电力系统污秽与覆冰绝缘4.ppt
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1、第4章 绝缘子污秽试验,电力系统污秽与覆冰绝缘,概述 人工污秽试验 试验电源对试验结果的影响 对人工污秽试验的评价,污秽试验分为人工污秽试验和自然污秽试验。人工污秽试验是用人工的方法对绝缘子进行染污,然后在人工雾室中施加一定的电压所进行的试验;自然污秽试验是指绝缘子在自然环境下污染,用自然积污的绝缘子作试品所进行的试验。自然污秽试验的方式有两种,一是将自然积污的绝缘子取回到人工雾室,人工制造受潮环境,测量其闪络电压或耐受电压,二是在自然环境中长期经受运行电压考验,测量其耐受的时间及闪络次数。 为什么要进行污秽试验?污秽试验为耐污型绝缘子选型和绝缘子爬电距离计算提供了科学依据。在评价各种防污闪技
2、术措施时,污秽试验也是基本的检测手段。因此,在防污闪工作中需要掌握污秽试验技术。,人工污秽试验的特点在于短时间内可获得大量与自然污秽试验基本等价的数据,因而被广泛应用。 人工污秽试验方法及设备要求具备三方面的性能: 等价性 应当尽可能接近模拟自然环境及运行条件,所得到的试验结果与自然污秽试验结果在优劣次序上一致,并做到在给定条件下,能够定量地预知被试绝缘子的实用性。 重复性和再现性 在一个试验室进行多次重复试验,分散性要小,在不同的试验室所获得的结果要相互接近。 简便性 用比较简单的设备,即能进行试验。,(1) 人工污秽试验设备,典型交、直流人工污秽试验的主要设备有: 人工雾室 试验变压器 调
3、压装置 人工雾产生装置 测量设备,附图 典型人工交流、直流污秽试验主要设备及接线示意,(a) 人工雾室,人工雾室是模拟潮湿天气(雾天)或恶劣环境(盐雾)的场所。 分固定房屋式和可拆移的塑料布罩式两种。 我国人工雾室大多数为固定房屋式,塑料布罩式常用于临时性试验。雾室一般为方形或长方形。 房屋顶部宜呈圆弧形,以免凝结在顶部的水滴滴在试品上。雾室的大小与引入电压的高低及试验方法有关。如果要求雾室能进行盐雾试验,按照标准的要求,盐雾喷嘴固定架的轴线与试品轴线平行,分布在试品的两对称侧,喷嘴距离试品轴线为3.0m。若将喷嘴安装在室内的两对称边角,则要求能进行盐雾试验的雾室最小对角线长为7.0m。 根据
4、经验,在雾室中每100kV要求有约1.0m的空间距离,因此雾室大小可以按照引入电压每100kV约2.0m边长进行设计。,附图 人工雾室照片,大多数雾室的试验电压经穿墙套管从雾室外的试验变压器高压短引入,也可以将试验变压器直接放置在雾室内。,(b) 污秽试验变压器,试验变压器为污秽试验提供试验电源,其额定电压应根据试品最高闪络电压(Uf)来选择,同时应考虑研究系数K1(取1.3)和安全系数K2(取1.1)。试验变压器的额定电压(Ue)为:,对于人工污秽试验,除了额定电压有一定要求的,试验变压器即试验电源的容量应满足一定要求。许多国家和我国国家标准以及IEC-60507,对试验电源容量都作了规定。
5、 用于污秽试验的试验变压器,除了要求有较大的额定电流和尽可能低的短路阻抗外,还要求能够承受高压侧经常性放电产生的过电压,为此,在高压侧加装了保护电阻。 关于试验电源对污秽试验结果的影响将在后面讨论。,附表 对应不同电压等级的污秽试验变压器额定电压,附表 一些国家和我国污秽试验标准及IEC-60507对污秽试验试验电源的规定,(c) 调压装置,常用调压装置有低阻抗发电机和调压变压器。 用低阻抗发电机组调压的优点是容量大,调压速度能在很大范围调节,常为超高压大型雾室所配置,其缺点是造价高,维护困难。 中、小型雾室大都采用调压变压器调压。调压变压器中以新型接触式调压器最为适合,其主要优点是阻抗低(U
6、k%3.5%),在调压过程中阻抗变化小,波形基本不畸变。,(d) 人工雾,大型污秽试验室以及有条件的雾室大都采用低压锅炉产生的蒸汽作人工雾。没有低压锅炉的雾室,可用电加热器产生的蒸汽雾,或用喷雾器将冷水喷成冷水雾,将热水喷成热水雾,以及蒸汽雾与冷水雾组成的混合雾。采用固体涂层法时,人工雾输入雾室的流速的规定应满足IEC-60507(1988)的要求。 雾的浓度用雾水量来衡量,试验时,雾室中雾水量在37g/m3较为合适。当雾水量偏小时,试品的耐受电压增高且不稳定;雾水量偏大时,易使试品上的污秽物部分流失,从而使试品的耐受电压反而增加。只有在适当的范围内,试品的耐受电压才能稳定在最低值。 雾室的温
7、度也影响污秽绝缘子的试验结果。按照IEC-60507(1998)的要求,在雾室开始湿润时,试品与周围环境的温度差应在2K内,在试验结果时,在试品高度处测量的雾室温升应不超过15K。,(e) 测量设备,试验电压经分压器或电压互感器直接并联在试品两端,用峰值电压表或示波器进行测量。 对于70kV以上的试验电压,多用电容分压器测量;70kV以下的试验电压,也可用电磁式电压互感器测量。 试品的泄漏电流和短路电流可通过阻值不同的分流器进行测量。,(2) 人工污秽试验的固体层法,(a) 模拟对象,固体层法是人工污秽试验最主要的一种方法,它是模拟工业污秽的试验方法。 工业污秽的成分由水溶性导电物质及不溶于水
8、的固体物质组成。固体层法用氯化钠(NaCl)模拟导电物质,用硅藻土或者高岭土(或砥石粉)模拟不溶性物质。 。,(b) 染污操作方法,用清洁剂清除试品表面油迹和污垢,然后用自来水冲洗干净,待干燥后进行染污。 试品染污操作方法分为两种: 一是用100 g硅藻土加10 g二氧化硅,1000 g水,再加适量的盐;或者用40 g高岭土(或砥石粉)加1000 g水,再加适量盐,配制成一定电导率或盐密的污秽悬浮液。将配制的溶液用浇染法(或浸染法,或喷污法)在绝缘子表面均匀覆盖一层污秽,且使同一批试品上的污秽量相同。经染污后的试品待污层干燥后,抽取3只实测其盐密或电导率,若3只平均值如与预定值之差大于10%,
9、则应重新调整污液配比,将试品洗净后重新染污,直到满足要求为止。 二是根据染污的盐密与灰密的要求和染污绝缘子的表面积,计算出每只试品所需盐和硅藻土的重量,用1/1000天平称取后混合,并加上适量的糊精和水调匀,均匀地涂刷在试品绝缘子表面。采用这种定量涂刷染污的试品,可以不抽测。这种方法简单易行,国内多采用这种染污法。,(c) 恒压法试验污耐受电压或耐受污秽度,恒压法: 恒压法是将电压快速升到预期的试验电压,维持恒定至少数分钟的一种升压方法。这种升压方法与实际运行状态相同,试验分散性小,是IEC和国家标准所推荐的方法。 试验程序 在试验程序方面,IEC-60507(1988)推荐了两种采用恒压法的
10、试验程序,所不同之处是当试验电压作用在试品上时,试品污层条件不同,其中程序A是湿的(达到饱和湿润),程序B是干的。 如果按程序A或程序B进行3次连续试验都没有闪络,或者闪络1次,进行第4次,如没有闪络,则在此污秽度下,已通过的试验电压为耐受电压或者说在此试验电压下,已通过的污秽度为耐受的污秽度。,程序A:带电前和带电期间湿润,试品安装在人工雾室中,最好用蒸气雾使试品均匀受潮,试品周围温度不超过35,当污层电导达到最大值时,快速(不超过5s)升压到预计的试验电压值并维持恒定或直至闪络,如未发生闪络,则维持或耐受15min.,然后将绝缘子从雾室取出,并将其干燥。可将已试的试品第二次放入雾室,重复试
11、验,要求试品受潮后测得的电导率不低于前一次的90%。,程序B:带电后湿润,程序B所用污液是用高岭土(或砥石粉)配置的,要求使用蒸汽雾。在施加试验电压后,立即喷入蒸汽雾,维持试验电压恒定,如果发生闪络,则立即停止试验,否则持续100min或是测量试品泄漏电流的峰值下降到最大值的70%,试品污层只能使用一次。 如果按程序A或程序B进行3次连续试验都没有闪络,或者闪络1次,进行第4次,如没有闪络,则在此污秽度下,已通过的试验电压为耐受电压或者说在此试验电压下,已通过的污秽度为耐受的污秽度。,(d)用递增或递降恒压法测量最大耐受电压,用恒压法测得的绝缘子耐受电压没有反映绝缘子的最大耐受电压,而绝缘子耐
12、污性能中所需要的耐受电压是指最大耐受电压。通过递增或递降恒压法试验,可以测得某一污秽度下绝缘子的最大耐受电压。 递增恒压法从较低电压开始试验。当耐受通过后,增加5%左右的试验电压,再作耐受试验,直到闪络的总数达到2次,则前一次耐受电压为最大耐受电压。 递降恒压法从较高电压开始试验,试品闪络后,则降低5%左右试验电压作耐受试验,直到耐受总次数达到3次,则此次耐受电压为最大耐受电压。,附表 递增恒压法流程示例,附表 递降增恒压法流程示例,(e)用恒压升降法测量50%耐受(闪络)电压,根据IEC-60507(1988)推荐的试验程序,50%耐受电压试验需按程序B的条件进行,且要求绝缘子在某一基准污秽
13、度下,作不少于10次有效试验。所谓有效试验是指与前一次试验结果不同的试验为开始的试验,随后不少于9次试验。这些试验是用升高或降低电压的办法进行的。即前一次没有通过耐受(闪络总次数达到2),则降低的10%电压再做耐受试验,若通过耐受(耐受总次数达到3),则升高约10%电压再作耐受试验,反复试验直到有效试验次数在10次以上。,50%耐受电压或50%闪络电压计算方法,式中:U50%为50%耐受电压,kV;Ui为某一施加电压值,kV;ni为相同施加电压Ui下试验的次数;N为总有效次数;为试验结果的标准偏差,kV。,例子:,某厂生产的XWP-70型悬式瓷绝缘子,试验时垂直布置,试品串长为6片,污秽度的盐
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