电力系统中的高压电气设备在投入运行之前需要进行冲击电压试验来检验其在过电压作用下的绝缘性能。 [1] 随着电力科技的发展,需要进行冲击电压试验的试品种类日益增多。冲击电压发生器是一种产生雷电冲击电压波及操作过电压波等脉冲波的高电压发生装置,是高压试验室的基本试验设备。
冲击电压发生器通常都采用Marx回路,如图1所示。图中C为级电容,它们由充电电阻R 并联起来,通过整流回路T-D-r充电到V。此时,因保护电阻r 一般比R 约大10倍,它不仅保护了整流设备,而且还能各级电容充电比较均匀。在第1级中g0为点火球隙,由点火脉冲起动;其他各级中g为中间球隙,它们调整在g0起动后逐个动作。这些球隙在回路中起控制开关的作用,当它们都动作后,所有级电容C 就通过各级的波头电阻Rf串联起来,并向负荷电容C0充电。此时,串联后的总电容为C/n,总电压为nV。n为发生器回路的级数。由于C0较小,很快就充满电,随后它将与级电容C一起通过各级的波尾电阻Rt放电。这样,在负荷电容C0上就形成一很高电压的短暂脉冲波形的冲击电压。在此短暂的期间内,因充电电阻R 远大于Rf和Rt,因而它们起着各级之间隔离电阻的作用。冲击电压发生器利用多级电容器并联充电、串联放电来产生所需的电压,其波形可由改变Rf和Rt的阻值进行调整, 幅值由充电电压V 来调节,极性可通过倒换硅堆D两极来改变。
冲击发生器 生产时引用标准
GB311.1-1997高压输变电设备的绝缘配合
GB/T16927.1-1997高电压试验技术 一般试验要求
GB/T16927.2-1997高电压试验技术 测量系统
GB/T16896.1-1997高电压冲击试验用数字记录仪
GB/T16896.1-2005 高电压冲击测量仪器和软件
ZB F24 001-90冲击电压测量实施细则
GB813-89 冲击试验用示波器及峰值表
GB4704-92 脉冲电容器及直流电容器
JB/T9641-1999 《试验变压器》
DL/T 846.1-2003 高电压测试设备通用技术条件部分:高电压分压器测量系统
DL/T 846.2-2004 高电压测试设备通用技术条件第二部分:冲击电压测量系统
DL/T 848.5-2004 高压试验装置通用技术条件 第5部分:冲击电压发生器
DL/T557-94《高电压线路绝缘子陡波冲击试验、定义、试验方法和判据》
GB191 包装运标志
GB4208 外壳防护等级
电压等级不相同,而标准电压波形只对雷电冲击试验的电压都有不同的要求,冲击试验的判断结果,结合一些可靠的方法进行鉴定,这样才可以知道是否合格。
截波,也就是雷电波抵达变电所时出现了保护间隙或者是空气绝缘的所引起的波形。它是雷电全波在截断状态下产生的波形,电压骤降时将变成零。截断时刻,可以出现在波前,也可以是在波尾。截波试验,也是对变压器设备所作出的一种考验。试验回路,大体上包含下列几个关键组分:①发生器本体;②被试品;③截波装置;④测试系统;⑤测量分压器;⑥回路引线。
冲击发生器本体,还可由脉冲电容器、阻尼电阻以及球隙等诸多组件构成;截波装置,则可细分成脉冲电容器以及球隙等多个成分;分压器,有两个关键的部位,即高压和低压臂电阻,以及其他相关部件。
雷电冲击波通常指的是直击雷或者是感应雷,在架空线路或者是上空中金属管道上面产生冲击波,而这样的冲击波基本上是沿着线路两个方向或者是沿管道进行传递。而雷电冲击波在架空线路当中传播的速度约为 300m/μs,而在电缆当中的传播速度大约为 150m/μs,每一类型的冲击波的波形相差非常大。如果进行耐压试验的时候,波头为(1.5±0.2)μs,波长为(40±4)μs,其峰值电压应该取400~4800kV。在电力变压器雷电冲击试验中有各种各样的故障,为了样品的绝缘质量,其性质不能发生一点损坏,一般情况下,可以通过记录显示外加的电压波形图及其示伤电阻的电流而进行判断分析。
发生雷电冲击试验的时候,通过示伤电阻可以得到电流的波形,通过分压器来可以得到冲击电压的波形,故障判断通常采用,50%的电压和50%的电流波形与在全电压情况下进行详细对比,一般通过以下方法,假设正常的波形电压达到了50%,经过对重合程度的对比就可以知道变压器是否发生了损坏。
在进行变压器雷电冲击试验以后,还会进行工频耐压、倍频感应、局部放电、空载等试验项目,然而对于这些试验项目来讲,只是作为了一种辅助办法。
由于变压器在工频耐压、感应以及雷电冲击作用下的绝缘特性有着非常大的差异,在某个地方发生了故障,梯度和冲击电位会非常高,其它试验试很难发现,并且冲击电压截波的电位是不一样的,而全波的绕组电位梯度也是不一样的,并且电位的分布也是不一样的,截波和全波基本上都是运用了各自范围试验的结果进行分析判断。
电力变压器冲击试验的过程判断方法非常直观,对于变电力变压器冲击试验的过程判断方法非常直观,对于变压器油箱里面的声音,在变压器油箱里有烟类气体冒出来,变压器雷电冲击试验后,空载试验的损耗和空载电流明显增加。
但是,电力变压器在进行雷电冲击试验的时候,如果变压器绕组有少部分发现了损伤现象,达到了轻微击穿的程度,以上现象根本看不出来。现在,判断冲击故障基本的方法主要是波形比较法,也就是比较冲击试验在下降电压下以及全电压下的示伤电流波形和电压波形,看有没有发生畸变而进行分析判断。
近几年以来,技术人员再使用一个新的判断方法,函数传递法,这个方法刚被引进对冲击故障的检测进行研究,很多还需要进一步进行完善。