直流耐壓試驗的(de)測試設備及接線方法

一(yī)、直流高(gāo)壓的(de)獲得(de)

1.半波整流電(diàn)路(lù)

半波整流電(diàn)路(lù)及其測量接線如(rú)圖1γ±♠-1所示。一(yī)般用(yòng)于測量大'×(dà)容量變壓器(qì)、電(diànπ​±)纜等洩漏電(diàn)流和(hé)進行(xíng)直流耐壓試驗。

圖1-1 半波整流電(diàn)路(lù)原理(lǐ)接線圖

半波整流電(diàn)路(lù)分(fēε&δπn)為(wèi)以下(xià)幾部分(fēn)。

1.1 交流高(gāo)壓電(diàn)源

這(zhè)部分(fēn)包括試驗變壓器(qì)T2、自(zì)耦式調壓器(qì)T1和(hé)控制(zhì)保護裝置等。理(lǐ)想情況 ≤下(xià)，輸出的(de)直流高(gāo)壓U_d＝√2U₁＝√2KU₂，式中K為(wèi)試驗變壓器(qì)T2的(♦∞de)變比；U₁、U₂為(wèi)其一(yī)次二次側電(diàn)壓。當要(yào)求直流高(gā←←↓o)壓準确度高(gāo)時(shí)，如(rú)用(yòng)于≤✔♣×測量避雷器(qì)洩漏電(diàn)流時(shí)，必須從(cóng)高π>(gāo)壓側直接測量直流高(gāo)壓。如(rú)用(yòng)換算(suàn)值則可(kě)™✔能(néng)誤差較大(dà)。

1.2 整流部分(fēn)

整流部分(fēn)包括高(gāo)壓矽堆和(hé)穩壓電‌¶♦(diàn)容器(qì)(濾波電(diàn)容器(qì))，作(zuò)用(yònΩ ₽ g)是(shì)整流濾波，獲得(de)較理(lǐ)想的‌♠(de)直流波形。一(yī)般情況下(xià)，高(gāo)壓≤ε矽堆的(de)額定反峰電(diàn)壓應大(dà)于所加最高(gāo)交流§₽≤電(diàn)壓有(yǒu)效值的(de)2√2倍，額定電(diàn)$‍>流也(yě)應滿足試驗電(diàn)流的(de)要(yà↕→ o)求。

多(duō)隻矽堆串聯時(shí)，為×↔(wèi)了(le)使每隻矽堆電(diàn)壓分(fēn)配均勻，需并聯均壓電(d↔↓iàn)阻R，其數(shù)值一(yī)般為(wèi)矽堆反向電(dià‌φn)阻的(de)1/3～1/4倍。

穩壓電(diàn)容器(qì)電(diàn&←®)容C的(de)選擇：當試驗電(diàn)壓為(wèi)3～¶&λ10kV時(shí)，C＞0.06μF；15～20kV時(₩×σshí)，C＞0.015μF；30kV以上(shàng)時(shí)，C＞0.01&mu≈→☆♣;F。

因大(dà)容量設備，如(rú)大(dà)Ω>₹π型發電(diàn)機(jī)、變壓器(qì)、電(diàn)纜等試品 ±βλ本身(shēn)電(diàn)容量較大(dà)，測‌✔∏量其洩漏電(diàn)流或進行(xíng)直流耐壓試驗時¶&≤<(shí)，可(kě)以不(bù)加穩壓電(diàn)δφ容。

1.3 保護電(diàn)阻R₁

保護電(diàn)阻R₁的(de)作(zuò)用(yòng)是(shì)限制(zhì)被試品擊穿≈ 時(shí)短(duǎn)路(lù)電(diàn)流，保護試驗變壓器(qì)、矽堆及微(wēi)安表。一(yī)般采用(yòng)水(shuǐ)電(diàn)阻作(zuò)為↔§≥&(wèi)保護電(diàn)阻。選用(yòng)原則是(shì)：當試品擊穿時(s​¥↑hí)，既能(néng)将短(duǎn)路(¥ π★lù)電(diàn)流限制(zhì)在矽堆的(de)最大(dà)允許電(→β↑♣diàn)流之內(nèi)，又(yòu)能(néng)使控制(zhì)保護裝置的(de≈γ)過流保護可(kě)靠動作(zuò)。正常工(gōng)作(zuò)時(shí)水(s&♣huǐ)電(diàn)阻上(shàng)壓降≤‍不(bù)宜過大(dà)(應在試驗電(diàn)壓的(de)1%以下(xià))，一(yī)般按1✔♥&0Ω/V取值。試驗中常用(yòng)有(yǒu)機(jī)≠≈©≈玻璃管、透明(míng)硬塑料管沖水(shuǐ)制(zhì)成，其表面爬電(diàn)距離αδ​(lí)常按3～4kV/cm考慮。

1.4 微(wēi)安表

微(wēi)安表用(yòng)于測量洩漏電(¥ε★diàn)流。表的(de)量程可(kě)以根據試品的(de)種類适當選擇。在測量中微(wē​☆i)安表有(yǒu)三種接線方式：

(1)微(wēi)安表接在試品高(gāo)壓端，如(∞♠₩rú)圖1-1中PA1位置。

這(zhè)種接線的(de)有(yǒu)點是(shì>∏)測出的(de)洩漏電(diàn)流準确，排除了(le)部分(fēn)雜(zá)散電&§(diàn)流的(de)影(yǐng)響，接線簡單。缺點是(shì)ε↓₩©微(wēi)安表處于高(gāo)電(diàn)位，必須有(yǒu)良<↑<•好(hǎo)的(de)絕緣屏蔽；微(wēi)安表位置距離(lí)實驗員(yuán)較遠(yuǎn∏&)，讀(dú)數(shù)不(bù)便，更換量程不(bù)易。另外(wài)，有(yǒu)一(∏£ ®yī)些(xiē)微(wēi)安表頭在高(gāo)電(diàn)壓磁場(±​×chǎng)下(xià)易極化(huà)，造成較大(dà)的(d¥↕e)測量誤差。在被試品接地(dì)端無法 $ 斷開(kāi)時(shí)常采用(yòng)Ωφ✔這(zhè)種接線。

(2)微(wēi)安表接在高(gāo)壓試驗變壓器(qì)T2的(de)一(yī)次(高(gāo)壓)繞組尾部，如(rú)圖1-1中PA2位置。

這(zhè)種接線的(de)微(wēi)安表處于低"γ(dī)電(diàn)位，具有(yǒu)&≤↓♠讀(dú)數(shù)安全、切換量程方便等優點。一(yī)般  成套直流高(gāo)壓裝置中的(de)微(wēi"≈↔)安表采用(yòng)這(zhè)種接線。這(zhè)種接線的(de)缺點是(shì)高(gāoφγ)壓導線等對(duì)地(dì)部分(fēn)的(de)雜(zá)散電(diàn)流均通(t♠≥✘ōng)過微(wēi)安表，測量結果誤差較大(dà)，如(rú)圖1-2所示。

圖1-2 通(tōng)過微(wēi)安表PA2的(de)雜(zá)γ→↑ 散電(diàn)流路(lù)徑示意圖
I₁—電(diàn)暈電(diàn)流；I₂—漏電(diàn)流；I—通(tōng)過PA2的(de↕​♠)雜(zá)散電(diàn)流

(3)微(wēi)安表接在試品低(dī)壓端，如(rú)圖1-1中PA3位置。

當被試品的(de)接地(dì)端能(néng) σ<↕與地(dì)斷開(kāi)并有(yǒu)絕緣時(shí)(如(rú)避雷器(qì))，可(kě)₹₩¶£采用(yòng)這(zhè)種接線方法。這(®εzhè)種接線的(de)微(wēi)安表處于低(d↑≥ī)電(diàn)位，高(gāo)壓引線等部分(fēn)雜(zá)散電(d♦ iàn)流不(bù)經過微(wēi)安表，讀(dú)數(sh♦‍ù)、切換量程方便，屏蔽容易。推薦盡可(kě)能(néng)采用(yòn÷♣g)這(zhè)種接線。

圖1-3 微(wēi)安表保護回路(lù)示•∑↓意圖

一(yī)般專用(yòng)的(de)微βσδ(wēi)安表保護回路(lù)，如(rú)圖1-3所示™∞∑。圖中C₁是(shì)濾波電(diàn)容，濾掉測∞‍量回路(lù)中的(de)交流分(fēn)量并保♣÷γ↕證放(fàng)電(diàn)管穩定放(fàng)電(diàn)，減少(shǎo ☆ )指針擺動，便于讀(dú)數(shù)。其數ε♠(shù)值可(kě)為(wèi)0.5～5μ∏∑✔F/150V。當回路(lù)中出現(xiàn)超過微(wēi)安表量程的(de)洩漏電(d ♦iàn)流時(shí)，放(fàng)電×β(diàn)管迅速放(fàng)電(diàn)，将微(wēi)安表兩端短(duǎn)路(×↑δlù)。以保護微(wēi)安表。放(fàng)電(diàn)管放(fàng)電(diàn×←)電(diàn)壓一(yī)般約50～100V。

R₁為(wèi)增壓電(diàn)阻、微(wēi)安表流過較大(dà)電(diàn)流時(shí)，增←σ>壓電(diàn)阻R₁增加放(fàng)電(diàn)管兩端壓降，使放(fàng)電(diàn)管放(fàn≤&₽g)電(diàn)。R₁的(de)數(shù)值可(kě)按下(xià)式計(jì)算(≠♥×∑suàn)

  R₁＝U／I×106，Ω

式中 U——放(fàng)電(diàn)管$ ≥實際放(fàng)電(diàn)電(diàn)壓，V；

   I——微(wēi)安表↔ 滿量程電(diàn)流，μA。

電(diàn)感線圈L一(yī)般取1H左右。其作(zuò)用(yò±♣δng)是(shì)防止突然短(duǎn)路'$→<(lù)時(shí)放(fàng)電(diàn)管來(lái)不(bù)及動作(zuò)，沖擊₩‌電(diàn)流損壞微(wēi)安表。通(tōng)常電(diàn)感線圈可(kě)用(yòngγ£™)電(diàn)能(néng)表電(di&¥÷♠àn)壓線圈或小(xiǎo)變壓器(qì)繞組代替。

2.倍壓整流電(diàn)路(lù)及多(duō)級★↕串接整流電(diàn)阻

當需要(yào)較高(gāo)的(de)直流高(gāo)壓時(shí★¥"&)，如(rú)對(duì)35kV電(diàn)纜進行(xíng)直流耐壓試驗，∑✔ 對(duì)110kV及以上(shàng)磁吹及氧化(huà)鋅避雷器(qì)進行(xíng)洩漏↔ σ電(diàn)壓試驗時(shí)，就(jiù)要(yà♣∏$o)采用(yòng)倍壓及三級串接整流，其接α∑'≠線如(rú)圖1-4所示。

圖1-4 倍壓整流及三級串接整流接線圖
(a)倍壓整流；(b)三級串接整流

倍壓整流［見(jiàn)圖1-4(a)］可(kě)以輸出對(duì)地(dì)為(wèi)2U♠‍₹_max的(de)直流高(gāo)壓。其原理(lǐ)為(wèi)：當電(di✘→>Ωàn)源電(diàn)壓為(wèi)正半波時(shí)(變壓器(qì)接地∏>(dì)端為(wèi)負)，變壓器(qì)經過矽堆V1導通(tōng)，對(duì)C₁充電(diàn)到(dào)U_max；負半波時(shí)，變壓器(qì)與電♣©±(diàn)容C₁的(de)電(diàn)壓疊加，經矽堆V2對(duì♥≤✔€)電(diàn)容C₂充電(diàn)，如(rú)果C₁≥C₂，則C₂經過一(yī)個(gè)周波充到(dào)2U_max；一(yī)般C₁＝C₂，所以C₂經若幹周波後充到(dào)2U_max，即為(wèi)變壓器(qì)輸出電(diàn)壓峰值的(de)2倍。串接式整流©₽裝置也(yě)是(shì)根據以上(shàng)原理(lǐφφ♠)制(zhì)成的(de)，其接線如(rú)圖1-4(b)¶★所示。理(lǐ)想情況下(xià)(即不(bù≤±)考慮效率及損耗)，圖中1、2、3電(diàn)的(&γ≤γde)對(duì)地(dì)電(diàn)壓值分(fēn)别可(kě)達到(dào)♣→∞♥2U_max、4U_max、8U_max。

3.成套直流高(gāo)壓試驗儀器(qì)

近(jìn)年(nián)來(lái)，随著(zhe)電(diàn)子(zǐ)技₹ €(jì)術(shù)的(de)廣泛應用(yòng)，研制(z>§γhì)出了(le)晶體(tǐ)管直流高(gāo)壓試驗♠'≈儀器(qì)和(hé)以倍壓整流産生(shēng)高(gāo׶₹)壓或經可(kě)控矽逆變器(qì)再進行(xíng)倍壓整₹φ‌Ω流獲得(de)高(gāo)壓的(de)直流高(gāo)壓發生(shēng)器(qì✘®)。如(rú)武漢中谷測控自(zì)行(xíng)研發生(shēng)産的(de)ZC-540系列直流高(gāo)壓發生(shēng)器(qì)，電(diàn)壓等級從(cóng)60～300kV，且設備體(tǐ)積小(xiǎo)，•©α重量輕，廣泛應用(yòng)于試驗現(xiàn)場(chǎng)。其使用(₹•yòng)與操作(zuò)可(kě)參照(δβδ¥zhào)我公司ZC-540系列直流高(gāo)壓發生(shēng)器(qì)說(shuō)明(míng)書(shū)進∞✘行(xíng)。

二、直流高(gāo)壓的(de)測量

直流高(gāo)壓的(de)測量是(shì)洩漏電(diàn)壓試驗中 →♥♥重要(yào)的(de)一(yī)部分(fēn)。試驗時(shí)所加直流電(★♦↕diàn)壓的(de)準确與否對(duì)‍↓™¶試驗結果影(yǐng)響很(hěn)大(dà)，如(rú)對(duπ¶ì)FCZ3-110J型避雷器(qì)加壓110kV時(sh§ε∏í)，洩露電(diàn)流為(wèi)3↔¥σ70μA，試驗合格，加壓至114kV洩漏電(diàn)流為(wèi)460μA，試驗Ω∞✔$不(bù)合格。

直流高(gāo)壓的(de)測量方法一(yī)般有(yǒu)以₩≠下(xià)幾種：

1.在試驗變壓器(qì)低(dī)壓側測量

在半波整流電(diàn)路(lù)中，通α©(tōng)過試驗變壓器(qì)的(de)變比及測量變壓器(qì)低(dī)δ↔壓側電(diàn)壓，可(kě)近(jìn)似換算¥®(suàn)出直流高(gāo)壓值，即：

  U_DC＝√2KU₂

式中 U_DC——被試品上(shàng)所加直流電(diàn)壓，V；

   K—&γεmdash;變壓器(qì)變比；

   U₂——變壓器(qì)低(dī)壓側電(diàn)壓有(yǒu)效值，V。↕≈γ

這(zhè)種測量方法由于忽略了(le)被✘♠•試品的(de)洩漏電(diàn)壓及保護電(diàn)阻的(de)壓降等，精度不(bγ•ù)高(gāo)。在對(duì)直流高(gāo)壓精度¥≥ δ要(yào)求不(bù)高(gāo)時(¶εshí)可(kě)采用(yòng)。

2.用(yòng)高(gāo)壓靜(jìng)電(diàn)電(diàn¶∏)壓表測量

對(duì)不(bù)同範圍的(de)直流高(gāo)壓選用(yò≥>ng)不(bù)用(yòng)量程的(de)高(gāo)壓靜(jìng)電(diàn)電(≠αdiàn)壓表，可(kě)以直接測出輸出電(diàn)壓。這(zhè)種測量₹≈雖精度較高(gāo)，但(dàn)由于現♠‍(xiàn)場(chǎng)使用(yòng)不(bù)便，一(y✔±₹ī)般隻在室內(nèi)試驗時(shí)采用(yòngπ&↓)。

3.用(yòng)高(gāo)壓電(diàn)阻串聯微(wēi)安表測量

圖1-1示出的(de)高(gāo)壓測量就(jiùε$)是(shì)采用(yòng)高(gāo)壓電(diàn)α↓γ阻R串聯微(wēi)安表PA的(de)測量方法。這(zhè)種方法的(de)優點& ↑是(shì)高(gāo)壓直接測量，測量範圍很(hěn)廣，高(gāo)電(diàn)阻經過嚴£≥格校(xiào)定以後，測量精度也(yě)可(kě)以φ&保證。測量原理(lǐ)就(jiù)是(shì)根‌§♥ 據歐姆定律。

電(diàn)阻R可(kě)采用(yòng)金(jīn)屬膜電(diàn)阻、碳•♦膜電(diàn)阻，要(yào)求阻值穩定，随溫度變化(huà)電(dià× 'n)阻作(zuò)有(yǒu)規律的(de)變化(£‌∞huà)或不(bù)變化(huà)。電(diàn)阻容量及表面爬距也(yě)負荷測✔ 量電(diàn)壓的(de)要(yào)求。一(yī)般應将電(diàn)阻裝在密封₹×絕緣筒內(nèi)，并采取良好(hǎo)的(de)均壓措施，如(rú•' )裝防暈帽、防暈環。絕緣筒表面應絕緣良好(hǎo)，減少(shǎo)電(diàn)阻本體(tǐ)表<¶面及絕緣表面的(de)洩漏電(diàn)流。必要(yào)時(shí)，微®<↔(wēi)安表應進行(xíng)屏蔽。

4.用(yòng)分(fēn)壓器(q¶÷♠ì)測量

如(rú)圖1-5所示，用(yòng)一(yī)高(gāoβ∞÷×)值電(diàn)阻R₁串聯一(yī)等值電(diàn)阻R₂測量R₂上(shàng)電(diàn)壓U₂，再根據分(fēn)壓器(qì)的(de)分(fēn)壓比K＝(R₁+R₂)／R₂，計(jì)算(suàn)出被測高(gāoφ✘)壓U₁＝KU₂＝(R₁+R₂)／R₂×U₂。為(wèi)安全起見(jiàn)，在R₂電(diàn)阻兩端并聯一(yī)低(dī)壓放(fàng)電(diàn)管。

圖1-5 用(yòng)分(fēn)壓器(qì)測量直流高(gāo)壓接←​£線圖

5.用(yòng)球隙測量

球隙測量直流高(gāo)壓的(de)方法與交流電(diàn)壓測量方法基本相(xi₹•àng)同。一(yī)般在直流電(diàn)壓很&β €(hěn)高(gāo)時(shí)采用(yòng)這(zhè)種測量方法。