高电压综合实验报告(4)

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1.09 1.08 1.07 1.06 1.05 1.04 1.03 1.02 1.01 1.00 0.99 0.98 0.96 0.95 1.12 1.11 1.10 1.08 1.07 1.06 1.04 1.03 1.01 1.00 0.98 0.97 0.95 0.93 1.09 1.08 1.07 1.06 1.05 1.04 1.03 1.02 1.01 1.00 0.99 0.97 0.96 0.94

5．套管试验项目和要求

表2-3-3 套管tgδ(%)参考值 1)20℃时的tgδ(%)值应不大于下表中数值： 电压等级 kV 充 油 型 大修后 油纸电容型 充 胶 型 胶纸电容型 胶 纸 型 20～35 3.0 1.0 3.0 2.0 2.5 66～110 1.5 1.0 2.0 1.5 2.0 220～500 — 0.8 — 1.0 — 1)油纸电容型套管的tgδ一般不进行温度换算，当tgδ与出厂值或上一次测试值比较有明显增长或接近左表数值时，应综合分析tgδ与温度、电压的关系。当tgδ随温度增加明显增大或试验电压由10kV升到Um/3时，tgδ增量超过±0.3%，不应继续运行 3.5 1.5 — 充 油 型 2)20kV以下纯瓷套管及与变压器1.0 1.0 0.8 油纸电容型 运油连通的油压式套管不测tgδ 3.5 2.0 — 行充 胶 型 3)测量变压器套管tgδ时，与被试中 胶纸电容型 3.0 1.5 1.0 套管相连的所有绕组端子连在一起加3.5 2.0 — 胶 纸 型 压，其余绕组端子均接地，末屏接电2)当电容型套管末屏对地绝缘电阻小于1000MΩ时，桥，按正接线法测量。 应测量末屏对地tgδ，其值不大于2% 3)电容型套管的电容值与出厂值或上一次试验值的差别超出±5%时，应查明原因 七、 实验注意事项

1． 正接法测量时一定要使电桥测量部分可靠接地。

2． 采用反接法时，电桥测量部分处于高电位，故应保证其对地绝缘完好无损。

八、 思考题

1． 为什么测量tgδ能够反映电介质的绝缘状态？测量tgδ能够发现哪些绝缘缺陷？

2． 简述正反两种接线方法的区别。

3． 分析测量过程中温度、试验电压、屏蔽等对于tgδ测量的影响。

实验四 冲击耐压试验

一. 实验目的

1. 2. 3. 4. 5.

熟悉冲击电压发生器的工作原理与结构。 掌握冲击电压发生器的使用方法。 掌握冲击电压的测量方法。 学习冲击电压波形的调试方法。

学习冲击电压发生器效率的测量与计算。

二. 实验内容

1. 计算所用冲击电压发生器的负载能力。

2. 改变冲击电压发生器的级数、试品电容，观察冲击电压波形的变化。 3. 测量并计算冲击电压发生器的使用效率。

4. 用升降法确定被试品羊角间隙的50%放电电压。 5. 用多级法确定被试品羊角间隙的50%放电电压。（或者用简单法即：针对某试品在某确定电压下冲击十次中有4~6次放电即可称为该电压是该试品的50%放电电压 ）。

三. 实验说明

1. 冲击耐压试验的意义

冲击电压发生器是产生脉冲波的高电压发生装置。冲击电压试验是电力设备高压试验的基本项目之一。冲击电压试验即可用于研究电力设备遭受大气过电压（雷击）时的绝缘性能，又可用于研究电力设备遭受操作过电压时的绝缘性能。同时，在进行电磁兼容研究及放电机理研究等许多方面也都需要进行冲击电压试验。

2. 冲击耐压试验的特点

一般冲击电压发生器要满足两个要求：首先要能输出几十万伏到几百万伏的电压，同时该电压要有一定的波形。为了产生幅值很高的脉冲电压，目前仍采用1923年发明的Marx多级回路，如图3-3-1所示。该回路中3级电容器以并联的方式经过高阻RL被直流电压源充电到U0，然后经过3级球间隙f的同步放电被串联起来，从而在试品上获得将近3 U0的脉冲电压。虽然在实际使用中的Marx回路有多种不同的回路接线，但基本原理相同。

根据实测，雷电波是一种非周期性脉冲，它的参数具有统计性。它的波前时间（约从零上升到峰值所需时间）为0.5~10μs,半峰值时间（约从零上升到峰值后又降到峰值一半时所需时间）为

20~90μs，累积频率为50%的波前和半峰值时间约为1.0~1.5μs和40~50μs。操作冲击电压波的持续时间比雷电冲击电压波长得多，形状比较复杂，而且它的形状和持续时间，随线路的具体参数和长度的不同而有异，不过目前国际上趋向于用一种几百微妙波前和几千微秒波长的长脉冲来代表它。

为了保证多次试验结果的重复性和各实验室间试验结果的可比性，对波形及波形定义应有明确规定。为此国际电工委员会和国家标准规定了标准雷电冲击全波及截波的波形和标准操作冲击电压波形。标准雷电冲击是指波前时间T1为1.2μs，半波峰值时间T2为50μs的雷电冲击全波，如图3-3-2所示。标准雷电冲击截波是指经过2～5μs被外部间隙截断的标准冲击，如图3-3-3。有关设备标准可以规定不同的截断时间。由于测量上的实际因难，电压跌落的持续时间没有标准化。标准雷电冲击电压的容许偏差，除有关设备标准另有规定外，实际记录的冲击和1.2/50μs标准雷电冲击的规定值之间的容许偏差如下：

峰值 ±3% 波前时间T1 ±30% 半峰值时间T2 ±20%

必须强调，峰值、波前时间、半峰值时间的允许偏差为规定值与测量值之间的允许偏差。它们与测量误差不同，测量误差为实际记录值与真值之差。

图 3-3-2 雷电冲击电压波形

图3-3-3 标准雷电冲击截波

标准操作冲击是指波前时间Tp为250μs，半峰值时间T2为2500μs的操作冲击电压全波，如图3-3-4所示。如果在有关设备标准中未作其他规定，对于标准操作冲击，规定值和实测值之间允许下列偏差：

峰值 ±3% 波前时间Tp ±20% 半峰值时间T2 ±60%

图3-3-4 操作冲击电压波形

按照试验标准并考虑到足够的裕度，冲击电压发生器的标称电压与被试设备额定电压间的关系大致如表3-3-1所示。表中下限值满足型式试验需要，上限值供研究试验用。

表3-3-1 冲击电压发生器标称电压与被试设备额定电压间的关系

试品额定电压/kV 35 110 220 330 500 冲击电压发生器标称电压/MV 0.4~0.6 0.8~1.5 1.8~2.7 2.4~3.6 2.7~4.2

冲击电压发生器有三项主要技术指标即标称电压、标称能量和效率。标称电压是指发生器每级主电容的标称充电电压值与级数的乘积。其值一般为几百kV至几千kV。标称能量是指发生器主电容在标称电压下的总存储能量。其值一般为几十kJ至几百kJ。效率是指发生器输出电压峰值与各级实际充电电压值的总和之比。

冲击电压，无论是雷电冲击还是操作冲击，都是快速或较快的变化过程。随着GIS装置的发展，在该装置中发生的操作冲击波是一个极快速瞬态过程，简称VFT(very fast transient)过程。它的波形的变化过程更快，以纳秒计量。因此测量冲击高电压的仪器和测量系统，必须具有良好的瞬态响应特性。冲击电压的测量包括峰值测量和波形记录两个方面。

3. 冲击耐压试验结果的判定标准

对于冲击电压试验，根据试品绝缘性质不同可分为两类。一类是耐受电压试验，试验对象为非自恢复绝缘和既有自恢复绝缘也有非自恢复绝缘的试品。另一类是破坏性放电试验，试验对象为自恢复绝缘的试品。

（1） 耐受电压试验判定方法

雷电冲击与操作冲击的试验程序基本相同。试验程序与试品性质有关。在有关设备标准中应规定采用哪一种程序。

对于耐受电压试验，主要的试验程序有A、B和C三种，施加到试品上的电压是规定的耐受值。

1) 耐受电压试验程序A

在试品上施加3次具有规定波形和极性的额定耐受电压。如果按有关设备标准规定的检测方法未发现损坏，则认为通过试验。

注：这种程序被推荐用于非自恢复绝缘。

2) 耐受电压试验程序B

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