直流洩漏電(diàn)流及耐壓試驗的(de)測試設備及接線

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1-2所示。一(y✔ ī)般用(yòng)于測量大(dà)容量變壓器(qì)、電(diàn)纜αΩ等洩漏電(diàn)流和(hé)進行(xíng)直流耐壓試驗。

半波整流電(diàn)路(lù)分(fēn)為(wèi)以下(xià)幾部分(f∏≤ ēn)。

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；λ₹U₁、U₂為(wèi)其一(yī)次二次側電(diàn)壓。當要(yào)求直流高(gāo)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(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(d ←∏σiàn)容器(qì)（濾波電(diàn)容器(qì)）₽☆→，作(zuò)用(yòng)是(shì)整流濾波，獲得(de)較理(lǐ)想的(de)★✔π直流波形。一(yī)般情況下(xià)，$$✔♦高(gāo)壓矽堆的(de)額定反峰電(diàn↓♠ε§)壓應大(dà)于所加最高(gāo)交流電(diàn)壓有(yǒ✘±$£u)效值的(de)2√2倍，額定電(diàn)流♥←♥ 也(yě)應滿足試驗電(diàn)流的(d☆>​e)要(yào)求。

多(duō)隻矽堆串聯時(shí)，為(wèi)了(le)使每隻矽堆$π電(diàn)壓分(fēn)配均勻，需并聯均壓電(diàn)阻R，其數(shù)值一(yī)般為(∞∏₩wèi)矽堆反向電(diàn)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)3～10kV時(sh↑<í)，C＞0.06μF；15～20kV時(s‌≥✔hí)，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×✘)型發電(diàn)機(jī)、變壓器(qì)、電(diàn)纜σ←λ​等試品本身(shēn)電(diàn)容量較大(dà)，測量其洩漏電(diàn)流或進行(xí♣♥₽÷ng)直流耐壓試驗時(shí)，可(kě)以不(bù)加穩壓電(diàn)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(z≥×hì)被試品擊穿時(shí)短(duǎn)路(lù)電(diàn)流，保護試驗變壓器(qì)、矽堆ε×$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(shìε‌γ€)：當試品擊穿時(shí)，既能(néng)将短(duǎn)路(lù)電£δ∞(diàn)流限制(zhì)在矽堆的(de)最大(dà)允許電(diàn)流之內(nèi)，又(δε©yòu)能(néng)使控制(zhì)保護裝置的(de)過流保••₹護可(kě)靠動作(zuò)。正常工(gōng)作(zuò)時(shí)水(≠±shuǐ)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10Ω/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(zh ≈♣£ì)成，其表面爬電(diàn)距離(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(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(wēi)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-≥♠¶×2中PA1位置。

這(zhè)種接線的(de)有(yǒu)點是(shì)測出的(de)洩漏電(di€φ←"àn)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(s♠×hì)微(wēi)安表處于高(gāo)電(diàn)位，必須有(yǒ≤γu)良好(hǎo)的(de)絕緣屏蔽；微(wēi↕α)安表位置距離(lí)實驗員(yuán)較遠(yuǎ♣★ ₽n)，讀(dú)數(shù)不(bù)便，↕↓ε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(chǎn₹λg)下(xià)易極化(huà)，造成較大(dà)的(de)測量誤差。在被試品接地(dì)端無φ​<法斷開(kāi)時(shí)常采用(yòng)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φ&(gāo)壓）繞組尾部，如(rú)圖1-2中PA2位₽₽置。

這(zhè)種接線的(de)微(wēi)安表處于低(dī)電(di✘↕Ωàn)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≥ σ。這(zhè)種接線的(de)缺點是(shì)高(gāo)壓導線等對(duì)地(dì)部↓ε​δ分(fēn)的(de)雜(zá)散電(diàn)流≥♠♥均通(tōng)過微(wēi)安表，測量結果誤差較大(dà) ±≠，如(rú)圖1-3所示。

 

(3) 微(wēi)安表接在試品低(dī)壓端，>∞如(rú)圖1-2中PA3位置。

當被試品的(de)接地(dì)端能(néng)φ"♦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(zhè)種接線的(de)微(wēi)安表處于低™∞(dī)電(diàn)位，高(gāo)壓™‌​引線等部分(fēn)雜(zá)散電(diàn)流不(b♦↑ù)經過微(wēi)安表，讀(dú)數(shù)、切換量程方便，屏蔽容易。推薦盡可(kě)能₩∏(néng)采用(yòng)這(zhè)種接線。

 

一(yī)般專用(yòng)的(de)微(wēi)安表保護回₽ $£路(lù)，如(rú)圖1-4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)&≠λ<量并保證放(fàng)電(diàn)管穩定放(fàng)電(diàn)，減少(₽φ→shǎo)指針擺動，便于讀(dú)數(shù)。其數(shù)值可(kěδ‌&σ)為(wèi)0.5～5μF/150V。當回路(lù)中出現(xiàn)•♦超過微(wēi)安表量程的(de)洩漏電(diàn)流時(shí)，放(σ fàng)電(diàn)管迅速放(fàng)電(diàn)，将微(wēi)安表兩端短(☆↔duǎn)路(lù)。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)，增壓電(diàn)阻R₁增加放(fàng)電(diàn)管兩端壓降€↑↑₩，使放(fàng)電(diàn)管放(fàng)電(diàn)¶♠β。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)βε管實際放(fàng)電(diàn)電(diàn)壓，V；

       I&mda♣×∑sh;—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≈∞↕ng)是(shì)防止突然短(duǎn)路(lù)時(shí)放>←(fàng)電(diàn)管來(lái)不(bù)≠δ≈¶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(yòng) ∞♦電(diàn)能(néng)表電(diàn)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(shδαγ£í)，如(rú)對(duì)35kV電(diàn)纜進÷α" 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♠∑₩電(diàn)壓試驗時(shí)，就(jiù)要(yào)采用(yòng)倍壓及三級串接↑☆↑₹整流，其接線如(rú)圖1-5所示。

 

倍壓整流［見(jiàn)圖1-5(a)］可(kě)以輸出對(duì)地(d©αì)為(wèi)2U_max的(de)直流高(gāo)壓。其原理(lǐ↕≤∏∞)為(wèi)：當電(diàn)源電(dγ♦‍"iàn)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)​π✘ 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(lǐ)制(zhì)成的(de)，其接線如(rú)圖1-5(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(dià‍✘n)的(de)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(z♣₽¶"ǐ)技(jì)術(shù)的(de)廣泛應用(yòng)，研制(zhì)出了(le)晶體(tǐ) σ ​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(xíngλ€ )倍壓整流獲得(de)高(gāo)壓的(d∑₹e)直流高(gāo)壓發生(shēng)器(qì)。如(rú)我公司自(zì)行(xíng)研發生(shēng)産的(de)Z§≠β€C-540系列直流高(gāo)壓發生(shēng)器(qì)，電(diàn)壓等級從(cóng)60₽♦～400kV,且設備體(tǐ)積小(xiǎo)，重量σ×‍<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(zhào)ZC-540系列直流高(gāo)壓發生(shēng)器(qì)說(shuō)明(míng)書(shū)進行(xíng)∞↕₹。

ZC-540系列直流高(gāo)壓發生(shēng)器(qì)是(shì)根據新的(de€λ)中國(guó)電(diàn)力行(xíng≠☆¥)業(yè)标準DL/T848.1-2004《直流高(gāo)壓發生(shēng)器(qì)☆±通(tōng)用(yòng)技(jì)術(shù)條件(jià₩£←n)》設計(jì)制(zhì)造的(de)新一(yī)代便攜式直流高(gāo)壓試驗器(qì)₹₽→。主要(yào)适用(yòng)于電(diàn)力部®£≥"門(mén)、廠(chǎng)礦企業(yè)動力部門€φ£™(mén)、科(kē)研單位、鐵(tiě)路(lù)、化(huà)工(gōng)、發電(diàn>£♠)廠(chǎng)等對(duì)氧化(huà)鋅避雷器(qì)、磁吹避雷≥‌器(qì)、電(diàn)力電(diàn)纜、發電(dià←βn)機(jī)、變壓器(qì)、開(kāi)關等高(gāo)壓電(diàn) ♣εΩ氣設備進行(xíng)直流耐壓試驗。采用(yòng)中頻(pín)倍壓電(di↓®★àn)路(lù)，PWM中頻(pín)脈寬調制(zhì)技(jì)術(shù)，使電(diàn)壓♠Ω®§穩定度大(dà)幅度提高(gāo)。根據電(diàn)磁兼容性理(lǐ)論，采用(y"​òng)特殊屏蔽、隔離(lí)和(hé)接地(dì)等措施，使直流高(gāo$ ♥♥)壓發生(shēng)器(qì)在額定電(diàn)壓下($★ε≈xià)放(fàng)電(diàn)而不(bù)損壞儀器(qì)。

二、直流高(gāo)壓的(de)測量

直流高(gāo)壓的(de)測量是(shì)洩漏電λ∞(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(duì)FCZ3-110J型避雷∞÷器(qì)加壓110kV時(shí)，洩露電(diàn)流為(wèi)370μA，試驗合格，✔α加壓至114kV洩漏電(diàn)流為(wèi)460μA，試驗不(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(tōng)過ZC$‌•-501A試驗變壓器(qì)的(de)變比及測量變壓器(qì)低(dī)壓側電(diàn)׶壓，可(kě)近(jìn)似換算(suàn)出直流高(gāo♣ ♣®)壓值，即：

     &®¥®♥nbsp;U_DC＝√2KU₂

式中 U_DC——被試品上(shàng)所加直流電₹☆ ✘(diàn)壓，V；

       K——φδ≈​變壓器(qì)變比；

     &nbs₹≤§"p; U₂——變壓器(qì)低(dī)壓&&÷側電(diàn)壓有(yǒu)效值，V。

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(©¥♥bù)高(gāo)。在對(duì)直流高(gāo)壓精度要(yào)求不(bù)高(gā‌‌€≠o)時(shí)可(kě)采用(yòng)。

2、用(yòng)高(gāo)壓靜(j'♦πìng)電(diàn)電(diàn)壓表測量

對(duì)不(bù)同範圍的(de)直流高(gāo)壓選用(yòng)不≈≥&(bù)用(yòng)量程的(de)高(gāo)壓靜(jìng)電(♣☆•diàn)電(diàn)壓表，可(kě)以直接測出輸出電(diàε≤n)壓。這(zhè)種測量雖精度較高(gāo)，但(dàn)由于現(xiàn)場(chǎnβγ>g)使用(yòng)不(bù)便，一(yī)般隻在室內(nèi)試驗時(shí)采用(y∑γφδòng)。

3、用(yòng)高(gāo)壓電(diàn)阻串聯微(wēi₩₩☆≠)安表測量

圖1-2示出的(de)高(gāo)壓測量就(jiù)是(shì)采用(∏✘ yòng)高(gāo)壓電(diàn)阻R串聯微(wēi)安表PA的(π&★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(xi€♣♦∑ào)定以後，測量精度也(yě)可(kě)↔ελ以保證。測量原理(lǐ)就(jiù)是(s∞≤​hì)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(di ₽&àn)阻作(zuò)有(yǒu)規律的(de)變化(huà)或不(bù)變化(huà)。電(§♣εdiàn)阻容量及表面爬距也(yě)負荷測量電(diàn)壓的(de)要(yà←ε≈o)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÷γ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(qì)測量

如(rú)圖1-6所示，用(yòng)一(y♥↕₩ī)高(gāo)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(gāo)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。

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(xiàng)同。一(yī)般在直流電(diàn)壓很(hěn)高(§≈εΩgāo)時(shí)采用(yòng)這(zhè)種測量方法。