电气设备绝缘耐压试验PPT课件

1、15 绝缘耐压试验第1页/共101页5 绝缘耐压试验5.1 工频耐压试验5.2 直流耐压试验5.3 冲击耐压试验5.4 冲击电流试验第2页/共101页5 绝缘耐压试验5.1 工频耐压试验5.1.1 工频高电压试验设备5.1.2 工频耐压试验的基本接线5.1.3 谐振耐压试验第3页/共101页5 绝缘耐压试验n交流耐压：是交流设备的基本耐压方式。用于校核设备在交流高压下的绝缘水平。对220kV及以下电压等级的设备也用于等效校核绝缘耐受冲击电压的能力。n交流耐压试验实施办法：电力设备预防性试验规程（DL/T 596）已对各类设备的耐压值作出了规定。以电力变压器为例，当大修而全部更换绕组后，按出厂试

2、验电压值进行试验。在其它情况下，它们的耐压值取出厂试验电压的85。n方法：1min工频耐压试验。如通过1min耐压试验，则可判断绝缘合格。5.1 工频耐压试验第4页/共101页5 绝缘耐压试验额定额定电压电压kV最高工最高工作电压作电压kV线端交流试验电压值线端交流试验电压值kV中性点交流试验电压值中性点交流试验电压值kV全部更换全部更换部分更换绕组部分更换绕组全部更换全部更换部分更换绕组部分更换绕组3540.5857285726672.5140120140120110126.0200170（195）9580220252.036039530633685（200）72（170）330363.04

3、6051039143485（230）72（195）500550.06306805365788514072120电力变压器交流试验电压值括号内数值适用于不固定接地或经小电抗接地系统 第5页/共101页65 绝缘耐压试验5.1.1 工频高电压试验设备一、高压试验变压器fCUI222 fCUP（1）绝缘裕度不需要取得太大（安全系数小） （2）容量一般比较小高压侧额定电流一般为1A。对于某些特殊试品和特殊试验项目，要求试验变压器的额定电流大于1A。 不承受雷电和操作冲击作用。同时也需要严格防止和限制过电压出现。 5.1 工频耐压试验第6页/共101页5 绝缘耐压试验单套管式：其高压绕组的一端接地，另一

4、端输出额定全电压双套管式：铁心和油箱均处于U/2电位，所以油箱不能放在地上，而必须按全电压的一半对地绝缘起来。用两只额定电压只有U/2的套管来代替一只额定电压为U的套管，可以大大降低试验变压器和套管的制造难度和价格。（4）连续运行时间短不需要有复杂的冷却系统。连续工作时间一般不超过30分钟。（5）漏抗大由于电压高，高压绕组要采用较厚的绝缘和较宽的油间隙距离，因而试验变压器具有较大的漏抗，短路电流小。5.1.1 工频高电压试验设备5.1 工频耐压试验第7页/共101页85 绝缘耐压试验5.1.1 工频高电压试验设备5.1 工频耐压试验结构形式第8页/共101页5 绝缘耐压试验第9页/共101页5

5、 绝缘耐压试验主要参数3210IfCU23210PfCUC被试品电容量，微法；U试验电压，千伏；f电源频率，Hz试品名称试品名称电容值电容值/pF/pF线路绝缘子线路绝缘子501LUCUIUUR第28页/共101页295 绝缘耐压试验5.1 工频耐压试验5.1.3 谐振耐压试验 并联谐振：当输出电压满足要求，而试验变压器的容量不够时，还可以考虑并联谐振的方法*一般试品的电流比较小，仅要求用在高压领域，因此多用串联谐振。1 减少电源容量（包括变压器、调压器等）2 试品击穿时的故障电流减小3 电源中的谐波成分大大减少UIRLICI支路电流可能大于总电流LIUCIURLICII不考虑R考虑R22()

6、LcURXXI第29页/共101页5 绝缘耐压试验5.1 工频耐压试验5.1.3 谐振耐压试验两级串联谐振试验设备接线第30页/共101页5 绝缘耐压试验5.1 工频耐压试验5.1.3 谐振耐压试验变频串联谐振LXLQRR提高频率，Q增大，装置总体体积缩小，可做成积木式。常用变频串联试验装置：0.1300Hz可调第31页/共101页5 绝缘耐压试验5.1 工频耐压试验5.2 直流耐压试验5.3 冲击耐压试验5.4 冲击电流试验第32页/共101页5 绝缘耐压试验微安表：泄漏电流的测量TO：被试品；V：直流高压测量装置。图58 直流耐压试验基本接线5.2 直流耐压试验第33页/共101页5 绝缘

7、耐压试验5.2 直流耐压试验直流耐压试验的特点1 试验设备轻便，容量小2 可同时测量泄漏电流3 局放小，对绝缘的损伤小4 不如交流耐压实验更接近真实工况第34页/共101页5 绝缘耐压试验5.2.1 高压整流回路5.2.2 串级直流高压发生器5.2 直流耐压试验第35页/共101页5 绝缘耐压试验5.2 直流耐压试验5.2.1 高压整流回路一、半波整流回路2minmaxUUUavLavavRUI电压纹波系数 （3）maxminav2avUUUSUU第36页/共101页5 绝缘耐压试验Q1：电源向C充电Q2：电源向RL充电q：C向RL放电Q1=q2111()avavavavLUqIttI TIf

8、RfRL获得的总电荷q+Q2=QRLLR CRCQRLq第37页/共101页5 绝缘耐压试验5.2 直流耐压试验5.2.1 高压整流回路一、半波整流回路2111()avavavavLUqIttI TIfRf12avLUSUR Cf我国标准规定：纹波系数 3。222avavLUIqUCfR CfC增大滤波电容C或提高电源频率f，均可减小电压纹波第38页/共101页5 绝缘耐压试验5.2 直流耐压试验5.2.1 高压整流回路l采用半波整流设备产生50kV直流电压，考虑流过试品及电阻分压器的电流不超过5mA，问滤波电容C的容量？l解：第39页/共101页5 绝缘耐压试验5.2 直流耐压试验5.2.1

9、 高压整流回路二、倍压整流回路(a) 两倍电压 n 带上负载后，倍压装置的输出电压会降低，并出现脉动(b) 三倍电压 第40页/共101页5 绝缘耐压试验第41页/共101页5 绝缘耐压试验5.2 直流耐压试验5.2.1 高压整流回路倍压整流回路第42页/共101页5 绝缘耐压试验第43页/共101页5 绝缘耐压试验5.2.1 高压整流回路5.2.2 串级直流高压发生器第44页/共101页5 绝缘耐压试验5.2 直流耐压试验5.2.2 串级直流高压装置空载时，各点电位：两级直流高压装置tUUuUutUUuUutUummmmmmmsin34sin2sin54321一、工作原理第45页/共101页

10、5 绝缘耐压试验5.2 直流耐压试验5.2.2 串级直流高压装置一、工作原理接上负载后的电压n电压脉动：C2在放电期间放掉电荷Q2引起；n电压降落：C1在充电期间放掉电荷Q1引起。 12QQQ32222()2avIttQUCC321Tttf222avavI TIUCfC22avIUfC第46页/共101页5 绝缘耐压试验5.2 直流耐压试验5.2.2 串级直流高压装置一、工作原理接上负载后的电压12tt:12QQQ在t2瞬间，C1和C2上的电压分别为 1211()CmUUQQC2max1211()cmCmmUUUUUUQQCmax11112()avavmI TIUUUQQCCfC32avavI

11、UUUfC 22avIUfC第47页/共101页5 绝缘耐压试验5.2 直流耐压试验5.2.2 串级直流高压装置串级直流高压发生器第48页/共101页5 绝缘耐压试验5.2 直流耐压试验5.2.2 串级直流高压装置二、技术参数112QUC2222QUCKKCKQU2KnKKnKCKQUU1122CQnnKCQUnK2) 1(21取各级电容器的电容量相等 2()(1)44avnn In nQUCfC g第49页/共101页5 绝缘耐压试验5.2 直流耐压试验5.2.2 串级直流高压装置二、技术参数平均电压： 脉动电压： 平均电压降落： 脉动系数：maxmin(1)24nnavUUIn nUfC3

12、243226avavmavInnnUnUUfC3222(432 )6avavmavmIUnUUnUnnnfC/(1)/4avavavSU Un nIfCU纹波和电压降落与电源频率、级数、电容量、负载电流有关第50页/共101页515 绝缘耐压试验5.2 直流耐压试验5.2.2 串级直流高压装置减少串级直流高压装置的脉动的方法1、合理选择级数nmpfCnUI m axm ax0avUn令得n 对于超高压直流装置，采用高电压、大电容量的电容器和高频整流是有利的。2、从上到下逐级增加电容，即CkCk=kC实际很少采用第51页/共101页5 绝缘耐压试验串级直流高压发生装置5级U1000kVI为mA量

13、级5.2 直流耐压试验第52页/共101页5 绝缘耐压试验n工频耐压试验基本接线n谐振耐压试验及特点课程回顾-5 .1 工频耐压试验1 减少电源容量（包括变压器、调压器等）2 试品击穿时的故障电流减小3 电源中的谐波成分大大减少第53页/共101页5 绝缘耐压试验课程回顾-5 .2 直流耐压试验n 倍压整流电路n 串级直流发生器减少串级直流高压装置的脉动的方法第54页/共101页5 绝缘耐压试验5.1 工频耐压试验5.2 直流耐压试验5.3 冲击耐压试验5.4 冲击电流试验第55页/共101页5 绝缘耐压试验n冲击电压发生器的功能和冲击电压波形n电力设备遭受大气过电压（雷电）时的绝缘性能；n电

14、气设备遭受操作过电压的绝缘性能。5.3 冲击耐压试验A 2.2 million volt impulse generator is used to test electrical equipment at the NEETRAC test facility. 第56页/共101页5 绝缘耐压试验按照试验标准并考虑足够裕度，冲击电压发生器的标称电压与被试设备的额定电压之间的关系满足下表，下限值供形式试验需要，上限值供试验研究用。试品额定试品额定电压电压/kV35110220330500冲击电压冲击电压发生器标发生器标称电压称电压/MV0.40.60.81.51.82.72.43.62.74.2第

15、57页/共101页5 绝缘耐压试验5.3.1 单级冲击电压发生器5.3.2 多级冲击电压发生器5.3 冲击耐压试验第58页/共101页5 绝缘耐压试验 1为波尾时间常数； 2为波头时间常数;通常1 远大于 2；A为单指数波幅值5.3 冲击耐压试验5.3.1 单级冲击电压发生器一、单级冲击电压发生器的原理)()(21tteeAtu第59页/共101页5 绝缘耐压试验5.3 冲击耐压试验5.3.1 单级冲击电压发生器一、单级冲击电压发生器的原理-波头时间 )()(21tteeAtu)1 ()(2teAtu图517 一台电容器向另一台电容器充电电路及电压波形212112CCCCR12012mCUUC

16、CC1 C2第60页/共101页5 绝缘耐压试验5.3 冲击耐压试验5.3.1 单级冲击电压发生器一、单级冲击电压发生器的原理-波头时间， 第61页/共101页625 绝缘耐压试验 5.3 冲击耐压试验5.3.1 单级冲击电压发生器一、单级冲击电压发生器的原理-波头时间C1C2 第62页/共101页5 绝缘耐压试验 )()(21tteeAtu1( )tu tAe 图519 冲击电压波尾形成原理及波形一、单级冲击电压发生器的原理-波尾时间5.3 冲击耐压试验 5.3.1 单级冲击电压发生器第63页/共101页5 绝缘耐压试验一、单级冲击电压发生器的原理5.3 冲击耐压试验5.3.1 单级冲击电压

17、发生器 第64页/共101页5 绝缘耐压试验5.3 冲击耐压试验5.3.1 单级冲击电压发生器一、单级冲击电压发生器的原理过程：首先C1充电，然后合上开关，C1经R1向C2充电，形成波头同时C1和C2经过电阻R2放电，形成波尾。C1C2，C2和R1波头电容和电阻，C1和R2波尾电容和电阻 图520 冲击电压产生电路（高效回路）第65页/共101页5 绝缘耐压试验5.3 冲击耐压试验5.3.1 单级冲击电压发生器一、单级冲击电压发生器的原理 图521 单级冲击电压发生器的另两种电路形式02122112URRRCCCUm第66页/共101页675 绝缘耐压试验5.3 冲击耐压试验5.3.1 单级冲

18、击电压发生器二、单级冲击电压发生器n调整调压器的输出可以改变电容C1的充电电压，n调整电阻R1和R2可以改变输出波形，n放电球隙G的放电电压根据C1的充电电压和输出电压的要求进行调整。n由于受到高压硅堆和电容器额定电压的限制，同时也考虑放电球隙的直径不宜过大，一般单级冲击电压发生器的最高输出幅值不超过200300kV C2: 被试品、测量球间隙、电容分压器和高压引线对地电容的总和第67页/共101页5 绝缘耐压试验5.3.1 单级冲击电压发生器5.3.2 多级冲击电压发生器5.3 冲击耐压试验第68页/共101页5 绝缘耐压试验5.3 冲击耐压试验5.3.2 多级冲击电压发生器一、多级冲击电压

19、发生器的原理并联充电、串联放电n首先调整球隙距离，使G1的放电电压为U0，G2G4的放电电压在U02U0范围内；n对各个电容器同时充电到U0nG1首先击穿(点火球隙)，导致G2G4依次击穿；n各个电容器串联对C2和R2放电，在输出端获得幅值很高的冲击电压 第69页/共101页5 绝缘耐压试验5.3 冲击耐压试验5.3.2 多级冲击电压发生器一、多级冲击电压发生器的原理关键： 杂散电容来不及放电l杂散电容放电的快慢：取决于杂散电容和放电电阻R的大小（时间常数）。l为确保各级球隙顺利放电，可采取措施增大杂散电容。 第70页/共101页5 绝缘耐压试验5.3 冲击耐压试验5.3.2 多级冲击电压发生

20、器二、触发球间隙1铜球，2端部有孔的铜球，3触发电极，4瓷、胶木等绝缘材料 图525 三电极球间隙的结构当冲击电压发生器各个电容充电完毕后，利用另外一个回路产生一个电压较低的脉冲电压，使电极3产生火花，引起G和g击穿第71页/共101页5 绝缘耐压试验5.3 冲击耐压试验5.3.2 多级冲击电压发生器二、触发球间隙1铜球，2端部有孔的铜球，3触发电极，4瓷、胶木等绝缘材料 图525 三电极球间隙的结构（1）高压触发脉冲的极性与充电电压的极性相反。主间隙G首先击穿，引发间隙g击穿，从而使电极1和2之间放电。（2）高压触发脉冲的极性与充电电压的极性相同。间隙g首先击穿，引发主间隙G击穿，从而使电极

21、1和2之间放电。第72页/共101页5 绝缘耐压试验5.3 冲击耐压试验5.3.2 多级冲击电压发生器第73页/共101页5 绝缘耐压试验2000kV冲击电压发生器5.3 冲击耐压试验5.3.2 多级冲击电压发生器第74页/共101页5 绝缘耐压试验冲击电压发生器（1760kV,8级，1.2/50s)5.3 冲击耐压试验5.3.2 多级冲击电压发生器第75页/共101页5 绝缘耐压试验5.3 冲击耐压试验5.3.2 多级冲击电压发生器三、操作冲击电压的产生利用冲击电压发生器和变压器两类。（一）非周期性双指数操作波n 通过调节冲击电压发生器的波头、波尾电阻，利用冲击电压发生器可以产生双指数操作冲

22、击波。n 由于波头和波尾电阻值已经大为增加，在波头时间内，电容对波尾电阻的放电不能忽略，C2上的输出电压峰值与C1的充电电压值相差较大，冲击发生器效率已经大为下降。第76页/共101页5 绝缘耐压试验5.3 冲击耐压试验5.3.2 多级冲击电压发生器三、操作冲击电压的产生（二）衰减振荡波n 利用电容器对变压器原方绕组放电产生。n 特别适用于电力变压器的现场试验。电力变压器既是被试品，又起试验变压器的作用。第77页/共101页5 绝缘耐压试验5.1 工频耐压试验5.2 直流耐压试验5.3 冲击耐压试验5.4 冲击电流试验第78页/共101页5 绝缘耐压试验5.4 冲击电流试验n 目的：动稳定性、

23、热稳定性考核n 电力设备的冲击电流试验：几kA几十kAn 脉冲功率技术：几十kA到上MAn 分指数衰减波和方波两类第79页/共101页5 绝缘耐压试验5.4 冲击电流试验5.4.1 冲击电流波形5.4.2 冲击电流发生器的基本原理5.4.3 冲击电流方波发生器第80页/共101页5 绝缘耐压试验电力系统对避雷器进行冲击电流实验时，用以下参数的波形：1雷电冲击电流波形幅值高、持续时间短（电效应）8/20 s (标称放电电流，幅值不高)；4/10 s（短波放电电流，可达100kA）【能量耐受能力考核】；2波形为18/20 s的冲击电流波；3视在波头时间为30100 s的冲击电流波，其视在半峰时间为

24、视在波头时间的2倍以上；4陡波：视在波头时间为1s；5方波冲击电流：持续时间2000 s【操作过电压，标准规定，考核电、热效应，通流容量】；5.4 冲击耐压试验5.4.1 冲击电流波形冲击电流波形特点：上升时间，幅值高第81页/共101页5 绝缘耐压试验5.4 冲击耐压试验5.4.1 冲击电流波形a）非振荡冲击电流波形 （b）振荡型冲击电流波形T1视在波头时间，T2视在半峰值时间，Im电流峰值图527 指数衰减电流波形的定义n 1/20s、4/10s、8/20s、30/80s第82页/共101页5 绝缘耐压试验5.4 冲击耐压试验5.4.1 冲击电流波形图528 标准方波冲击电流定义及要求nT

25、d有500、1000、2000及20003200s之间等几种第83页/共101页5 绝缘耐压试验5.4 冲击电流试验5.4.1 冲击电流波形5.4.2 冲击电流发生器的基本原理5.4.3 冲击电流方波发生器第84页/共101页855 绝缘耐压试验5.4 冲击电流试验5.4.2 冲击电流发生器的基本原理图529 冲击电流发生器原理电路iRdtdiLidtCU10回路方程为：L、R：电容器、回路连线、分流器、球隙、试品、开关/调波电感、电阻；G：点火球隙D：硅堆RD：保护电阻S：分流器一点接地对地绝缘第85页/共101页5 绝缘耐压试验5.4 冲击电流试验5.4.2 冲击电流发生器的基本原理 （1）弱阻尼情况（1） （2） 临界阻尼情况（1）（3）过阻尼情况（1） 脉冲电流的