直流耐壓試驗也能確定絕緣的電氣強度。與交流耐壓試驗相比,它有以下特點:可使試驗設備輕小,也即大容量試品(電纜、電容器等),進行交流耐壓試驗時,試驗設備容量往往過大(為使試驗及調壓設備輕便,可以采用諧振試驗線路以減小電源設備容量)。其次是在絕緣進行直流耐壓試驗的同時,可通過測量泄漏電流來觀察絕緣內部集中性缺陷。試驗的接線同前面介紹的泄漏電流試驗相同。
圖3 -18為一臺 30MW、10.5kV 汽輪發(fā)電機各相繞組的直流泄漏電流試驗曲線,當試驗電壓升至14kV時,A相泄漏電流突然急劇增加,經(jīng)檢查,A相端部對綁環(huán)有一處放電。
直流耐壓試驗比交流耐壓試驗更能發(fā)現(xiàn)電機端部的絕緣缺陷。其原因是直流下沒有電容電流從線棒流出,因而無電容電流在半導體防暈層上造成的壓降,故端部絕緣上的電壓較高,有利于發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷。
在電力電纜進行直流耐壓試驗時,通常也利用泄漏值尋找缺陷。當測得三相泄漏值相差過大或增長較快時,可依具體情況提高試驗電壓或延長耐壓時間來發(fā)現(xiàn)缺陷。
直流耐壓試驗對絕緣損傷較小,如果被試絕緣中有氣泡時,在直流電壓作用下,當作用電壓較高,以至于在氣泡中發(fā)生局部放電后,在電場作用下,氣泡中的正負電荷將分別反向移動,停留在氣泡壁上,如圖3-19所示。這樣,便使得外電場在氣泡里的強度不斷減弱,從而抑制了氣泡內部的局部放電過程,當正、負電荷慢慢地通過周圍的泄漏電阻中和后,才會再發(fā)生一次放電。如果在交流電場中,每當電壓改變一次方向,空間電荷非但不減弱,卻反而會加強氣泡里的電場強度,因而加強了局部放電的發(fā)展,不僅如此,做交流耐壓試驗時,1/2頻率周期里都要發(fā)生局部放電。這種局部放電會促使油和有機絕緣材料的分解與老化、變質等,并使其絕緣性能降低,擴大其局部缺陷,因此直流耐壓試驗加壓時間可以長,一般采用5-10min。
與交流耐壓試驗相比,直流耐壓試驗的缺點是對絕緣的考驗不如交流下接近實際和準確。
直流耐壓試驗電壓的選取,參考交流耐壓試驗電壓和交直流下擊穿強度之比,并主要根據(jù)運行經(jīng)驗來確定。例如:對發(fā)電機定子繞組取2~2.5倍額定電壓;對電力電纜,3、6、10kV的取5-6倍額定電壓;20、35kV的取4~5倍額定電壓;35kV及以上的則取3倍額定電壓。直流耐壓的時間可以比交流耐壓長些,例如發(fā)電機試驗時是每級額定電壓地分段升高,每階段停留Imin,以觀察并讀取泄漏電流值,電力電纜試驗時,在額定電壓下持續(xù)5min,以觀察并讀取泄漏電流值。
直流高壓的測量,可以用球隙、靜電電壓表或用如圖3-20所示的方法進行。圖中R1、R2組成的電阻分壓器,在直流電壓作用下沒有電容電流,所以電阻分壓器R1中只有電流I流過,若R1為分壓器的高壓臂電阻,R2為低壓臂電阻,則
(3-10)
電流I一般用微表測量。如用靜電電壓表測量,則
(3-11)
其中分壓比是
R1數(shù)值的選擇視被測電壓大小而定,一般取流過R1的電流為數(shù)百安至1mA。R1值太高會造成測量誤差,因高壓下,高壓臂會有電暈電流,沿絕緣材料的泄漏電流等(均是微安級)使式(3-10)、式(3-11)發(fā)生誤差。若R1中的工作電流大大超過雜散電流,則這種雜散電流的影響便可不計。
正常絕緣電氣設備的工頻試驗電壓見表3-2,
此外,為考驗電氣設備絕緣在雷電過電壓和操作過電壓下的電氣強度,必須用沖擊高壓和操作沖擊高壓對絕緣進行試驗。正常緣電氣設備的沖擊試驗電壓見表3-3。
表3-2 正常絕緣電氣設備的工煩(50Hz)試驗電壓
額定 電壓 | 最高工 作電壓 | 絕緣的1min試驗電壓 有效值(KV) | 外部絕緣承受住的試驗電壓(均勻升壓) 有效值(KV) | |||||||
電力變 壓器 | 電壓互 感器 | 高壓電 器和電 流 互 感 器 | 操作桿和 測量桿 | 單獨試驗的套管和絕緣子 | 干燥狀態(tài) | 淋雨狀態(tài)戶外裝置的變壓器,高壓電器,套管和絕緣子 | ||||
負荷開關、隔離開關分閘位置同極觸頭之間和熔斷器取下熔斷管觸頭間的間隔 | 高壓電器電力變壓器互感器 | 單獨試驗的套管和絕緣子 | ||||||||
有效值(KV) | ||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
3 | 3.5 | 18 | 24 | 24 | 36 | 25 | 28 | 26 | 27 | 20 |
6 | 6.9 | 25 | 32 | 32 | 48 | 32 | 40 | 34 | 36 | 26 |
10 | 11.5 | 35 | 42 | 42 | 63 | 42 | 53 | 45 | 47 | 34 |
15 | 17.5 | 45 | 55 | 55 | 82 | 57 | 70 | 60 | 63 | 45 |
(20) | 23 | 55 | 65 | 65 | 100 | 68 | 85 | 70 | 75 | 55 |
35 | 40.5 | 85 | 95 | 95 | 150 | 100 | 130 | 105 | 110 | 85 |
60 | 69 | 140 | 140 | 155 | 235 | 165 | 215 | 170 | 180 | 140 |
110 | 126 | 200 | 200 | 250/200 | — | 265 | 355 | 280 | 295 | 215 |
154 | 177 | 275 | 275 | 320/275 | — | 340 | 460 | 355 | 375 | 290 |
220 | 252 | 400 | 400 | 470/400 | — | 490 | 675 | 520 | 550 | 425 |
注 1.第8~11欄中試驗電壓值適用于標準大氣條件(氣壓760mmHg,溫度20℃,絕對濕度11g/m3),如果試驗時大氣條件不符標準條件,應對試驗電壓進行校正。
2.第5欄中斜線下的數(shù)值適用于外部絕緣能分別試驗的油浸式電器設備的內部絕緣。
表3-3 正常絕緣電氣設備的沖擊試驗電壓
額定電壓 | 最高工作電壓 | 內部絕緣試驗電壓最大值(KV) | 外部絕緣試驗電壓最大值(KV) | ||||||||
高壓電器和電流互感器,試驗中帶激磁的電力變壓器、電壓互感器和分流電抗器 | 試驗中不帶激磁的電力變壓器、電壓互感器和分流電抗器 | 高壓電器、電力變壓 器和互感器 | 高壓電器、電力變壓 器和互感器 | 單獨試驗的套管和絕緣子 | 負荷開關、隔離開關分閘位置同極觸頭之間和熔斷器取下熔斷管觸頭間的間隔 | ||||||
全波 | 截波 | 全波 | 截波 | 全波 | 截波 | 全波 | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
3 | 3.5 | 42 | 43.5 | 50 | 42 | 50 | 44 | 52 | 50 | ||
6 | 6.9 | 57 | 60 | 70 | 57 | 70 | 60 | 73 | 65 | ||
10 | 11.5 | 75 | 80 | 90 | 75 | 90 | 80 | 100 | 90 | ||
15 | 17.5 | 100 | 108 | 120 | 100 | 120 | 105 | 125 | 115 | ||
20 | 23 | 120 | 130 | 150 | 120 | 150 | 125 | 158 | 140 | ||
35 | 40.5 | 180 | 200 | 225 | 185 | 230 | 195 | 240 | 220 | ||
60 | 69 | 300 | 330 | 390 | 320 | 400 | 335 | 420 | 375 | ||
110 | 126 | 425 | 480 | 550 | 460 | 570 | 480 | 600 | 570 | ||
154 | 177 | 585 | 660 | 760 | 630 | 785 | 660 | 825 | 790 | ||
220 | 252 | 835 | 945 | 1090 | 900 | 1130 | 950 | 1190 | 1100 |
注 第6~10欄中試驗電壓適用于標準大氣條件(氣壓氣壓760mmHg,溫度20℃,絕對濕度11g/m3),如實驗時大氣條件和標準條件不符,應對試驗電壓進行校正。
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