Penilaian keupayaan menahan voltan penebat peralatan elektrik.

Cara teknikal untuk menguji dan menilai penebat menahan keupayaan voltan peralatan elektrik. Struktur penebat perlu digunakan untuk mengasingkan bahagian hidup semua peralatan elektrik daripada bahagian yang dibumikan, atau daripada badan hidup bukan ekupotensi lain, untuk memastikan operasi normal peralatan. Kekuatan dielektrik bahan penebat tunggal dinyatakan sebagai kekuatan medan elektrik pecahan purata sepanjang ketebalan (unit ialah kV/cm). Struktur penebat peralatan elektrik, seperti penebat penjana dan transformer, terdiri daripada pelbagai bahan, dan bentuk strukturnya juga sangat kompleks. Sebarang kerosakan tempatan pada struktur penebat akan menyebabkan keseluruhan peralatan kehilangan prestasi penebatnya. Oleh itu, keupayaan penebat keseluruhan peralatan secara amnya hanya boleh dinyatakan oleh voltan ujian (unit: kV) yang boleh ditahannya. Voltan ujian tahan penebat boleh menunjukkan tahap voltan yang boleh ditahan oleh peralatan, tetapi ia tidak bersamaan dengan kekuatan penebat sebenar peralatan. Keperluan khusus untuk penyelarasan penebat sistem kuasa adalah untuk menyelaras dan merumus voltan ujian tahan penebat pelbagai peralatan elektrik untuk menunjukkan keperluan tahap penebat peralatan. Ujian voltan tahan penebat adalah ujian yang merosakkan (lihat ujian penebat). Oleh itu, untuk beberapa peralatan utama dalam operasi yang tidak mempunyai alat ganti atau memerlukan masa yang lama untuk dibaiki, anda harus mempertimbangkan dengan teliti sama ada untuk menjalankan ujian voltan tahan penebat.

Apabila pelbagai peralatan elektrik dalam sistem kuasa sedang berjalan, selain menahan voltan kerja AC atau DC, mereka juga akan mengalami pelbagai voltan lampau. Voltan lampau ini bukan sahaja tinggi dalam amplitud, tetapi juga mempunyai bentuk gelombang dan tempoh yang sangat berbeza daripada voltan kerja. Kesannya terhadap penebat dan mekanisme yang boleh menyebabkan kerosakan penebat juga berbeza. Oleh itu, adalah perlu untuk menggunakan voltan ujian yang sepadan untuk menjalankan ujian voltan tahan peralatan elektrik. Ujian voltan tahan penebat yang dinyatakan dalam piawaian Cina untuk sistem kuasa AC termasuk: ① ujian voltan tahan kekerapan kuasa jangka pendek (1 minit); ② kekerapan kuasa jangka panjang menahan ujian voltan; ③ Ujian voltan tahan DC; ④ mengendalikan ujian voltan tahan gelombang kejutan; ⑤Gelombang kejutan kilat menahan ujian voltan. Ia juga menetapkan bahawa prestasi penebat peralatan elektrik 3 hingga 220kv di bawah voltan kendalian frekuensi kuasa, voltan lampau sementara dan voltan lampau kendalian secara amnya diuji dengan ujian voltan tahan kekerapan kuasa jangka pendek, dan ujian hentaman operasi tidak diperlukan. Untuk peralatan elektrik 330 hingga 500kv, ujian hentaman operasi diperlukan untuk memeriksa prestasi penebat di bawah voltan lampau kendalian. Ujian voltan tahan kekerapan kuasa jangka panjang adalah ujian yang dijalankan untuk keadaan kemerosotan penebat dalaman dan pencemaran penebat luaran peralatan elektrik.

Piawaian ujian voltan tahan penebat mempunyai peraturan khusus di setiap negara. Piawaian Cina (GB311.1-83) menetapkan tahap penebat asas bagi peralatan penghantaran dan transformasi kuasa 3-500kv; Penghantaran kuasa 3-500kv dan peralatan transformasi impuls kilat menahan voltan, frekuensi kuasa satu minit menahan voltan; dan peralatan penghantaran dan transformasi kuasa 330-500kv Voltan tahan impuls untuk pengendalian peralatan elektrik. Jabatan pembuatan peralatan elektrik dan jabatan operasi sistem kuasa harus mematuhi piawaian semasa memilih item dan menguji nilai voltan untuk ujian voltan tahan.

Kekerapan kuasa menahan ujian voltan

Digunakan untuk menguji dan menilai keupayaan penebat peralatan elektrik untuk menahan voltan frekuensi kuasa. Voltan ujian hendaklah sinusoidal dan frekuensinya hendaklah sama dengan frekuensi sistem kuasa. Ia biasanya dinyatakan bahawa ujian voltan tahan satu minit digunakan untuk menguji keupayaan tahan voltan jangka pendek penebat, dan ujian voltan tahan jangka panjang digunakan untuk menguji kemerosotan progresif di dalam penebat, seperti nyahcas separa. kerosakan, kehilangan dielektrik, dan kerosakan haba yang disebabkan oleh arus bocor. Penebat luaran peralatan kuasa luar dipengaruhi oleh faktor persekitaran atmosfera. Selain ujian voltan tahan kekerapan kuasa dalam keadaan permukaan kering, ujian tahan voltan dalam persekitaran atmosfera simulasi buatan (seperti keadaan basah atau kotor) juga diperlukan.

Voltan sinusoidal AC boleh dinyatakan dalam bentuk nilai puncak atau nilai berkesan. Nisbah nilai puncak kepada nilai berkesan ialah punca kuasa dua. Bentuk gelombang dan kekerapan voltan ujian yang sebenarnya digunakan semasa ujian pasti akan menyimpang daripada peraturan standard. Piawaian Cina (GB311.3-83) menetapkan bahawa julat frekuensi voltan ujian hendaklah 45 hingga 55Hz, dan bentuk gelombang voltan ujian hendaklah hampir dengan gelombang sinus. Syaratnya ialah separuh gelombang positif dan negatif mestilah sama, dan nilai puncak dan nilai berkesan hendaklah sama. Nisbah adalah sama dengan ±0.07. Secara amnya, nilai voltan ujian yang dipanggil merujuk kepada nilai berkesan, yang dibahagikan dengan nilai puncaknya.

Bekalan kuasa yang digunakan untuk ujian terdiri daripada pengubah ujian voltan tinggi dan peranti pengawal selia voltan. Prinsip pengubah ujian adalah sama seperti pengubah kuasa am. Voltan keluaran terkadarnya harus memenuhi keperluan ujian dan memberi ruang untuk kelonggaran; voltan keluaran pengubah ujian hendaklah cukup stabil untuk tidak menyebabkan keluaran berubah akibat penurunan voltan arus pra-nyecas pada rintangan dalaman bekalan kuasa. Voltan turun naik dengan ketara untuk mengelakkan kesukaran pengukuran atau bahkan menjejaskan proses nyahcas. Oleh itu, bekalan kuasa ujian mesti mempunyai kapasiti yang mencukupi dan impedans dalaman hendaklah sekecil mungkin. Secara amnya, keperluan untuk kapasiti pengubah ujian ditentukan oleh berapa banyak arus litar pintas yang boleh dikeluarkan di bawah voltan ujian. Sebagai contoh, untuk ujian sampel kecil penebat pepejal, cecair atau gabungan dalam keadaan kering, arus litar pintas peralatan dikehendaki 0.1A; untuk ujian penebat memulihkan sendiri (penebat, suis pengasing, dsb.) dalam keadaan kering, arus litar pintas peralatan diperlukan Tidak kurang daripada 0.1A; untuk ujian hujan buatan penebat luaran, arus litar pintas peralatan dikehendaki tidak kurang daripada 0.5A; untuk ujian spesimen dengan dimensi yang lebih besar, arus litar pintas peralatan dikehendaki 1A. Secara umumnya, pengubah ujian dengan voltan berkadar rendah kebanyakannya menggunakan sistem 0.1A, yang membolehkan 0.1A mengalir secara berterusan melalui gegelung voltan tinggi pengubah. Sebagai contoh, kapasiti pengubah ujian 50kV ditetapkan kepada 5kVA, dan kapasiti pengubah ujian 100kV ialah 10kVA. Pengubah ujian dengan voltan berkadar lebih tinggi biasanya menggunakan sistem 1A, yang membolehkan 1A mengalir secara berterusan melalui gegelung voltan tinggi pengubah. Sebagai contoh, kapasiti pengubah ujian 250kV ialah 250kVA, dan kapasiti pengubah ujian 500kV ialah 500kVA. Oleh kerana dimensi keseluruhan peralatan ujian voltan yang lebih tinggi, Lebih besar, kapasitansi setara peralatan juga lebih besar, dan bekalan kuasa ujian perlu menyediakan lebih banyak arus beban. Voltan terkadar pengubah ujian tunggal adalah terlalu tinggi, yang akan menyebabkan beberapa kesukaran teknikal dan ekonomi semasa pembuatan. Voltan tertinggi pengubah ujian tunggal di China ialah 750kV, dan terdapat sangat sedikit pengubah ujian tunggal di dunia dengan voltan melebihi 750kV. Untuk memenuhi keperluan ujian voltan AC peralatan kuasa voltan ultra tinggi dan voltan ultra tinggi, beberapa pengubah ujian biasanya disambungkan secara bersiri untuk mendapatkan voltan tinggi. Sebagai contoh, tiga pengubah ujian 750kV disambungkan secara bersiri untuk mendapatkan voltan ujian 2250kV. Ini dipanggil pengubah ujian siri. Apabila transformer disambung secara bersiri, impedans dalaman meningkat dengan sangat cepat dan jauh melebihi jumlah algebra bagi impedans beberapa transformer. Oleh itu, bilangan transformer yang disambung secara bersiri selalunya terhad kepada 3. Transformer ujian juga boleh disambung secara selari untuk meningkatkan arus keluaran, atau disambungkan dalam bentuk △ atau Y untuk operasi tiga fasa.

Untuk melaksanakan ujian voltan tahan kekerapan kuasa pada sampel dengan kapasitans elektrostatik yang besar, seperti kapasitor, kabel dan penjana berkapasiti besar, peranti bekalan kuasa diperlukan untuk kedua-dua voltan tinggi dan berkapasiti besar. Akan ada kesukaran untuk merealisasikan peranti bekalan kuasa jenis ini. Sesetengah jabatan telah menggunakan peralatan ujian resonans siri voltan tinggi frekuensi kuasa (lihat peralatan ujian resonans siri voltan tinggi AC).

Impuls kilat menahan ujian voltan

Keupayaan penebat peralatan elektrik untuk menahan voltan impuls kilat diuji dengan simulasi buatan bentuk gelombang arus kilat dan nilai puncak. Mengikut keputusan pengukuran sebenar nyahcas kilat, adalah dipercayai bahawa bentuk gelombang kilat adalah lengkung dwi-eksponen unipolar dengan kepala gelombang yang panjangnya beberapa mikrosaat dan ekor gelombang yang panjangnya berpuluh-puluh mikrosaat. Kebanyakan kilat adalah kekutuban negatif. Piawaian pelbagai negara di seluruh dunia telah menentukur gelombang kejutan kilat standard sebagai: masa hadapan gelombang ketara T1=1.2μs, juga dikenali sebagai masa kepala gelombang; masa puncak gelombang separuh ketara T2=50μs, juga dikenali sebagai masa ekor gelombang (lihat rajah). Sisihan yang dibenarkan antara nilai puncak voltan dan bentuk gelombang yang dihasilkan oleh peranti ujian sebenar dan gelombang piawai ialah: nilai puncak, ±3%; masa kepala gelombang, ±30%; masa puncak separuh gelombang, ±20%; bentuk gelombang kilat standard biasanya dinyatakan sebagai 1.2 /50μs.

Voltan ujian impuls kilat dijana oleh penjana voltan impuls. Transformasi berbilang kapasitor penjana voltan impuls daripada selari kepada siri dicapai melalui banyak jurang bola pencucuhan, iaitu, berbilang kapasitor disambung secara bersiri apabila jurang bola pencucuhan dikawal untuk dilepaskan. Kelajuan kenaikan voltan pada peranti yang sedang diuji dan kelajuan penurunan voltan selepas nilai puncak boleh diselaraskan oleh nilai rintangan dalam litar kapasitor. Rintangan yang mempengaruhi kepala gelombang dipanggil rintangan kepala gelombang, dan rintangan yang mempengaruhi ekor gelombang dipanggil rintangan ekor gelombang. Semasa ujian, masa kepala gelombang yang telah ditetapkan dan masa puncak separuh gelombang gelombang voltan impuls piawai diperoleh dengan menukar nilai rintangan perintang kepala gelombang dan perintang ekor gelombang. Dengan menukar kekutuban dan amplitud voltan keluaran bekalan kuasa yang diperbetulkan, kekutuban yang diperlukan dan nilai puncak gelombang voltan impuls boleh diperolehi. Daripada ini, penjana voltan impuls antara ratusan ribu volt hingga beberapa juta volt atau bahkan berpuluh juta volt boleh direalisasikan. Voltan yang lebih tinggi bagi penjana voltan impuls yang direka dan dipasang oleh China ialah 6000kV.

Ujian voltan impuls kilat

Kandungan termasuk 4 item. ①Ujian voltan tahan hentaman: Ia biasanya digunakan untuk penebat bukan memulihkan sendiri, seperti penebat transformer, reaktor, dll. Tujuannya adalah untuk menguji sama ada peranti ini boleh menahan voltan yang ditentukan oleh gred penebat. ② 50% ujian flashover hentaman: Biasanya penebat pulih sendiri seperti penebat, celah udara, dsb. digunakan sebagai objek. Tujuannya adalah untuk menentukan nilai voltan U dengan kebarangkalian flashover 50%. Dengan sisihan piawai antara nilai voltan ini dan nilai flashover, kebarangkalian flashover lain juga boleh ditentukan, seperti nilai voltan flashover 5%. U biasanya dianggap sebagai voltan tahan. ③Ujian pecahan: Tujuannya adalah untuk menentukan kekuatan sebenar penebat. Terutamanya dijalankan di loji pembuatan peralatan elektrik. ④Ujian lengkung voltan masa (ujian lengkung voltan saat): Lengkung masa voltan menunjukkan hubungan antara voltan yang digunakan dengan kerosakan penebat (atau kilatan penebat porselin) dan masa. Lengkung volt-saat (V-t curve) boleh menyediakan asas untuk mempertimbangkan penyelarasan penebat antara peralatan yang dilindungi seperti transformer dan peralatan perlindungan seperti penangkap.

Selain menguji dengan gelombang penuh impuls kilat, kadangkala peralatan elektrik dengan belitan seperti transformer dan reaktor juga perlu diuji dengan gelombang terpotong dengan masa pemangkasan 2 hingga 5 μs. Pemangkasan boleh berlaku pada permulaan atau akhir gelombang. Penjanaan dan pengukuran gelombang terpotong ini dan penentuan tahap kerosakan yang disebabkan oleh peralatan semuanya agak rumit dan sukar. Oleh kerana prosesnya yang pantas dan amplitud yang tinggi, ujian voltan impuls kilat mempunyai keperluan teknikal yang tinggi untuk ujian dan pengukuran. Prosedur ujian terperinci, kaedah dan piawaian sering ditetapkan untuk rujukan dan pelaksanaan semasa menjalankan ujian.

Ujian lebihan voltan impuls operasi

Dengan mensimulasikan bentuk gelombang overvoltage impuls operasi sistem kuasa secara buatan, keupayaan penebat peralatan elektrik untuk menahan voltan impuls operasi diuji. Terdapat banyak jenis bentuk gelombang voltan lebih operasi dan puncak dalam sistem kuasa, yang berkaitan dengan parameter talian dan status sistem. Secara amnya, ia adalah gelombang ayunan yang dilemahkan dengan frekuensi antara puluhan Hz hingga beberapa kilohertz. Amplitudnya berkaitan dengan voltan sistem, yang biasanya dinyatakan sebagai beberapa kali voltan fasa, sehingga 3 hingga 4 kali voltan fasa. Gelombang kejutan operasi bertahan lebih lama daripada gelombang kejutan kilat dan mempunyai kesan yang berbeza pada penebat sistem kuasa. Untuk sistem kuasa 220kV dan ke bawah, ujian voltan tahan kekerapan kuasa jangka pendek boleh digunakan untuk lebih kurang menguji keadaan penebat peralatan di bawah voltan lampau kendalian. Untuk sistem dan peralatan voltan ultra tinggi dan voltan ultra tinggi 330kV dan ke atas, voltan lampau kendalian mempunyai kesan yang lebih besar pada penebat, dan ujian voltan frekuensi kuasa masa singkat tidak lagi boleh digunakan untuk menggantikan ujian voltan impuls operasi. Ia boleh dilihat daripada data ujian bahawa bagi jurang udara melebihi 2m, ketaklinearan voltan nyahcas operasi adalah ketara, iaitu, voltan tahan meningkat secara perlahan apabila jarak jurang meningkat, malah lebih rendah daripada frekuensi kuasa jangka pendek. voltan nyahcas. Oleh itu, penebat mesti diuji dengan mensimulasikan voltan impuls operasi.

Untuk jurang yang panjang, penebat dan peralatan penebat luaran, terdapat dua bentuk gelombang voltan ujian untuk mensimulasikan lebihan voltan operasi. ① Gelombang pereputan eksponen tidak berkala: serupa dengan gelombang kejutan kilat, kecuali masa kepala gelombang dan masa separuh puncak adalah lebih lama daripada panjang gelombang kejutan kilat. Suruhanjaya Elektroteknikal Antarabangsa mengesyorkan bahawa bentuk gelombang standard voltan impuls operasi ialah 250/2500μs; apabila bentuk gelombang standard tidak dapat memenuhi keperluan penyelidikan, 100/2500μs dan 500/2500μs boleh digunakan. Gelombang pereputan eksponen bukan berkala juga boleh dihasilkan oleh penjana voltan impuls. Prinsip penjanaan gelombang kejutan kilat pada asasnya adalah sama, kecuali rintangan kepala gelombang, rintangan ekor gelombang dan rintangan pengecasan mesti ditingkatkan berkali-kali. Satu set penjana voltan impuls biasanya digunakan dalam makmal voltan tinggi, dilengkapi dengan dua set perintang, kedua-duanya untuk menjana voltan impuls kilat dan untuk menjana voltan impuls operasi. Menurut peraturan, sisihan yang dibenarkan antara bentuk gelombang voltan impuls operasi yang dihasilkan dan bentuk gelombang piawai ialah: nilai puncak, ±3%; kepala gelombang, ±20%; masa separuh puncak, ±60%. ② Gelombang ayunan yang dilemahkan: Tempoh separuh gelombang 01 diperlukan untuk 2000~3000μs, dan amplitud separuh gelombang 02 sepatutnya mencapai kira-kira 80% daripada amplitud separuh gelombang 01. Gelombang ayunan yang dilemahkan diaruhkan pada bahagian voltan tinggi dengan menggunakan kapasitor untuk menyahcas bahagian voltan rendah pengubah ujian. Kaedah ini kebanyakannya digunakan dalam ujian gelombang operasi pengubah kuasa di tapak di pencawang, menggunakan pengubah yang diuji itu sendiri untuk menjana bentuk gelombang ujian untuk menguji keupayaan tahan voltannya sendiri.

Kandungan ujian overvoltan impuls operasi termasuk 5 item: ① ujian voltan tahan impuls operasi; ② 50% ujian kilat over impuls operasi; ③ ujian pecahan; ④ ujian lengkung masa voltan (ujian lengkung volt-saat); ⑤ mengendali ujian lengkung kepala gelombang voltan impuls. Empat ujian pertama adalah sama dengan keperluan ujian yang sepadan dalam ujian voltan impuls kilat. Ujian No. 5 diperlukan untuk ciri nyahcas hentakan operasi kerana voltan nyahcas bagi jurang udara yang panjang di bawah tindakan gelombang kejutan operasi akan berubah dengan kepala gelombang kejutan. Pada panjang kepala gelombang tertentu, seperti 150μs, voltan nyahcas adalah rendah, dan kepala gelombang ini dipanggil kepala gelombang kritikal. Panjang gelombang kritikal meningkat sedikit dengan panjang jurang.

Ujian voltan tahan DC

Gunakan kuasa DC untuk menguji prestasi penebat peralatan elektrik. Tujuannya adalah untuk: ① menentukan keupayaan peralatan elektrik voltan tinggi DC untuk menahan voltan DC; ② disebabkan oleh had kapasiti bekalan kuasa ujian AC, gunakan voltan tinggi DC dan bukannya voltan tinggi AC untuk menjalankan ujian tahan voltan pada peralatan AC berkapasiti besar.

Voltan ujian DC biasanya dijana oleh bekalan kuasa AC melalui peranti penerus, dan sebenarnya voltan berdenyut unipolar. Terdapat nilai maksimum voltan U pada puncak gelombang, dan nilai minimum voltan U pada palung gelombang. Nilai voltan ujian DC yang dipanggil merujuk kepada nilai min aritmetik voltan berdenyut ini, iaitu, jelas sekali kita tidak mahu denyutan terlalu besar, jadi pekali denyutan S voltan ujian DC ditetapkan tidak melebihi 3 %, iaitu voltan DC dibahagikan kepada kekutuban positif dan negatif. Polariti yang berbeza mempunyai mekanisme tindakan yang berbeza pada pelbagai penebat. Satu kekutuban mesti dinyatakan dalam ujian. Secara amnya, kekutuban yang menguji prestasi penebat dengan teruk digunakan untuk ujian.

Biasanya litar penerus separuh gelombang atau gelombang penuh satu peringkat digunakan untuk menjana voltan DC tinggi. Disebabkan oleh had voltan undian kapasitor dan timbunan silikon voltan tinggi, litar ini secara amnya boleh mengeluarkan 200~300kV. Jika voltan DC yang lebih tinggi diperlukan, kaedah lata boleh digunakan. Voltan keluaran penjana voltan DC lata boleh menjadi 2n kali voltan puncak pengubah kuasa, di mana n mewakili bilangan sambungan siri. Penurunan voltan dan nilai riak voltan keluaran peranti ini adalah fungsi bilangan siri, arus beban dan kekerapan sesalur AC. Jika terdapat terlalu banyak siri dan arus terlalu besar, penurunan voltan dan denyutan akan mencapai tahap yang tidak boleh ditoleransi. Peranti penjana voltan DC lata ini boleh mengeluarkan voltan kira-kira 2000-3000kV dan arus keluaran hanya berpuluh miliampere. Apabila melakukan ujian persekitaran buatan, arus pra-pelepasan boleh mencapai beberapa ratus miliamp, atau bahkan 1 amp. Pada masa ini, peranti penstabil voltan thyristor perlu ditambah untuk meningkatkan kualiti voltan keluaran. Ia dikehendaki apabila tempoh 500ms dan amplitud ialah 500mA Apabila nadi arus pra-pelepasan mengalir melalui sekali sesaat, penurunan voltan yang disebabkan tidak melebihi 5%.

Dalam ujian pencegahan penebat peralatan sistem kuasa (lihat ujian penebat), voltan tinggi DC sering digunakan untuk mengukur arus bocor dan rintangan penebat kabel, kapasitor, dll., dan ujian voltan tahan penebat juga dilakukan. Ujian telah menunjukkan bahawa apabila frekuensi berada dalam julat 0.1 hingga 50Hz, pengagihan voltan di dalam medium berbilang lapisan pada asasnya diagihkan mengikut kapasiti. Oleh itu, ujian tahan voltan menggunakan frekuensi ultra rendah 0.1Hz boleh bersamaan dengan ujian voltan tahan frekuensi kuasa, yang mengelakkan penggunaan voltan tahan voltan besar. Kesukaran peralatan ujian voltan kapasiti AC juga boleh mencerminkan keadaan penebat peralatan yang sedang diuji. Pada masa ini, ujian voltan tahan frekuensi ultra rendah dijalankan pada penebat hujung motor, yang dianggap lebih berkesan daripada ujian voltan tahan frekuensi kuasa.

Weshine Electric Manufacturing Co., Ltd.