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。

CX

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ωCX），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。 XL

TTC1XC控制

及

调压C2

图1-19 串联补偿接线图

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= （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==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 R

Q=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：

2

I=≈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 5

U 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。

TT

控制

及

调压

图1-21 并联补偿接线图

XC

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。

二、试验注意事项

（1）必须在被试设备的非破坏性试验都合格后才能进行此项试验，如果有缺陷（例如受潮），应排除缺陷后进行。

（2）被试设备的绝缘表面应擦干净，对多油设备应使油静止一定的时间。

（3）应控制升压速度，在1/3试验电压以前可以快一些，其后应以每秒钟3%的试验电压连续升到试验电压值。

（4）实验前后应比较绝缘电阻、吸收比，不应有明显的变化。

（5）应排除湿度、温度、表面脏污等影响。

三、操作规定

（1）试验前应了解被试设备的非破坏性试验项目是否合格，一殷应在所有非破坏试验项目全部做完，且合格以后才做交流耐压试验，若有缺陷或异常，应在排除缺陷（如受潮时要干燥）或异常后再进行试验。

（2）试验现场应围好遮栏，挂好标志牌，并派专人监视。

（3）试验前应将被试设备的绝缘表面擦拭干净。对多油设备应按有关规定使油静止一定时间，如大容量变压器，应使油静止12-20h，3~10kV变压器，应使油静止5~6h后再做试验。

（4）调整保护球隙，使其放电电压为试验电压的105%~110%，连续试验三次，应无明显差别，并检查过流保护装置动作的可靠性。

（5）根据试验接线图接好线后，应由专人检查，确认无误（包括引线对地距离、安全距离等）后方可准备加压。

（6）加压铅要检查调压器是否在“零位”，若在“零位”方可加压，而且要在高呼“加高压”后才能实施操作。

（7）升压过程中应监视电压表及其他表计的变化，当升至0.5倍额定试验电压时，读取被试设备的电容电流；当升至额定电压时，开始计算时间，时间到后缓慢降下电压。

（8）对于升压速度，在1/3试验电压以下可以稍快一些，其后升压应均匀，约按每秒3%试验电压升压，或升至额定试验电压的时间为10~15s。

（9）实验中若发现表针摆动或被试设备、实验设备发出异常响声、冒烟、冒火等，应立即降下电压，在高压侧挂上地线后，查明原因。

（10）被试设备无明显规定者，一般耐压时间为1min，对绝缘棒等用具，耐压时间为5min，实验后应在挂上接地棒后触摸有关部位，应无发热现象。

（11）试验电压值要认真确定，特别是发电机的耐压试验，一定要严格监督不要升高到规定值以上。

（12）实验前后应测量被试设备的绝缘电阻及吸收比，两次测量结果不应有明显差别。

四、交流试验中的问题

1．调压器的情况

当接通电源，合上电磁开关，接通调压器后，调压器便发出沉重的声响，这可能是将220v的调压器错接到380v的电源上了，若此时电流出现异常读数，则又可能是调压器不在

零位，并且其输出侧有短路或类似短路的情况，最常见的是接地棒忘记摘除。

2．电压表的情况

（1）电压表有指示。接通电源后，电压表马上就有指示，这说明调压器不在零位，若电压表指示甚大，且伴有声响，则可能马上嗅出味来。

（2）电压表无指示，接通电源后，调节调压器，电压表无指示，这可能是由于自耦变压器碳刷接触不良，或电压表回路不通，若变压器测量线卷（或变压器输入线圈）有断线的地方所致。

3．升压过程中出现的情况

（1）在升压或持续试验的过程中，出现限流电阻内部放电，这可能是由于管内没有水或水不够所致。有时出现管外表面闪络，这可能是由于水阻过大、管子短或表面脏污所致。

（2）在升压过程中，电压上升缓慢，而电流却急剧上升，这可能是由于被试设备存在短路或类似短路的情况所致，也可能是被试设备容量过大或接近于谐振所致。

（3）若随着调压器往上调节，电流下降，电压基本不变但有下降趋势，这可能是由于试验负荷过大、电流容量不够所致。在这种情况下，可改用大容量电源进行尝试。否则可能是由于波形畸变的影响所致。

Us(kV)把手位置

图1－24 电压变化曲线图

（4）在升压过程中，随着移卷调压器调节把手的移动，输出电压不均匀地上升，而出现一个马鞍形，即通常所说的“Ｎ形曲线”如图1－24所示，图中所示为移卷调压器（12.5kVA）调压的试验变压器（150kV，25kVA）在工频耐压试验过程中的电压变化曲线（被试品电容为6410pF）。这是由于移卷调压器的漏抗与负载电容的容抗相匹配而发生串联谐振造成的，遇到这种情况可采用增大限流电阻或改变回路参数的办法来解决。

4．从被试设备方面反映出的情况

被试设备在耐压试验时合格，但是在交流试验后却发现被击穿。这可能是由于试验者的疏忽，在试验后，忘记降压就拉闸所造成的。

五、交流耐压试验结果的分析

（1）被试设备一般经过交流耐压试验，在规定的持续时间内不发生击穿为合格，反之为不合格。被试设备是否击穿，可按下述情况分析：

1）根据试验时接入的表记进行分析。一般情况下，若电流表突然上升，则表明被试

设备击穿。但当被试设备的容抗XC与试验变压器的漏抗XL之比等于2时，虽然被试设备击穿，电流表的指示也不会发生变化，因为此时回路电抗没有变化；而当XC与XL的比值小于2时，虽然被试设备被击穿，电流表的指示反而下降，这是由于此时回路电抗增大所致。上述现象可用图1－25进行分析，图中XC为被试品的容抗，XL为试验变压器的漏抗。

XL

XC

图1－25 交流耐压试验的等值回路

当XC/XL＝2，即XL＝XC/2时，被试品击穿前，回路电抗X=XL-XC=-XC/2，被试品击穿后，XC＝０，回路电抗X'＝XL－XC＝XC/2。因此击穿前后，回路电抗的绝对值不变，故试验回路电流不变。

当XC/XL>2时，即XL

当XC/XLXC/2时，被试品击穿前，设XL＝3XC/4则回路电抗Ｘ＝XL－XC＝－XC/4，被试品击穿后，XC＝０，回路电抗X'＝XL－XC＝3XC/4。由于被试品击穿后，回路电抗的（绝对值）增大，故试验回路电流减小，即电流表指示将下降。

当采用串并联补偿法或被试设备容量较大、试验变压器容量不够时，就有可能出现上述异常现象。当采用电压互感器或电容分压器等方法测高压端部电压，被试设备击穿时，其表针指示会突然下降，低压侧的电压表也能反映出来。

2）根据试验控制回路的状况进行分析。若过流继电器整定值适当，则被试设备击穿时，过电流继电器要动作，电磁开关跟着就要跳开；若整定值过小，可能在升压过程中，并非被试设备击穿，而是由于被试品电流较大，造成电磁开关跳开；若整定值过大，即被试设备放电或发生小电流击穿，也不会有反映。

3）根据被试设备状况进行分析。在被试过程中，如被试设备发生击穿声响，发生断续放电声响、冒烟、焦臭、跳火以及燃烧等，一般都是不允许的，当查明这种情况确实来自被试设备绝缘部分（如在绝缘中发现贯穿性小孔、开裂等现象）时，则认为被试设备存在问题或早已被击穿。

除此之外，若在被试过程中，出现局部放电，则应按各种不同的被试设备，就其有关规定，进行处理或判断。

（2）当被试设备为有机绝缘材料，经试验后，立刻进行触摸，如出现普遍或局部发热，都认为绝缘不良，需要处理（如烘烤），然后再进行试验。

（3）对组合绝缘设备或有机绝缘材料，耐压前后期绝缘电阻不应下降30％，否则就认为不合格。对于纯瓷绝缘或表面以瓷绝缘为主的设备，易受当时气候条件的影响，可酌情处理。

（4）在试验过程中若空气湿度、温度、或表面脏污等的影响，仅引起表面滑闪放电或空气放电，则不应认为不合格。在经过清洁、干燥等处理后，在进行试验；若并非由于外界因素影响，而是由于瓷件表面釉层绝缘损伤、老化等引起的（如加压后表面出现局部红火），则应认为不合格。

（5）精心综合分析、判断。应当指出，有的设备及时通过了耐压试验，也不一定说明设备毫无问题，特别是像变压器那样有绕组的设备，即使进行了耐压试验，也往往不能检出匝间、层间等缺陷，所以必须汇同其他试验项目所得的结果进行综合判断。除上述测量方法外，还可以进行色谱分析、微水分析、局部放电测量等。