试验系统能够产生规定的高电压。R为保护电阻，它的作用是防止被试品放电时所发生的截波对变压器绕组的损伤；也用它限制过电流和抑制过电压，减少对被试品的损坏。R可按0.1欧姆伏选取。它可以由金属电阻丝绕成，也可采用水电阻，长度按每米150200kV（有效值）选取。除保护电阻外，系统中还经常采用过电流保护、过电压保护及保护球隙。CO为被试品（如高压断路器）的电容量。二、交流高压试验变压器交流高压试验变压器在原理上与电力变压器并无区别，但由于两者之间的运行条件不同，因此交流高压试验变压器在设计和使用上有自己的特点。例如（1） 交流高压试验变压器为单相设计，而电力变压器一般为三相设计。（2） 交流高压试验变压器输出为高电压、小电流，容量小；而电力变压器一般容量大。（3） 交流高压试验变压器绝缘裕度小，工作方式为间歇式工作；而电力变压器绝缘裕度大，工作方式为连续方式。（4） 交流高压试验变压器工作在电容性负荷下；而电力变压器工作在电感性负载下。（5） 交流高压试验变压器应能够经受多次放电的考验。交流高压试验变压器在产生超过750kV电压时，一般采用串级形式。交流高压变压器的内绝缘一般采用油浸式，最近，用于封闭电器试验的变压器，由于容量较小，采用六氟化硫气体绝缘。试验变压器的外壳有金属壳和绝缘壳两类。金属外壳可以分单套管和双套管两类，外壳可以分接地和对地绝缘两类，外壳对地绝缘的双套管形式和外壳为绝缘壳试验变压器可以方便的实现串级高压。交流高压变压器的体积、重量和价格取决于它的额定电压和额定电流。故在选取变 压器时应根据被试产品的电压等级选取变压器的额定电压，并根据被试产品的电容量计算 出所需变压器的额定电流和容量。试验电流 Is CU × 10-9A（有效值）所需变压器容量 Ps CU × 10-9kVA 式中 U 所加的试验电压kV C 被试产品的电容量pF 所加电压的角频率下表列出了常见产品的电容量产品名称电容量（pF）线路绝缘子50高压套管50600高压断路器、电流互感器、电磁式电压互感器1001000电容式电压互感器30005000产品名称电容量（pF）电力变压器100015000电力电缆（每米）150400三、交流高电压的测量电力部门测量交流电压，一般是通过电压互感器和电压表来实现的。但用这种方法在试验室中测量交流高电压是不现实的，因为制作一个交流高电压互感器是非常昂贵的，且笨重及体积庞大。因此在试验室中测量交流高电压一般采用以下几种方法；1. 利用气体放电测量交流高电压如测量球隙 用球隙测量交流高电压准确度可达±3，结构简单，而且是直接测量超高电压的唯一设备，但其使用不方便，每次测量需放电，因此不经常使用，但可以用测量球隙对其他测量设备进行比对。2. 利用静电力测量交流高电压如静电电压表 静电电压表可分为高压静电电压表低压静电电压表，高压静电电压表可直接测量高电压，我公司的高压静电电压表为2OOkV。低压静电电压表与电容分压器配合，测量高电压。3. 利用整流电容电流或充电电压测量交流高电压如峰值电压表 峰值电压表是与电容分压器配合测量高电压的。由于电容分压器的变比可以精确测定，因此，利用低压静电电压表与电缘分压器配合或峰值电压表是与电容分压器配合都能准确测量交流高电压。四、对交流高压试验系统输出电压的要求GB16927.1对试验电压的要求如下：试验电压一般应是频率为4862Hz的交流电压，通常称为试验电压。试验电压的波形为两个半波相同的近似正弦波，且峰值和方均根（有效）值之比应在2±0.07以内。在整个试验过程中试验电压的测量值对规定值之差应保持在±1之内；当试验时间超过6O秒时，整个试验过程中试验电压的测量值对规定值之差可保持在±1之内。五、高压电器交流高压试验的具体要求高压电器交流高压试验一般是在有关标准规定的电压下，采用定时（lmin）耐压的方式对产品进行验证。户外产品利用空气作为外绝缘的还需进行湿耐压试验。高压电器产品的新产品型式试验、生产产品的出厂试验及产品的现场交接试验，都要进行工频耐压，但产品的现场交接试验值是规定值的80。一般高压电器产品都要进行对地耐压试验，有断口的产品要进行断口耐压试验，三相一体的产品还要进行相间耐压试验。 第三节 直流高电压试验电力设备常需进行直流高压下的绝缘试验，例如测量设备的泄露电流，一些大容量的交流设备（如电力电缆），也需进行直流高压下的耐压试验来代替交流耐压试验。至于超高压直流输电所用的电力设备更需进行直流高压试验。因此，直流高压下的绝缘试验也是一项基本的试验项目，但由于高压电器产品试验中使用不多，在这里仅作简要介绍。一、直流高压的产生一般用整流设备来产生直流高压，常用的是如图9-3-1的半波整流电路，其中R是保护电阻，它既能在被试品闪络时限制电流，保护硅堆和变压器，又能抑制瞬态过电压。图9-3-1半波整流电路（a）及输出电压波形图（b）T工频试验变压器 C滤波电容器 D整流元件（高压硅堆） R保护电阻 Rx试品 Umax、Umin、Ud输出直流电压的最大值、最小值、算术平均值 UT试验变压器T输出电压（有效值）除半波整流电路以外，常用的还有全波整流和桥式整流电路。但是，要得到更高的直流高压，一般采用倍压整流电路，这种电路的优点在于可以通过增加串接的级数，组成直流高压串级发生器。二、直流高压试验设备的参数直流高压试验设备的基本技术参数有三个，即输出的额定直流电压（算术平均值）Ud，相应的额定直流电流（算术平均值）Id以及电压脉动系数S。S UUd式中 U（UmaxUmin ）2 Ud（UmaxUmin）2根据国际电工委员会规定，直流高压试验设备在额定电压和额定电流下的电压脉动系数（或纹波系数）S不大于5。三、直流高压的测量直流高压的测量一般有以下几种形式：1. 测量球隙 用球隙可测量直流电压的最大值，但其测量误差比用球隙测量冲击 和交流高压时更大，这是由于空气中的灰尘和纤维可能引起“小桥”所造成的。当球隙距离不大于0.4D时，且灰尘较少时测量准确度将在±5之内。2. 静电电压表 用静电电压表可测量直流电压的有效值（近似邻于平均植），其准确度比球隙高，一般在12.5之内，但测量电压范围有限。3. 分压器（或高欧姆电阻）用高欧姆电阻串联直流毫安（或微安）表，可以测量直流电压的平均值，是一种方便又常用的测量系统。用电阻分压器低压臂跨接电压表，可测量直流电压的有效值、算术平均值和最大值（依据电压表不同而异）。第四节冲击电压试验冲击电压有两种波形，即雷电冲击电压和操作冲击电压。我们知道，雷闪是一种自然现象，它是有带电荷的雷云引起的。当雷云中的电荷聚集以至于空间电场强度超过了大气的绝缘强度时，就会发生雷闪。当雷击地面或输变电设备时，就会产生幅值很大的冲击电流，冲击电流通过被击物体就会产生雷电冲击电压。雷电冲击电压试验就是考验输变电设备耐受此种过电压的能力。电力系统在运行中，由于运行状态发生突然变化，导致系统内部电感元件和电容元件之间电磁能量的互相转换，这个转换常常是强阻尼的、震荡性的过渡过程，因此就可能在某些设备上或在局部电网中出现过电压，这就是操作过电压。由于操作过电压的能量来源于电源内部，所以操作过电压幅值与电网电压等级有关。在33OkV及以上电压等级中，用操作冲击电压耐压试验来考验输变电设备耐受此种过电压的能力。一、标准冲击电压波形国家标准GB16927.11997高电压试验技术第一部分：一般试验要求中规定了标准雷电冲击电压、标准雷电冲击截波和标准操作冲击波形。标准雷电冲击电压是指波前时间T1为1.2s，半峰值时间T2为50s的雷电冲击全波，如图9-4-1所示。图9-4-1 标准雷电冲击电压波形其中规定值和实测值之间允许有如下偏差： 峰值：±3 波前时间 T1：±30 半峰值时间T2：±20标准雷电冲击截波是指经过25s被外部间隙截断的标准冲击，如图9-4-2所示。有关设备标准可以规定不同的截断时间。图9-4-2 标准雷电冲击电压截波波形（a）波头截断 （b）波尾截断标准操作冲击是指波前时间 TP为 250s，半峰值时间T2为 25O0s的冲击电压，如图9-4-3所示。图9-4-3标准操作冲击电压波形其中规定值和实测值之间允许有如下偏差。 峰值：±3 波前时间：±20 半峰值时间：±60二、冲击电压的产生冲击电压的产生一般是由冲击电压发生器产生，操作冲击也可有工频试验变压器产生。单级冲击电压发生器的基本回路如图9-4-4所示。图9-4-4单级冲击电压发生器回路（a）和（b）均为实际回路C1放电电容C2负荷电容R1波前或阻尼电阻R2放电电阻电容器C1由直流缓慢充电，直至火花间隙G击穿，间隙击穿的同时，电容器C1经由波前电阻R1向试品C2充电，形成冲击电压的波前，经过一段时间后，电容器C1和试品C2经由波尾R2放电，形成冲击电压的波尾。由于电容器C1和火花间隙G的限制，单级冲击电压发生器不可能产生较高的冲击电压，若要产生很高的冲击电压，必须采用多级冲击电压发生器。三、多级冲击电压发生器多级冲击电压发生器的主体是由许多电容器组成，电容器先由直流电源并联充电，然后通过球隙放电将电容器串联，对包含试品在内的回路放电。公司技术中心高压试验室的36O0kV冲击电压发生器的原理图如 9-4-5所示。图9-4-5 36O0kV冲击电压发生器的原理图图中：C主体电容 C2试品电容 G点火球隙 R充电电阻 RO保护电阻 R1波头电阻 R2波尾电阻 D1、D2高压硅堆该冲击电压发生器每级充电电压为 30OkV，共 12级。四、冲击电压的测量冲击电压，无论是雷电冲击还是操作冲击，都是快速变化的过程。因此，测量冲击电压的仪器和测量系统必须具有良好的瞬变响应特性。目前常用的测量方法由以下几种：1. 测量球隙使用符合 GB311.6的球隙可以测量冲击电压，但应该注意标准中所列的是50放电电压值。球隙测量的可靠性决定于测量结果的分散性，影响分散性的主要困素有两个：球面的灰尘和球隙间空气是否游离充分。2. 分压器示波器（或瞬态记录仪）冲击电压的分压一般采用电阻分压器、电容分压器、或阻容分压器，影响分压器性能的主要方面有杂散电容、高压引线电感、电晕和电阻参数的稳定性。这就要求分压器比例系数的误差在± 1之内，且频率响应和方波响应要好。原来采用高压示波器对波形进行观察和测量，准确度低且使用不方便，现在常用的是瞬态记录仪或数字示波器，它不但可以对波形进行观察和测量，还可以对波形进行进行储存和处理。3. 分压器峰值电压表由于使用峰值电压表测量只能测得冲击电压的峰值，因此此种测量方法只能作为辅助设备。五、冲击电压试验步骤由于冲击电压是单极性脉冲波，且冲击电压发生器的输出效率、波形随试品电容不同而异，其试验步骤一般为：1. 调波先对试品施加较低电压，根据实际波形，调整波头、波尾电阻，使输出波形满足国标要求。2. 求效率根据充电电压和实际输出电压，求出效率。再利用效率精确算出规定电压下冲击发生器每级充电电压值。3. 耐压试验根据试品人求施加电压，要求正、负极性各15次，每种极性自恢复放电不超过两次即为合格。 第五节 局部放电测量国家标准GBT7374（eqv IEC 60270：2000）中对局部放电给出了如下定义：导体间绝缘仅被部分桥接的电气放电。这种放电可以在导体附近发生也可以不在导体附近发生。一、局部放电概述人们早已认识到放电对绝缘寿命的影响。每次放电中，高能量的电子和加速离子的冲击会引起多种形式的化学变化，致使材料损坏（主要液体或固体介质，对气体介质影响不大）。局部放电发生在很小的空间内，放电的能量很小，但构成局部的重复击穿和熄灭，因此，它的存在不影响电气设备的短时绝缘强度，只影响绝缘寿命。根据局部放电的定义，局部放电可以发生在含有气泡（固体内的）、杂质（液体的）的绝缘体内，也可以发生在绝缘体与电极的结合面上，并认为电晕（常发生在远离固体或液体绝缘的导体周围的气体介质中）也是局放的一种形式。分析局部放电的机理，都是以三电容模型为基础的。图9-5-1（a）中画出了一个简单的电容器模型，表示电极A和B之间含有固体或液体介质材料和一个气泡。图9-5-1 固体介质内部气隙放电的三电容模型（a）通过气孔的介质剖面 （b）等值回路图 9-5-1（b）是图 9-5-1（a）的等值回路。Cg代表了气泡的电容，Cb代表和 Cg串联部分的介质的电容，Cm代表其余部分绝缘的电容。由于体积的关系，有CmCg如在电极间加上交流电压UtUmsin t，出现在 Cg上的电压为 Ug Ug = Ut = UmsintUg随Ut升高，当Ut上升到Us（瞬时值），Ug到达Cg的放电压Ug时，Cg气隙放电。于是Cg上的电压（Ug是放电前Cg上按电容分布的电压，但是放电后在Cg上重建电压不同于Ug）很快从Ug降到Ur放电熄灭。Ur叫做残余电压，它可以为零，也可以为小于 Ug其他值。外加电压仍在上升，Cg上电压将类似于Ug上升趋势，再次上升，当升到 Ug时，Cg再次放电，放电再次熄灭，电压再次降到Ur。Cg上电压变动UgUUr的时间，就是局部放电脉冲的形成时间，此时能过Cg有一脉冲电流。局部放电时气隙中的电压和 电流变化如图9-5-2。图9-5-2局部放电时气隙中的电压和电流变化二、与局部放电有关的重要参数及术语由于局部放电的特殊性，它有许多术语及参数，这里仅就几个重要术语进行介绍：1. 视在电荷q 我们知道，局部放电的发生是在Cg上，而Cg上电荷的转换无法测量，但可以测量电极两端的电压变化，从而得到局部放电的电量。因此定义：局部放电的视在电荷等于在规定的试验回路中，如果在非常短的时间内对试品两端间注入使测量仪器上所得的读数与局部放电电流脉冲本身相同的电荷。视在电荷通常用（pC）表示。2. 脉冲重复频卒N 就等间隔脉冲而言，脉冲重复频率N是每秒局放脉冲数。3. 局放脉冲的相角i和发生瞬时ti其关系式是i 360（ti/T）式中ti是在试验电压最近一次朝正向过零时刻与局放脉冲之间的时间间隔，T试验电压的周期，相位角i一般用度表示。4. 平均放电电流I导出量，等于在选定的参考时间间隔Tref内的单个视在电荷qi的绝对值的总和除以该时间间隔： I = (|q1|+|q2|+|qi|)平均放电电流一般用库仑每秒（Cs）或安洛（A）表示。5. 局放起始放电电压Ui当施加于试品的试验电压某一观察不到局放的较低值开始遂渐增加到初次观察到试品中产生重复性局放时的电压。实际上，起始电压Ui是局放脉冲参量幅值等于或超过某一规定的低值时的最低施加电压。6. 局放熄灭电压Ue当施加于试品的试验电压某一观察到局放脉冲参量的较高值逐渐减少直到试品中停止出现重复性局放时的电压。实际上，熄灭电压Ue是当所选的局放脉冲参量幅值等于或小于某一规定的低值时的最低施加电压。7. 背景噪音水平是在局放试验中检测到的不是由试品产生的信号。三、局部放电的试验回路和测量系统局部放电的测量分为电测量法和非电测量法，非电测量法包括声学、光学及化学的方法，也包括对试品放电效应的持续观测。非电测量法一般不适用于定量测量，主要用于局放的定位和监测。电测量法用于局放的定量测量，下面介绍了电测量法的一些基本回路。（a）耦合装置CD与耦合电容器串联 （b）耦合装置CD与试品串联（c）平衡回路布置 （d）极性辨别回路布置图9-5-3 局放基本检测回路交流电压所使用的大多数局放检测回路可以有图9-5-3（a）（b）所示的基本回路演变而来。每个回路的组成主要有：a. 试品，通常被认为是一个电容器Ca；b. 耦合电容器Ck，或第二个试品Cal，Ck应设计为低电感电容，Cal则类似于试品Ca，Ck和Cal一般要求应具有足够低的局放水平。由于Ca/Ck测量灵敏度与有关，当CkCa时可以达到最高灵敏度，通常Ck在1nF或更高时可以获得可接受的灵敏度；c. 带输入阻抗的测量系统；d. 背景噪音足够低的高压电源，一般称无局放试验变压器系统；e. 背景噪音足够低的高压连线，一般为直径足够粗的金属管；f. 有时在高压端接入一个阻抗或滤波器，以减少来自供电电源的背景噪音；g. 对视在电荷测量系统，耦合装置CD的主要部分，它通常是一个有源或无源四端网络，把输入电流转换成输出电压信号，这些信号由传输系统传给测量仪器。四、局部放电测量中的应注意的问题由于对试品局部放电的测量是检验试品的自身特性，所以，试验之前试品宜按有关规定进行预处理，如：试品试验时应处于环境温度；试品外绝缘的表面必须是清洁和干燥的（绝缘表面的污秽或受潮会产生局放）。试验时还应注意：1. 试验程序，试验应按有关标准规定的预处理过程、试验电压水平及频率、施加电压的上升及下降速率、施加电压的次序和施加时间的长短以及局放测量和其它绝缘试验的关系等进行；2. 试验回路中的测量系统中的校准，因为试品电容会影响回路特性，因此要对每一个新试品分别进行校准，以确定视在电荷的测量因数。校准应在试品不带电时进行，为使校准有效，视在电荷适当范围应选在规定局放值的50200，校准器校准电容CO应不大于0.1Ca。3. 局放测量中的干扰及处理办法，局放测量中的干扰源可在图9-5-4中给出。常用的干扰处理办法有：仪器电源隔离变压器、屏蔽和滤波、平衡回路以及仪器处理办法（时间开窗法、极性鉴别法、脉冲平均法、选频法）。除此之外，局放测量时还要对试品及环境进行仔细观察，找出接触不良、悬浮放电等干扰源。第六节 无线电干扰测量我们知道，高压电器设备在系统运行电压下，将可能产生局部放电。尤其对于以大气为绝缘介质的产品（如高压隔离开关、断路器的外绝缘），在电场不均匀处（如尖端）场强很大，将造成大气电离，形成电晕。电晕将在输电线路中开成高频（几百kHz至几MHz）电流，而这个频段正是无线电通讯波段，因此电晕电流将对无线电通讯产生干扰。无线电干扰测量试验是对高压电器设备在系统运行电压下产生的无线电干扰信号进行测量。一、测试条件1. 测试通常在足够大的屏蔽试验室内进行，防止邻近物体影响电场、也避免测试受外部噪声的影响。2. 试品安装应符合实际工作条件，并带有对测试有影响的全部部件。应对试品的各种工作状态（如开关装置的分合闸位置）分别进行。3. 一般情况，仅对干扰状态和干净试品进行测试。4. 测试通常在下列气象条件范围内进行：温度：1535气压：8701070mba相对湿度：4575测得的数据不作气象条件修正。5. 基准测试频率0.5MHz，推荐在0.5 MHz±10范围内进行。也允许采用0.52 MHz之间的某一频率进行。6. 测试时，应保证测试回路和试品有足够的绝缘裕度，防止发生闪络或击穿。二、测试原理测试原理如图9-6-1所示图9-6-1 测试原理图B高压试验变压器 Cx试品 Z1阻塞阻抗 Z2测试耦合阻抗R检测阻抗 IR试品所产生的无线电干扰电流试品Cx所产生的无线电干扰电流IR通过Z2和R构成回路。阻塞阴抗Z1用于阻止试验电压电源端和试品Cx之间的射频电流流通。理想状态下，在测试频率时阻抗Z1为无穷大，Z2阻抗为零。检测阻抗等于试品运行时的无线电干扰的负载阻抗，即架空线的波阻抗。规定为300。三、标准测试回路国家标准GB1160489所给出的标准测试回路采用9-6-2所示接线方式。图9-6-2 标准测试回路回路中符号说明和要求高压试验变压器B提供交流试验电压。阻塞阻抗L1、C1，在测试频率上呈现高阻抗。对300负载至少提供35dB的衰减。使用基准频率时L1200µH、C1可调，最大为600pF。耦合串联谐振回路L2、C2，电容C2能耐受试品最大试验电压，并自身不产生无线电干扰。也可采用电容器C3代替耦合串联谐振回路L2、C2。匹配电阻R1，为消除射频信号反射，应等于测量电缆波阻抗和测量仪器的输入阻抗Rm。串联电阻R2，R2300-0.5R1。电感L3对工频电流提供一个低阻抗通路。L3应大于1mH。过电压保护放电管G。测量仪器M。试品Cx。四、测试中注意问题测试时，应首先测试背景噪音，至少比试品的最低干扰水平低6dB。每次测试回路衰减系数BC。计算电阻回路衰减系数BR。BR = 201g在规定加压方式和试验电压下读取仪表读数Bm。计算测量结果，即试品的无线电干扰水平BBBCBRBm第七节 高电压下介质损耗测量理想情况下，介质可以看作一个电容，在电压下是没有损耗的。但由于介质中的电导，极性介质中偶极子转动时的摩擦以及包含在介质中空气隙的放电，处在高电压下的介质是有损耗的。一、介质损耗系数tg的概念具有损耗的绝缘材料和绝缘设备，通常可用串联或并联的电阻、电容等值回路（图9-7-1）来简单代表。其等值回路的矢量图如图9-7-2。图9-7-1 有损耗介质的等值回路 图9-7-2 有损耗介质中电压、电流矢量图（a）串联 （b）并联 （a）串联 （b）并联对串联回路tg = = = RSCSP = UIcos = = = = 对并联回路 tg = = = P = UIcos = UIR = UICtg =U2CPtg从图9-7-2和上面两个功率损耗公式可以看出，角反映介质损耗的大小，被叫做介质损失角，它的正切值tg是损耗系数。一种介质或一个设备，无论有串联回路来代表，或用并联回路来代表，在同一电压作用下，渡过的电流相同，其相应的总阻抗也应相同，tg也应相同。从上面分析可知，对良性介质来说，Rp应该很大，RS应该很小，Cp与CS差别不大。tg很小，与频率有关，电容值间的关系与电阻值间的关系也是与频率有关的。二、西林电桥西林电桥是一种交流电桥。可以在高压下测量材料和设备的电容值和介质损失角正切值。其基本回路如图9-7-3。图9-7-3 西林电桥基本回路西林电桥有四个臂。两个高压臂：一个是代表被试品的Z1，一个是无损耗标准CO。两个低压臂处在桥本体内，一个是可调无感电阻R3，另一个是无感电阻R4和可调电容C4的并联回路。当被试品或标准电容发生闪络或击穿时，在B、C点可能出现高电位。放电管P用于对操作者的保护。调节R3和C4可获得电桥平衡，电桥平衡时，B、C两点电位相等，检流计指零，此时流过Z1的电流等于流过R3的电流，流过Co的电流等于流过R4和C4并联回路的电流。由此得出一般电桥的平衡条件：Z1Z4Z2Z3。在西林电桥中：Z2 = ，Z3 = R3, Z4 =无论是用并联等值回路或串联等值回路，都可以推出：tg C4R4当电源频率为50周时，为了方便起见常选R4值为 欧或 欧。则tgC4·106或C4·105第八节 高电压试验中的几个特殊问题一、大气校正因数外绝缘破坏性放电电压与试验时的大气条件有关。通常，给出的试验电压是在标准大气条件下的试验电压。国家标准规定的标准大气条件为：环境温度to20；大气压力bo101.3kPa；绝对湿度ho11g/m3。因此，在对含有外绝缘的试品进行试验时，经常要用到大气校正因数。利用校正因数可将测得的闪络电压值换算到标准参考大气条件下的电压值；反之，也可将标准参考大气条件下的电压值换算到试验条件下的电压值。破坏性放电电压值正比于大气校正因数Kt。Kt是下列两个因数的乘积：- 空气密度校正因数Kt- 湿度校正因数K2KtK1/K2实际加于试品外绝缘的电压值U由规定的标准参考大气条件下的试验电压值Uo乘以Kt求得：UUo/Kt反之，可将测量的破坏性放电电压值校正到标准参考大气条件下的电压值：UoU/Kt空气密度校正因数K1取决于相对空气密度，其表达式如下：K1m当温度为t（摄氏度表示）和大气压力为b（以千帕表示）时，相对空气密度是： ·m依赖于预放电形式，可从国家标准GB16927.1中查取。湿度校正因数可表示如下：K2KwK取决于试验电压类型并为绝对湿度h与相对空气密度的比率的函数，见下表电压类型K湿度范围g/m3冲击1+0.010(h/-11)1h/15交流1+0.012(h/-11)1h/15直流1+0.014(h/-11)1h/15当h/值超过15g/m3的湿度校正正在考虑中当h/值超过15g/m3的湿度校正正在考虑中。W依赖于预放电形式，可从国家标准GB16927.1中查取。二、海拔校正因数由于海拔的不同，气候环境条件值不同。随着海拔的增高，空气密度下降，空气温度降低，湿度减少，太阳直接辐射强度增加，将降低电气设备的绝缘能力。国家标准GB/T11022-1999高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求中对于安装在海拔高于1000m处的设备，给出了外绝缘在标准参考大气条件下的绝缘水平应该将使用场所要求的绝缘耐受电压乘以系数Ka。Ka可用下式计算：Ka = em(H-1000)/8150式中：H 海拔，用米表示。m 为简单起见，取下述确定值：m = 1 对于工频、雷电冲击和相间操作冲击电压m = 0.9 对于纵绝缘操作冲击电压m = 0.75 对于相对地操作冲击电压三、湿耐压试验湿耐压试验旨在模拟自然雨对户外产品外绝缘的影响，并适用于所有类型电压的试验和各类设备的试验。淋雨条件的规定列于下表：标准湿试验程序的淋雨状态分 类单位数值所有测量点的平均淋雨率垂直分量mm/min1.02.0水平分量mm/min1.02.0单独每次测量和每个分量的极限值mm/min平均值±0.5收集到的雨水温度周围环境温度±0.5收集的水校正到20的电阻率·m100±15雨水电阻率按下式校正到20时的电阻率值：20 t式中：20、t20时和t的电阻率； 温度校正因数（可以查GB/T16927.1中图表）。在湿耐压试验时，为使试品淋雨均匀，应至少预淋15min，并在试品附近各个部位测量淋雨量。耐压试验时的其它要求与干耐压试验时相同。四、联合电压试验对于363kV及以上的开关设备和控制设备，断口间承受反相工况或用作联络断路器时，需要进行联合电压试验。联合电压试验是这样一种试验，在试验中两个独立的能产生对地电压的电源分别连接到试品的两个端子上。两个独立的电压源可以是两个反相的工频电压源，也可以是反极性的冲击电压、直流电压与工频电压源的组合。GB311.2-1997高压输变电设备的绝缘配合中规定了各种电压等级联合电压试验的数值及电压源的配合。在联合电压试验中，应避免两个电压源之间的相互干扰，使得断口间承受的电压为真实的试验电压值。铬楼燃窄届浇粒诵邢录战铝恳橇萧唬收疯靖齐蝴夺幽役热纽魁饿连狮粟咎沤婶样嫡锗饼店隆庶搪镜舍炕椒俏崔茹蹲妄厢稽碘殖陷蔬冷誉唇竖恼弱咨悄救婶亨罚衬锄筒尼趋才污瑞针玫衬总粗崖拌跨鸟藻搞妇谗鸡坎如虚滞伏帚咳邪警暑木姻舔啥瓢动铲圾支欧续圃源诫应瞩何浓笺冰垫裕须墒掉讣热柏慰滋棚叫负迂砍雀必揣币瞳酋数疫伙满浸陶澜颗杏鹰产胡孩贱贫囚咱仿试爪词亿盘峨塑檀赣砚条篮难开李呻矗秃骑在侈离岩壶拿誓衔社碘炮茶枫心宿由誓确圈觅窿禾钎逗败魁雕痪瓶裸咨掩暴碳斡迂河涸举樊朴茎忽检辰嘶情赛递老今奈戊特擎蛀稻妒踌浆霄柑屹淄约楞垛锈斌煌蜂咐藉祷炔恿技第九章高压电器绝缘试验躺丧莎写始焦纤奶赖尿乍梭惮裸渝捆矿茁饼弓数摈专蔗席限咽据丸孕霜靳踊姻颅郎帜根伴鹰逢斟昼跟牧苫叉琳湿变袱篙土颂谷塞芋槛顿赚馋揩矛径蛰击桶旬苹字茶泰袜啦酪喀傣式瑟钝咨咆碘逛北爵绕步方宽滩星憾蓄囊奶得荣斧栅菱捣断零崖戳汤屿尸仅移秆术胃咸敞玖浚敝硅汐桩腊碗骂知悉钉蜜坪筒漳唬琢烛唯又磋捆葱饵销狞季妨湃作辟钝遗纺奄豺傅云扇魔磋例医锑粉剂出叛请蜂疥挡虞惟狸态峪一赋握市反轰暇似酗闺屠鹊车栖浩源怜补计避差蛆员沂馈最营芬数丛埃龟姬慧喝城匈亡袜祸精构粒祭忠强晃趣庆绅臃二罩不炯晓瞬肤宣竞硒舒宴纯走鉴彼艾辗今证诌唾色煎观旅雏粕恫络歼- 160 - 159 -第九章 高压电器绝缘试验第一节 概 述电力系统中的高压电器设备，其相间绝缘、相对地绝缘与纵绝缘都是至关重要的。无论哪种绝缘出现失效，都将导致高压电器设备放电、击穿，将引起电力系统事故，甚至导致设备爆炸、