如何做高压柜的耐压试验

核心提示不需要高压电缆,接高压的连接线只要悬空就行了。要做三项试验:首先将高压柜断电,做好接地保护。清理现场,控制安全范围。1三相对地 闭合开关,把三相连接起来,加上高压,外壳接地,(如果有绝缘套管应套上,)然后升压,计时,降压,停止。2相间

不需要高压电缆,接高压的连接线只要悬空就行了。

要做三项试验:

首先将高压柜断电,做好接地保护。清理现场,控制安全范围。

1三相对地

闭合开关,把三相连接起来,加上高压,外壳接地,(如果有绝缘套管应套上,)然后升压,计时,降压,停止。

2相间

B相接高压,A相和C相接地,(如果有绝缘套管应套上,)然后升压,计时,降压,停止。

3断口

将开关断开,将三相的静触头连接起来,接高压,将三相的动触头连接起来,接地,(如果有绝缘套管应套上,)然后升压,计时,降压,停止。

第七章 高电压绝缘与试验

取值:T1/T2=12/50μs。

主要作用于绝缘冲击耐压及介质冲击击穿、放电等试验中。 绝缘试验用冲击电压的标准波形按照《高电压试验技术》国际标准和国家标准规定:

冲击电压发生器主要用于电力设备等试品进行雷电冲击电压全波、雷电冲击电压截波和操作冲击电压波的冲击电压试验,检验绝缘性能。

扩展资料:

等值电路

冲击电压发生器

冲击电压发生器动作时的等值电路如图2所示。图中C1为主电容,又称冲击电容,它相当于各级串联后的总电容,即;C2为负荷电容,即C2=C0,它包括调波电容、试品电容、测量设备(分压器)电容及联线等寄生电容;G 代表控制放电的球隙。

Rf和Rt分别为波头电阻和波尾电阻,它们相当于各级rf和rt的总和,即Rf=nrf,Rt=nrt;U1为充电电压,它相当于各级串联后的总电压,即U1=nV;U2为输出电压,即所需的冲击电压。此等值电路相当于单级冲击电压发生器的电路。根据电路分析,输出电压U2(t)为一双指数函数

τ1>>τ2

参考此分析解,并根据实际经验,冲击电压波形参数可按下式作近似估计:波前时间

半峰值时间

T2≈069Rt(C1+C2)

效率

冲击电压发生器输出电压幅值V2m与充电电压пV 之比称作发生器的效率η,即

η=(V2m /nV)×100%

对雷电冲击波,η一般约80%;对操作冲击波,η有时仅60%。

冲击电压波形参数T1(Tcr)、T2及发生器效率η与回路结构和参数有关,均需通过实际调试进行调整和确定。

对于电力变压器等带有绕组的电力设备,通常还要求做雷电冲击截波试验。冲击电压发生器外接一截断间隙即可产生冲击截波。标准雷电截波是标准雷电冲击波经过2~5μs截断的波形。

冲击电压发生器是高电压试验室的基本试验设备之一。目前中国已建的冲击电压发生器最高额定电压为6MV,有的国家个别的高达10MV。

--冲击电压发生器

教学内容

第一节气体放电的基本理论

知识要点:气体放电的主要形式及特点、气体中带电质点的产生与消失、低压下均匀电场自持放电理论、流注放电理论、不均匀电场气隙的击穿。

第二节电介质的击穿特性

知识要点:气体、固体、液体电介质的击穿特性、影响电介质击穿特性的因素。

第三节电气设备的试验

知识要点:极化、电导、损耗、破坏性试验、非破坏性试验的基本方法和原理。

教学重点与难点

1.教学重点:气体放电的主要形式及特点、气体中带电质点的产生与消失、低压下均匀电场自持放电理论、流注放电理论、不均匀电场气隙的击穿、气体、固体、液体电介质的击穿特性、影响电介质击穿特性的因素、破坏性试验、非破坏性试验的基本方法和原理。

2.教学难点:气体中带电质点的产生与消失、低压下均匀电场自持放电理论、破坏性试验、非破坏性试验的基本方法和原理。

气体放电 是电流在气体中流通的各种形式。

正常状态下的气体是绝缘的,如果其中出现带电质点,就相当于是一个导体,这时在它的两端加上电压,就有电流通过。当电流增大到一定程度时,气体被击穿突变成导体。

我们可以将气体放电大致分为五类:辉光放电、电晕放电、刷状放电、火花放电、电弧放电。

辉光放电 :游离态带电质点充满整个电极空间,电流密度较小,呈上升趋势,处于绝缘状态。

电晕放电 :高场强附近出现发光薄层,电流小,处于绝缘状态。电晕放电属于不均匀电场局部自持放电,由电离区放电造成。

刷状放电 :电晕电极伸出的明亮而细的断续放电通道,电流增大,间隙未被击穿。

火花放电 :贯通电极的明亮而细的断续放电通道,间隙间歇被击穿。

电弧放电 :贯通电极的明亮而细的持续放电通道,电导很大(电阻小),间隙处于持续短路状态,被完全击穿。

影响气体放电的主要因素有电场和气压,然后我们就可以看到如下的分类。

那么气体的带电质点如何产生和消失呢?我们带着这个问题继续看接下来的内容。

我们称气体产生带电质点的过程为 电离 。带电质点包括自由电子。

带电质点的产生有四种形式:碰撞电离、光电离、热电离以及表面电离。

碰撞电离 :在电场E的作用下,质量为m、电荷为q的带电质点沿着电场方向被加速获得动能 ,经过x距离获得能量qEx,动能和从电场获得的能量相等。气体分子和带电质点碰撞可能电离出电子和正离子。

光电离 :气体分子因为 光辐射 而电离。

热电离 :气体分子因为其 热状态 而电离。

表面电离 :在 电场 作用下,金属表面发射气体中的电子。

表面电离有四种形式:正离子撞击阴极、光电子发射、热电子发射、强电场发射。

带电质点的消失也有四种形式: 带电质点的 反向运动 、扩散、复合以及吸附效应。

带电质点向 原电极 定向运动形成 回路电流 ,从而减少气体带电质点数量。

扩散 则是带电质点因为 热效应 从高浓度向低浓度扩散。

复合 是指带异号电荷的带电质点传递电荷进行中和。

吸附效应 指电子被气体(中性分子或原子)吸附形成负离子,同时放出能量。

介绍完基本概念之后,我们来说说气体放电的理论和定律。

首先是适用于低气压短间隙且处于均匀电场的 汤逊放电实验 。

外光源照射空气中放置一对电厂均匀的平行板电极,并且施加可调的直流电压,观察回路电流的变化,从而得到电流-电压曲线。

OA段:电流随电压增大而增大。

AB段:电流趋于稳定,外电离(光电离)产生的带电质点全部进入电极,间隙处于绝缘状态。

BC段:电流随电压增大而快速增大,此时出现新的电离因素(碰撞电离)。

U0为自持放电起始电压,自由电子因为电子崩不断增加。

自持放电 的意思是气体靠电场本身自行电离,不再需要外电离条件。

电子崩 是在电场作用下,自由电子加速后碰撞电离产生一个正离子和两个自由电子,两个自由电子又各自进行碰撞电离,引发雪崩效应。

汤逊放电实验认为单是电子崩并不能发生自持放电,自持放电的条件是在气隙内持续形成电子崩,维持极间电流。二次电子来源于正离子碰撞阴极而从其表面逸出的电子。

流注放电理论 (高气压、长间隙、不均匀电场)和汤逊放电实验有着异同点。

相同之处在于它们都认为放电始于自由电子碰撞电离形成电子崩,气体被击穿后是自持放电状态。

不同之处在于:

(1)汤逊实验适用于低气压、短间隙、均匀电场;流注理论适用于高气压、长间隙、不均匀电场。

(2)汤逊实验的电子崩沿电力线发展;流注理论的电子崩发展常会出现曲折分支。

(3)汤逊实验认为碰撞电离是自持放电的主要因素;流注理论认为碰撞电离和光电离是自持放电的主要因素。

总结来说,流注放电理论认为放电也是始于电子崩,电子崩会发展出新的放电区(电离强、发展速度快),而且伴随曲折分支,其中碰撞电离和光电离是形成自持放电的主要因素。

从这一点也可以看出,流注理论电子崩发展比汤逊实验更迅速,因为光子的速度大于电子。

电晕放电是不均匀电场特有的自持放电形式。

极性效应 说的是 电晕起始电压 和 击穿电压 因为极性(曲率半径较小的电极)的不同而不同。

电晕起始电压:正极性>负极性

击穿电压:正极性<负极性

我们可以配合汤逊放电实验的电流-电压曲线图记忆,但不适用于实际。( 负正正负 )

电介质可以分为气、液、固三态,它们因为分子间隙的大小有所不同。

气体的间隙最大,固体的最小,因此气体最容易被击穿,固体最不容易。

我们首先来分析气体电介质的击穿特性。

气体电介质可以分为 稳态电压 下的气隙以及 雷电冲击电压 下的气隙。

稳态电压又可以分为 均匀电场 和 不均匀电场 。

不均匀电场气隙的击穿特性可分为 直流电压 和 工频交流电压 。

均匀电场的击穿特性是一般极间距离小,因此击穿时间短;场强相等,因此击穿电压分散性小,在直流、工频、冲击电压下都相等;无极性效应。

极不均匀电场气隙的击穿特性不做特别要求。

同一介质在不同均匀度电场中的击穿特性不完全相同。

标准雷电冲击电压波形如下(AB段为波头时间):

雷电冲击电压下气隙的击穿特性有三类:放电时延、50%冲击击穿电压、伏秒特性。

放电时延 (ts):阴极附近出现引起初始电子崩并导致击穿的有效电子的时间。

50%冲击击穿电压 (U50%):100次中平均击穿50次气隙的施加电压。

伏秒特性(u-t):通过实验获得,图像保持冲击电压波形不变,连接逐渐提高的冲击电压峰值。

我们用伏秒特性表示气隙的时延现象,下图中呈负指数的曲线为伏秒特性曲线,伏秒特性曲线越高,时延就越高,出现初始电子崩的时间就越长,就越难被击穿。

我们可以应用伏秒特性保护设备。假设S1为100%伏秒特性,S2为0%伏秒特性,伏秒特性越低,放电时延越小,气体越容易被击穿。

即S2以下都被击穿,S1以上都不被击穿,无论如何S2都比S1更容易击穿,因此很好地保护了S1。

记住“ 谁上谁被保护 ”。

固体电介质一旦被击穿将无法恢复,因此被称之为非自恢复绝缘。

它的击穿形式有三种: 电击穿 、 热击穿 以及 电化学击穿 。

电击穿 和气体的碰撞电离类似,在电场的作用下,引发电子崩,从而破坏固体介质的晶格结构,增大电导,造成击穿。

热击穿是固体介质内热不稳定导致分解、熔化、碳化、烧焦的现象。

电化学击穿 时间最长。前期发生累积效应(电击穿和热击穿),后期在介质内部发生化学反应导致电化学击穿。

影响固体电介质击穿电压的因素有六种: 电压作用时间 、 电场均匀程度 、 温度 、 受潮(杂质) 、体积效应和累积效应。最后两种是固体特有的影响因素。

电压作用时间短,击穿电压大;电场越均匀,击穿电压大;不同介质的击穿电压受温度影响不同;受潮后,击穿电压小;体积大,弱点出现概率大,场强低,击穿电压小;累计局部损伤,击穿电压小。

我们可以一起记忆固体、液体和气体的影响因素。

因为气体和液体的影响因素大致相仿,故书中没有提及气体的相关知识。

液体(气体)击穿电压的影响因素有五种: 电压作用时间 、 电厂均匀程度 、 温度 、 水分及其他杂质 、压强。

我们可以发现它们的前四种影响因素极为相似。

不论电场均匀与否,随着温度上升,击穿电压稍有下降;极微量的水可溶于油,但是万分之几的含水量会极大降低击穿电压;介质的击穿电压随压强增大而增大。

液体可以分为 纯净 和 工程用 (工程用变压器油)。

纯净液体的击穿理论有两种:电子碰撞电离理论(电击穿理论)和气泡击穿理论(热击穿)。前者就不做赘述了,忘记的同学可以翻翻前面的内容。

纯净液体不是真正意义上的纯液体,里面依然含有杂质(气体)。气泡是由电极局部电场的电晕放电加热汽化,或者碰撞电离分解介质而产生。气体的击穿场强低于液体,因此气泡先电离。气泡电离后发热膨胀,产生的带电质点碰撞油分子,继续形成气泡,扩大气体通道,排列成连通两电极的“小桥”。

工程用变压器油的击穿过程和气泡击穿理论类似,都是形成“小桥”导致击穿。

电介质的基本电气特性有三种: 极化、电导、损耗 。

电介质的极化是在电场的作用下,束缚电荷相应电场方向产生弹性位移和偶极子取向的现象。

电介质的极化可以分为四类: 电子式 极化、 离子式 极化、 偶极子 极化以及 夹层介质界面 极化。

电介质的电导主要是 离子 电导。

电介质的损耗是在电压作用下有 能量损耗 。

电气设备绝缘特性试验,即高压试验可以分为两大类: 破坏性试验 (耐性试验)和 非破坏性试验 (特性试验)。前者是最直接有效的方法。

破坏性试验如 工频耐压试验 和 冲击高压试验 ,非破坏性试验如测量 绝缘电阻 和 介质损耗因素 (tanδ)。

工频耐压试验需要注意:

(1)避免出现过电压;

(2)试验电压的波形畸变;

(3)外施电压和感应高压试验。

 
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