Evaluering af spændingsmodstandsevnen for elektrisk udstyrs isolering.

Et teknisk middel til at teste og evaluere elektrisk udstyrs isoleringsmodstandsevne. Isoleringsstrukturer skal bruges til at isolere de spændingsførende dele af alt elektrisk udstyr fra de jordede dele eller fra andre ikke-ækvipotentielle spændingsførende organer for at sikre udstyrets normale drift. Den dielektriske styrke af et enkelt isoleringsmateriale udtrykkes som den gennemsnitlige elektriske feltstyrke langs tykkelsen (enheden er kV/cm). Isoleringsstrukturen af ​​elektrisk udstyr, såsom isolering af generatorer og transformere, er sammensat af en række forskellige materialer, og den strukturelle form er også ekstremt kompleks. Enhver lokal skade på isoleringsstrukturen vil få hele udstyret til at miste sin isoleringsevne. Derfor kan udstyrets samlede isoleringsevne generelt kun udtrykkes ved den testspænding (enhed: kV), det kan modstå. Isolationsmodstandstestspændingen kan angive det spændingsniveau, som udstyret kan modstå, men det svarer ikke til udstyrets faktiske isolationsstyrke. Det specifikke krav til koordinering af elsystemets isolering er at koordinere og formulere isolationsmodstandstestspændingen for forskelligt elektrisk udstyr for at angive udstyrets isolationsniveaukrav. Isolationsmodstandsspændingstesten er en destruktiv test (se isolationstest). For noget nøgleudstyr i drift, som mangler reservedele eller har brug for lang tid at reparere, bør du derfor nøje overveje, om du skal udføre isolationsmodstandsspændingstesten.

Når forskelligt elektrisk udstyr i elsystemet kører, vil de udover at modstå AC eller DC arbejdsspænding også lide af forskellige overspændinger. Disse overspændinger er ikke kun høje i amplitude, men har også bølgeformer og varigheder, der er meget forskellige fra arbejdsspændingen. Deres virkninger på isoleringen og de mekanismer, der kan forårsage isoleringsnedbrud, er også forskellige. Derfor er det nødvendigt at bruge den tilsvarende testspænding til at udføre modstandsspændingstesten af ​​elektrisk udstyr. Isolationsmodstandsspændingstestene specificeret i kinesiske standarder for vekselstrømssystemer omfatter: ① korttids (1 minut) strømfrekvensmodstandsspændingstest; ② langsigtet strøm frekvens modstå spænding test; ③ DC modstå spænding test; ④ drift stødbølge modstå spænding test; ⑤Lynchokbølge modstår spændingstest. Det foreskriver også, at isoleringsydelsen af ​​3 til 220kv elektrisk udstyr under strømfrekvensdriftsspænding, midlertidig overspænding og driftsoverspænding generelt testes ved en korttidsstrømsfrekvensmodstandsspændingstest, og driftsstødtesten er ikke påkrævet. For elektrisk udstyr på 330 til 500kv er driftsstødtesten påkrævet for at kontrollere isoleringsevnen under driftsoverspænding. Den langsigtede strømfrekvensmodstandsspændingstest er en test udført for tilstanden af ​​intern isolationsforringelse og ekstern isolationsforurening af elektrisk udstyr.

Isolationsmodstandsspændingsteststandarder har specifikke regler i hvert land. Kinesiske standarder (GB311.1-83) fastlægger basisisolationsniveauet for 3-500kv krafttransmissions- og transformationsudstyr; 3-500kv kraftoverførsel og transformationsudstyr lynimpuls modstå spænding, et minuts strømfrekvens modstå spænding; og 330-500kv krafttransmissions- og transformationsudstyr Impulsmodstandsspænding til drift af elektrisk udstyr. Afdelingen for fremstilling af elektrisk udstyr og driftsafdelingen for elsystemet skal overholde standarderne, når de vælger genstande og testspændingsværdier for modstå spændingstesten.

Strømfrekvensmodstandsspændingstest

Bruges til at teste og evaluere elektrisk udstyrs isolering evne til at modstå strømfrekvensspænding. Testspændingen skal være sinusformet, og frekvensen skal være den samme som strømsystemets frekvens. Det er normalt specificeret, at en et minuts modstå spændingstest bruges til at teste isoleringens kortsigtede spændingsmodstandsevne, og en langsigtet modstå spændingstest bruges til at teste den progressive forringelse inde i isoleringen, såsom delvis afladning skade, dielektrisk tab og termisk skade forårsaget af lækstrøm. Den udvendige isolering af udendørs strømudstyr påvirkes af atmosfæriske miljøfaktorer. Ud over strømfrekvensmodstandsspændingstesten i en tør overfladetilstand kræves der også en spændingsmodstandstest i et kunstigt simuleret atmosfærisk miljø (såsom en våd eller snavset tilstand).

AC sinusformet spænding kan udtrykkes i form af spidsværdi eller effektiv værdi. Forholdet mellem spidsværdi og effektiv værdi er kvadratrod to. Bølgeformen og frekvensen af ​​den testspænding, der faktisk anvendes under testen, vil uundgåeligt afvige fra standardbestemmelserne. Kinesiske standarder (GB311.3-83) foreskriver, at testspændingens frekvensområde skal være 45 til 55Hz, og testspændingens bølgeform skal være tæt på en sinusbølge. Betingelserne er, at de positive og negative halvbølger skal være nøjagtig ens, og spidsværdien og den effektive værdi skal være den samme. Forholdet er lig med ±0,07. Generelt refererer den såkaldte testspændingsværdi til den effektive værdi, som er divideret med dens spidsværdi.

Strømforsyningen, der bruges til testen, består af en højspændingstesttransformator og en spændingsregulerende enhed. Princippet for testtransformatoren er det samme som for den generelle krafttransformator. Dens nominelle udgangsspænding skal opfylde testkravene og give plads til spillerum; testtransformatorens udgangsspænding skal være stabil nok til ikke at få udgangen til at ændre sig på grund af spændingsfaldet af præ-afladningsstrømmen på strømforsyningens indre modstand. Spændingen svinger betydeligt for at undgå målevanskeligheder eller endda påvirke afladningsprocessen. Derfor skal teststrømforsyningen have tilstrækkelig kapacitet, og den interne impedans skal være så lille som muligt. Generelt er kravene til testtransformatorens kapacitet bestemt af, hvor meget kortslutningsstrøm den kan udsende under testspændingen. For eksempel til test af små prøver af fast, flydende eller kombinationsisolering i tør tilstand kræves det, at udstyrets kortslutningsstrøm er 0,1A; til test af selvgenoprettende isolering (isolatorer, isoleringsafbrydere osv.) i tør tilstand kræves udstyrets kortslutningsstrøm Ikke mindre end 0,1A; til udvendige isoleringsprøver med kunstig regn, skal udstyrets kortslutningsstrøm ikke være mindre end 0,5A; for test af prøver med større dimensioner kræves det, at udstyrets kortslutningsstrøm er 1A. Generelt anvender testtransformatorer med lavere nominelle spændinger for det meste 0,1A-systemet, som tillader 0,1A kontinuerligt at strømme gennem transformatorens højspændingsspole. For eksempel er kapaciteten af ​​en 50kV testtransformator sat til 5kVA, og kapaciteten af ​​en 100kV testtransformator er 10kVA. Testtransformatorer med højere nominelle spændinger anvender normalt 1A-systemet, som tillader 1A kontinuerligt at strømme gennem transformatorens højspændingsspole. For eksempel er kapaciteten af ​​250kV testtransformatoren 250kVA, og kapaciteten af ​​500kV testtransformatoren er 500kVA. På grund af de overordnede dimensioner af testudstyret med højere spænding, Larger, er udstyrets ækvivalente kapacitans også større, og teststrømforsyningen skal give mere belastningsstrøm. Den nominelle spænding af en enkelt testtransformator er for høj, hvilket vil forårsage nogle tekniske og økonomiske vanskeligheder under fremstillingen. Den højeste spænding af en enkelt testtransformator i Kina er 750kV, og der er meget få enkelttesttransformatorer i verden med en spænding på over 750kV. For at imødekomme behovene for AC-spændingstest af ultrahøjspændings- og ultrahøjspændingsudstyr er flere testtransformatorer normalt forbundet i serie for at opnå højspænding. For eksempel er tre 750kV testtransformatorer forbundet i serie for at opnå en 2250kV testspænding. Dette kaldes en serietesttransformator. Når transformatorerne er serieforbundne, stiger den interne impedans meget hurtigt og overstiger meget den algebraiske sum af impedanserne for flere transformere. Derfor er antallet af seriekoblede transformere ofte begrænset til 3. Testtransformatorerne kan også tilsluttes parallelt for at øge udgangsstrømmen eller tilsluttes i △- eller Y-form til trefaset drift.

For at udføre strømfrekvensmodstandsspændingstest på prøver med stor elektrostatisk kapacitet, såsom kondensatorer, kabler og generatorer med stor kapacitet, kræves det, at strømforsyningsenheden er både højspænding og stor kapacitet. Der vil være vanskeligheder med at realisere denne slags strømforsyningsenhed. Nogle afdelinger har vedtaget strømfrekvens-højspændingsresonanstestudstyr (se AC højspændingsresonanstestudstyr).

Lynimpuls modstår spændingstest

Evnen af ​​elektrisk udstyrs isolering til at modstå lynimpulsspænding testes ved kunstig at simulere lynstrøms bølgeformer og spidsværdier. Ifølge de faktiske måleresultater af lynudladning menes det, at lynets bølgeform er en unipolær bi-eksponentiel kurve med et bølgehoved, der er flere mikrosekunder lang, og en bølgehale, der er titusinder af mikrosekunder lang. Det meste lyn er negativ polaritet. Standarderne i forskellige lande rundt om i verden har kalibreret standard lynchokbølgen som: tilsyneladende bølgefronttid T1=1,2μs, også kendt som bølgehovedtid; tilsyneladende halvbølgespidstid T2=50μs, også kendt som bølgehaletid (se figur). Den tilladte afvigelse mellem spændingsspidsværdien og bølgeformen genereret af den faktiske testenhed og standardbølgen er: spidsværdi, ±3 %; bølgehovedtid, ±30%; halvbølgespidstid, ±20%; standard lynbølgeformen udtrykkes normalt som 1,2 /50μs.

Lynimpulstestspændingen genereres af en impulsspændingsgenerator. Transformationen af ​​impulsspændingsgeneratorens multiple kondensatorer fra parallel til serie opnås gennem mange tændkuglegab, det vil sige, at flere kondensatorer er forbundet i serie, når tændingskuglegabene styres til at aflade. Hastigheden af ​​spændingsstigningen på enheden under test og hastigheden af ​​spændingsfaldet efter spidsværdien kan justeres med modstandsværdien i kondensatorkredsløbet. Modstanden, der påvirker bølgehovedet, kaldes bølgehovedmodstanden, og modstanden, der påvirker bølgehalen, kaldes bølgehalemodstanden. Under testen opnås den forudbestemte bølgehøjdetid og halvbølgespidstid for standardimpulsspændingsbølgen ved at ændre modstandsværdierne for bølgehovedmodstanden og bølgehalemodstanden. Ved at ændre polariteten og amplituden af ​​den ensrettede strømforsynings udgangsspænding kan den nødvendige polaritet og spidsværdi af impulsspændingsbølgen opnås. Ud fra dette kan impulsspændingsgeneratorer fra hundredtusindvis af volt til adskillige millioner volt eller endda titusinder af volt realiseres. Den højere spænding af impulsspændingsgeneratoren designet og installeret af Kina er 6000kV.

Lynimpulsspændingstest

Indholdet omfatter 4 elementer. ①Slagmodstandsspændingstest: Det bruges sædvanligvis til ikke-selvgendannende isolering, såsom isolering af transformere, reaktorer osv. Formålet er at teste, om disse enheder kan modstå den spænding, der er specificeret af isolationskvaliteten. ② 50 % slagoverslagstest: Normalt bruges selvgenoprettende isolering såsom isolatorer, luftspalter osv. som objekter. Formålet er at bestemme spændingsværdien U med en overslagssandsynlighed på 50 %. Med standardafvigelsen mellem denne spændingsværdi og overslagsværdien kan andre overslagssandsynligheder også bestemmes, såsom en 5% overslagsspændingsværdi. U betragtes generelt som modstandsspændingen. ③ Nedbrudstest: Formålet er at bestemme den faktiske styrke af isoleringen. Udføres hovedsageligt på fabrikker, der fremstiller elektrisk udstyr. ④Spænding-tid-kurvetest (Volt-sekund-kurvetest): Spænding-tid-kurven viser forholdet mellem den påførte spænding og isolationsskader (eller porcelænsisolationsoverslag) og tiden. Volt-sekund-kurven (V-t-kurven) kan give grundlag for at overveje isolationskoordineringen mellem beskyttet udstyr som transformere og beskyttelsesudstyr som afledere.

Ud over at teste med den fulde bølge af lynimpulser, skal elektrisk udstyr med viklinger som transformere og reaktorer nogle gange også testes med trunkerede bølger med en trunkeringstid på 2 til 5 μs. Trunkering kan forekomme i begyndelsen eller slutningen af ​​bølgen. Genereringen og målingen af ​​denne afkortede bølge og bestemmelsen af ​​graden af ​​skade på udstyret er alle relativt komplekse og vanskelige. På grund af sin hurtige proces og høje amplitude har lynimpulsspændingstest høje tekniske krav til test og måling. Detaljerede testprocedurer, metoder og standarder er ofte fastsat til reference og implementering ved udførelse af test.

Driftsimpuls overspændingstest

Ved kunstig at simulere kraftsystemets driftsimpulsoverspændingsbølgeform testes evnen af ​​isoleringen af ​​elektrisk udstyr til at modstå driftsimpulsspændingen. Der er mange typer driftsoverspændingsbølgeformer og -spidser i strømsystemer, som er relateret til linjeparametre og systemstatus. Generelt er det en dæmpet oscillationsbølge med en frekvens, der spænder fra snesevis af Hz til flere kilohertz. Dens amplitude er relateret til systemspændingen, som normalt udtrykkes som flere gange af fasespændingen, op til 3 til 4 gange af fasespændingen. Driftstødbølger varer længere end lynchokbølger og har forskellige virkninger på isoleringen af ​​strømsystemet. For strømsystemer på 220 kV og derunder kan korttidstest af strømfrekvensmodstandsspænding bruges til tilnærmelsesvis at teste tilstanden af ​​udstyrets isolering under driftsoverspænding. For ultrahøjspændings- og ultrahøjspændingssystemer og udstyr på 330kV og derover har driftsoverspænding en større indvirkning på isoleringen, og korttids-strømfrekvensspændingstests kan ikke længere bruges til nogenlunde at erstatte driftsimpulsspændingstest. Det kan ses fra testdataene, at for luftspalter over 2m er ulineariteten af ​​driftsudladningsspændingen signifikant, det vil sige, at modstandsspændingen stiger langsomt, når afstanden øges, og er endda lavere end den kortsigtede strømfrekvens afladningsspænding. Derfor skal isoleringen testes ved at simulere driftsimpulsspændingen.

For lange mellemrum, isolatorer og ekstern isolering af udstyr er der to testspændingsbølgeformer til at simulere driftsoverspænding. ① Ikke-periodisk eksponentiel henfaldsbølge: ligner lynchokbølge, bortset fra at bølgehovedtiden og halvspidsbelastningstiden er meget længere end lynchokbølgelængden. Den Internationale Elektrotekniske Kommission anbefaler, at standardbølgeformen for driftsimpulsspændingen er 250/2500μs; når standardbølgeformen ikke kan opfylde forskningskravene, kan 100/2500μs og 500/2500μs bruges. Ikke-periodiske eksponentielle henfaldsbølger kan også genereres af impulsspændingsgeneratorer. Princippet om at generere lynchokbølger er stort set det samme, bortset fra at bølgehovedmodstanden, bølgehalemodstanden og lademodstanden skal øges mange gange. Et sæt impulsspændingsgeneratorer bruges almindeligvis i højspændingslaboratorier, udstyret med to sæt modstande, både til at generere lynimpulsspænding og til at generere driftsimpulsspænding. I henhold til reglerne er den tilladte afvigelse mellem den genererede driftsimpulsspændingsbølgeform og standardbølgeformen: spidsværdi, ±3 %; bølgehoved, ±20%; halv-spidsbelastningstid, ±60%. ② Dæmpet oscillationsbølge: Varigheden af ​​01-halvbølgen skal være 2000~3000μs, og amplituden af ​​02-halvbølgen bør groft nå op på 80% af amplituden af ​​01-halvbølgen. Den dæmpede oscillationsbølge induceres på højspændingssiden ved at bruge en kondensator til at aflade lavspændingssiden af ​​testtransformatoren. Denne metode bruges for det meste i on-site strømtransformers drift af bølgetest på understationer, ved at bruge den testede transformer selv til at generere testbølgeformer for at teste dens egen spændingsmodstandsevne.

Indholdet af driftsimpulsoverspændingstesten omfatter 5 punkter: ① driftsimpulsmodstandsspændingstest; ② 50% driftsimpuls flashover test; ③ nedbrydningstest; ④ spændingstid kurvetest (volt-sekund kurvetest); ⑤ driftsimpuls spænding bølge hoved Kurve test. De første fire tests er de samme som de tilsvarende testkrav i lynimpulsspændingstesten. Test nr. 5 er påkrævet til drift af stødudladningskarakteristika, fordi udladningsspændingen af ​​et langt luftgab under påvirkning af stødbølger i drift vil ændre sig med stødbølgehovedet. Ved en bestemt bølgehovedlængde, såsom 150μs, er udladningsspændingen lav, og dette bølgehoved kaldes det kritiske bølgehoved. Den kritiske bølgelængde øges lidt med mellemrummet.

DC modstå spænding test

Brug jævnstrøm til at teste elektrisk udstyrs isoleringsevne. Formålet er at: ① bestemme DC højspændingsudstyrs evne til at modstå jævnspænding; ② på grund af begrænsningen af ​​AC-teststrømforsyningskapaciteten skal du bruge DC-højspænding i stedet for AC-højspænding til at udføre spændingsmodstandstest på AC-udstyr med stor kapacitans.

DC-testspændingen genereres generelt af AC-strømforsyningen gennem en ensretterenhed og er faktisk en unipolær pulserende spænding. Der er en spændingsmaksimumværdi U ved bølgetoppen og en spændingsminimumsværdi U ved bølgedalen. Den såkaldte DC-testspændingsværdi refererer til den aritmetiske middelværdi af denne pulserende spænding, det vil sige, at vi naturligvis ikke ønsker, at pulsationen skal være for stor, så pulsationskoefficienten S for DC-testspændingen er fastsat til ikke at overstige 3 %, det vil sige, at DC-spændingen er opdelt i positive og negative polariteter. Forskellige polariteter har forskellige virkningsmekanismer på forskellige isoleringer. En polaritet skal angives i testen. Generelt bruges en polaritet, der i høj grad tester isoleringsydelsen, til testen.

Normalt bruges et enkelttrins halv-bølge eller fuldbølge ensretterkredsløb til at generere høj jævnspænding. På grund af begrænsningen af ​​den nominelle spænding af kondensatoren og højspændingssiliciumstakken kan dette kredsløb generelt udsende 200~300kV. Hvis der kræves højere jævnspænding, kan kaskademetoden anvendes. Udgangsspændingen fra kaskade-DC-spændingsgeneratoren kan være 2n gange spidsspændingen for effekttransformatoren, hvor n repræsenterer antallet af serieforbindelser. Spændingsfaldet og krusningsværdien af ​​denne enheds udgangsspænding er funktioner af antallet af serier, belastningsstrøm og AC-netfrekvens. Hvis der er for mange serier, og strømmen er for stor, vil spændingsfaldet og pulseringen nå uacceptable niveauer. Denne kaskade-DC-spændingsgenererende enhed kan udsende en spænding på omkring 2000-3000kV og en udgangsstrøm på kun titusinder af milliampere. Når man laver kunstige miljøtests, kan præ-afladningsstrømmen nå op på flere hundrede milliampere eller endda 1 ampere. På dette tidspunkt bør en tyristorspændingsstabiliserende enhed tilføjes for at forbedre kvaliteten af ​​udgangsspændingen. Det er påkrævet, at når varigheden er 500ms og amplituden er 500mA. Når præ-afladningsstrømimpulsen løber igennem én gang pr. sekund, overstiger det forårsagede spændingsfald ikke 5%.

I den isolationsforebyggende test af elsystemudstyr (se isolationstest) bruges jævnstrømshøjspænding ofte til at måle lækstrøm og isolationsmodstand af kabler, kondensatorer osv., og isolationsmodstandsspændingstesten udføres også. Tests har vist, at når frekvensen er i området fra 0,1 til 50Hz, er spændingsfordelingen inde i flerlagsmediet grundlæggende fordelt efter kapacitansen. Derfor kan spændingsmodstandstesten ved hjælp af 0,1Hz ultra-lav frekvens svare til strømfrekvensmodstandsspændingstesten, som undgår brug af stor spændingsmodstandsspænding. Sværhedsgraden af ​​kapacitets-AC-modstandsspændingstestudstyr kan også afspejle isoleringstilstanden af ​​det udstyr, der testes. På nuværende tidspunkt udføres ultra-lavfrekvente modstå spændingstests på endeisolering af motorer, som anses for at være mere effektive end effektfrekvens modstå spændingstest.

Weshine Electric Manufacturing Co., Ltd.