浅析工频交流耐压试验

浅析电气设备工频交流耐压试验浅析电气设备工频交流耐压试验 单 位 发电公司 专 业 电气专业 作 者 浅析电气设备工频交流耐压试验浅析电气设备工频交流耐压试验 摘要 摘要 工频交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法 它对于判 断电气设备能否投入运行具有决定性的意义 也是保证设备绝缘水平 避免发 生绝缘事故的重要手段 文章介绍了工频交流耐压试验 的原理 试验电压的测量方法以及试验前 后的注意事项等 对比交流耐压测试与直流耐压测试优缺点 并对试验过程 中可能发生的问题和实验结果进行了具体分析 关键词 关键词 工频交流耐压 注意事项 测量 方法 优缺点 试验分析 1 引言 在 电厂电气检修队高压班实习期间 我参与了该厂 6 机组电 气部分检修工作 学习到了很多电气试验知识 在工作中我对工频交流耐压 试验产生了浓厚兴趣 本文主要是谈我对工频交流耐压试验的认识与掌握情 况 绝缘预防性试验中 绝缘电阻 泄露电流 直流耐压以及介质损耗因 数等试验方法 虽然能发现许多绝缘缺陷 但还有不足之处 对于直流试验 来说 虽然可以通过测定绝缘电阻和泄露 电流来分析绝缘状况 而且直流 耐压的电压高于设备额定电压的若干倍 便于发现绝缘的局部缺陷 但是 对于分层介质或内部存在缺陷的介质 直流时的电压分布与交流时的电压分 布是不同的 直流电压作用下 电压分布与电阻 成正比关系 而运行中设 备是承受交流电压 它的电压分布与其电容量成反比 或者说与介电系数 成反比 对于介质损耗因数试验 虽然是交流电压 而且能够根据有关损 耗的大小来分析绝缘状况 但往往由于试验电压低于被试品的工作电压 不 能对绝缘进行耐电强度的考核 因此上述试验对于保证设备安全运行是不够 的 为了进一步发现设备缺陷 检查设备绝缘水平和确定设备能否投入运行 有必要对设备进行带有破坏性的交流耐压试验 2 工频交流耐压试验的定义 工频交流耐压试验 withstand test of power frequency alternating current 检验电气设备绝缘耐受工频电压作用能力的试验 对220kV 及以 下电气设备也用它来检验绝缘耐受操作过电压 暂时过电压的能力 试验时 按规定将被试品接入试验回路 逐步升高电压至标准规定的额定工频耐受电 压值 保持 1 min 然后迅速 均匀地降压到零 在规定的时间内 被试品 绝缘未发生击穿或表面闪络 则认为通过了该项试验 工频交流耐压试验所 施电压高出电气设备额定工作 电压 通过这一试验可以发现很多绝缘缺陷 尤其对局部缺陷更为有效 3 工频交流耐压试验的 原理和测量工具 工频高电压的产生主要利用试验变压器 试验变压器的工作原理和电力变 压器相同 经过电磁耦合将较低电压升至所需高电压 试验变压器电压较高 容量相对较小 工作时问短 绝缘安全裕度较小 对输出波形畸变率及局部放 电有严格要求 试验变压器通常由调压器供电 以输出可调节的工频高电压 在进行试验之前 应根据被试品的电容量及试验电压 估算所需试验变压器的 容量 由于体积和重量的限制 单台试验变压器额定电压不宜太高 为获得更 高电压 可将几台变压器串联 构成串级式试验变压器 工频高电压的常用测 量装置有静电电压表 电压互感器 分压器 测量球隙等 还有一类交流耐压试验装置 串联谐振耐压试验装置 又称为变频串联 谐振装置或串联谐振耐压试验设备 是最新一代特别适用于大容量容性试品 如发电机 电缆等 的交流耐压试验设备 该产品操作简单 质量可靠 体 积小 重量轻 非常方便现场使用 该设备可用于 1 6kV 500kV 高压交联电缆的交流耐压试验 2 发电机的交流耐压试验 3 GIS 和 SF6 开关的交流耐压试验 4 6kV 500kV 变压器的工频耐压试验 5 其它电力高压设备如母线 套管 互感器的交流耐压试验 该成套设备由变频电源 励磁变压器 电抗器 分压器组成 4 工频交流耐压试验 的注意事项及试验方法 交流耐压试验前应注意 1 核算试验设备和电源容量是否满足试验要求 我国试验变压器的电压 等级有 5 10 25 35 50 100 150 300kV 等 容量等级有 3 5 10 25 50 100 150 200kVA 等 当设备较多 而试验变压器容量 较小时 可分批进行试验 例如对母线可进行分段 分相进行试验 2 拆除与耐压设备相关联的电子线路部件及其它不能承受此试验电压的 设备部件 将被试设备的外壳和非被试设备可靠接地 3 试验变压器使用前应擦拭干净 检查变压器内的油是否足够 不够应 补充合格的变压器油 在注油后应静止足够的时间 以排除变压器内空气 并 用 2500V 兆欧表检查各绕组对外壳及地的绝缘电阻 4 在进行交流耐压试验前 必须先进行各项非破坏性试验 如测量绝缘 电阻 吸收比 介质损失角 直流泄漏电流等 对各项试验结果进行综合分析 如发现受潮或有绝缘缺陷时 应设法消除后再进行耐压试验 以免在交流耐压 试验过程中 发生绝缘击穿 扩大绝缘缺陷 延长检修时间 增加检修工作量 5 试验仪器联线正确 高压输出部分与被试品的连接应可靠 典型的试验接线图如图 工频交流耐压实验原理接线图 Ty 调压器 t 试验变压器 R 限流电阻 r 球隙保护电阻 G 球间隙 CX 被试品 C1 C2 电容分压器高低压臂 V 电压表 交流耐压试验过程中应注意 1 由于交流耐压试验是一种破坏性试验 试验所采用的试验电压往往比 运行电压高得多 过高的电压会使绝缘介质损失增大 发热 放电 会加速绝 缘缺陷的发展 故在对设备进行交流耐压试验时应根据绝缘介质的不同及设备 的运行状况的不同 按照有关规程及试验标准选取相应的试验电压 2 耐压试验过程中 升压应当从零开始 禁止在 30 试验电压以上冲击 合闸 当试验电压升到 40 以上时 应均匀升压 升压速度为每秒 3 试验电 压左右 升压过程中应监视电流的变化 当保护动作后 应查明原因 消除后 再进行试验 交流耐压结束后应注意 1 试验品为有机绝缘材料时 试验结束 切断电源并使试验品接地后 用手触摸 如出现普遍或局部发热 则认为绝缘不良 需作处理 对夹层绝缘 或有机绝缘材料的设备 在耐压后应测量绝缘电阻 如耐压后绝缘电阻比耐压 前下降 30 应查明原因 2 对在耐压试验中击穿的绝缘物 应在试验结束后破坏掉或作好明显的 长久性记号 交流耐压试验电压的测量属于稳定的高压测量 常用的试验方法如下 在试验变压器低压侧测量 此方法通过测量低压侧电压 再通过变比换算 至高压侧 这种方法简单 直观 但只适用于电容量较小 测量准确度要求不 高的情况 1 在高压侧用电压互感器测量 将电压互感器的原边并接在被测品的两端头上 在其原边测量电压 根据测 得的电压和电压互感器的变比计算出高压侧电压 2 用高压静电电压表测量 此方法可直接测量工频电压的有效值 但使用时要注意 此方法需满足静电 电压表的使用技术要求 4 用球隙测量 有一定直径的球形电极构成的空气间隙 如外界条件不变 如外界条件不 变 则一定的间隙 距离有一定的放电电压 距离改变 放电电压也随着改变 利用这种特性就可用球间隙来测量电压 球间隙测的是交流电压的峰值 此方 法准确度受外界因素影响较大 测量结果分散 故一般不适于现场测量 5 用电容分压器在高压侧测量 试验电压 U1加在 C1C2两端 因 C1电容比 C2电容小的多 所以几乎全部试验电压都 分布在 C1上 C2两端的电压很低 这样用电压表测量 C2上电压 U2 然后按分压比算出高 压 U1 C1 C2 C1 U2 A A 交流耐压测试与直流耐压测试优缺点对比 交流耐压测试与直流耐压测试优缺点对比 交流 AC 测试和直流 DC 测试的优缺点 请先与受测试产品所指定的安规单位确认该产品应该使用何种电压 有些产 品可以同时接受直流和交流两种测试选择 但是仍然有多种产品只允许接受直 流或交流中的一种测试 如果安规规范允许同时接受直流或交流测试 制造产 就可以自己决定何种测试对于产品较为适当 为了达成此目的 使用者必须了 解直流和交流测试的优缺点 交流耐压 ACW 测试的特点 大部分做耐压测试的待测物都会含有一些离散电容量 用交流测试时可能 无法充饱这些离散电容 会有一个持续电流流过这些离散电容 交流耐压 ACW 测试的优点 1 一般而言 交流测试比直流测试更容易被安规单位接受 主因是大部份的 产品都使用交流电 而交流测试可以同时对产品作正负极性的测试 与产品使 用的环境完全一致 合乎实际使用状况 2 由于交流测试时无法充饱那些离散电容 但不会有瞬间冲击电流发生 因 此不需让测试电压缓慢上升 可以一开始测试就全电压加上 除非这种产品对 冲击电压很敏感 3 由于交流测试无法充满那些离散电容 在测试后不必对测试物作放电的动 作 这是另外一个优点 交流 AC 测试的缺点 1 主要的缺点为 如果待测物的离散电容量很大或待测物为电容性负载时 这样所产生的电流 会远大于实际的漏电电流 因而无法得知实际的漏电电流 2 另外一个缺点是由于必须供应待测物的离散电容所需的电流 仪器所需输 出的电流会比采用直流测试时的电流大很多 样会增加操作人员的危险性 直流 DC 测试的特点 在直流耐压测试时 待测物上的离散电容会被充满 直流耐压测试时所造成 的容性电流 在离散电容被充满后 会下降到零 直流 DC 测试的优点 1 一旦待测物上的离散电容被充满 只会剩下待测物实际的漏电电流 直流 耐压测试可以很清楚的显示出待测物实际的漏电电流 2 另外一个优点是由于需在短时间内 供应待测物的充电电流 其它时间所 需供应的电流非常小 所以仪器的电流容量远低于交流耐压测试时所需的电流 容量 直流 DC 测试的缺点 1 除非待测物上没有任何电容量存在 否则测试电压必须由 零 开始 缓慢 上升 以避免充电电流过大 电容量越大所需的缓升时间越长 一次所能增加 的电压也越低 充电电流过大时 一定会引起测试器的误判 使测试的结果不 正确 2 由于直流耐压测试会对待测物充电 所以在测试后 一定要先对待 测物放电 才做做下一步工作 3 与交流测试不一样 直流耐压测试只能单一极性的测试 如果产品要使用 于交流电压下 这个缺点必须被考虑 这也是大多数安规单位都建议使用交流 耐压测试的原因 4 在交流耐压测试时 电压的波峰值是电表显示值的 1 4 倍 这一点是一般电 表所不能显示的 也是直流耐压测试所无法达到的 所以多数安规单位都要求 如果使用直流耐压测试 必须提高测试电压到相等的数值 6 试验分析 试品为有机绝缘材料时 试验结束切断电源并使试品接地后 用手触摸 如出现局部或普遍发热 则认为绝缘不良 应重新处理后再做试验 对于绝缘良好的被试品 在 交流耐压试验中不应被击穿 具体实验结果 可根据以下各种情况进行分析判定 1 根据试验回路接入的表计的指示进行分析 一般情况电流表突然上升说 明被试品被击穿 被试品电容量较大或试验变压器容量不够时 被试品虽已被 击穿 电流表却无明显变化或电流反而下降 此时应以接在高压侧测量被试品 上的电压表指示来判断 被试品被击穿时电压表指示明显下降 低压侧电压表 指示也会有所下降 2 根据控制回路状况进行分析 如果过流继电器整定适当 当过流继电器 动作 使自动控制开关跳闸时 说明被试品被击穿 3 根据被试品的状况进行分析 被试品发出被击穿的声音冒烟 出气 闪 络 燃烧等 都是不允许的 应查明原因 如确定是绝缘部分出现的 则认为 是被试品存在缺陷或被击穿 4 测量数据的要求 测量 数据 一般都有规程规定的 一般做来的数 据 要跟规程相比较 跟历次做出来的数据比较 跟同一种设备再进行比较 如果都合格的话那这个设备就是好的 如果有些数据出现问题 可以反复用 不同的接线方法或者重复试验等等 防止是试验中出现了某种因素影响了试 验数据 其中最重要的就是温度和湿度的问题 7 结束语 通过以上论述 可以得出两个结论 一是 工频交流耐