交流耐压试验

交流耐压试验

交流耐压试验是对电气设备绝缘外加交流试验电压，该试验电压比设备的额定工作电压要高，并持续一定的时间（一般为1min）。交流耐压试验是一种最符合电气设备的实际运行条件的试验，是避免发生绝缘事故的一项重要的手段。因此，交流耐压试验是各项绝缘试验中具有决定性意义的试验。

但是，交流耐压试验也有缺点，它是一种破坏性的试验；同时，在试验电压下会引起绝缘内部的累积效应。因此，对试验电压值的选择是十分慎重的，对于同一设备的新旧程度和不同的设备所取的数值是不同的，在我国《电力设备预防性试验规程》中已作了有关的规定。

一、交流工频耐压试验

1、 试验变压器耐压的接线原理

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。通常试验时采用是成套设备（包括控制及调压设备）。图1－18中给出交流工频耐压试验的接线图。

FUS2T1S1KM1﹥VP2T2R1C1R2GP1AC2VCX

图1－18 交流耐压试验接线图

S1、S2——开关；FU——熔断器；T1——调压器；T2——试验变压器；KM——过流继电器； P1、P2——测量线圈；R1——保护电阻；R2——球隙保护电阻；G——保护球隙；

C1、C2——电容分压器；Cx——被试绝缘

在图中接于测量线圈P1、P2的电压表属于低压侧测量，可以通过变比换算到高压侧。而接于C1和C2之间电压表属于高压侧测量，这是现场常用的方法，它可以避免由于容性电流而使被试设备端电压升高所带来的影响。

我国的试验变压器有各种电压和容量等级，各单位在购置试验器时应对本单位的电气设备在实验电压下的充电进行计算，根据充电电流小于试验变压器的额定输出电流的原则来选择试验变压器的容量。而充电电流可以用被试物的电容CX来估算（I充?U试验电压?CX），

CX可用西林电桥来测定。

2、串联谐振、并联谐振及串并联谐振的试验方法

对于大型发电机组、变压器、GIS、交联电缆等大容量较大的试品的交流耐压试验，需要大容量的试验变压器、调压器以及电源。现场往往难以办到，即使有试验设备，也需动用大型汽车、吊车等，费力费时。在此情况下，可根据具体情况分别采用串联、并联或串并联

谐振的方法来进行现场试验。串并联谐振可通过调节电感来实现，也可通过调节频率或电容来实现。但该试验大多是针对现场大电容设备进行的，因而电容是确定的，一般采用调感或调频来进行谐振补偿。

（1） 串联补偿

当试验变压器的额定电压小于所需试验电压，但电流额定量能满足试品试验电流的情况下，可采用串联补偿的方法进行试验。

串联补偿的接线如图1-19所示，其等效电路及向量图如图1-20所示。

XLTTC1XC控制及调压C2V

图1-19 串联补偿接线图 RXLULIUURIXCUC

图1-20 串联补偿的等效电路及相量图

补偿电抗及试品电容组成串联回路。此时，电路中电流为

I?UR?(XL?XC)22 （1-21）

式中 R、XL――分别为电抗器的等效电阻及电抗，Ω； XC――试品容抗，Ω。 当采用可调式电抗器进行补偿时，可调节XL，让其值与XC值相等，此时回路发生串联谐振，电路中的电流I?UR2?(XL?XC)2?U， 试品上电压UC与电抗器上的电压UL相等。R即UC?UL?IXL?U?XL?QU RQ?XL （1－22） R式中Q――电抗器的品质因数，一般电抗期的品质因数是10～40.

由式（1－22）可看出，串联补偿法可在试品上产生十倍于试验变压器输出电压的电压，

从而大大降低了试验变压器的额定电压和容量。

当采用串联补偿时，虽然试验变压器输出电压较低，但对电抗器却却要求有于试品相同的耐压水平。另一方面，串联补偿时，当回路达到XL＝XC，并且回路电阻很小时，则可能在试品上出现危险的过电压，因此采用串联补偿，应注意避免产生谐振，并且采用补偿电抗器最好采用空心绕组的，因为有铁心的电抗器容易造成非线性的谐振。

当试品电压较高时，可采用多个分离电抗器叠加形成补偿电抗，当采用补偿电抗器进行补偿时，补偿电抗器的调节可通过多台小电抗的串联、并联及改变分接头位置来实现。由于补偿电抗XL不能联系调节，一般很难调到谐振点，通常(XL?XC)远大于R2，此时可忽略电抗器的等效电阻。回路电流可近似为：

2I?UR2?(XL?XC)2?U （1-23）

XL?XC一般情况下，调节XL使XL?XC?1XC是比较容易的，此时电容器上的电压 5U UC?IXC??5U （1-24）

1XC5由此可以看出，用积木式补偿电抗器记进行串联补偿，试品上可容易得到5倍以上电源电压。从而减少5倍以上试验容量。

利用串联谐振做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，不致于造成被试品击穿点扩大。 （2）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。其接线图如图1-21示，并联回路两支路的感抗和容抗分别为XC和XL，当XC＝XL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，XC上的电压等于电源电压。实际上，因回路中有电阻和铁心的损耗，回路电流不可能完全等于零。并联补偿法的等效电路和相量图如图1-22所示。右图1-22可知，变压器TT的输出电压等于试品电压，变压器TT的输出电流等于补偿电流

IL与电容电流Ic之和，即I＝I????L?IC.。由于IL与Ic方向相反，所以变压

???器的输出电流值I?IL?IC，当采用可调式电抗器进行补偿时，调节补偿电抗，使补偿电流与试验电流相等，就可使变压器的输出电流很小。

IRTT控制及调压C1XLC2VCx

图1-21 并联补偿接线图

IIcILUIcIUXLXCIL

图1-22 并联补偿等效电路及相量图

当采用积木式电抗器进行补偿时，首次根据试验电压确定电抗器的串联个数及分接头的位置，再确定电抗器的并联数，使得补偿电流IL、试品电流IC及变压器TT额定输出电流In满足关系IL?IC?In，即可进行试验。

（3） 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、并联谐振电路，通常

L1成为串并联补偿法，其接线如图1－23所示。R1图5－7中，用X2对CX进行欠补偿，即并

TR2联后仍呈容性负荷，再与L1形成串联谐振，

U~L2CxF这样能同时满足试验电压和试验电流的要

求。对要求试验电压高、电容量大的被试品，常采用图1-23的接线。

图1-23 串并联补偿法接线图

图中，R1、R2表示保护电阻，L1、L2表示串并联电感，CX表示被试品电容，F表示球隙，T为变压器。

（4）采用串联、并联谐振和串并联谐振法的注意事项 1）电源电压和频率要求稳定，应避免用电阻器调压； 2）回路电阻R1要求足够的热容量，并保持稳定； 3）试验电压直接在被试品两端测量；

4）电感线圈应满足电流和绝缘强度的要求；

5）对于并联谐振法，当被试品击穿而谐振停止时，试验变压器有过流的可能，因此，要求过流速断保护能可靠动作；

6）对于串联谐振法，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。