感应耐压试验范文

2024-06-03

感应耐压试验范文（精选7篇）

感应耐压试验第1篇

在66 k V及以上电压等级电力系统变电站中, 电压互感器主要分布于母线及变电站主变压器一、二次侧, 用于检测及监测系统实时运行电压。由于其运行位置的特殊性及重要性, 正常运行的电网系统很少存在电压互感器退出运行用以进行诊断试验及检修的充足时间, 因此及时利用系统设备轮停对电压互感器及附属设备进行电气性能诊断性试验便成为十分重要的工作。而由于电压互感器自身设计结构特点, 目前电力系统在网运行的电压互感器存在电磁式电压互感器和电容式电压互感器两种形式。由于其各自机构的不同, 对其采用的诊断及交接试验方式又各有不同。

在电压互感器交接及诊断性试验中, 规程规定对被试设备要进行绕组对外壳及地的交流耐压试验, 而对于电磁式电压互感器中分级绝缘及串极式电压互感器, 由于其二次绕组及引出线端子的绝缘强度无法满足交流耐压时所产生的电压, 因此一次绕组不能直接进行工频交流耐压试验。于是我们采用对二次绕组进行加压, 依靠互感器自身的电磁感应, 通过交变磁通传递交流电压的方法, 在互感器一次绕组上得到需要的交流耐压试验电压, 以达到检验互感器一次绕组的主绝缘和纵绝缘的目的。其中纵绝缘即是绕组匝间、层间的绝缘。为了提高试验电压, 又不使铁芯饱和, 多采用提高电源频率的方法, 从电势方程式可以看出。进行感应耐压试验

式中E———感应电动势 (V) ;

f———电源频率 (50 Hz) ;

W———线圈匝数;

B———磁通密度 (T) ;

S———铁芯截面积 (m2) 。

从方程式看见, 当保持磁通密度不变, 频率增加一倍时, 所加电压相应增加一倍, 因此感应耐压的频率要大于额定频率两倍以上, 通常我们采取三倍频方法。

而对于同级别电容式电压互感器, 由于其自身电容式结构特点, 在二次施加试验电压通过磁通传递至互感器一次线圈过程中, 励磁过程将使电容式电压互感器产生大量的电容电流, 大大超过互感器自己线圈及二次升压装置所产生的电感电流, 将铁芯过饱和, 造成升压系统过载而跳闸。因而, 现场若采用该方式对电容式电压互感器进行耐压试验, 需准备相应数值的补偿电感, 已消除电容电流造成的过载现象。

2 试验原理

传统的三倍频试验方法是单相变压器组二次侧开口输出电源, 即利用三台单相变压器, 一次侧接成星形, 二次侧接成开口三角形, 通过自耦调压器输出试验电压。其原理是由于铁芯中有三次谐波磁通, 每相绕组便感应出三次谐波电动势, 当励磁电流为正弦波, 在铁芯饱和情况下, 主磁通的波形是评定波, 这样, 在主磁通中包含了较大的三次谐波。从而达到输出三倍工频电压的目的。该种方法原理简单、清晰, 但也存在着所需设备配件过多, 组装繁琐, 消耗大量准备时间, 基本试验配置就需要5个部件, 并且重量过重, 需要多名试验人员配合, 设备接点过多从而导致故障隐患点增加等诸多缺点。

随着科技的进步和电气试验设备自动化、现代化的推进, 一种新型的感应耐压设备目前已经配备到班组, 其原理是利用可控硅变频器组合电源进行倍频耐压试验, 其基本结构原理如图1所示。其优点是结构简单、操作方便、便于携带、故障点少、试验效率高, 仅需一名试验人员就能独立完成操作。缺点是对被试对象的容量满足范围有限, 对于66 k V大容量及220 k V电压等级的电压互感器不能满足现场试验的需求。

3 现场试验中存在的问题

4 分析原因及解决办法

分析原因, 本次试验采用的是倍频感应耐压的方法, 由于感应耐压时对电压互感器的二次侧所加电压为三倍工频电压, 因此导致被试设备的阻抗特性发生了变化, 感抗、容抗及频率关系如下式所示:感抗Xl=ωL, 容抗Xc=1/ωC, 频率f=2πω, 当频率扩大三倍, 感抗XL增大了三倍, 而容抗XC则减小了三倍, 使XC反而小于XL, 因此电压互感器在三倍频电压下的电流呈容性。我们根据这个原因在三次侧采用一个电感线圈进行补偿, 以感应出耐压试验所需补偿的容量, 于是只考虑有功损耗即可。

解决办法, 我们利用手中现有电感设备自制补偿电感线圈, 将线圈设置多个档位, 数值由低至高, 逐级增加, 以满足试验中不同电容式电压互感器电容电流对补偿电感值的需要。在实际试验中, 通过计算, 将所需补偿电感值所对应电感线圈引线接至电压互感器的三次侧2a-2n端子上, 试验仪设置、接线均保持不变, 打开高压输出开关开始加压, 试验仪电流显示是5 A, 电压加到试验值, 完成此项试验, 感应耐压试验通过, 设备合格。

5 结语

通过本次试验, 成功克服了新进试验仪器应用范围有限等难题, 切实有效地解决了现场工作中遇到的实际问题, 在大幅度提高设备利用率和故障排查率的同时还提高了现场交接试验的效率, 大大降低了企业试验设备的成本投入及同类设备重复投入等资金浪费。有效减少试验人员误触被试设备带电部位, 保证了作业人员的人身安全, 方法简单、高效实用, 有效保障了企业安全生产和电网稳定运行, 对于供电公司树立良好的企业形象、开展行风建设方面有着积极的推动作用。

摘要：在对传统电压互感器倍频感应耐压试验进行分析与说明的基础上, 对新型倍频感应耐压试验仪的使用给予简要说明, 并针对该仪器在现场试验中存在的问题提出了一种全新的电压互感器倍频感应耐压补偿方式, 并介绍了该试验方法的硬件组成、结构框图和数据分析。最后在66 kV沈阳高压开关厂试验站变电所交接试验中, 采用此方法对阿塔其大一互电器有限公司生产的型号为JDCF-66一次母线电压互感器进行倍频耐压试验, 取得了满意的效果。

关键词：倍频感应耐压试验,并联补偿,电压互感器交接试验

参考文献

感应耐压试验第2篇

气体绝缘的全封闭组合电器 (GIS) [1,2]是把变电站里除变压器外各种电气设备全部组装在一个封闭的金属外壳里, 充以SF6气体或SF6混合气体, 以实现导体对外壳、相间以及断口间的可靠绝缘[3]。而GIS采用电压互感器来获得保护、计量用的电压信号[4,5]。为了更灵敏有效地检查出电磁式电压互感器 (EVT) 的某些缺陷, 考验其绝缘承受各种过电压的能力, 必须对其进行交流耐压试验[6,7,8,9,10]。

1 GIS中EVT的工频与感应耐压试验

根据GIS耐压现行标准[11,12,13,14,15], GIS现场耐压有以下2种方法:一是工频耐压试验 (45~65 Hz) , 即给被试品施加工频电压, 以检验被试品对工频电压升高的绝缘承受能力;二是感应耐压试验, 对某些试品如变压器、电磁式电压互感器等, 采用从二次侧加压而使一次侧得到高压的试验方法来检查被试品绝缘承受能力。

感应耐压试验不仅可以检查被试品的主绝缘 (绕组对地、相间和不同电压等级绕组间的绝缘) , 而且对电压互感器的纵绝缘 (同一绕组层间、匝间及段间绝缘) 也进行了考验。试验频率的选择对耐压效果有影响, 但影响不大, IEC517和GB7674均认为试验电压频率在10~300 Hz范围内与工频电压试验基本等效, 所以规程DL/T 618—1997规定[14], 试验电压的频率一般在10~300 Hz范围内, 即感应耐压试验又分为工频感应耐压试验及倍频 (100~300 Hz) 感应耐压试验2种。

对GIS中EVT进行感应耐压试验时, 通常在二次绕组上施加频率为三倍频 (150 Hz) 的试验电压, 通过计算得到一次电压值, 要求一次电压满足出厂试验电压值的80%。

2 110 k V GIS EVT三倍频感应耐压试验

2.1 容升现象及试验电压

在倍频感应耐压升压时应考虑电压互感器的容升电压[16]。在倍频感应耐压时, 容性电流在绕组上产生的漏抗电压造成实际作用到互感器一次绕组上的电压值超过按变比计算所输出的电压值, 产生容升电压。图1为EVT感应耐压时的等值电路。

电压互感器一次绕组的容升电压值可由式 (1) 计算:

其中, ΔU为电压互感器一次绕组的容升电压值;UC为被试品Cx上的电压;Xk为电压互感器漏抗 (归算到高压侧) 。

由此可见, 当被试品选定为电容性, 且试验电压一定时, 被试品电容量越大, 则被试品上电压UC较U升高越多。

因此, 不同结构、不同电压等级的电压互感器容升电压不同。根据经验, 三倍频感应耐压时各电压等级的电压互感器最大容升电压如表1所示。

根据规程规定[14], 对于110 k V电压互感器, 其感应耐压应为出厂试验电压 (230 k V) 的80%, 即为230×80%=184 (k V) , 考虑到容升现象, 在二次绕组上施加的三倍频电压应相应降低。

2.2 三倍频感应耐压试验电压时间[11]

在进行电压互感器感应耐压试验时, 当试验电压频率等于或小于2倍额定频率时, 全电压下试验时间为60 s;当试验电压频率大于2倍额定频率时, 全电压下试验时间为式 (2) , 但不少于15 s。

其中, f1为额定频率, f2为试验频率。所以, 在110 k V GIS EVT感应三倍频耐压试验中, 耐压时间t=40 s。另外, 如果耐压试验过程中途因故失去电源, 造成试验中断, 则在恢复电源后应重新进行全时间的持续耐压试验, 而不能进行“补足时间”的试验。

2.3 三倍频感应耐压试验

2.3.1 空载试验

进行EVT感应耐压试验前应确认GIS本体耐压已完成且合格, GIS母线EVT除感应耐压外各项试验已完成并合格, 已具备试验条件, 试验回路无避雷器及带电监视器接入, 气压正常, 气体微水合格。

电压互感器的线圈在感应耐压试验时可能因绝缘击穿发生匝间短路, 流过的环流引起的损耗会使空载损耗增加, 空载电流增大。为了使感应耐压试验能全面反映EVT的绝缘情况, 确认感应耐压试验未对EVT绝缘造成损伤, 应在EVT感应耐压试验前、后各进行一次空载试验, 按图2方式接线, 图中 (1a, 1n) 、 (2a, 2n) 为计量绕组, (da, dn) 为保护绕组。

2.3.2 2种EVT三倍频感应耐压试验方案

EVT感应耐压试验时, 一般加压的二次绕组电流不允许超过30 A。为了降低EVT二次绕组电流, 可以采用外加补偿电抗器降低二次电流, 有2种接线方案, 即第1种感应耐压方案和第2种感应耐压方案。第1种感应耐压方案为EVT的二次绕组端子上的加压侧与补偿侧不同, 分别为计量绕组端子 (1a, 1n) 和 (2a, 2n) , 而第2种感应耐压方案为加压侧与补偿侧并联, 同为计量绕组端子 (1a, 1n) 。试验接线图如图3所示, 其中电阻R用于防止谐振。

为了到达设备净化的目的, 且尽量减少净化过程中微粒触发的击穿和对被试设备的损害, 即减少设备承受较高电压作用的时间, 2种EVT三倍频感应耐压试验均采用逐级升压的方式, 施加交流电压与时间的关系如图4所示, 图中Um为系统最高电压, Uf为现场耐压值。

3 现场耐压实例

本次感应耐压试验选择江苏思源赫兹互感器有限公司的JSQXFH-110电压互感器, 其额定绝缘水平为126/230/550 k V, 二次绕组 (1a, 1n) 、 (2a, 2n) 和 (da, dn) 的额定输出容量分别为75 V·A、50 V·A和100 V·A。

由于此次试验时, EVT携带未能解开的半部分GIS刀闸气室, 依据现场经验并参考2.1节, 选择此次试验的容升电压百分数为6.8%, 只需使直接在一次侧换算出的最高耐受电压达到184/ (1+6.8%) =172 (k V) 就能保证EVT一次侧感应耐压值的准确性。110 k V GIS中EVT三倍频感应耐压试验所需参数如表2所示。

考虑到二次绕组线圈截面承受的电流不超过30 A, 而二次额定电压为如图3和表2所示, 试验需选择0~20 m H的可调补偿电抗器作为补偿电路, 手动进行微调补偿, 以满足不同耐压级别的需求, 第1种感应耐压方案所得数据如表3、表4、表5所示。

对于第2种感应耐压方案, 直接在三倍频调压装置出口并联一个感性负载, 如图3 (b) 所示, 试验结果如表6所示。

4 2种感应耐压试验的比较研究

比较上述试验, 可以看出文中提到GIS中EVT的2种三倍频感应耐压方案均能在现场成功运用, 但也有所区别。

a.对于2种感应耐压方案, 随着二次加压侧电压的升高, 另外两相的二次侧感应电压也随之升高, 一次侧尾端电流逐渐变大, 补偿用电感量逐渐减小。

b.对于串级式电压互感器, 其一次侧尾端电流I3的大小非常重要, 通常需要加以监视, 一般不超过20 m A, 这在2种感应耐压试验中都需要重视。

c.对于第2种感应耐压方案 (即二次加压侧与二次补偿侧并联时) , 随着三倍频调压装置的输出电流减小, 相应的补偿电流升高。

d.由于EVT一次侧杂散电容及相间耦合电容等的作用, 有时EVT一次侧带有部分容性负载 (如EVT连接未完全断开的部分GIS刀闸气室) , 从而导致二次侧电流一部分用于EVT励磁, 另一部分用于容性负载的消耗, 即二次侧电流整体升高, 可能引起二次侧过载。

e.当采用第2种感应耐压方案时, 需要监视加压与补偿侧的总电流I′2。考虑二次绕组线圈截面承受的电流不超过30 A、二次侧容易过载的情况, 试验第1种感应耐压方案较适用于GIS中EVT的耐压。

5 结论

通过对110 k V GIS中EVT三倍频感应耐压现场试验结果对比分析, 从试验技术要求的角度得到2种感应耐压方案均可运用。但在实际运用中, 选择加压与补偿侧不同的第1种感应耐压方案的接线方式更适用于GIS中EVT的耐压。感应耐压时, 一次侧电流、二次侧电流与补偿电抗量的规律是:随着二次加压侧电压的升高, 另外两相的二次侧感应电压也随之升高, 一次侧尾端电流逐渐变大, 补偿用电感量逐渐减小。直接在三倍频调压装置出口 (EVT的二次计量绕组端子) 并联一个感性负载时, 三倍频调压装置的输出电流减小, 相应的补偿电流升高。另外, 进行感应耐压试验前、后需要对EVT进行空载测试, 对比2次数据有无明显变化。

摘要：为了发现气体绝缘的全封闭组合电器 (GIS) 中电磁式电压互感器 (EVT) 的某些绝缘缺陷, 需要进行交流耐压试验。提出了110 kV GIS中EVT通过三倍频感应耐压的2种现场试验方法、试验接线及操作步骤, 第1种感应耐压方案为EVT的二次绕组端子上的加压侧与补偿侧不同, 第2种感应耐压方案为加压侧与补偿侧并联。通过计算, 分析了试验中出现容升电压的原因及影响、空载试验的必要性及耐压时间的选定, 比较了采用2种不同补偿方式的差异。现场试验结果表明EVT三倍频感应耐压时一次侧电流、二次侧电流与补偿电抗量的规律, 说明第1种感应耐压方案较适用于GIS中EVT的感应耐压。

感应耐压试验第3篇

2005年9月26日我国官亭—兰州东750 kV输变电示范工程正式投入运行。示范工程包括2座变电站 (兰州东变电站、官亭变电站) 和1条输电线路。截止2011年12月31日每个变电站各有750 kV变压器4台, 其中3台组成一个三相变压器组运行, 1台备用。示范工程中的750kV变压器为我国自主开发、研制, 在进行现场交接试验时, 兰州东变电站A相主变局部放电指标超标, 投运前后共进行了12次局放试验。本文分析了局部放电试验的参考标准、试验过程、测量数据及存在的问题, 从工程实用角度提出了建议, 为后续750 kV及更高电压等级变压器现场试验提供参考。

1 变压器基本参数

兰州东变电站主变由西安西电变压器有限责任公司制造。主要参数如下[1]:型号ODFPS-500 000/750;额定电压, 高压k V, 中压k V, 低压63 kV;额定容量500/500/150 MVA;最高工作电压800/363/72.5 kV;冷却方式OFAF (强迫油循环风冷) ;油重84 t;总重298 t;变压器高压绕组绝缘水平如表1所示。

2 试验程序和标准

根据GB1094.3-2003[2], 变压器的局部放电试验程序如图1所示, 分为A、B、C、D、E 5个时段, 每个时段施加的电压值有明确的规定。按照该标准, 在区段C预加电压为1.7 pu (1 pu=Um/, Um为设备最高工作电压) , 略小于GB1094.3-1985[3]中规定的Um。对于兰州东主变而言, Um=800 kV, 应预加电压785 kV。表1中兰州东主变的短时感应耐受电压为860 kV, 按照国家电网公司发布的《750 kV超高压电气设备交接试验标准》[4], 交接时耐压值为出厂值的85% (该规定与文献[5]的规定相同) , 即交接时耐压值为731 kV, 小于应预加电压1.7pu。在现场变压器试验中, 任何试验施加的电压不能大于耐压值。750 kV变压器出现上述问题的原因是兰州东主变的短时感应耐受电压值偏低。

为解决该矛盾, 文献[4]又规定如预加电压大于出厂耐压的85%, 用户和制造厂协商确定预加电压数值;而2002年原国家电力公司通过的企业标准《750 kV主变压器技术规范》[6]中规定现场局部放电试验的预加电压等于出厂耐压值的85%。因此, 兰州东主变现场局部放电试验中预加电压为731 kV, 实际上兰州东主变的局放测量与耐压试验合为一体, 耐压试验过程为局放试验的预加电压过程 (时间顺序如图1所示) 。

变压器局放量合格的标准为:在1.5 pu试验电压下的局放量小于500 pC[1,4,6,7,8]。

3 试验过程

2005年8月9日进行了第1次局放试验, 高压绕组局放合格, 为180 p C;而中压绕组局放略为超标, 为600～700 p C。为分析局放产生的原因和性质, 查找局放的位置, A相主变在投运以前共进行了11次局放试验, 包括1次在额定电压下持续时间为48 h的空载试验。总体上来看, 局放量没有较大变化, 详细数据如表2所示。

尽管兰州东主变A相局放超标, 经过分析多次试验结果, 投资、制造、建设、运行各方认为该主变可以投入运行。2005年9月26日, 我国750 kV输变电示范工程正式投运。2006年4月20日, 示范工程进行首次常规预试, 并在4月26日对A相主变又进行了一次全过程局放试验, 中压局放量为280 pC, 降至合格范围。

4 试验分析

4.1 局部放电起始电压和熄灭电压

按照规划, 750 kV电网将成为西北地区的主网架[9], 将有数十台新750 kV变压器入网运行。对大型变压器进行现场交接局放试验是我国运行部门多年的惯例[5], 因此有必要认真分析总结兰州东主变的局放试验, 为以后工作提供借鉴。

局放量超标时, 局部放电起始电压和熄灭电压是关注的焦点, GB 7354-2003[7]和DL 417-1991[8]中对它们的定义如表3所示。

可以看出, 文献[7,8]关于起始电压的定义均不严格, 关于熄灭电压的定义同样不严格。试验时在试验大厅或在现场都不易观察到明确的局部放电开始时刻, 尤其是在现场试验时, 背景噪音往往达数十甚至数百皮库;而文献中提到的“某一规定值”不够严肃和明确, 大家可接受的这一规定值为500 pC, 但在实际应用中仍分歧很大。例如在表5的3例局放试验中, 当电压从0.8 pu升至0.9 pu时, 局放量从400 pC分别达到600、1 200、3 000 pC。在例1中, 很少有人会认为0.9 pu为起始电压;在例2中, 可以勉强接受0.9 pu为起始电压;而在例3中, 一般会接受0.9 pu为起始电压。

最新的关于变压器试验的国标GB1094.3-2003[2]中未提及起始电压和熄灭电压。因此, 对起始电压和熄灭电压的理解、确定因人而异。

根据多年的现场局放试验经验, 作者认为并非所有的局放试验都可确定一起始电压。在有些试验中, 局放量随电压的增加而逐步增加, 没有明显的跃变。如在2005年8月10日的局放试验中, 背景噪声为126 pC (直读乘以一系数而得) , 当试验电压从0.8 pu增加到0.9 pu时, 局放量从490 p C增加到560 pC。虽然局放超过500 pC, 但如果将0.9 pu确定为局放起始电压, 显然不合理。在兰州东A相主变的所有12次局放试验中, 随着电压增加, 局放量的最大突变约为200 pC, 没有明显的局放起始电压。在2005年8月10日和24日的2次试验中, 虽然在0.7 pu电压下局放量分别为252 pC和400 pC但不宜断言局放起始电压在下降。

4.2 放电定位

目前国内外最常用的变压器局放定位方法为超声波法[9,10,11,12]。其基本原理为:当变压器内部发生放电时, 同时产生的超声波穿过绝缘油后到达箱壁, 通过在变压器箱壁上布置多个探头来探测超声波到达的时差, 即可初步判断放电部位。但该方法的使用有一定局限: (1) 技术本身不很成熟; (2) 放电量要足够大, 产生的超声波到达探头后其能量在探头的灵敏度范围之内; (3) 如内层线圈放电, 超声波多次折返射, 定位不准确。

兰州东A相主变投运前局放试验过程中使用了局放定位装置, 在现场粗略给出了放电的位置, 但安装在主控室的后台机没有监测到局放随电压的变化, 因此定位结果参考意义不大。后来安装了同类型的局放在线监测装置, 在2006年4月26日的局放试验中仍然没有监测到局放随电压的变化。因此, 对目前超声波局放定位结果应谨慎对待, 尤其在局放量不很大时不主张进行超声波定位。

4.3 放电的严重程度

虽然在有关标准中规定, 在1.5pu电压下变压器局放量应小于500 p C, 但实际上500 pC的局放量与700 pC的局放量属于同一级别, 没有实质区别。

5 建议

5.1 提高绝缘水平

兰州东主变的感应耐压水值偏低。鉴于我国750 kV变压器制造历史短, 经验不足, 且变压器需进行现场交接局放试验, 建议以后750 kV主变感应耐压值不低于900 kV。

5.2 放宽变压器局放现场交接试验标准

国外的变压器出厂时进行严格的局放试验, 在现场不再进行局放试验;而在我国, 变压器现场局放测量是必不可少的交接试验项目。在现场交接试验中, 建议可接受小于1000 pC的局放量。原因如下:

(1) 为数不少的局放量超过500 pC但小于1000 pC的变压器, 经放置或投运一段时间后再次测量局放合格, 兰州东A相主变为最近的例子。

(2) “除非在相当长的持续时间内, 出现了远大于接受限值的局部放电量, 一般将变压器吊芯后难于直接观察到局部放电痕迹”[2]。局放试验持续时间不可能很长, 局放量小于1 000 pC时变压器内没有明显放电痕迹。如在现场放油检查, 往往查不出任何异常;如返厂处理, 因750 kV变压器又大又重, 风险更大。

(3) 首先比较感应耐压和局部放电的电压值。兰州东主变的交接感应耐压值和局放试验预加电压值为731 kV。局放试验电压为1.5 pu, 即693 kV, 考虑到高压测量的不确定度为3%[13], 局放试验电压在672·714kV范围内, 其上限714 kV已非常接近交接耐压值731kV, 裕度只有 (731·714) /714=2.4%。

然后比较感应耐压和局部放电的持续时间。按照文献[2], 耐压时间仅为6000/f, f为试验电压的频率。兰州东主变试验中f为108 Hz, 因此耐压时间为56 s;而一次完整局放试验中1.5 pu电压施加的时间长达65 min。

因此, 兰州东主变的局放试验是一次长时间准耐压试验。即使后续750 kV变压器的感应耐压值取900kV, 交接时感应耐压值和局放试验预加电压值提高到765 kV, 与330 kV变压器相比较, 裕度仍然不大。表6为330、750 kV变压器局放试验电压与交接耐受电压。我国1000 kV变压器的感应耐压值为1100 kV[14], 为比较, 将其有关参数也列入表6中。可以看出, 1 000 kV变压器局放预加电压最高能达到0.85倍感应耐压值935 kV。局放试验电压不能取1.5 pu (953 kV) , 取1.4pu (889 kV) , 也非常接近935 kV, 1 000 kV变压器的局放试验也是准耐压试验。

330 kV及以下电压等级变压器的局放试验为非破坏性试验, 而750kV、1000 kV变压器的局放试验是准耐压试验, 每次试验产生“累积”效应, 反复试验必然损伤变压器的绝缘。虽然这种损伤的后果在近期内不会有所表现, 但影响变压器的运行寿命。

(4) 鲜有报道证实, 在短时间内经反复现场试验后变压器局放量由不合格降至合格。而兰州东主变的情况恰好相反, 2005年8月10日第1次局放试验中局放量为700 p C, 而在2005年9月23日第11次测量时局放量为910 pC, 略有增加。

5.3 重新定义局部放电起始电压和熄灭电压

变压器局放超标时往往关注放电起始电压和熄灭电压, 但在兰州东A相主变的例子中, 不太明显的放电起始电和熄灭电压对试验起了一定的误导作用。建议重新定义局部放电起始电压和熄灭电压, 明确其中有关数值, 对放电起始电压和熄灭电压不明显的情况予以补充说明。

5.4 加强现场实用技术研究

目前亟待解决局放现场测量有关的两个问题:一是典型放电图谱;二是抗干扰措施。

虽然文献[8]中有一些典型的图谱, 但这是在实验室进行模拟的结果, 与变压器的真实情况有所差别, 且示意性质的图形难以为现场工作提供参考。因此有必要积累、研究来自于真实变压器的放电图谱, 归纳成册, 指导局放定性、定位。

局放试验的目的是测量试品内部的放电, 外部干扰一直困扰现场试验。目前常用的现场测量设备不能区分放电的来源, 而靠试验人员的经验来区分, 人为因素过多。建议在干扰来源、抗干扰措施等方面进行深入研究。

5.5 试验人员持证上岗

在所有常规现场高压试验中, 局放测量试验最为复杂, 技术含量最高, 难以预测情况出现得最多。对局放试验人员的要求应高于一般的高压试验, 但实际情况并非如此, 局放试验中出现误判断的情况屡有发生。需对局放试验人员在基本原理、设备接线、单元匹配、消除干扰、局放定位等多方面进行培训, 试验人员取得资格证后方能上岗工作。

5.6 试验仪器校验

GB7354-2003中明确规定[7], 局放测量仪器一般在大修后或至少每年进行一次校验, 但实际上并未严格执行该标准。有的测量仪器自购买之日起常年在路途颠簸, 现场多次使用, 但从未进行过校验。大多数局放试验的服务用户为发电厂或供电局, 一般人员对局放的了解仅限于概念, 即使局放量超标, 对仪器的测量准确性并未质疑。曾发生过局放校准相差几十倍的错误, 幸好及时发现后处理。因此, 对局放测量仪器的校验应按照国家标准强制执行。

5.7 加强在线监测

随着经验积累、技术发展, 目前在线监测技术和设备与几年前相比有较大的进步[15,16,17,18,19,20]。如750 kV变压器的局放量超标, 但未到不可接受的程度, 加强在线监测是明智的选择。除监测局部放电本身以外, 还可监测温度、铁心和夹件的接地电流、油色谱等项目, 用多种指标综合判断变压器的工作状态。

6 结论及展望

有关标准中局放起始电压和熄灭电压定义不严格, 不利于现场指导局放试验。兰州东750 kV变压器绝缘水平偏低, 变压器的局放试验是准耐压施压。A相变压器的12次现场局部放电试验对其绝缘有一定影响。建议后续750 kV变压器的绝缘水平至少应达900 kV。

浅析机床耐压试验第4篇

1 试验步骤

1.1 准备工作

操作前准备好绝缘垫, 穿戴好绝缘鞋、绝缘手套, 查看试验仪器的计量日期是否有效, 并进行开、短路测试, 确保测试顺利进行。

1.2 参数设置

进行相关参数设置。机床的耐压试验电压为2倍的机床额定电压值或者1000V, 取其中的较大者, 常见的额定电压为220V、380V或400V的机床, 试验电压都应设为1000V。然后设置电压上升时间, 通常设为5s～10s, 若是手动控制的仪器, 则在调压时先加目标电压的1/2, 然后逐渐上升, 并在10s中达到规定电压, 并维持1s～5s进行测试。这个升压过程不宜过快, 使被测机床承受瞬变过电压的影响;也不宜过慢, 以免造成接近试验电压的高电压对机床作用时间过长。

当耐压试验进行时, 如果两个部件之间的绝缘性是足够的, 那么加载在两个彼此绝缘的部件之间的高电压只能产生很小的电流流过绝缘体。这个微小的漏电流是可以接受的, 但是空气绝缘或固体绝缘不应该发生击穿。同时, 需要注意这个电流是因为局部放电或击穿的结果, 而不是由于元器件的电容引起的, 这即是之前将相关元器件从测试回路断开的原因。

科学地设定漏电流限值是测试的关键, 《GB 5226.1-2008机械电气安全机械电气设备第1部分:通用技术条件》中并未规定机床耐压测试的具体漏电流值, 以往的测试多凭经验和同类标准将漏电流设置为10mA～30mA。在即将于2011年12月1日正式实施的《GB/T 26676-2011机床电气、电子和可编程电子控制系统耐压试验规范》明确限定了机床电气系统耐压试验的漏电流应设为30mA。

1.3 选定测试主电路

关闭机床, 切断配电柜电源, 拆除电源线。此步骤的目的是避免某些绝缘性不强, 或受潮的电源线影响绝缘电阻测试和耐压测试的结果, 增加检测排查难度。同时仔细查看电路图, 尤其是动力部分的联结。

保持机床电源切断开关的闭合, 从电源接线端子处或电源切断开关进线端引出三根相线并短接。短接相线是为了模拟最为恶劣的条件, 同时将少测试的次数。若不将相线短接, 须各相分别测试。若机床采用了TN-C系统, 则应将中线 (N线, 应为浅蓝色) 和保护联结导线 (PE线, 应为黄绿色) 断开。否则, 测试时施加的高电压会在相线与保护联结导线之间产生电压降, 生成大电流, 损坏电气设备。

机床的动力电路和控制电路由各类电气元件构成, 动力电路导线和相关元器件, 以及高于PELV的控制电路及元器件需要经受耐压测试, 而对于电子元件或者工作在低于或等于PELV电压的电路, 在试验期间则应断开, 以防止元器件被击穿。因此在测试之前, 首先应准确地联接和断开相关回路。对于电气系统较为复杂的数控机床来说, 更是需要在对电路原理图有清晰的把握之后才能着手试验。

1.4 需断开的元器件

对于严格按照标准生产的元器件, 出厂前都须经受合格测试, 如变频器在经受独立的耐压试验时应将输入输出端子和直流端子分别对外壳进行测试, 测试之前需要将逆变模块的驱动脚和电源分开, 否则若直接测试电源输入对外壳 (地) 的耐压, 容易损坏电子模块。

开关电源和电源滤波器等元器件由于在相线和地之间存在共模电容器 (Y电容) , 因此在高压下容易产生回路, 导致耐压测试的漏电流超标而通不过检测。额定电压不高于PELV电压的元器件通常由变压器供电, 虽然正常情况下变压器不被击穿, 二次侧的元器件不会承受测试的高电压, 但从保护元器件的角度出发, 还是应该将对应变压器二次侧的电源导线拆除。

值得注意的是, 在查看电路图或检查机床电气结构时, 必须注意星型联接的变压器绕组中性点是否有导线接地。由于中性点接地可以有效地降低干扰, 有利于机床稳定工作, 因此这种联接方式广泛见诸于各类机床, 尤其是数控机床。但中性点一旦接地, 当动力电路承受耐压测试的高压时, 接地端便会产生巨大的电流回路, 导致仪器报警。因此在试验前必须将变压器中性点的接地导线从接地端拆除, 并用绝缘胶布将导线包好。

1.5 需联接的元器件

除了上述元器件以外的电气部分均应承受耐压测试, 主要包括动力和控制导线、断路器、交流接触器、电动机、加热圈等。为了使测试遍及所有应测电路和元器件, 试验前还须进行相关回路的联接。

电动机是机床最常见的元器件, 对于普通三相异步电机来说, 大多是由接触器来控制的。因接触器使用的是常开触点, 正常情况下测试的高电压无法施加到电动机, 因此必须将触点压下使内部线路闭合。实际操作中若接触器数量较多, 可用小塑料片或硬纸片塞入触点, 使之卡住弹簧, 令接触器内部保持接通;或者使用导线将动力线输入输出端子短接。

若控制电路由变压器供电, 如变压器为接触器提供工作电压, 则须将变压器的初级与次级短接, 否则接触器的线圈将经受不到测试电压。同样在短接前应仔细确认电路图和变压器标识, 短接相应的次级端子。

1.6 操作过程

在完成机床电气相关回路接通和断开的步骤后, 应先进行绝缘电阻的试验, 在绝缘电阻符合要求后, 再进行耐压试验。因为绝缘电阻测试是一个定性测试, 通过500V直流电流得到机床的绝缘电阻值, 这反应的是机床最基本和最直接的绝缘能力, 对于绝缘水平的稳定性和耐高压的能力只有施加高电压才能考量。

开始测试, 将耐压仪的高压输出头夹住机床相线, 将地线夹头夹住机床的保护接地点, 按下启动按钮。测试电压维持1～5秒后, 按复位按钮, 切断电源, 完成试验。若耐压仪蜂鸣器报警, 则测试未通过, 可进一步排查原因。试验完成后松开夹头, 恢复被测机床的电气设备线路, 并使被测电气设备能正常工作。

2 结语

耐压试验中, 测试人员应对所检测机床的电气线路有清晰的认识和整体的把握, 了解各类元器件的功能和特点, 从而准确地拿捏待测试电气系统。在操作时, 必须严谨细致, 严格遵循仪器的使用规程, 在保证人身和设备安全的基础上做好机床的电气安全检测工作。

参考文献

[1]GB 5226.1-2008机械电气安全机械电气设备第1部分:通用技术条件[S].中国标准出版, 2009.

[2]GB/T 26676-2011机床电气、电子和可编程电子控制系统耐压试验规范[S].中国标准出版社, 2011.

低压塔式容器耐压试验方法探讨第5篇

1 估算公式的推导

塔式容器, 在制造厂出厂前通常做卧式液压试验。对于较高的在用塔式容器, 在检验、改造或

大修完后, 只能直接做立式耐压试验, 因为此时的容器处于立式状态, 并已配备了相关的附属设备, 如操作平台、工艺管线、支架和各种控制仪表等, 不可能做卧式耐压试验。因此, 对在用塔式容器就有两种选择: (1) 选择适当试验压力进行液压试验, 但压力不得低于立式液压试验时的试验压力值。 (2) 采用气压试验, 但因气体的可压缩性, 因而气压试验具有危险性, 焊缝需进行100%无损探伤。一般情况下, 设计压力较低时, 制造过程只按20%进行局部无损探伤。在检验过程中, 由于现场条件限制也不可能进行100%的无损探伤。所以, 采用气压试验是不可行的。故采用选择适当试验压力进行液压试验再进行分析计算。

耐压试验的目的在于验证容器竣工或大修后投入使用前焊接接头的致密性和密封构件严密性, 进行筒体应力检验并兼有预应力作用以降低脆断的可能性。为达到检验容器的目的, 试验压力必须高于设计压力, 且必须达到一定的数值。但为防止容器发生变形, 试压时, 容器壁产生的筒体应力必须低于屈服点。

由文献[3]可知:

(1) 塔式液压试验的试验压力为:

PT=1.25Pc [σ]/[σ]t+9.81x10-3H (a)

式中, PT—耐压试验压力, MPa;Pc—设计压力, MPa;[σ]—试验温度下材料的许用应力, MPa;[σ]t—设计温度下材料的许用应力, MPa;H—塔式容器总高, m。

(2) 液压试验前的筒体应力校核应满足:

σT≤0.9⌀σS (σ0.2)

式中:σT—试验压力下圆筒的应力, MPa; σS (σ0.2) —圆筒材料在试验温度下的屈服点 (或0.2%的屈服筒体应力) , MPa; ⌀—圆筒对接焊缝系数。

(3) 从 (a) 式可知, 塔式试压时其顶部液压试验压力为PT, 底部实际压力为 (PT+9.81x10-3H) , 其余部分将随高度升高而呈线性减小至PT。因此, 可通过分析建立塔式容器实际的液压试验筒体应力校核条件。

根据文献[3], 则有:

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式中:δe—筒体有效厚度, mm;Di—筒体内径, mm。

由 (a) 得实际耐压试验时所需的压力:

PTs =1.25P[σ]/[σ]t +9.81×10-3 Hs

式中:PTs—实际耐压试验计算时所需压力, MPa;Hs—实际耐压试验计算时所需的液柱高度, m。

(4) Hs的计算:按液压试验验筒体应力校核条件, 当σT>0.9⌀σs时, 即须计算Hs。

未投入使用前的液压试验筒体应力 (校核条件) 为:

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式中:t—筒体减薄量,

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将δe和PTs代人 (b) 可得:

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令:

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用上式求出常用几种材料的λ值范围为:

9.86+37600 t⌀/PcDi～12.17+37 600t⌀/PcDi但实际计算中Hs不需要太精确, 取整数值即可。对λ进行简化得:

λ=10+3.2×104t/PcDi

故Hs估算公式为:Hs=λPc

t的取值:t等于满足液压试验筒体应力校核条件的厚度δn减去设备实际厚度δ实之差, 即:t=δn-δ实。

2 估算公式应用实例

例1:某厂CO2再生塔, 总高约60 000 mm, 塔内径4 200 mm, 介质为CO2气体、热钾碱液, 设计压力Pc=0.31 MPa, 设计温度133℃, 塔身长H=56 000 mm, 材质:1Cr18Ni9Ti , 实测厚度:12 mm, ⌀=0.85, [σ] =122 MPa, [σ]t=113 MPa。

(1) 按常规进行耐压试验前应试压的筒体应力校核筒壁厚度的计算。

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实测厚度12 mm>6.57 mm, 筒壁厚度满足设计压力下的要求。

满足液压试验筒体应力校核条件的厚度为:

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计算壁厚13.96 mm>实测壁厚12 mm, 即:不满足液压试验筒体应力校核要求。

(2) 按推导方法确定试验压力。

①t=13.9-12=1.9 mm,

②λ=10+3.2×104t/PcDi

=10+3.2×104×1.9/0.31×4200=59.16

③ Hs=59.16×0.31=18.33 m

当取Hs=19 m时

PTs=1.25P[σ]/[ σ]t +9.81×10-3Hs

=1.25×0.31×133/133+

9.81×10-3×19 =0.58 Mpa

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σT=119.75 MPa<0.9⌀σs =149.94 MPa

可见当取液压试验压力为0.58 MPa时, 可满足液压试验筒体应力校核。

例2:一高塔, 总高约55 000 mm, 塔内径3 500 mm, 介质气体, 设计压力P=0.25 MPa, 设计温度200℃, 塔身长H=52 000 mm, 材料为0Cr18Ni9, 实测壁厚为δ=8 mm, ⌀=0.85, [σ]=137 MPa, [σ]t=130 MPa , σs=205 MPa。

(1) 按标准、规范进行耐压试验前应试压的筒体应力校核。

筒壁厚度的计算:

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实际壁厚8 mm>4.76 mm, 筒壁厚度满足设计压力下的要求。

满足液压试验筒体应力校核条件的壁厚为:

PT=1.25Pc[σ]/[σ]t +9.81×10-3H

=1.25×0.25×137/130+

9.81×10-3×52=0.84 MPa

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计算壁厚10.29 mm>实测壁厚8 mm, 不满足液压试验筒体应力校核要求。

(2) 按推导方法确定试验压力:

① t =11-8=3 mm

② λ=10+3.2×104 t/PcDi

=10+3.2×104×3/0.25×3500

=119.7

③ Hs=119.7×0.25=29.92 m

当取Hs为30 m时:

PTs=1.25Pc[σ]/[σ]t +9.81×10-3Hs

=1.25×0.25×137/130+

9.81×10-3×30=0.62 MPa

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σT =135.94 MPa<0.9⌀σs =156.83 MPa

可见当取液压试验压力为0.61 Mpa时, 满足液压试验筒体应力校核。

4 结论与建议

(1) 本文推导的液柱高度估算公式适用于设计压力较低而容器较高 (0.1～0.5 MPa) 的塔式容器。

(2) 该估算公式客观准确的解决了薄壁塔式容器在用期间液压试验的筒体应力校核, 为确定其液压试验的试验压力提供了可行方法, 实现了在用薄壁塔式容器直观性的综合检验目的, 可更好保证运行的安全性。

(3) 通过实践证明, 该估算公式不仅可靠而且可满足相关规范、规程的要求, 可为企业避免重大经济损失。

(4) Hs=λPc可为设计塔式容器的经济合理性提供参考, 尤其是需要采用低合金钢板和高合金钢板制造塔式容器。

参考文献

[1]质技监局锅发[1999]154号.压力容器安全技术监察规程[S].北京:中国劳动社会保障出版社, 1999.

[2]TSGR7001-2004[S].压力容器定期检验规则, 北京:中国计量出版社, 2004.

工频直接交流耐压试验研究第6篇

交流耐压试验一般包括直接交流耐压试验、感应交流耐压试验、冲击耐压试验。当前电业局适用最广泛的为直接交流耐压试验, 一般有工频直接交流耐压试验、工频补偿交流耐压试验、谐振交流耐压试验3种。工频直接交流耐压试验是当前实际应用中最早、最多的试验之一, 因此有必要熟练掌握。

2 采用单级试验变压器的工频直接交流耐压试验

2.1 原理方法

由外部工频交流电源提供输入电源, 输入到交流试验电源单元 (一般由隔离变压器单元、调压监控保护单元和激励变压器或称升压试验变压器单元构成) , 再由交流试验电源单元直接输出交流试验高电压加压到被试品上。采用单级试验变压器的直接交流耐压试验电路原理接线图及等效电路向量图如图1所示。

2.2 需要计算的参数及参数计算的条件

单级试验变压器直接工频交流耐压等值电路及其容性电路向量图如图2所示。

(1) 需要计算的参数如下:

1) 所需试验变压器的容量ST:

式中, ST为所需试验变压器的容量 (k VA) ;ω为被试品所加电压角频率 (rad/s) , ω=2πf, f=50 Hz;Cx为被试品的电容量 (p F) ;Uexp为被试品所加的试验电压 (k V) 。

2) 调压监控保护单元的监控电流表的量程挡位选择用的IT1以及调压监控保护单元的过流保护继电器整定值Igl.zd:

式中, IT1为试验变压器低电压端出电流 (A) ;IT2为试验变压器高电压端出电流 (A) ;U1N为试验变压器低电压端额定输入电压 (k V) ;U2N为试验变压器高电压端额定输出电压 (k V) ;Uexp为被试品所加的试验电压 (k V) ;Igl.zd为过流保护继电器动作整定值 (A) ;ω为被试品所加电压角频率 (rad/s) , ω=2πf, f=50 Hz。

3) 需要计算对应于施加在被试品上的试验电压的调压监控保护单元的输出电压数值U1是否满足试验电压值要求, 并考虑被试品等效电容的容升效应是否会危及被试品的绝缘安全和操作人员的人身安全。

式中, △U为因容升效应在被试品及试验变压器高电压输出端产生的差值电压;U1为试验变压器低电压端输入电压 (V) ;U10为有容升效应时的试验电压对应的调压监控保护单元的输出电压数值 (V) ;U1N为试验变压器低电压端额定输入电压 (V) ;U2为试验变压器高电压端输出电压 (k V) ;U2N为试验变压器高电压端额定输出电压 (k V) ;UCx为施加在被试品高电压端的试验电压 (k V) ;I1N为试验变压器低电压端额定端入电流 (A) ;I2N为试验变压器高电压端额定端出电流 (m A) ;ICx为流经被试品的高电压电流 (m A) ;SN为试验变压器的额定容量 (k VA) ;ω为被试品所加电压角频率 (rad/s) , ω=2πf, f=50 Hz;ZN为试验变的铭牌额定短路阻抗 (Ω) ;ZK%为试验变压器的铭牌短路阻抗百分值;ZK为试验变压器的短路阻抗值 (Ω) 。

(2) 参数计算的条件:Cx为被试品的电容量 (p F) ;Uexp为被试品所加的试验电压 (k V) ;SN、U1N、U2N、I1N、I2N、ZN、ZK%、ZK为试验变压器的铭牌额定参数。

2.3 参数计算的程序

(1) 条件参数的查询与确定计算, 即:Cx、Uexp、SN、U1N、U2N、I1N、I2N、ZK%; (2) 计算参数按序计算与校验, 即:ST与SN、IT2与I2N及IT1与I1N、U1与U10。

2.4 典型案例分析

例:1台15 000 k VA变压器, 其35 k V侧中压线圈要进行85 k V工频耐压试验, 已知试验变压器参数SN=25 k VA, 电压比为:100 000 V/500 V, ZK%=UK%=22.5%, 被试变压器中压线圈对地电容C=13 000 p F。求:

(1) 试验变压器的容量是否满足工频耐压试验容量;

(2) 当试验变压器低压侧间接法测得85 k V时, 在被试品上的实际电压;

(3) 为保证被试品两端电压为85 k V, 在试验变压器低压侧应监视的电压值。

解:容升现象的等值电路如下:

(1) 所需试验变压器的容量:ST=ωCxU2exp=2πfCxU2exp=2π×50×13 000×10-12× (85×103) 2=29.507 k VA;实际试验变压器的容量:SN=25 k VA, 因为ST=29.507 k VA>SN=25 k VA, 所以试验变压器的容量满足工频耐压试验容量。

(2) 试验变压器的短路阻抗为:

被试变压器中压线圈对地的等效电容器的容抗为:

通过被试变压器的等效电容器电流为:

试验变压器的低压端的输入电流为:

因容升效应使施加在被试品上的实际电压UCx与试验变压器的高压端实际输出电压U2电压差为:

被试品上实际电压为:UCx=△U+UL=49.401+85.0=134.401 k V

因容升效应产生的电压差与施加在被试品上的实际电压UCx百分比数为:

(3) 当施加在被试品上的实际电压UCx为85 k V时, 流经被试品等效电容器上的高压电流为:

试验变压器低压端的输入电流为:

注:可根据此电流确定调压监控保护单元的监控电流表的量程挡位。

因容升效应使施加在被试品上的实际电压UCx与试验变压器的高压端实际输出电压U2电压差为:

试验变压器的高压端实际输出电压U2为:

试验变压器低电压端实际输入电压U1为:

3 采用串级试验变压器的工频直接交流耐压试验

3.1 原理方法

试验变压器串级升压单元的升压原理为:低电压绕组与串级励磁绕组的端 (间) 电压相同, 恒为U1, 串级励磁绕组串接在高电压绕组上, 高电压绕组的端 (间) 电压恒为U2, 但高电压绕组的端对地电位间电压U2*却不相同。

例如, 试验变压器2级串联, 则第2级高压试验变压器的高电压绕组的端对地电位间电压U2*=2U2;如高压试验变压器3级串联, 则第3级试验变压器的高电压绕组的端对地电位间电压U*2=3U2。

其串级接线一般遵循:本级试验变压器的高电压绕组的高电位端接下一级试验变压器的低电压绕组的低电位端, 本级试验变压器的原理接线图如图3所示。L1为低电压绕组, 与其串级励磁绕组同匝数, 绕组端 (间) 电压为U1;L2为高电压绕组, 与其低电压绕组匝数比为K, 绕组端 (间) 电压为U2;L3为供给下一级励磁用, 与高电压绕组相串联, 其绕组与低电压绕组的端 (间) 电压相等, 绕组端 (间) 电压为U1。

3.2 试验特点

其特点为:

(1) 具备单级试验变压器工频直接交流耐压试验所有特点。

(2) 其多适用于试验电压高、容量小的被试品, 多为35 k V、66 k V非电缆类短时耐压的被试品。

(3) 一般串级的级数为3～4级, 但随着串级级数增加, 装置整体容量的利用率将显著降低。因此, 一般选择相同型号或容量相差不大、变比相同的较小容量变压器作为串级试验变压器。

3.3 需要计算的参数及参数计算的条件

(1) 需要计算的参数:

1) 所需试验变压器的台数n:

式中, Uexp为被试品所加的试验电压 (k V) ;U2N为单级试验变压器高电压侧额定电压 (k V) 。

2) 所需试验变压器的容量SN:

Iexp=Uexp/XCx=ωCxUexp≤I2N, 以三级串级试验变压器串接组成的试验变压器组为例, 若三级串级试验变压器串接组成的试验装置的输出额定试验容量为:

则每台串级试验变压器的高电压绕组的额定容量为:

三级串级试验变压器串接组成的试验装置的总容量为:

(2) 参数计算的条件:Cx为被试品的电容量 (p F) ;Uexp为被试品所加的试验电压 (k V) ;SN、U1N、U2N、I1N、I2N为试验变压器的铭牌额定参数。

3.4 参数计算的程序

(1) 条件参数的查询与确定计算, 即:Cx、Uexp、SN、U1N、U2N、I1N、I2N;

(2) 试验变压器串级级数n估算确定、每级串级试验变压器容量估算与校验及确定。

3.5 典型案例分析

例:1台新安装的LW36-40.5/T3150-40断路器, 用下面2台试验变压器进行交流耐压试验, 是否可行。T1:高电压绕组额定电压50 k V, 低电压绕组额定电压200 V, 变压器容量5 k VA;T2:高电压绕组额定电压50 k V, 低电压绕组额定电压200 V, 变压器容量6 k VA。

解:

(1) 确定试验变压器的台数。LW36-40.5/T3150-40断路器的交接性试验电压为:Uexp=95 k V;

所需高电压绕组额定电压50 k V, 低电压绕组额定电压200 V的试验变压器的台数为:n≥Uexp/U2N=95 000/50 000=1.9, n取2, 即最少2台。并且确定6 k VA容量变压器作为第一级, 5 k VA容量变压器作为第二级。

(2) 确定试验变压器的容量是否合适。

1) 查取LW36-40.5/T3150-40断路器的等效电容器电容量为:Cx=100 p F;

2) 当施加到断路器上的试验电压为Uexp=95 k V时, 流过的等效容性电流为:Iexp=Uexp/XCx=ωCxUexp=2πfCxUCx=2π×50×100×10-12×95×103=0.029 8 A;

3) 所需试验变压器容量为:Sexp=ωCxU2exp=2πfCxU2Cx=2π×50×100×10-12× (95×103) 2=2.835 k VA。

4) 6 k VA容量变压器的高电压绕组输出试验电压U2=95/2 k V时的输出电流为:

因为:I2=0.126 A>>Iexp=0.029 8 A, 且ST=6 k VA>>2.835 k VA=Sexp, 所以试验变压器的容量足够。

4 结语

交流耐压试验对发现绝缘缺陷、保证电力系统的安全可靠运行非常重要, 是常采用的试验方法之一。针对不同被试品正确选择试验电压的标准和耐压时间成为交流耐压试验的关键。在进行交流耐压试验前, 必须预先进行各项非破坏性试验, 如测量试品绝缘电阻与吸收比、介质损耗因数tanδ、直流泄漏电流等, 然后对各项非破坏性试验数据进行综合分析, 确定该设备是否受潮或含有其他绝缘缺陷。

因此, 注意搜集被试品的等效电容量参数, 根据实际被试品计算出试验参数范围, 对于确定所需试验设备、试验接线方式、试验方案、试验设备的监控仪表量程挡位, 最大程度缩短试验时间, 提高试验质量, 减少对被试品的绝缘内部劣化的累积效应、创伤效应, 降低试验人员的劳动强度, 保证试验人员、试验设备、被试品设备的安全, 均具有重要意义。

参考文献

[1]蔡元宇主编.电路及磁路 (上册) .高等教育出版社, 1991

[2]陈天翔, 王寅重, 海世杰编著.电气试验.第2版.中国电力出版社, 2008

[3]李建明, 朱康主编.高压电气设备试验方法.第2版.中国电力出版社, 2001

浅谈工厂电缆耐压试验方法第7篇

1 进行耐压试验的原因

耐压试验是一种预防性试验, 一般产品在设计时考虑到了额定电压的因素, 但也要考虑发生突发状况时的过电压因素, 过电压会大大超过仪器的额定电压, 如果没考虑到这些因素, 仪器绝缘材料则容易发生击穿, 故必须要做耐压试验。

2 电力电缆耐压试验方法

常见的电缆耐压试验方法主要有直流耐压试验, 0.1Hz超低频耐压、变频串联谐振耐压试验等。

2.1 直流耐压

直流耐压试验对油纸绝缘电缆有很大的优点, 它设备体积小、重量轻、容量小、最重要的是能够有效发现故障隐患, 并且不会损害电缆的绝缘, 随着工业技术的发展, 越来越多的油纸绝缘电缆被交流聚乙烯 (XLPE) 电缆所取代, 但直流耐压试验对XLPE电缆有不同程度的损害。

(1) 交流聚乙烯 (XLPE) 电缆结构具有存储积累单极性残余电荷的能力, 当在直流试验后, 如不能有效的释放掉直流残余电荷, 投运后在直流残余电荷加上交流电压峰值将可能致使电缆发生击穿, 甚至发生人员触电的严重后果, 这就是为什么做直流试验后必须要放电的原因。

(3) 水树老化一直是影响XLPE电缆正常运行的重要因素, 根据权威统计, 70%的XLPE电缆绝缘问题与水树有关;而在直流电压下水树会快速发展成电树, 进而形成放电, 加速绝缘老化, 直至击穿电缆。因此, XLPE电缆不建议进行直流耐压试验

2.2 振荡电压耐压试验

振荡电压耐压试验是用直流电源给电缆充电, 当达到试验电压后, 使放电间隙击穿而通过电感圈放电, 对电缆施加一定电压幅位、频率为k Hz级的衰减振荡波电压作为挤包绝缘电缆线路的竣工试验方法有效, 但与工频电压试验相比, 其检查电缆主绝缘和附件缺陷的效果扔不理想, 一是波的衰减厉害, 难以满足长电缆的需要;二是使局放增大, 对电缆有较大伤害。

2.3 交流耐压

交流耐压包括0.1Hz超低频耐压和串联谐振耐压。

2.3.1 0.1Hz超低频耐压试验

由于直流试验不能有效检验出XLPE电缆线路的缺陷, 其空间电荷又会影响其绝缘性能, 而采用交流电压试验需要高电压、大容量的试验设备。0.1Hz超低频耐压试验能解决上述问题。从50Hz改到0.1Hz, 理论上可以把试验设备容量降低到1/500。这样, 0.1Hz的试验设备就可以与和直流试验设备一样做到容量小、自重轻、适合现场使用。而且由于呼和浩特石化公司进线电压是110k V, 110k V及以上等级的线路归国家电网公司管, 我们只需对35k V及以下等级电压进行试验, 故0.1Hz的耐压试验设备可以满足试验要求。值得注意的是, 由于0.1Hz低频耐压试验是破坏性试验, 试验时, 必须用10000伏兆欧表对试品电缆先进行绝缘电阻试验, 记录试验结果后方可做试验。

2.3.2 谐振耐压试验

串联变频谐振利用励磁变压器激发串联谐振回路, 通过调节变频控制器的输出频率, 使得回路中的电抗器电感和试品电容发生串联谐振, 继而达到用低压电做高压试验的目的, 谐振电压即为试品上所加电压, 如图1所示。

谐振耐压试验有以下特点:

(1) 由于谐振电抗器和被试品电容产生谐振, 电源只需要提供系统中有功消耗的部分, 因此, 所需电源容量大大减小。。

(2) 由于电容量减小, 故设备的体积和重量也相应减少, 继而成本降低。

(3) 由于谐振电源能获得很好的正弦波形, 能改善输出电压的波形畸变, 所以能防止了谐波峰值对试品的伤害。

谐振耐压试验注意事项:

(1) 试验设备接地点与被测物接地点在一起一同接地 (否则会增大系统总电阻, Q值变小) 。

(2) 绝缘筒架高电抗器或远离导电物质离开铁磁物体, 以免形成涡流, 使Q值变小。

(3) 电缆过短时, 适当并联电容器。

(4) 必须有专业人士试验, 且保证2人以上在场。

(5) 必须严格按国家有关标准和规程进行试验操作。