Evaluering av spenningsmotstandsevnen til elektrisk utstyrsisolasjon.

Et teknisk middel for å teste og evaluere isolasjonsmotstandsevnen til elektrisk utstyr. Isolasjonsstrukturer må brukes for å isolere de strømførende delene av alt elektrisk utstyr fra de jordede delene, eller fra andre ikke-ekvipotensiale strømførende kropper, for å sikre normal drift av utstyret. Den dielektriske styrken til et enkelt isolasjonsmateriale uttrykkes som den gjennomsnittlige elektriske feltstyrken langs tykkelsen (enheten er kV/cm). Isolasjonsstrukturen til elektrisk utstyr, for eksempel isolasjon av generatorer og transformatorer, er sammensatt av en rekke materialer, og den strukturelle formen er også ekstremt kompleks. Enhver lokal skade på isolasjonsstrukturen vil føre til at hele utstyret mister sin isolasjonsytelse. Derfor kan utstyrets samlede isolasjonsevne generelt bare uttrykkes ved testspenningen (enhet: kV) det tåler. Isolasjonsmotstandstestspenningen kan indikere spenningsnivået som utstyret tåler, men det tilsvarer ikke den faktiske isolasjonsstyrken til utstyret. Det spesifikke kravet for koordinering av kraftsystemisolasjon er å koordinere og formulere isolasjonsmotstandstestspenningen til forskjellig elektrisk utstyr for å indikere isolasjonsnivåkravene til utstyret. Isolasjonsmotstandsspenningstesten er en destruktiv test (se isolasjonstest). Derfor, for noe nøkkelutstyr i drift som mangler reservedeler eller trenger lang tid å reparere, bør du nøye vurdere om du skal utføre isolasjonsmotstandsspenningstesten.

Når diverse elektrisk utstyr i kraftsystemet er i gang, vil de i tillegg til å tåle AC eller DC arbeidsspenning også lide av ulike overspenninger. Disse overspenningene er ikke bare høye i amplitude, men har også bølgeformer og varigheter som er svært forskjellige fra arbeidsspenningen. Deres effekter på isolasjon og mekanismene som kan forårsake isolasjonsbrudd er også forskjellige. Derfor er det nødvendig å bruke den tilsvarende testspenningen for å utføre tålespenningstesten av elektrisk utstyr. Isolasjonsmotstandstestene spesifisert i kinesiske standarder for vekselstrømsystemer inkluderer: ① korttids (1 minutt) strømfrekvensmotstandsspenningstest; ② langsiktig strømfrekvens tåle spenningstest; ③ DC tåle spenning test; ④ drift sjokkbølge tåle spenning test; ⑤Lyn sjokkbølge tåler spenningstest. Den fastsetter også at isolasjonsytelsen til 3 til 220kv elektrisk utstyr under strømfrekvensdriftsspenning, midlertidig overspenning og driftsoverspenning generelt testes ved en korttidstest av strømfrekvensmotstandsspenning, og driftsstøttesten er ikke nødvendig. For elektrisk utstyr på 330 til 500kv kreves en driftsstøttest for å kontrollere isolasjonsytelsen under driftsoverspenning. Den langsiktige strømfrekvensmotstandstesten er en test utført for tilstanden til intern isolasjonsforringelse og ekstern isolasjonsforurensning av elektrisk utstyr.

Isolasjonsmotstandsspenningsteststandarder har spesifikke forskrifter i hvert land. Kinesiske standarder (GB311.1-83) fastsetter grunnlinjeisolasjonsnivået på 3-500kv kraftoverførings- og transformasjonsutstyr; 3-500kv kraftoverføring og transformasjonsutstyr lynimpuls tåler spenning, ett minutts strømfrekvens tåler spenning; og 330-500kv kraftoverførings- og transformasjonsutstyr Impulsmotstandsspenning for drift av elektrisk utstyr. Avdelingen for produksjon av elektrisk utstyr og driftsavdelingen for kraftsystemet bør overholde standardene når de velger elementer og testspenningsverdier for tålespenningstesten.

Strømfrekvens tåler spenningstest

Brukes til å teste og evaluere evnen til elektrisk utstyrsisolasjon til å motstå strømfrekvensspenning. Testspenningen skal være sinusformet og frekvensen skal være den samme som kraftsystemets frekvens. Det er vanligvis spesifisert at en tålespenningstest på ett minutt brukes til å teste isolasjonens kortsiktige spenningsmotstandsevne, og en langsiktig tålespenningstest brukes til å teste den progressive forringelsen inne i isolasjonen, for eksempel delvis utladning skade, dielektrisk tap og termisk skade forårsaket av lekkasjestrøm. Den ytre isolasjonen til utendørs kraftutstyr påvirkes av atmosfæriske miljøfaktorer. I tillegg til spenningstesten for strømfrekvensen i tørr overflate, kreves det også en spenningsmotstandstest i et kunstig simulert atmosfærisk miljø (som våt eller skitten tilstand).

AC sinusformet spenning kan uttrykkes i form av toppverdi eller effektiv verdi. Forholdet mellom toppverdi og effektiv verdi er kvadratrot to. Bølgeformen og frekvensen til testspenningen som faktisk brukes under testen vil uunngåelig avvike fra standardforskriftene. Kinesiske standarder (GB311.3-83) fastsetter at frekvensområdet til testspenningen skal være 45 til 55Hz, og bølgeformen til testspenningen skal være nær en sinusbølge. Betingelsene er at de positive og negative halvbølgene skal være nøyaktig like, og toppverdien og den effektive verdien skal være den samme. Forholdet er lik ±0,07. Generelt refererer den såkalte testspenningsverdien til den effektive verdien, som deles på toppverdien.

Strømforsyningen som brukes til testen består av en høyspent testtransformator og en spenningsregulerende enhet. Prinsippet til testtransformatoren er det samme som for den generelle krafttransformatoren. Dens nominelle utgangsspenning bør oppfylle testkravene og gi rom for spillerom; utgangsspenningen til testtransformatoren bør være stabil nok til at utgangen ikke endres på grunn av spenningsfallet til førutladningsstrømmen på den interne motstanden til strømforsyningen. Spenningen svinger betydelig for å unngå målevansker eller til og med påvirke utladningsprosessen. Derfor må teststrømforsyningen ha tilstrekkelig kapasitet og den interne impedansen bør være så liten som mulig. Generelt er kravene til kapasiteten til testtransformatoren bestemt av hvor mye kortslutningsstrøm den kan gi ut under testspenningen. For eksempel, for testing av små prøver av fast, flytende eller kombinasjonsisolasjon i tørr tilstand, må kortslutningsstrømmen til utstyret være 0,1A; for test av selvgjenopprettende isolasjon (isolatorer, skillebrytere, etc.) i tørr tilstand, kreves kortslutningsstrømmen til utstyret Ikke mindre enn 0,1A; for kunstig regntester av ekstern isolasjon må kortslutningsstrømmen til utstyret ikke være mindre enn 0,5A; for tester av prøver med større dimensjoner kreves det at kortslutningsstrømmen til utstyret er 1A. Generelt sett bruker testtransformatorer med lavere nominelle spenninger for det meste 0,1A-systemet, som lar 0,1A kontinuerlig strømme gjennom høyspentspolen til transformatoren. For eksempel er kapasiteten til en 50kV testtransformator satt til 5kVA, og kapasiteten til en 100kV testtransformator er 10kVA. Testtransformatorer med høyere nominelle spenninger bruker vanligvis 1A-systemet, som lar 1A kontinuerlig strømme gjennom høyspentspolen til transformatoren. For eksempel er kapasiteten til 250kV testtransformatoren 250kVA, og kapasiteten til 500kV testtransformatoren er 500kVA. På grunn av de generelle dimensjonene til testutstyret med høyere spenning, Larger, er den ekvivalente kapasitansen til utstyret også større, og teststrømforsyningen må gi mer belastningsstrøm. Nominell spenning til en enkelt testtransformator er for høy, noe som vil forårsake noen tekniske og økonomiske vanskeligheter under produksjonen. Den høyeste spenningen til en enkelt testtransformator i Kina er 750kV, og det er svært få enkelttesttransformatorer i verden med en spenning over 750kV. For å møte behovene til AC-spenningstesting av ultra-høyspent og ultra-høyspent kraftutstyr, er flere testtransformatorer vanligvis koblet i serie for å oppnå høy spenning. For eksempel er tre 750kV testtransformatorer koblet i serie for å oppnå en 2250kV testspenning. Dette kalles en serietesttransformator. Når transformatorene er koblet i serie, øker den interne impedansen veldig raskt og overstiger i stor grad den algebraiske summen av impedansene til flere transformatorer. Derfor er antall seriekoblede transformatorer ofte begrenset til 3. Testtransformatorene kan også kobles parallelt for å øke utgangsstrømmen, eller kobles i △- eller Y-form for trefasedrift.

For å utføre strømfrekvensmotstandstester på prøver med stor elektrostatisk kapasitet, som kondensatorer, kabler og generatorer med stor kapasitet, kreves det at strømforsyningsenheten er både høyspent og stor kapasitet. Det vil være vanskeligheter med å realisere denne typen strømforsyningsenhet. Noen avdelinger har tatt i bruk strømfrekvens høyspenningsresonanstestutstyr (se AC høyspenningsresonanstestutstyr).

Lynimpuls tåler spenningstest

Evnen til elektrisk utstyrsisolasjon til å motstå lynimpulsspenning testes ved kunstig å simulere lynstrømbølgeformer og toppverdier. I følge de faktiske måleresultatene av lynutladning antas det at lynbølgeformen er en unipolar bi-eksponensiell kurve med et bølgehode som er flere mikrosekunder lang og en bølgehale som er titalls mikrosekunder lang. De fleste lyn er negativ polaritet. Standardene til forskjellige land rundt om i verden har kalibrert standard lynsjokkbølge som: tilsynelatende bølgefronttid T1=1,2μs, også kjent som bølgehodetid; tilsynelatende halvbølgetopptid T2=50μs, også kjent som bølgehaletid (se figur). Det tillatte avviket mellom spenningstoppverdien og bølgeformen generert av den faktiske testenheten og standardbølgen er: toppverdi, ±3 %; bølgehodetid, ±30 %; halvbølgetopptid, ±20 %; standard lynbølgeform uttrykkes vanligvis som 1,2 /50μs.

Lynimpulstestspenningen genereres av en impulsspenningsgenerator. Transformasjonen av de multiple kondensatorene til impulsspenningsgeneratoren fra parallell til serie oppnås gjennom mange tenningskulegap, det vil si at flere kondensatorer er koblet i serie når tenningskulegapene styres til utlading. Hastigheten på spenningsøkningen på enheten som testes og hastigheten på spenningsfallet etter toppverdien kan justeres med motstandsverdien i kondensatorkretsen. Motstanden som påvirker bølgehodet kalles bølgehodemotstanden, og motstanden som påvirker bølgehalen kalles bølgehalemotstanden. Under testen oppnås den forhåndsbestemte bølgehodetiden og halvbølgetopptiden for standard impulsspenningsbølgen ved å endre motstandsverdiene til bølgehodemotstanden og bølgehalemotstanden. Ved å endre polariteten og amplituden til den likerettede strømforsyningens utgangsspenning, kan den nødvendige polariteten og toppverdien til impulsspenningsbølgen oppnås. Fra dette kan impulsspenningsgeneratorer som strekker seg fra hundretusenvis av volt til flere millioner volt eller til og med titalls millioner volt realiseres. Den høyere spenningen til impulsspenningsgeneratoren designet og installert av Kina er 6000kV.

Lynimpulsspenningstest

Innholdet inkluderer 4 elementer. ①Slagmotstandsspenningstest: Den brukes vanligvis til ikke-selvgjenopprettende isolasjon, for eksempel isolasjon av transformatorer, reaktorer osv. Hensikten er å teste om disse enhetene tåler spenningen spesifisert av isolasjonsgraden. ② 50 % slagoverslagstest: Vanligvis brukes selvgjenopprettende isolasjon som isolatorer, luftspalter osv. som objekter. Hensikten er å bestemme spenningsverdien U med en overslagssannsynlighet på 50 %. Med standardavviket mellom denne spenningsverdien og overslagsverdien kan også andre overslagssannsynligheter bestemmes, for eksempel en 5 % overslagsspenningsverdi. U blir generelt sett på som motstandsspenningen. ③ Sammenbruddstest: Hensikten er å bestemme den faktiske styrken til isolasjonen. Hovedsakelig utført i produksjonsanlegg for elektrisk utstyr. ④Spennings-tid-kurvetest (Volt-sekund-kurvetest): Spennings-tid-kurven viser forholdet mellom påført spenning og isolasjonsskade (eller porselensisolasjonsoverslag) og tid. Volt-sekund-kurven (V-t-kurven) kan gi grunnlag for å vurdere isolasjonskoordineringen mellom beskyttet utstyr som transformatorer og verneutstyr som avledere.

I tillegg til å teste med hele bølgen av lynimpulser, må noen ganger elektrisk utstyr med viklinger som transformatorer og reaktorer også testes med trunkerte bølger med en trunkeringstid på 2 til 5 μs. Trunkering kan forekomme i begynnelsen eller slutten av bølgen. Generering og måling av denne avkortede bølgen og bestemmelse av graden av skade på utstyret er relativt komplisert og vanskelig. På grunn av sin raske prosess og høye amplitude har lynimpulsspenningstesten høye tekniske krav til testing og måling. Detaljerte testprosedyrer, metoder og standarder er ofte fastsatt for referanse og implementering ved gjennomføring av tester.

Driftsimpuls overspenningstest

Ved kunstig å simulere kraftsystemets driftsimpulsoverspenningsbølgeform, testes evnen til isolasjonen til elektrisk utstyr til å motstå driftsimpulsspenningen. Det er mange typer driftsoverspenningsbølgeformer og -topper i kraftsystemer, som er relatert til linjeparametere og systemstatus. Generelt er det en dempet oscillasjonsbølge med en frekvens som varierer fra titalls Hz til flere kilohertz. Dens amplitude er relatert til systemspenningen, som vanligvis uttrykkes som flere ganger fasespenningen, opptil 3 til 4 ganger fasespenningen. Driftsjokkbølger varer lenger enn lynsjokkbølger og har forskjellige effekter på isolasjonen til kraftsystemet. For kraftsystemer på 220kV og under, kan kortvarige strømfrekvensmotstandstester brukes til å omtrent teste tilstanden til utstyrsisolasjonen under driftsoverspenning. For ultrahøyspent- og ultrahøyspentsystemer og utstyr på 330kV og over, har driftsoverspenning større innvirkning på isolasjonen, og korttidsstrømfrekvensspenningstester kan ikke lenger brukes til å tilnærmet erstatte driftsimpulsspenningstester. Det kan sees fra testdataene at for luftgap over 2m er ikke-lineariteten til driftsutladningsspenningen betydelig, det vil si at motstandsspenningen øker sakte når gapavstanden øker, og er enda lavere enn den kortsiktige strømfrekvensen utladningsspenning. Derfor må isolasjonen testes ved å simulere driftsimpulsspenningen.

For lange gap, isolatorer og utstyrs utvendig isolasjon, er det to testspenningsbølgeformer for å simulere driftsoverspenning. ① Ikke-periodisk eksponentiell forfallsbølge: ligner på lynsjokkbølge, bortsett fra at bølgehodetiden og halvtopptiden er mye lengre enn lynsjokkbølgelengden. Den internasjonale elektrotekniske kommisjonen anbefaler at standardbølgeformen for driftsimpulsspenning er 250/2500μs; når standardbølgeformen ikke kan oppfylle forskningskravene, kan 100/2500μs og 500/2500μs brukes. Ikke-periodiske eksponentielle henfallsbølger kan også genereres av impulsspenningsgeneratorer. Prinsippet for å generere lynsjokkbølger er i utgangspunktet det samme, bortsett fra at bølgehodemotstanden, bølgehalemotstanden og lademotstanden må økes mange ganger. Et sett med impulsspenningsgeneratorer brukes ofte i høyspentlaboratorier, utstyrt med to sett med motstander, både for å generere lynimpulsspenning og for å generere driftsimpulsspenning. I henhold til forskrifter er det tillatte avviket mellom den genererte driftsimpulsspenningsbølgeformen og standardbølgeformen: toppverdi, ±3 %; bølgehode, ±20%; halvstopptid, ±60 %. ② Dempet oscillasjonsbølge: Varigheten av 01-halvbølgen må være 2000~3000μs, og amplituden til 02-halvbølgen skal omtrent nå 80% av amplituden til 01-halvbølgen. Den dempede oscillasjonsbølgen induseres på høyspenningssiden ved å bruke en kondensator for å utlade lavspenningssiden av testtransformatoren. Denne metoden brukes mest i krafttransformatorer som driver bølgetester på transformatorstasjoner, og bruker selve den testede transformatoren til å generere testbølgeformer for å teste sin egen spenningsmotstandsevne.

Innholdet i driftsimpulsoverspenningstesten inkluderer 5 elementer: ① driftsimpulsmotstandsspenningstest; ② 50 % driftsimpulsoverslagstest; ③ sammenbrudd test; ④ spenningstidskurvetest (volt-sekund kurvetest); ⑤ driftsimpuls spenning bølgehode Kurvetest. De fire første testene er de samme som de tilsvarende testkravene i lynimpulsspenningstesten. Test nr. 5 er nødvendig for drift av sjokkutladningskarakteristikk fordi utladningsspenningen til et langt luftgap under påvirkning av sjokkbølger vil endre seg med sjokkbølgehodet. Ved en viss bølgehodelengde, for eksempel 150μs, er utladningsspenningen lav, og dette bølgehodet kalles det kritiske bølgehodet. Den kritiske bølgelengden øker litt med gaplengden.

DC tåle spenningstest

Bruk likestrøm for å teste isolasjonsytelsen til elektrisk utstyr. Hensikten er å: ① bestemme evnen til DC høyspent elektrisk utstyr til å motstå likespenning; ② på grunn av begrensningen i AC-teststrømforsyningskapasiteten, bruk DC-høyspenning i stedet for AC-høyspenning for å utføre spenningsmotstandstester på AC-utstyr med stor kapasitans.

DC-testspenningen genereres vanligvis av AC-strømforsyningen gjennom en likeretterenhet, og er faktisk en unipolar pulserende spenning. Det er en spenningsmaksimumsverdi U ved bølgetoppen, og en spenningsminimumsverdi U ved bølgedalen. Den såkalte DC-testspenningsverdien refererer til den aritmetiske middelverdien til denne pulserende spenningen, det vil si at vi tydeligvis ikke vil at pulseringen skal være for stor, så pulsasjonskoeffisienten S for DC-testspenningen er fastsatt til å ikke overstige 3 %, det vil si at likespenningen er delt inn i positive og negative polariteter. Ulike polariteter har ulike virkningsmekanismer på ulike isolasjoner. En polaritet må spesifiseres i testen. Generelt brukes en polaritet som tester isolasjonsytelsen alvorlig for testen.

Vanligvis brukes en ett-trinns halvbølge eller fullbølge likeretterkrets for å generere høy likespenning. På grunn av begrensningen av merkespenningen til kondensatoren og høyspent silisiumstabelen, kan denne kretsen generelt gi ut 200~300kV. Hvis høyere likespenning er nødvendig, kan kaskademetoden brukes. Utgangsspenningen til kaskade likespenningsgeneratoren kan være 2n ganger toppspenningen til krafttransformatoren, hvor n representerer antall seriekoblinger. Spenningsfallet og krusningsverdien til utgangsspenningen til denne enheten er funksjoner av antall serier, belastningsstrøm og AC-nettfrekvens. Hvis det er for mange serier og strømmen er for stor, vil spenningsfallet og pulseringen nå utålelige nivåer. Denne kaskade-likespenningsgenererende enheten kan gi ut en spenning på omtrent 2000-3000kV og en utgangsstrøm på bare titalls milliampere. Når du utfører kunstige miljøtester, kan pre-utladningsstrømmen nå flere hundre milliampere, eller til og med 1 ampere. På dette tidspunktet bør en tyristorspenningsstabiliserende enhet legges til for å forbedre kvaliteten på utgangsspenningen. Det kreves at når varigheten er 500ms og amplituden er 500mA. Når pre-utladingsstrømpulsen flyter gjennom en gang per sekund, vil spenningsfallet ikke overstige 5%.

I den isolasjonsforebyggende testen av kraftsystemutstyr (se isolasjonstest) brukes ofte DC høyspenning for å måle lekkasjestrøm og isolasjonsmotstand til kabler, kondensatorer osv., og isolasjonsmotstandsspenningstesten utføres også. Tester har vist at når frekvensen er i området 0,1 til 50Hz, er spenningsfordelingen inne i flerlagsmediet i utgangspunktet fordelt i henhold til kapasitansen. Derfor kan spenningsmotstandstesten ved bruk av 0,1Hz ultralav frekvens tilsvare strømfrekvensmotstandstesten, som unngår bruk av høy spenningsmotstandsspenning. Vanskeligheten med kapasitet AC-motstå spenningstestutstyr kan også gjenspeile isolasjonstilstanden til utstyret som testes. For tiden utføres ultralavfrekvente motstandsspenningstester på endeisolasjonen til motorer, som anses å være mer effektive enn strømfrekvensmotstandstester.

Weshine Electric Manufacturing Co., Ltd.