第四部分电流互感器交流耐压试验

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1、四电流互感器的交流耐压试验共9页第8页四交流耐压试验（一）交流耐压试验作用概述交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法，它对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义，也是保证设备绝缘水平、避免发生绝缘事故的重要手段。交流耐压试验是破坏性试验。在试验之前必须对被试品先进行绝缘电阻、吸收比、泄漏电流、介质损失角及绝缘油等项目的试验，若试验结果正常方能进行交流耐压试验，若发现设备的绝缘情况不良（如受潮和局部缺陷等），通常应先进行处理后再做耐压试验，避免造 成不应有的绝缘击穿。（二）交流耐压试验的基本线路工频高电压通常采用高压试验变压器来产生。试验回路由试验变压器、 调压设备、测量回路、控制和

2、保护回路等组成。最简单的交流 耐压试验接线见图1-21。图 1-21试验变压器Ti是产生工频高压的主要设备，其工作原理与单相电力变压器相同。只是 前者变比较大，高压侧电压较高，需采用较厚的绝缘和较大的间隙距离，因此，试验变压器 漏磁通较大，阻抗电压也较高，对于串级式试验变压器， 阻抗电压更高，有时可达4050%。 因此，当试验变压器串联级数较多，试品较大时，必须在试验变压器高压回路的试品两端直接测量其试验电压，即由Ci、C2和电压表 V 组成的分压器-电压表回路直接测量试品Cx上的电压。调压设备T2应能从零或较低的数值平滑地改变电压，其输出电压应等于或稍大于试验 变压器低压绕组的额定电压。调压

3、设备本身的能量损耗要小，容量要等于或稍大于试验变压器的额定容量。调压设备输出电压波形畸变要小，尽可能接近正弦波； 漏抗要小；接线应简单、可靠、调压方便。主要的调压设备有自耦调压器、移圈调压器、感应调压器和发电机组。对于互感器类试品，由于其容量不大，多采用自耦调压器。它具有体积小、重量轻、便于携 带、结构简单、漏抗小、波形好、功率损耗小的优点，而且可以输出比原边高的电压。自耦 调压器的缺点是动触头容易产生电弧，负载较大时更容易产生电弧，因此自耦调压器负载能力较差，不宜工作在过载状态。调压器的接触噪声对局部放电的测量也有影响。开关Si和S2用来接通和断开试验电源。电阻Ri和R2是保护电阻，当试品闪

4、络或保护球隙G动作，起限流和阻尼高频振荡的作用，保护试品和试验回路中各种设备免受过电流 或过电压的冲击而导致损坏。试验电压的测量分为在试验变压器低压绕组或测量绕组上测量并按变压比算出试品上 电压和直接在试品两端测量两种方式。交流耐压试验要求采用直接在高压端测量交流电压 值。其基本测量方法有：分压器 -电压表测量系统，电压互感器 -电压表测量系统，静电电压 表等，各种测量误差应不大于 3%。分压器-电压表测量系统：可分为电容分压器-电压表测量系统(图1-22中6、C2、V2)、 电阻分压器-电压表测量系统和电阻分压器 -电压表测量系统。图 1-22Ci：高压臂电容； Q：低压臂电容；V2：高内阻

5、电压表；T:试验变压器；R :保护电阻；Cx：被试电流互感器对于电容分压器，其分压比Ci C2C2kc=1+(1-24)CiCi电容分压器高压臂电容 Ci不宜太小，以提高分压器有抗干扰能力；也不能太大，以免 试验变压器的负载太大，一般为数百pF。电阻分压器由高压臂电阻Ri和低压臂电阻R2组成，如图i-4-3所示。当流经分压器的电流足够大时，可以得到满意的测量精度。一般电阻分压器在额定电压下的工作电流以选择 为0.52毫安为宜。T:试验变压器；R:保护电阻；Ri:高压臂电阻；R2:低压臂电阻；V2：高内阻电压表；Cx：被试互感器图 1-23电阻分压器的分压比R1 R2RikR=1+（1-25）R

6、2R2试品上的电压 Ui与电压表V2读数U2的关系为：Ui=kcU2（电容分压器）Ul=kRU2（电阻分压器）分压器-电压表测量系统中高、低压臂元件的温度系数应相近，频率特性也应相近；分 压器本身的误差应不大于 1% ;低压臂上的电压表要有足够大的阻抗，一般应比低压臂阻抗 大12个数量级，以免造成分压器低压臂阻抗明显下降，较大地影响分压比，因此常选用 静电电压表或数字式电压表。电压互感器-电压表测量系统由电压互感器和电压表组成，如图1-24所示。电压互感器的变压比k乘以电压表的读数就是试品上的电压，即U1=kU2(1-26)图 1-24T:试验变压器；R :保护电阻：PV :测量用的电压互感器

7、;PV2 :电压表；YJ :电压继电器；Cx:被试互感器。电压互感器-电压表测量系统消耗的功率较大，只有试验电源的容量足够大时才使用这 种方法测量试验电压。在用感应耐压的方法进行电磁式电压互感器的交流耐压试验时，由于被试互感器负载能力较小，不宜采用电压互感器-电压表系统测量电压。但是电压互感器-电压表测量系统对电压表内阻要求不高，可以选用一般的电压表，特别是选用平均值电压表测量电压，在试验电压波形不好时可以对试验电压值进行波形校正。同时电压互感器还可以与电压继电器一道组成过电压保护回路。当试验电压不高、 气候条件较好时，也可以用高压静电压电压表测量试验电压。这种方法比较直观，可以直接在表上读出

8、试验电压的数值；静电电压表阻抗很高， 对试验回路几乎没有功率要求。其缺点是仪表盘刻度较粗，精度差，而且30千伏以上的高压静电电压表的电极暴露在外面，容易受风和外界电磁场等因素的影响使电压表指标不稳定，所以常用于试验室内。试验变压器高、低压侧的电流及试品中的电流可以用电流表直接串入被测支路测量，也可以将电流互感器和电流表系统串入被测支路进行测量。为了安全和读数方便，电流表、电流继电器或电流互感器常串在试验变压器高压绕组低电位套管与地之间和试品接地线中。当使用电流互感器时，电流表上也可串联一个电流继电器，对试品和试验变压器进行过电流保护。当无法在试验回路的高压侧测量试验电压而必须在试验变压器低压侧

9、测量电压时，可以按式（1-25 ）估算试验变压器低压侧的电压，即Ul=Uh(1 u上)lHe(1-25)式中:Ul 试验变压器低压侧电压；Uh 试验变压器高压侧应升到的可满足试品要求的试验电压Ut ；K 试验变压器的变压比；Uk 试验变压器阻抗电压百分比；Ih试验变压器高压绕组中流过的电容电流，可按被试品的电容量 Cx和试验电压 Ut估算，即lH=UtCx,为试验电压的角频率；lHe试验变压器高压绕组额定电流。在交流耐压试验中，常常会发生某些异常情况，应采取一定的保护措施保证试验人员和 其他有关人员的安全，防止试品或试验设备本身受到损害。在交流耐压试验中， 试品有时会发生闪络或被击穿，造成试验

10、变压器突然短路。在试验变压器输出端加保护电阻Ri,既可限制短路电流，又可阻尼试品放电时的高频振荡，限制过电压的幅值，当试品回路发生串联谐振时还可以降低回路的Q值，从而降低过电压的幅值。R 一般按0.11 Q/V选取，外绝缘按有效值 150200千伏/米考虑。为了防止谐振过电压，在试品两端还接入保护球隙Co其放电电压整定为 Ut的110150%。为了防止球隙放电时灼伤球面，同时防止放电回路高频振荡产生的过电压危及试品，球隙上串联有阻尼电阻 R2。由于调压器不在零位时突然合闸，会使试验变压器产生过电压，甚至超过试验电压的工频高电压，因而必须加以防止。具体措施是在调压器上加零位开关。当调压器处于零位

11、时， 其常闭触点（串接在合闸线圈回路）接通，故可合闸接通电源；合闸接触器带电后，其常开 触点闭合并将零位开关触点短接，因而可正常升压。当调压器不在零位时，合闸线圈回路中串联的零位开关触点开路，因而无法合闸接通电源。这就避免了非零位合闸。另外，合闸线 圈回路中串有安全门保护常闭触点因而只有安全门关闭时才能合闸，安全门一旦被打开，常闭触点即断开，于是电源开关跳闸切断电源。合闸回路中还串有过电压保护和过电流保护的继电器常闭触点。过电压保护的动作电压按试验电压的1.11.5倍整定。过电流保护的动作电流，按试品中电流的1.31.5倍整定。一旦试验回路发生过电压、过电流等情况，保护元件就会将试验电源切断。

12、进行交流耐压试验时，二次回路和主回路接线参见图1-25。diZJ:合闸接触器线圈、触点； TV :电压互感器；LH:电流互感器；KA :电流继电器线圈、触点；R1、R2：保护电阻；KV :电压继电器线圈、触点；G:球隙；T:试验变压器；Cx：试品点。图 1-25（三）交流耐压试验的技术要求 1对试验电压波形的要求：试验电压一般应是频率为 4565Hz的交流电压，通常称为工频试验电压。试验电压的波形为两个半波相同的近似正弦波，且峰值和方均根（有效）值之比应在.2 0.07以内，如满足这些要求，则认为高压试验结果不受波形畸变的影响。2电压测量的容许偏差如果有关设备标准无其他规定， 在整个试验过程中

13、试验电压的测量值应保持在规定电压 值的土 1%以内；当试验持续时间超过 60s时，在整个试验过程中试验电压测量值可保持在 规定电压值的土 3%以内。注：容许偏差为规定值和实测值的差。它与测量误差不同，测量误差是指测量值与真值之差。（四）试验设备的选择根据被试设备的参数、试验电压的大小和现有试验设备的条件，选择合适的试验设备， 例如，工频试验变压器的输出电压、电流、容量，各测量仪器的量程， 都应满足试验的要求。1试验变压器的选择选择试验变压器时，主要考虑以下几点：（1）电压。依据试品的要求，首先选用具有合适电压的试验变压器，使试验变压器的高压侧额定电压 Un高于被试品的试验电压 Us,即Un 4

14、。其次应检查试验变压器所需的 低压侧电压，是否能和现场电源电压，调压器相匹配。（2） 电流。试验变压器的额定输出电流In应大于被试品所需的电流 Is,即In Is。被试品所需的电流可按其电容估算，Is=Us Cx,其中Cx包括试品电容和附加电容。（3） 容量。根据试验变压器输出的额定电流及额定电压，便可确定试验变压器的容量， 即 P=Unln。2测量系统的选择：在交流耐压试验中必须测量试验电压的峰值，其主要原因有：（1 ）波形畸变。近几年来，用电单位投入了许多非线性负荷，增大了谐波电流分量， 使地区电网电压波形产生畸变的问题愈来愈严重。此外，还进一步发现高压试验变压器等设备，由于结构和设计问题

15、，也引起高压波形发生畸变。例如交流高压试验变压器铁芯饱和， 使激磁电流出现明显的 3次和其他高次谐波，试验电压出现尖顶波， 特别是近年来国内流行 的体积小，重量轻的所谓轻型变压器，铁心用得小，磁密选得高，使输出电压波形畸变更严重；又如某些阻抗较大的移圈调压器和部分磁路可能出现饱和的感应调压器，也使输出电压波形发生畸变。试验电压波形畸变对试验结果带来明显的误差和问题，引起了人们的关注。（2）电力设备绝缘的击穿或闪络、放电取决于交流试验电压峰值。在交流耐压试验 和其他绝缘试验时，被试电力设备被击穿或产生闪络，通常主要取决于交流试验电压的峰值。 这是由于交流电压波形在峰值时，绝缘中的瞬时电场强度达到

16、最大值，若绝缘不良，一般都在此时发生击穿或闪络、放电。这个现象已为长期的实践和理论研究所证实，而且对内绝缘击穿（大多数为由严重的局部放电发展为击穿）和外绝缘的闪络、放电都是如此。交流高电压试验常遇到试验电压波形畸变的情况，因此形成了交流高电压试验电压值应以峰值为基准的理论基础。基于上述原因，在国家标准 GB/T16927.1-1997中规定：试验电压值是指峰值除以2。试验电压的波形应接近正弦，两个半波完全一样，且峰值和方均根值（有效值）之比应在 2 0.07的范围内。显然，它是以测量交流电压的峰值作为基础的，国际电工委员会标准 IEC60-2-73和美、英、德、日及原苏联等国的标准均作内容基本

17、相同的规定。交流电压测量系统可用电阻分压器、容分压器、组抗分压器、电压互感器或静电电压表。一般情况下，对测量系统的要求是在额定频率下测量试验电压峰值的总不确定度应在土3%范围内，转换装置和传输系统的刻度因数的变化范围不超过土1%,测量因峰值电压表的准确度应达0.5级，其不确定度不应超过土 1%范围，测量系统的幅频响应在0.27倍的试验电压频率范围内的变化不应超过土2%,在按上试品引起 7次及以上谐波分量增大时，幅频响应的变化也不应大于最高谐波频率的2%。交流电压的峰值是指最大值，但不计由非破坏性放电引起的微小高频振荡。试验电压值是指其峰值除以 - 2。（五）电流互感器的交流耐压试验方法根据试验

18、现场的情况， 对选择好的试验设备进行合适的现场布置，而后按试验接线图进行接线。现场布置和接线时， 应注意高压对地保持足够的距离，高压与试验人员应保持足够的安全距离，高压引线应连接牢靠，并尽可能短，非被试相及设备外壳应可靠接地。接线完毕，应由第二人进行认真全面地检查，例如，试验设备的容量、量程、位置等是否合适，调 压器指示应在零位，所有接线应正确无误等。首先对试验变压器进行检查，主要检查项目有：1经存放或运输的试验变压器使用前要擦去污垢，检查变压器内的油是否缺少，否则应 补充合格的变压器油，注油后应排除油箱和高压套管内的空气。2用2500V兆欧表检查各绕组对外壳及地的绝缘电阻。3应检查高压线圈回

19、路是否连通，方法是用X 1k挡的万用表测量高压头、尾之间电阻值，指针应有明显的向阻值小的方向滑动的现象。4操作箱应校核表计并用短路法检查过流继电器工作情况。然后调整保护球隙：拆去接在被试物上的高压引线，将接于试验变压器接地端的电流表短路，设法调整保护球隙距离，再合上试验电源刀闸， 调节调压器缓慢均匀地升高电压。使其放电电压为试验电压的（1.11.2）倍，然后降低电压到试验电压值，持续1min，观察各种表计有无异常，再将电压降到零，断开试验电源刀闸。再进行耐压试验：上述步骤进行之后，将高压引线牢靠地接到被试物上，然后合上电源刀闸，开始升压。试验电压的上升速度，在试验电压的75%以前可以是任意的；

20、其后应以每秒钟2%试验电压的速度连续升到试验电压值。在试验电压下持续规定的时间进行耐压（前已述及，耐压时间一般为1min ）。耐压结束，应在迅速地将电压降到零，但不得突然切断电源，再拉开电源 刀闸，将被试物接地。在升压、耐压过程中，应密切观察各种仪表的指示有无异常，被试绝缘有无跳火、冒烟、燃烧、焦味、放电声响等现象，若发生这些现象，应迅速而均匀地降低电压到零，断开电源 刀闸，将被试物接地，以备分析判断。最后进行耐压后的检查耐压以后，应紧接着对被试物进行绝缘电阻的测试，以了解耐压后的绝缘状况。对有机绝缘，经耐压并断电、接地后，试验人员还可立即用手进行触摸，检查有无发热现象。（六）电流互感器交流耐

21、压试验的接线方式和具体试验步骤电流互感器交流耐压试验通常采用外施工频电压的方法，一次绕组短路接高压， 所有的二次绕组短路与铁心、外壳一起接地。对于电容型电流互感器，末屏也应接地。电 流互感器的交流耐压试验的主接线如图1-26所示。四电流互感器的交流耐压试验共9页第10页图 1-26Si、$电源开关；Ti 调压器；T2试验变压器；TA 测量和保护电流互感器；PA电流表；PVi、PV2:电压表；Ri :保护电阻；Ci、C2:分压器；R2：阻尼电阻;G:保护球隙；Cx:被试互感器；Li、L2：被试互感器咼压端子；ki、k2：被试互感器低压端子； C :被试互感器铁芯；S:被试互感器末屏；F：被试互感

22、器外壳电源经开关Si、S2和调压器Ti加至试验变压器 T2低压侧，升压后加至被试电流互感器 Cx的高压端子（按分压器 Ci、C2和高内阻电压表 V2测出的电压升至试验电压）。在试验 电压的75%以前，升压速度不加限制，在试验电压值达到75%以后，以每秒钟 2%的额定试验电压的速度升压， 一直升到试验电压。 若升压速度太快，准确地读数比较困难；若升压速度太慢，则升至接近试验电压的那段时间过长，造成耐压时间增加，有时会因此造成试品绝在升压过程中和试验电压持续期间，应注意观察试验仪表和试验回路的各部分。一般高压回路中的试验电压和电流应按比例增长。若出现电压稍有增长而电流急剧增长或电流增长而电压下降，

23、则说明试验回路可能发生谐振，此时应立即将试验电压降到零，断开电源，将试验变压器高压绕组的高压出线套管接地，更换阻抗电压不变压器和调压器或改变试验变压器负载的参数，然后重新进行试验。在交流耐压试验中， 若试品、试验设备等有问题， 试验仪表的表计常常会发生摆动，试 品可能会冒烟、发光、有焦糊味，并伴有放电声或其他不正常的声音，保护球隙将放电，过 电压和过电流保护将动作等。发生以上任何一种现象时，都应立即将试验电压降到零，断开电源，挂上接地线，在查明原因和排除故障后，才可重新进行交流耐压试验。交流耐压试验以后，为了检验试品在交流耐压试验中是否被击穿或造成绝缘等部件损坏，应及时对油浸式被试品取油样进行

24、色谱分析。有时要进行第二次局部放电测量，作为对交流耐压的示伤手段。若被试品发生击穿等异常情况，其色谱分析和局部放电试验也可能发 现异常情况。交流耐压试验前后均应测量电流互感器的绝缘电阻。交流耐压后测得的绝缘电阻与交流耐压前相比不应有明显变化。 对有机固体绝缘的互感器尤其应注意比较交流耐压前后绝缘电 阻的变化。电流互感器的工频耐压试验的时间一般为imin，对于主绝缘为有机固体材料的电流互感器，为了检验发热对绝缘性能的影响，其交流耐压试验的时间由imin延长为5min。在出厂试验中，对主绝缘为有机固体材料的互感器，如果每台都进行局部放电测量，则允许交流耐压试验的时间仍为imin。（七）试验结果的判

25、断被试物在交流耐压试验中， 一般以不发生击穿为合格，反之为不合格。被试物是否发生击穿可按下列情况进行分析。1表计的指示。如果接入试验线路的电流表指示突然大幅度上升，一般情况下则表明被 试物击穿。另外，在高压侧被试品两端测量试验电压时，其电压表指示突然明显下降，一般情况下也表明被试物击穿。2电磁开关的动作情况。若接在试验线路上的过流继电器整定值适当，则被试物击穿时 电流过大，过流继电器要动作，电磁开关跟着跳开。所以，电磁开关跳开时，表示被试物有 可能击穿。当然，若过流继电器整定值过小，可能在升压过程中并非被试物击穿，而是被试物电容电流过大，造成电磁开关跳开；若整定值过大，即使被试物放电或小电流击

26、穿，电磁开关也不一定跳开。所以对电磁开关发生动作还应进行具体分析。3升压和耐压过程中的其他异常情况。被试物若在升压和耐压过程中发现跳火、冒烟、 燃烧、焦味、放电声响等现象，则表明绝缘存在问题，或击穿。4对有机绝缘，耐压试验以后经试验人员触摸，若出现普遍的或局部的发热，都应认为 绝缘不良（例如受潮）需进行处理（例如干燥）。5对复合绝缘的设备，或者有机绝缘，其耐压后的绝缘电阻与耐压前的比较不应明显下 降，否则必须进一步查明原因。6在耐压过程中，若由于空气的湿度、温度，或被试绝缘表面脏污等的影响，引起沿面 闪络或空气放电，则不应轻易地认为不合格，应该经过清洁、干燥处理后，再进行耐压；当 排除外界的影响因素之后，在耐压中仍然发生沿面闪络或局部有火红现象，则说明绝缘存在问题，例如老化、表面损耗过大等。