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1、高电压试验设备和实验技术概论戴金樑卧龙电气集团杭州研究院有限公司310052摘要：20世纪以来，随着电能应用的日益广泛，电力系统所覆盖的范围越来越大，传输的电能也越来越多，这就要求电力系统的输电电压等级不断提高。就世界范围而言，输电线路经历了110、150、230千伏的高压，287、400、500、735～765千伏的超高压和1150千伏的特高压（工业试验线路）的发展。关键词：高压试验设备实验标准绝缘中图分类号：TM51文献标识码：A文章编号：1高压电概论工程上把1000伏及以上的交流供电电压称为高电压。高电压技术所涉及的高电压类型有直流电压、工频交
2、流电压和持续时间为毫秒级的操作过电压、微秒级的雷电过电压、纳秒级的核致电磁脉冲(NEMP)等。60年代以来，为了适应大城市电力负荷日益增长的需要，以及克服城市架空输电线路走廊用地的困难，地下高压电缆输电发展迅速（由220、275、345千伏发展到70年代的400、500千伏电缆线路）；同时，为减少变电所占地面积和保护城市环境，全封闭气体绝缘组合电器(GIS)得到越来越广泛的应用。这些都提出许多高电压技术的新问题。2高压试验设备选型2.1工频高压试验设备工频高电压由高电压试验变压器产生,作用于被试电气设备的绝缘时可考核其在长时间工作电压和瞬间内部过电压
3、条件下的绝缘能力;同时,高电压试验变压器还可对高压输电线路的气体绝缘间隙、静电感应电晕损耗等项目进行试验研究。高电压试验室采用的工频试验变压器电压值需满足内部过电压要求,因此试验变压器的工频输出电压将远超电力变压器标称电压。工频试验变压器额定电压为:Un=k1k2kзUmax=1OO5kV式中,以为工频试验变压器的额定电压,kV;k1为考虑变压器长期运行后绝缘老化的安全系数,取1.1;k2为考虑变压器串级运行电压分布不均匀的系数,取1.05;kз为考虑外绝缘放电等研究性试验的绝缘裕度系数,取1.3;Umax拟为最高试验电压,kV,330kV等级产品最
4、高工频干/湿耐受电压为669kV(考虑海拔高度影响)"-9工频试验变压器额定电流为:In=UmaxωC×10式中,In为工频试验变压器的额定电流,A;C为试品的工频电容和试验变压器本体、高压引线等的杂散电容之和对于330kV等级套管、避雷器或绝缘子,其电容量一般不大于1000pF,杂散电容一般不大于1OOOpF,故C取200pF,计算可得In=0.42A考虑研究性试验的绝缘裕度系数kз=1.3,则In=0.55A2.2冲击电压试验设备电力输电线路及相关设备常会受到由雷电、操作、瞬变过程等引起的高压冲击。因此,除了对设备进行常规的工频过电压试验外,还要
5、进行高压冲击试验,以检验设备绝缘耐受过电压的能力，试验电压的波形可以分为雷电冲击全波、操作冲击电压波、截波。冲击电压发生器额定电压为:Un=k1k2kзUmax/η=2745～3050kV式中：Un为冲击电压发生器的额定电压,kV；k1为考虑冲击电压发生器长期工作后绝缘老化的安全系数,取1.1；k2为考虑各级充电电压分布不均匀的系数，取1.05；kз为考虑外绝缘放电等研究性试验的绝缘裕度系数,取1.3;η为冲击电压发生器的效率，雷电冲击时取0.8，操作冲击时取0.65；Umax为最高试验电压,雷电冲击时取1625kV,操作冲击时取1188kV。冲击电
6、压发生器冲击电容为:C1=(5～10)C2=10000～20000pF式中,C2为负荷电容,包括试品的人口电容、分压器的入口电容及发生器本体、高压引线等的对地杂散电容。试品的人口电容一般不超过700pF，分压器的人口电容一般约为300pF，杂散电容约为1000pF，故C2取2000pF。按照实际经验,闪络试验时,若主电容较小,会不利于电弧通道的形成,且弧压降较大,放电电压偏高,试验数据误差将增大。因此冲击电压发生器多采用较大的冲击电容,一般使Cn值大于0.03pF。该发牛器为环氧支柱塔式组合结构,由充电装置、本体、陡波装置、截波装置、控制装置、测量设
7、备等组成。充电装置包括恒流装置!可控硅(晶闸管)、充电变压器、保护电阻、高压硅堆、自动接地装置、直流电阻分压器;本体则是不对称充电方式,将波头、波尾电阻分散至各级回路中形成高效率的放电回路。试验方法进行高电压试验需要有正确的试验方法，如耐压试验、介质损耗试验、局部放电试验等。高压电工设备外绝缘的介电强度，受气压、温度、湿度、风沙、污秽、雨水、射线等因素的影响，需要有不同条件下的换算法和等效的试验方法。高电压测量装置和测量技术是正确进行高电压试验的基础。对不同类型的高电压需采用不同的测量装置。如测量直流电压或低频交流电压的有效值用高压静电电压表；测单次
8、短脉冲(微秒或纳秒级)用高压示波器，测高电压下的脉冲大电流一般用罗戈夫斯基线圈。此外常用的高电压测量装置还有
