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第六章电气设备绝缘试验（二）6-1工频高压试验一、工频高压的获得获得工频高压的最通用的方法是应用工频高压试验变压器。工频试验变压器具有下列特点：（1）一般都是单相的。（2）不会受到大气过电压及操作过电压的侵袭，其绝缘相对其额定电压的安全裕度较小。（3）通常均为间歇工作方式。（4）一、二次绕组的电压变比高，故其漏抗较大。（5）要求有较好的输出电压波形，为此应采用优质的铁芯和较低的磁通密度。（6）为了减少对局部放电试验的影响，要求试验变压器自身的局部放电电压足够高。单个工频试验变压器的额定电压（kV）有下列等级：5、10、25、35、50、100、150、250、300、500、750如课本图6-1-1所示的试验变压器串级方式得到广泛的应用。一般来说，采用不超过三级的串级级数，因为串级级数大，每台试验变压器的功率利用率将下降，拿三级的串级式变压器来说，它的利用率是50%。工频高压试验变压器常用的调压方式为：（1）用自耦调压器调压。其特点为体积小、质量轻、对波形畸变小等。缺点是当试验变压器的功率较大时，其滑动触头的发热、部分线匝被短路等所引起的问题较严重。（2）用移圈调压器调压。容量可做的很大，但输出电压波形畸变较大。（3）用电动发电机组调压。目前最好的调压方式，但所需的投资及运行费用较大。二、工频高压试验中可能产生的过电压从稳态方面来看：容升效应。从暂态方面来看：1．调压器非零位时合电源合闸后的短时内，回路中将出现频率较高的振荡过程。这将危及试验变压器的主绝缘和纵绝缘。2．在尚有高电压时切断电源当被试品电容量较小时，试验变压器接近空载，若在尚有较高电压时切断电源，则在试验变压器高压侧和被试品上就有可能产生危险的“切空变”过电压。3．被试品突然击穿三、工频高压的测量1．测量球隙用球隙直接测量作用在被试品上的工频电压，虽然准确度较高，但球隙必须击穿才能测出电压，这将破坏试验进程的连续性，且将试验电压造成截波。目前以很少直接用球隙来测量是试验电压。2．静电电压表静电电压表是根据两极间电场力的平均值来指示电压的，而电场力的瞬时值又与电压瞬时值的平方成正比，所以，静电电压表指示的是电压的均根值。3．分压器配用低压仪表一般用电容分压原理制成，它的优点是几乎不吸收有功功率，不存在温升和随温升而引起的各部分参数的变化，因为可以用来测量直到极高的电压。4．高压电容器配用整流装置这是一种通过测量电流间接测压的电路。将高压电容器下端与全部整流电路串联后，接到被测电压的两端。通过高压电容器的交流电流经整流后，用直流电流表测得其电流的平均值Iav，它与被测电压的Up有下述关系4avpIUCf（6-1-3）四、外施工频高压试验国家标准规定，工频交流试验电压的频率应在45~65Hz范围内；其波形应接近正弦，正负两个半波应相同；其峰值与有效值之比应等于2，偏差不超过±5%。工频高压试验一般应从较低电压开始，均匀而较快地升压，但必须保证能从仪表上准确读数；在试验电压下保持规定时间后，应很快降到1/3试验电压或更低，然后切除电源。对于变压器等设备，其绕组绝缘哟有的是分级的，线端绝缘较强，中性点端绝缘较弱。这样绕组的各不同部位应该耐受和能够耐受的试验电压也不一样，在这种情况下，上述的外施电压法就不能用了，解决这个问题的办法是采用感应高压试验，即在低压绕组上市价足够高的电压，使在被试绕组上感应出所需的试验电压来。五、倍频感应高压试验（了解）6-2直流高压试验一、直流高压的获得获得直流高压的方法，应用得最广泛的是将交流电压通过整流而得。基本的半波整流电路如图6-2-1所示。如欲获得更高的电压并充分利用变压其的功率，则有多种倍压电路可供选择。上述电路均只能获得倍压，如欲获得更高的电压，可采用串级整流电路，如图6-2-7所示。二、直流高压的测量1．棒隙或球隙2．电阻分压器配合低压仪表测直流高压用电阻分压器的原理电路是很简单的，如图6-2-12所示。总的原则是，测量仪表的内阻应足够大，不至于影响分压比。3．用高值电阻与直流电流表串联（一般不适用）4．静电电压表三、直流高压试验国家有规定：直流高压试验时，加在试品上的试验电压，应是纹波系数不大于3%的直流电压。对直流高压试验来说，特别需要注意，为避免在电源合闸的过度过程中产生过电压，应从相当低的电压值开始施加电压。在确定直流耐压所需的时间时，应考虑到：绝缘中的极化和吸收作用需经过较长的时间才能充分完成，淡雅分布才趋于稳定，对电容量越大的设备，这个时间就越长，一般在5~10min范围内，随设备的类型和容量大小而定。对某些电容量较大的设备，如电缆线路、大型旋转电机等，在试验完成后，将被试品放电时，必须先通过限流电阻反复几次放电，直到无火花时，方可直接接地放电。某些应用在交流电离系统中的设备，也有需要做直流耐压试验，这是因为：（1）对电容很大的设备，进行工频耐压试验需要大容量的试验变压器和调压器，这有时是有困难的。（2）对某些种类的绝缘材料，工频耐压试验容易在绝缘中发展局部放电，造成某些残留性的不可逆的绝缘损伤，而直流耐压过程中，这种效应将小得多。（3）对某些电气设备的某些部分绝缘中如有缺陷，则直流耐压试验比工频耐压试验更容易发现。6-3冲击高压试验一、雷电冲击高压的获得1．基本原理获得冲击电压的原理电路如图6-3-1所示，主电容C0在被间隙G隔离的状态下由整流电源充电到稳态电压U0。间隙G被点火击穿后，电容C0上的电荷一面经电阻Rt放电，同时也经Rf对Cf放电，在被试品上形成上升的电压波前。Cf上电压被充到最大值后，反过来对Rf与C0一起对Rf放电，在被试品上形成下降的电压波尾。2．几种常用的典型电路一般采用多级电路，使多级电容器在并联接线下充电，然后设法将各级已充电的电容器串联起来放电，即可获得很高的冲击电压。适当选择放电回路中各元件的参数，即可获得所需的冲击电压波形。以级数n=3为例。如图6-3-2所示。3．冲击波形的近似计算4．产生截断波的方法二、操作冲击高压的获得1．利用雷电冲击电压发生器将雷电冲击电压的放电回路的各种电容和各种电阻的值增大，从而可以调整波前和波长的时间，便可以获得操作冲击高压。2．利用雷电冲击电压发生器与变压器的联合这种方法的原理是：用一小型冲击电压发生器产生一峰值较低的冲击电压，施加于变压器低压侧，因为操作冲击试验的等值频率不高，所以在变压器高压侧能基本上按变比感应出高峰值的操作冲击电压波。三、冲击电压的测量（一）用球隙测量冲击电压峰值（二）显示冲击电压用的低压仪表1．冲击峰值电压表冲击峰值电压表的基本原理是：被测电压上升时，通过整流元件将记忆电容充电到电压峰值；被测电压降落时，整理元件闭锁，记忆电容上电荷经转换而保持下来，供稳定指示用。2．示波器3．数字记录仪由于书记记录仪具有诸多优点，近期内已经获得迅猛发展，大有取代传统的电压示波器和峰值电压表之类测量仪器的趋势了。（三）测冲击电压用的分压器1．电阻分压器在冲击电压测量领域（特别在1000kVa及以下），电阻风雅器是应用得较广的因为它结构简单、使用方便。测量冲击电压的电阻分压器，其原理电路同图6-2-12。2．电容分压器测量冲击电压的电容分压器，其原理电路同图6-1-5。3．阻容并联分压器4．阻容串联分压器四、雷电冲击电压试验（了解）五、操作冲击电压试验（了解）