工频交流耐压试验

工频交流耐压试验

工频交流（以下简称交流）耐压试验是考验被试品绝缘承受各种过电压能力最严格有效的方法，对保证设备安全运行具有重要意义。

交流耐压试验的电压、波形、频率和在被试品绝缘内部电压的分布，均符合实际运行情况，因此，能有效地发现绝缘缺陷。交流耐压试验应在被试品的绝缘电阻及吸收比测量、直流泄漏电流测量及介质损失角正切值tgδ测量均合格后进行。如在这些试验中已查明绝缘有缺陷，则应设法消除，并重新试验合格后才能进行交流耐压试验，以免造成不必要的损坏。

交流耐压试验对于固体有机绝缘来说，会使原来存在的绝缘弱点进一步发展（但又不致于在耐压时击穿），使绝缘强度逐渐衰减，形成绝缘内部劣化的积累效应，这是我们所不希望的。因此，必须正确地选择试验电压的标准和耐压时间。试验电压越高，发现绝缘缺陷的有效性越高，但被试品被击穿的可能性越大，积累效应也越严重。反之，试验电压低，又使设备在运行中击穿的可能性增加。实际上，国家根据各种设备的绝缘材质和可能遭受的过电压倍数，规定了相应的出厂试验电压标准。具有夹层绝缘的设备，在长期运行电压的作用下，绝缘具有累积效应，所以现行有关标准规定运行中设备的试验电压，比出厂试验电压有所降低，且按不同设备区别对待（主要由设备的经济性和安全性来决定）。但对纯瓷套管、充油套管及支持绝缘子则例外，因为它们几乎没有累积效应，故对运行中的设备就取出厂试验电压标准。

绝缘的击穿电压值与加压的持续时间有关，尤以有机绝缘特别明显，其击穿电压随加压时间的增加而逐渐下降。有关标准规定耐压时间为一分钟，一方面是为了便于观察被试品情况，使有弱点的绝缘来得及暴露（固体绝缘发生热击穿需要一定的时间）；另一方面，又不致时间过长而引起不应有的绝缘击穿。

第一节试验方法

一、原理接线

交流耐压试验的接线，应按被试品的要求（电压、容量）和现有试验设备条件来决定。通常试验变压器是成套设备（包括控制及调压设备），对调压及控制回路加以简化如图一所示。

图1

图一所示是串级升压的试验变压器，当试验变压器的输出电压不能满足试验所需的电压时，可采用串级升压的方法。

需要注意的是串级升压时，两台试验变压器的额定电压应该是相同的，而B S1这时的实际输出的视在功率与装置总容量之比，（即利用率）为

2UeI/3UeI=67%

进行交流耐压的被试品，一般为容性负荷，当被试品的电容量较大时，电容电流在试验变压器的漏抗上就会产生较大的压降。由于被试品上的电压与试验变压器漏抗上的电压相位相反，有可能使被试品上的电压比试验变压器的输出电压还高，因此要求在被试品上直接测量电压。

此外，由于被试品的容抗与试验变压器的漏抗是串联的，因此当回路的自振频率与电源基波或高次谐拨频率相同而产生串联谐振时，在被试品上就会产生比电源电压高得多的过电压。通常调压器与试验变压器的漏抗不大，而被试品的容抗很大，所以一般不会产生串联谐振过电压。但在试验大容量的被试品时，若谐振频率为50赫，应满足C X<3184/X L微法（即X C

R2=2√2U∕3a C X （欧）

球间隙，是为了限制试验回路可能出现的过电压，其放电电压调整为试验电压的1.1倍左右。

二、串联谐振、并联谐振及串并联谐振的试验方法

对于长输电线路、静电电容器、大型发电机和变压器等电容量较大的被试品的交流耐压试验，需要较大容量的试验设备和电源，现场往往难以办到。在此情况下，可根据具体情况，分别采用串联、并联谐振或串并联谐振（也称串并联补偿）的方法解决试验设备容量不足的问题。

（一）串联谐振（电压谐振）法

当试验变压器的额定电压不能满足所需试验电压，但电流容量能满足被试品试验电流的情况下，可用串联谐振的方法来解决试验电压的不足，试验接线如图2所示。

图2

被试品C X上的电压决定于试验回路中的电流I的大小，其值可比试验变压器输出电压高许多倍，因此，用这种方法能得到所需的试验电压。

当应用串联谐振法时，以被试品本身的电容和消弧线圈或电感线圈串联，并调节线圈的电感量，使其与被试品电容对50赫产生谐振。利用串联谐振作耐压试验有两个优点：①若被试品击穿，则谐振终止，高压消失；②击穿后电流下降，不致造成被试品击穿点扩大。

（二）并联谐振（电流谐振）法

当试验变压器的额定电压能满足试验电压的要求，但电流达不到被试品所需的试验电流时，可采用并联谐振对电流加以补偿，以解决容量不足的问题，原理接线如图3所示。

图3

并联回路两支路的感抗和容抗分别为X L和X C，当X L=X C时，回路产生谐振。这时虽然两个支路的电流都很大，但回路的总电流I≈0，X C上的电压等于电源电压。实际上因回路中有电阻和铁芯的损耗，回路电流不可能完全等于零。

（三）串并联谐振法

除了以上的串联、并联谐振外，当试验变压器的额定电压和额定电流都不能满足试验要求时，可同时运用串、并联谐振线路，通称串并联补偿法，其原理如图4所示。

图4

使L2对C X欠补偿，即并联后仍呈容性负荷，再与L1形成串联谐振，这样能同时满足试验电压和电流的要求。对要求试验电压高、电容量大的被试品，常采用图4接线。

（四）采用串联、并联谐振和串并联谐振法的注意事项

⒈电源电压和频率要求稳定，避免用电阻器调压；

⒉回路电阻R1要有足够的热容量，并保持稳定；

⒊试验电压直接在被试品两端测量；

⒋电感线圈应满足电流和绝缘强度的要求；

⒌对于并联谐振，当被试品击穿，谐振停止时，试验变压器有过流的可能，因此，要求过流速断保

护可靠动作；

⒍对于串联谐振，当被试品击穿时，回路中的电流减小电压降低，所以除了正常的过流保护外，还

应有欠压保护措施。

第二节试验设备

一.高压试验变压器

高压试验变压器，具有电压高、容量小（高压输出电流一般为0.1-1安培）、高压绕组一端接地、持续工作时间短的特点，在使用时应考虑这些特点。