Utvärdering av spänningsmotståndsförmågan hos elektrisk utrustnings isolering.

Ett tekniskt sätt att testa och utvärdera isoleringens spänningsförmåga hos elektrisk utrustning. Isoleringsstrukturer måste användas för att isolera de spänningsförande delarna av all elektrisk utrustning från de jordade delarna, eller från andra icke-ekvipotential spänningsförande kroppar, för att säkerställa att utrustningen fungerar normalt. Den dielektriska hållfastheten hos ett enskilt isoleringsmaterial uttrycks som den genomsnittliga genombrottsstyrkan för elektriska fält längs tjockleken (enheten är kV/cm). Isoleringsstrukturen för elektrisk utrustning, såsom isolering av generatorer och transformatorer, består av en mängd olika material, och den strukturella formen är också extremt komplex. Varje lokal skada på isoleringsstrukturen kommer att göra att hela utrustningen förlorar sin isoleringsförmåga. Därför kan utrustningens totala isoleringsförmåga i allmänhet endast uttryckas av den testspänning (enhet: kV) den tål. Testspänningen för isoleringshållfastheten kan indikera den spänningsnivå som utrustningen tål, men den är inte likvärdig med utrustningens faktiska isolationsstyrka. Det specifika kravet för samordning av kraftsystemets isolering är att koordinera och formulera isolationsmotståndstestspänningen för olika elektrisk utrustning för att indikera utrustningens isoleringsnivåkrav. Spänningstestet för isolering är ett destruktivt test (se isolationstest). För viss nyckelutrustning i drift som saknar reservdelar eller behöver lång tid att reparera bör du därför noggrant överväga om du ska utföra spänningstestet för isolering.

När olika elektriska apparater i elsystemet är igång kommer de förutom att klara AC eller DC arbetsspänning också drabbas av olika överspänningar. Dessa överspänningar är inte bara höga i amplitud, utan har också vågformer och varaktigheter som skiljer sig mycket från arbetsspänningen. Deras effekter på isoleringen och de mekanismer som kan orsaka isoleringsbrott är också olika. Därför är det nödvändigt att använda motsvarande testspänning för att utföra motståndsspänningstestet av elektrisk utrustning. Testerna för isoleringsmotståndsspänning som specificeras i kinesiska standarder för växelströmssystem inkluderar: ① korttidstest (1 minut) spänningsmotståndsspänningstest; ② långsiktig effekt frekvens tål spänning test; ③ DC tål spänning test; ④ drift stötvåg tål spänningstest; ⑤ Blixtstötvåg tål spänningstest. Den föreskriver också att isoleringsprestandan hos 3 till 220kv elektrisk utrustning under strömfrekvensdriftspänning, tillfällig överspänning och driftöverspänning i allmänhet testas genom ett korttidstest av spänningsmotståndsspänning, och driftskollisionstestet krävs inte. För elektrisk utrustning på 330 till 500kv krävs ett driftsslagprov för att kontrollera isoleringsprestandan under driftöverspänning. Det långsiktiga spänningstestet för spänningsmotstånd är ett test som utförts för tillståndet av inre isolationsförsämring och extern isolationsförorening av elektrisk utrustning.

Teststandarder för isolering mot spänning har specifika bestämmelser i varje land. Kinesiska standarder (GB311.1-83) fastställer baslinjens isoleringsnivå för 3-500kv kraftöverföring och transformationsutrustning; 3-500kv kraftöverföring och transformationsutrustning blixtimpuls motstår spänning, en minuts kraftfrekvens motstår spänning; och 330-500kv kraftöverförings- och transformationsutrustning. Impulsmotståndsspänning för drift av elektrisk utrustning. Tillverkningsavdelningen för elektrisk utrustning och avdelningen för drift av kraftsystemet bör följa standarderna vid val av artiklar och testspänningsvärden för tålspänningstestet.

Spänningstest av effektfrekvens

Används för att testa och utvärdera förmågan hos elektrisk utrustnings isolering att motstå strömfrekvensspänning. Testspänningen ska vara sinusformad och frekvensen ska vara densamma som kraftsystemets frekvens. Det är vanligtvis specificerat att ett spänningstest på en minut används för att testa isoleringens kortsiktiga spänningsmotståndsförmåga, och ett långvarigt motståndsspänningstest används för att testa den progressiva försämringen inuti isoleringen, såsom partiell urladdning skador, dielektriska förluster och termiska skador orsakade av läckström. Den yttre isoleringen av utomhuskraftutrustning påverkas av atmosfäriska miljöfaktorer. Utöver spänningstestet för effektfrekvensen i torrt yttillstånd krävs också ett spänningsbeständighetstest i en artificiellt simulerad atmosfärisk miljö (som vått eller smutsigt tillstånd).

AC sinusformad spänning kan uttryckas i termer av toppvärde eller effektivt värde. Förhållandet mellan toppvärde och effektivt värde är kvadratroten två. Vågformen och frekvensen för testspänningen som faktiskt appliceras under testet kommer oundvikligen att avvika från standardbestämmelserna. Kinesiska standarder (GB311.3-83) föreskriver att frekvensområdet för testspänningen ska vara 45 till 55Hz, och vågformen för testspänningen ska vara nära en sinusvåg. Villkoren är att de positiva och negativa halvvågorna ska vara exakt samma, och toppvärdet och det effektiva värdet ska vara samma. Förhållandet är lika med ±0,07. I allmänhet avser det så kallade testspänningsvärdet det effektiva värdet, som divideras med dess toppvärde.

Strömförsörjningen som används för testet består av en högspänningstesttransformator och en spänningsreglerande anordning. Principen för testtransformatorn är densamma som för den allmänna krafttransformatorn. Dess nominella utspänning bör uppfylla testkraven och lämna utrymme för spelrum; testtransformatorns utgångsspänning bör vara tillräckligt stabil för att inte få utgången att ändras på grund av spänningsfallet hos förurladdningsströmmen på strömförsörjningens interna motstånd. Spänningen fluktuerar avsevärt för att undvika mätsvårigheter eller till och med påverka urladdningsprocessen. Därför måste testströmförsörjningen ha tillräcklig kapacitet och den interna impedansen bör vara så liten som möjligt. Generellt bestäms kraven på testtransformatorns kapacitet av hur mycket kortslutningsström den kan mata ut under testspänningen. Till exempel, för test av små prover av fast, flytande eller kombinationsisolering i torrt tillstånd, krävs att utrustningens kortslutningsström är 0,1A; för test av självåterställande isolering (isolatorer, isoleringsbrytare, etc.) i torrt tillstånd krävs utrustningens kortslutningsström Inte mindre än 0,1A; för konstgjorda regntester med extern isolering krävs att utrustningens kortslutningsström inte är mindre än 0,5A; för tester av prover med större dimensioner krävs att utrustningens kortslutningsström är 1A. Generellt sett använder testtransformatorer med lägre märkspänning för det mesta 0,1A-systemet, vilket tillåter 0,1A att kontinuerligt strömma genom transformatorns högspänningsspole. Till exempel är kapaciteten för en 50kV testtransformator inställd på 5kVA och kapaciteten för en 100kV testtransformator är 10kVA. Testtransformatorer med högre märkspänning använder vanligtvis 1A-systemet, vilket gör att 1A kontinuerligt kan strömma genom transformatorns högspänningsspole. Till exempel är kapaciteten för 250kV testtransformatorn 250kVA och kapaciteten för 500kV testtransformatorn är 500kVA. På grund av de övergripande dimensionerna för testutrustningen med högre spänning, Larger, är utrustningens ekvivalenta kapacitans också större, och testströmförsörjningen måste ge mer belastningsström. Märkspänningen för en enda testtransformator är för hög, vilket kommer att orsaka vissa tekniska och ekonomiska svårigheter under tillverkningen. Den högsta spänningen för en enskild testtransformator i Kina är 750 kV, och det finns väldigt få enstaka testtransformatorer i världen med en spänning som överstiger 750 kV. För att möta behoven av växelspänningstestning av ultrahögspännings- och ultrahögspänningskraftutrustning kopplas vanligtvis flera testtransformatorer i serie för att erhålla högspänning. Till exempel kopplas tre 750kV testtransformatorer i serie för att få en 2250kV testspänning. Detta kallas en serietesttransformator. När transformatorerna är seriekopplade ökar den interna impedansen mycket snabbt och överstiger kraftigt den algebraiska summan av impedanserna för flera transformatorer. Därför är antalet seriekopplade transformatorer ofta begränsat till 3. Testtransformatorerna kan också kopplas parallellt för att öka utströmmen, eller kopplas i △- eller Y-form för trefasdrift.

För att kunna utföra spänningstest av spänningsmotstånd på prover med stor elektrostatisk kapacitans, såsom kondensatorer, kablar och generatorer med stor kapacitet, krävs att strömförsörjningsanordningen är både högspännings- och storkapacitetsanordning. Det kommer att finnas svårigheter att realisera denna typ av strömförsörjningsanordning. Vissa avdelningar har antagit högspänningsresonanstestutrustning för högspänningsserier (se AC-högspänningsserieresonanstestutrustning).

Blixtimpuls tål spänningstest

Förmågan hos elektrisk utrustnings isolering att motstå blixtimpulsspänning testas genom att på konstgjord väg simulera blixtströmsvågformer och toppvärden. Enligt de faktiska mätresultaten av blixturladdning, tror man att blixtvågformen är en unipolär bi-exponentiell kurva med ett våghuvud som är flera mikrosekunder lång och en vågsvans som är tiotals mikrosekunder lång. De flesta blixtar är negativ polaritet. Standarderna i olika länder runt om i världen har kalibrerat standard blixtchockvågen som: skenbar vågfronttid T1=1,2μs, även känd som våghuvudtid; skenbar halvvågstopptid T2=50μs, även känd som vågsvanstid (se figur). Den tillåtna avvikelsen mellan spänningstoppvärdet och vågformen som genereras av den faktiska testanordningen och standardvågen är: toppvärde, ±3 %; våghuvudtid, ±30%; halvvågstopptid, ±20%; standard blixtvågformen uttrycks vanligtvis som 1,2 /50μs.

Blixtimpulstestspänningen genereras av en impulsspänningsgenerator. Omvandlingen av de multipla kondensatorerna i impulsspänningsgeneratorn från parallell till serie uppnås genom många tändkula mellanrum, det vill säga flera kondensatorer är kopplade i serie när tändkula mellanrum kontrolleras för att ladda ur. Hastigheten på spänningsökningen på enheten som testas och hastigheten på spänningsfallet efter toppvärdet kan justeras med motståndsvärdet i kondensatorkretsen. Motståndet som påverkar våghuvudet kallas våghuvudmotståndet, och motståndet som påverkar vågsvansen kallas vågsvansmotståndet. Under testet erhålls den förutbestämda våghöjdstiden och halvvågstopptiden för standardimpulsspänningsvågen genom att ändra resistansvärdena för våghuvudmotståndet och vågsvansmotståndet. Genom att ändra polariteten och amplituden för den likriktade strömförsörjningsutspänningen kan den erforderliga polariteten och toppvärdet för impulsspänningsvågen erhållas. Från detta kan impulsspänningsgeneratorer som sträcker sig från hundratusentals volt till flera miljoner volt eller till och med tiotals miljoner volt realiseras. Den högre spänningen hos impulsspänningsgeneratorn designad och installerad av Kina är 6000kV.

Blixtimpulsspänningstest

Innehållet innehåller 4 artiklar. ①Slaghållfasthetsspänningstest: Det används vanligtvis för icke-självåterställande isolering, såsom isolering av transformatorer, reaktorer, etc. Syftet är att testa om dessa enheter kan motstå den spänning som anges av isoleringsgraden. ② 50 % överslagstest: Vanligtvis används självåterställande isolering såsom isolatorer, luftspalter etc. som föremål. Syftet är att bestämma spänningsvärdet U med en överslagssannolikhet på 50 %. Med standardavvikelsen mellan detta spänningsvärde och överslagsvärdet kan även andra överslagssannolikheter bestämmas, såsom ett 5% överslagsspänningsvärde. U betraktas allmänt som motståndsspänningen. ③Brottstest: Syftet är att fastställa isoleringens faktiska styrka. Utförs huvudsakligen i tillverkningsanläggningar för elektrisk utrustning. ④Volt-time curve test (Volt-second curve test): Spänning-tid-kurvan visar förhållandet mellan pålagd spänning och isolationsskada (eller porslinsisoleringsöverslag) och tiden. Volt-sekundskurvan (V-t-kurvan) kan ge underlag för att överväga isoleringskoordinationen mellan skyddad utrustning som transformatorer och skyddsutrustning som avledare.

Förutom att testa med hela vågen av blixtimpulser behöver ibland även elektrisk utrustning med lindningar som transformatorer och reaktorer testas med trunkerade vågor med en trunkeringstid på 2 till 5 μs. Trunkering kan ske i början eller slutet av vågen. Genereringen och mätningen av denna trunkerade våg och bestämningen av graden av skada som orsakats på utrustningen är alla relativt komplicerade och svåra. På grund av sin snabba process och höga amplitud har blixtimpulsspänningstest höga tekniska krav för testning och mätning. Detaljerade testprocedurer, metoder och standarder anges ofta för referens och implementering när tester genomförs.

Driftimpuls överspänningstest

Genom att artificiellt simulera kraftsystemets driftimpulsöverspänningsvågform testas förmågan hos isoleringen av elektrisk utrustning att motstå driftimpulsspänningen. Det finns många typer av driftöverspänningsvågformer och toppar i kraftsystem, som är relaterade till linjeparametrar och systemstatus. I allmänhet är det en dämpad oscillationsvåg med en frekvens som sträcker sig från tiotals Hz till flera kilohertz. Dess amplitud är relaterad till systemspänningen, som vanligtvis uttrycks som flera gånger av fasspänningen, upp till 3 till 4 gånger fasspänningen. Driftstötvågor varar längre än blixtstötvågor och har olika effekter på isoleringen av kraftsystemet. För kraftsystem på 220 kV och lägre kan korttidstest av spänningsmotståndsspänning användas för att ungefärligen testa tillståndet för utrustningens isolering under driftsöverspänning. För ultrahögspännings- och ultrahögspänningssystem och utrustning på 330kV och högre har driftöverspänning en större inverkan på isoleringen, och korta strömfrekvensspänningstester kan inte längre användas för att ungefärligt ersätta driftimpulsspänningstester. Det kan ses från testdata att för luftgap över 2m är olinjäriteten hos drifturladdningsspänningen signifikant, det vill säga att motståndsspänningen ökar långsamt när gapavståndet ökar och är till och med lägre än den kortsiktiga effektfrekvensen urladdningsspänning. Därför måste isoleringen testas genom att simulera driftimpulsspänningen.

För långa mellanrum, isolatorer och extern isolering av utrustning finns det två testspänningsvågformer för att simulera driftsöverspänning. ① Icke-periodisk exponentiell avklingningsvåg: liknar blixtchockvåg, förutom att våghuvudets tid och halvtopptiden är mycket längre än blixtchockvåglängden. International Electrotechnical Commission rekommenderar att standardvågformen för driftimpulsspänningen är 250/2500μs; när standardvågformen inte kan uppfylla forskningskraven kan 100/2500μs och 500/2500μs användas. Icke-periodiska exponentiella avklingningsvågor kan också genereras av impulsspänningsgeneratorer. Principen för att generera blixtchockvågor är i princip densamma, förutom att våghuvudmotståndet, vågsvansmotståndet och laddningsmotståndet måste ökas många gånger. En uppsättning impulsspänningsgeneratorer används vanligtvis i högspänningslaboratorier, utrustade med två uppsättningar motstånd, både för att generera blixtimpulsspänning och för att generera driftimpulsspänning. Enligt föreskrifter är den tillåtna avvikelsen mellan den genererade driftpulsspänningsvågformen och standardvågformen: toppvärde, ±3 %; våghuvud, ±20%; halva topptiden, ±60%. ② Dämpad oscillationsvåg: Varaktigheten för 01-halvvågen måste vara 2000~3000μs, och amplituden för 02-halvvågen bör ungefär nå 80% av amplituden för 01-halvvågen. Den dämpade oscillationsvågen induceras på högspänningssidan genom att använda en kondensator för att ladda ur lågspänningssidan av testtransformatorn. Denna metod används mestadels i krafttransformatorer som arbetar med vågtester på transformatorstationer, och använder den testade transformatorn själv för att generera testvågformer för att testa sin egen spänningsmotståndsförmåga.

Innehållet i driftimpulsöverspänningstestet inkluderar 5 punkter: ① driftimpulsstålspänningstest; ② 50% driftimpuls överslagstest; ③ nedbrytningstest; ④ spänningstidkurvtest (volt-sekund kurvtest); ⑤ driftimpuls spänning våghuvud Kurvtest. De fyra första testerna är desamma som motsvarande testkrav i blixtimpulsspänningstestet. Test nr 5 krävs för drift av stöturladdningsegenskaper eftersom urladdningsspänningen för ett långt luftgap under inverkan av stötvågor i drift kommer att förändras med stötvågshuvudet. Vid en viss våghuvudslängd, såsom 150μs, är urladdningsspänningen låg, och detta våghuvud kallas det kritiska våghuvudet. Den kritiska våglängden ökar något med gaplängden.

DC tål spänningstest

Använd likström för att testa elektrisk utrustnings isoleringsprestanda. Syftet är att: ① bestämma förmågan hos elektrisk högspänningsutrustning för DC att motstå DC-spänning; ② på grund av begränsningen av AC-testströmförsörjningskapaciteten, använd DC-högspänning istället för AC-högspänning för att utföra spänningsmotståndstester på AC-utrustning med stor kapacitans.

DC-testspänningen genereras i allmänhet av växelströmsförsörjningen genom en likriktaranordning och är faktiskt en unipolär pulserande spänning. Det finns ett spänningsmaxvärde U vid vågtoppen och ett spänningsminimumvärde U vid vågdalgången. Det så kallade DC-testspänningsvärdet hänvisar till det aritmetiska medelvärdet för denna pulserande spänning, det vill säga uppenbarligen vill vi inte att pulsationen ska vara för stor, så pulsationskoefficienten S för DC-testspänningen är stipulerad att inte överstiga 3 %, det vill säga likspänningen är uppdelad i positiva och negativa polariteter. Olika polariteter har olika verkningsmekanismer på olika isoleringar. En polaritet måste anges i testet. I allmänhet används en polaritet som allvarligt testar isoleringsprestandan för testet.

Vanligtvis används en enstegs halvvågs- ​​eller helvågslikriktarkrets för att generera hög likspänning. På grund av begränsningen av märkspänningen för kondensatorn och högspänningskiselstapeln kan denna krets i allmänhet mata ut 200~300kV. Om högre DC-spänning krävs kan kaskadmetoden användas. Utspänningen från kaskadlikspänningsgeneratorn kan vara 2n gånger toppspänningen för krafttransformatorn, där n representerar antalet seriekopplingar. Spänningsfallet och rippelvärdet för den här enhetens utspänning är funktioner av antalet serier, belastningsström och AC-nätfrekvens. Om det finns för många serier och strömmen är för stor kommer spänningsfallet och pulseringen att nå oacceptabla nivåer. Denna kaskad-likspänningsgenererande enhet kan mata ut en spänning på cirka 2000-3000kV och en utström på endast tiotals milliampere. När man gör konstgjorda miljötester kan förurladdningsströmmen nå flera hundra milliampere, eller till och med 1 ampere. Vid denna tidpunkt bör en tyristorspänningsstabiliserande anordning läggas till för att förbättra kvaliteten på utspänningen. Det krävs att när varaktigheten är 500ms och amplituden är 500mA. När förurladdningsströmpulsen flyter igenom en gång per sekund, överstiger det orsakade spänningsfallet inte 5%.

I det isoleringsförebyggande testet av kraftsystemutrustning (se isoleringstest) används ofta DC-högspänning för att mäta läckström och isolationsresistans hos kablar, kondensatorer etc., och isolationsmotståndsspänningstestet utförs också. Tester har visat att när frekvensen ligger i intervallet 0,1 till 50Hz, är spänningsfördelningen inuti flerskiktsmediet i princip fördelad enligt kapacitansen. Därför kan spänningshållfasthetstestet med 0,1 Hz ultralåg frekvens vara likvärdigt med spänningsmotståndstestet för effektfrekvensen, vilket undviker användningen av hög spänningsmotståndsspänning. Svårigheten med kapacitet AC motstå spänning testutrustning kan också återspegla isoleringsvillkoren för utrustningen som testas. För närvarande utförs ultralågfrekventa mothållsspänningstester på ändisolering av motorer, vilka anses vara mer effektiva än effektfrekventstålspänningstester.

Weshine Electric Manufacturing Co., Ltd.