电气设备绝缘试验(二)

高压技术运用

第六章 电气设备绝缘试验(二)工频高压试验 直流高压试验 雷电冲击高压试验 操作冲击高压试验

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§6-1

工频高压试验

交流耐压：是交流设备的基本耐压方式。适用于≤220kV以下的电力设备。 以变压器为例，如图所示

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工频高压的产生 工频高压试验变压器 特点 外形结构

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串级变压器

高压绕组中点接壳的串级变压器原理电路图

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工频高压的测量测量球隙稍不均匀-Ub偏差小于3%

静电电压表0-1MHz,量程小于200kV

分压器配用低压仪表电容分压，注意杂散电容影响， 措施-屏蔽

高压电容器配用整流装置

工频高压的测量

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杂散参数的影响

工频分压器测压电路(杂散参数的影响)

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§6-2

直流高压试验

在被试品的电容量很大的场合，用工频交流高 电压进行绝缘试验时会出现很大的电容电流，这 就要求工频高压试验装置具有很大的容量，这时 常用直流高电压试验来代替工频高电压试验。 工频高电压-整流器-直流高压，倍压整流-直流 高压串级装置-更高直流电压。

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(a) 经整流器V1向电容器C1充电，负半波则经V2向C2充电，最后C1和C2 上的电压均达到Um,在输出端得到2Um的直流高压。 (b) 负半波期间经V1向C1充电，而正半波期间电源与C1串联起来经V2向C2 充电，C2上也可得2Um的直流高压。 (c) 由(b)演变来的，可以得到3Um的直流高压。 V1 T T C1 V2 (a) V2 V3

~

~

C2

C2C1 V1 (c)

C3

C1T

V2

~

V1 (b)

C2

图5-7 几种倍压整流回路

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串级直流高压发生器C

C输 出

利用 (b)中的倍压整流电 路为基本单元，多级串 联起来即可组成一台串 级直流高压发生器， 理想情况可获得空载输出 电压等于2nUm(n为级数)

C C

C C

~ 图5-8 串级直流高压 发生器原理图

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§6-3

冲击高压试验

雷电冲击高压试验雷电冲击耐压考验电力设备承受雷电过电压的 能力。只在制造厂进行本项试验，因为试验会 造成绝缘的积累效应，所以在规定的试验电压 下只施加3次冲击。 国家标准规定额定电压≥220kV,容量 ≥120MVA的变压器出厂时应进行本项试验。

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操作冲击高压试验 ≥330kV电力设备的出厂试验应进行本 项试验。在电力系统现场进行各个电压等级变压器的耐压试验时，可采用操作冲击 感应耐压方式来取代工频耐压试验。由于 利用被试变压器自身的电磁感应作用来升 高电压，所以冲击电源装置电压较低，装 备比较简单。而且试验本身不会在绝缘中 产生残留性损伤

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冲击高压试验 冲击电压波形 冲击电压发生器原理 冲击电压发生器结构 冲击电压测量

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冲击电压波形a、雷电冲击电压波

Tf 1.67(t 2 t1 )

国标规定： Tf 1.2 s 30%

Tt 50 s 20%

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b、操作冲击电压波

国标规定：

Tf 250 s 20% Tt 2500 s 60%

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冲击电压的一般表达式：u2= U1[exp(-t/τ1)- exp(-t/τ2)]

时间常数：τ1和τ2

1.2/50μs的雷电波：τ1>>τ2

u2由两个指数分量相加构成

波前时间Tf由较小的时间常数τ2决定；半峰值时间Tt由相对大得多的时间常数τ1决定

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波头的形成： 放电电阻Rt→∞,球隙g0放电 后，电压u2上升。 Tf=3.24RfC1C2/(C1+C2) 因C1>>C2,Tf≈3.24RfC2

波前

波尾

波尾的形成：

电压u2到达峰值U2m后，电容C1 和C2一起经过电阻Rt放电。因 一般C1>>C2,放电快慢主要 决定于C1 Tt=0.69Rt(C1+C2)≈0.69RtC1

C2上电压u2的波形

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冲击电压发生器的基本原理冲击电压发生器概念：冲击电压发生器由一组并联 的储能高压电容器，自直流高压源充电几十秒钟后， 通过铜球突然经电阻串联放电，在试品上形成陡峭 上升前沿的冲击电压波形。冲击波持续时间以微秒 计，电压峰值一般为几十kV至几MV

发明人：产生较高电压的冲击发生器多级回路，首 先由德国人E.马克思(E.Marx)提出，为此他于 1923年获得专利，被称为马克思回路

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单级冲击电压发生器回路回路1正极性冲击电压

回路2负极性冲击电压

由于受到硅堆和电容器额定电压的限制，单级冲击 电压发生器的最高电压不超过200~300kV。