工频电压下的介电强度试验设备与装置

工频电源应用最广,材料在工频下的击穿场强比直流和冲击电压下的都低,因此对于绝缘材料,通常都是做工频下的击穿试验;绝缘材料的介电强度,一般是指在工频下的介电强度。电工设备的例行试验中,般也是做工频耐压试验。

一、升压方式

做介电强度试验时,电压要从零按一定方式和速度上升到规定的试验电压或击穿电压。升压方式和速度有以下几种。

1、快速升压电压从零上升到击穿电压所经历的时间,约为10~20s。根据击穿场强的高低,可以选择不同的升压速度,现行标准中规定为 100V/s、200V/s、500V/s、1000V/s、2000V/s、5000V/s,最常用的是 500V/s。

2、20s逐级升压电压逐级升高,每级停留20s,各级电压的数值可参阅规定的电压值表。在表中第一级电压约为快速升压击穿值的40%的电压,如某材料用快速升压测得击穿电压为5kV,则在表中可查得2ky为第一级电压,在此电压下经受 20s,若试样不击穿,再升高到第二级,即 2.2kV,再停 20s,若不击穿再加高一级,直到试样击穿为止。升压过程要尽量快,升压时间计算在下一级的 20s之内?；鞔┑缪故侨∧艹惺?0s的最高一级的电压值,如击穿发生在升压过程尚未达到 20s,就应取前一级的电压作为击穿电压。在试样击穿之前必须已加过5级电压。即击穿应发生在第6级或更高的电压等级上,否则应降低第一级电压重新再进行试验。显然,逐级加压比快速加压电压作用的时间长,所以测得的击穿电压比较低。

3、慢速升压 从快速升压的击穿电压的 40%开始,以较慢的速度升压,使击穿发生在120~240s内,电压上升的速度可选取 2V/s、5V/s、10V/s、20V/s、50V/s、100V/s、200V/s、500V/s、1000V/s。

4、60s逐级升压 与20s逐级升压相似,只是每级停留的时间为60s。5.极慢速升压 从快速升压击穿电压的 40%开始,以极慢的速度升压,使击穿发生在 300~600s内。升压速度可选取 1V/S、2V/S、5V/S、10V/S、20V/S、50V/S、100V/s、200V/s。这种方式的升压速度慢,电压作用时间更长,测得的击穿电压更低,试验结果比较可靠。

试验设备与装置

进行工频电压下的介电强度试验,必须有一套高压试验装置,包括高压试验变压器、调压器以及控制和?；ぷ爸玫?。

高压试验变压器

工频高电压一般都是通过试验变压器升压获得的。试验变压器应具有足够的额定电压和容量,而且输出电压的波形没有畸变。

试验变压器的电压,试验变压器的额定电压等级,要根据试样的试验电压等级来选定。对于绝缘材料的试验,一般可取50~100kV。对于绝缘结构可能高达 1000kV以上,但单台变压器的电压等级太高,不但经济效益不好,而且运输也困难,目前在国外,单台变压器电压等级不超过1000kV,在国内最高做到 750kV。如果试验电压高于单台变压器的额定电压,则可采用多台变压器串接以获得更高的试验电压。

对于电容量较大的试样,可以通过串联谐振回路获得比试验变压器更高的电压。在谐振回路中,电抗器上的电压与试样上的电压大小相等,相位相反。当试验电压很高时,要制做单台高压调谐电抗器是不经济的,这时可以将调谐电感接在调谐变压器的低压侧,组成一台高压调谐电抗器,并可将多台这样的电抗器串接起来,使之能够承受超高压试验电压。

(二)调压器

试验电压要求从零开始,以一定方式和速度上升。电压的调节是靠调压器来实现的,常用的调压器有自耦调压器和移圈调压器两种。

近年来,计算机已开始应用于介电强度试验的控制系统中来,应用单片机或微机组成的控制系统,可以通过键盘选择不同的升压方式和速度。升压、降压是由单片机或微机控制步进电动机带动调压器来完成的。当试样击穿时,由高压回路发生信号去切断电源,同时中断计算机正在执行的程序,转入高压击穿及降压程序,使调压器快速下降到零位。整个切断过程时间小于6ms。这样,就可以实现整个试验过程的自动化。?；ず徒拥?高电压试验中,必须非常注意人身及设备的安全。除了在控制线路中已采用过载释放器安全门开关、调压器限位开关之外,在试验回路的低压部分有可能出现高电压的各点,都要接上放电间隙。一旦在这些地方出现高电压,放电间隙放电,强迫该点接地。

当试样击穿或闪络时,为了限制流过变压器的电流并使变压器高压端电位变化缓慢,以改善由此产生的脉冲在高压绕组间的分布和消除可能出现的振荡,同时也为了?；げ饬客蚝偷缂诨鞔┦辈换嵘栈?在高压测试回路中应接?；さ缱?R0、R2。?；さ缱璧拇笮?一方面要满足上述要求,另一方面也要避免试验时在电阻上产生过大的电压降和击穿时过载释放器有足够大的电流,从而能够在几个电压周期内切断电源。般选用 0.1~0.5Ω/V,例如额定电压为 50kV的变压器,可以选用约 20kΩ的?；さ缱?。

由于试验电压很高,当试样击穿或放电球隙放电时,将有很大的电流通过接地线。如果接地电阻较大，就会显著升高接地线的电位而造成危险,测试回路中各接地点与接地体的连接线应采用尽量短的多股线,以减小电阻和电感。

高压试验区应装有?；のЮ?围栏的入口处应装有联锁开关和信号灯,并备有接地棒。每次试验完毕在试验人员进入高压区接触高压部件前,必须先用接地棒把高压部件接地,以免电源没有切断,或有剩余电荷危害人身安全。在进行高电压试验时,必须严格遵守高电压操作规程。