工频耐压.docx

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工频耐压

工频交流耐压试验

　　工频交流耐压试验（withstandtestofpowerfrequencyalternatingcurrent）检验电气设备绝缘耐受工频电压作用能力的试验。

对220kV及以下电气设备也用它来检验绝缘耐受操作过电压，暂时过电压的能力。

试验时，按规定将被试品接入试验回路，逐步升高电压至标准规定的额定工频耐受电压值，保持1min，然后迅速、均匀地降压到零。

在规定的时间内，被试品绝缘未发生击穿或表面闪络，则认为通过了该项试验。

工频交流耐压试验所施电压高出电气设备额定工作电压，通过这一试验可以发现很多绝缘缺陷，尤其对局部缺陷更为有效，其缺点是可能在耐压试验时给绝缘带来一定损伤，所以应在绝缘电阻、介质损耗因数等项目试验合格后，才可进行工频交流耐压试验。

　　工频高电压的产生主要利用试验变压器，试验变压器的工作原理和电力变压器相同，经过电磁耦合将较低电压升至所需高电压，试验变压器电压较高，容量相对较小，工作时问短，绝缘安全裕度较小，对输出波形畸变率及局部放电有严格要求，试验变压器通常由调压器供电，以输出可调节的工频高电压。

在进行试验之前，应根据被试品的电容量及试验电压，估算所需试验变压器的容量。

由于体积和重量的限制，单台试验变压器额定电压不宜太高，为获得更高电压，可将几台变压器串联，构成串级式试验变压器。

　　工频高电压的常用测量装置有静电电压表、电压互感器、分压器、测量球隙等。

（参见高电压测量装置）

　　还有一类交流耐压试验装置——串联谐振耐压试验装置（又称为变频串联谐振装置或串联谐振耐压试验设备）是最新一代特别适用于大容量容性试品（如发电机、电缆等）的交流耐压试验设备。

该产品操作简单，质量可靠，体积小，重量轻，非常方便现场使用。

该设备可用于

　　1、6kV-500kV高压交联电缆的交流耐压试验

　　2、发电机的交流耐压试验

　　3、GIS和SF6开关的交流耐压试验

　　4、6kV-500kV变压器的工频耐压试验

　　5、其它电力高压设备如母线，套管，互感器的交流耐压试验。

　　该成套设备由变频电源、励磁变压器、电抗器、分压器组成。

使用安规测试仪器测试时应注意什么呢？

a）家用电器和类似用途电器，试验电压要施加在带电部件与壳体之间；对II类电器则要施加在带电部件和仅用基本绝缘与带电部件隔开的部件之间，及其金属部件与壳体之间。

家用电器还需进行工作温度下的耐电压试验。

b）除家用电器需在工作状态下和工作温度下进行耐压试验外，对其他运行中的设备必须退出运行状态，以免试验时影响运行系统中的其他电气设备。

c）电子仪器需处于非工作状态，不接电源，电源开关置于接通位置。

d）与被试电气设备相连的与测试目的无关的部件（例如单相电机中的电容器）必须断开。

e）工频耐压试验中的1min试验，应避免电压冲击，电降应平稳，无明显瞬变，并至少在下降至1/2值以下时才可切断电源。

f）工频耐压试验中的1s试验，要求直接施加所需试验电压，其间不允许再有升压或转换。

g）工频耐压试验明显的“积累”效应，一般不应在同一电压下进行多次重复试验。

有些标准规定，重复试验时试验电压值应降低20%；电子测量仪器标准规定，在试验电压有效值小于等于2kV时，可以全压下多次重复试验，在试验电压有效值大于等于2kV时，只能进行2次全值试验电压试验，再试验时也应降低20%。

h）对相互连接或互不绝缘的电路；对可触及导电部分连接或互不绝缘的电路可不进行耐压试验，这类电路应互相互或对可触及导电部分连接。

i）对测量高电压元、器件的耐压（用交、直流耐压仪）。

如硅堆等。

要注意的是直流高压输出是负电压，而地为正极。

测试电容时，在电容器两端加上电压时有一充电过程，此时在测试电路中有一充电电流，当该电流大于所设定的漏电流值时，耐压测试仪就会报警，使得测试中断，无法进行。

因此，在测试时，应缓慢增加电压，充电电流小于所设定的漏电流值，直到规定测试电压，进行测试。

而不能采用固定电压，复位—启动方式进行测试.在交流测试时,电容器本身有一个容抗（Xc）,其值Xc=1/（wC）=1/（2Pfc）。

在交流回路中相当于直流回路中的电阻，因此，在交流回路中就产生一个电流，当该电流大于所设定的漏电流值时，耐压测试仪就会报警，使得测试中断，无法进行。

因此，在测试前，应先计算好电容器的容抗（Xc），再算出在测试电压下的回路电流值，然后调节耐压力测试仪漏电流预置值，使其略大于回路电流值，再进行测试。

J）测试电缆等分布电容大的元件（设备）要等同于电容器测试。

中华人民共和国国家标准

电工名词术语

高电压试验技术和绝缘配合

GB2900.19-82

ElectrotechnicalterminologyHighvoltagetesttechniqueandinsulationco-ordination

本标准主要供从事电工和高电压试验专业工作有关的技术人员和师生使用。

本标准规定了3KV及以上高压输变电设备及电力系统设计、研制和运行中的有关绝缘配合、试验设备、测试方法等方面的名词术语解释。

与高电压试验有关的各类标准使用的名词术语，必须符合GB2900.1-82《电工名词术语基本名词术语》、本标准和有关电工专业名词术语国家标准。

凡上述标准中未作规定的术语，需要时，可在有关的各类标准中给予规定。

1通用名词术语

1.1高电压技术

highvoltagetechnique

高电压下的有关技术问题，如高压电场、高压绝缘、过电压和绝缘配合、高电压试验技术等。

1.2高压电力设备

highvoltageelectricpowerequipments

高压电力系统中所需发电和输变电设备的总称。

1.3输变电设备

equipmentsforpowertransmissionandtransformation

电力系统中用于输送、分配电能及相应控制、测量、保护电力系统所用的电力设备和器材的总称。

如变压器、开关设备、避雷器、电力电容器、电线、电缆及其附件、绝缘子、杆塔、金具以及继电保护装置等。

1.4三相系统的标称电压

nominalvoltageofathree-phasesystem

系统所标称的并与系统折某些运行特性有关的相间电压有效值。

1.5设备额定电压

ratedvoltageforequipment

设备所标志的并与系统某些运行特性有关的相间电压有效值。

1.6三相系统的最高电压

highestvoltageofathree-phasesystem

系统在正常运行条件下，任何时间及任一点上出现的最高相间电压有效值。

它既不包括瞬态电压（如由系统操作引起的），也不包括异常情况下（如故障或突然甩负载）出现的各种暂时电压。

1.7设备最高电压

highestvoltageforequipment

根据设备的绝缘条件及其他性能，允许长期运行的最高相间电压有效值。

1.8介质试验

绝缘试验

dielectrictest

为检验介质电气特性所进行各种高压试验的总称。

2过电压和绝缘配合

2.1过电压

overvoltage

峰值超过对应于设备最高相对地电压峰值（Um2/3）或最高相间电压峰值（Um2）的任何随时间变化的相对地或相间电压。

Um为设备最高电压有效值。

2.2中性点有效接地系统

systemwitheffectivelyearthedneutral

中性点直接接地或经一低值阻抗接地的系统。

通常其零序电阻与正序电抗的比值X0X1≤3，

零序电阻与正序电抗的比值R0X1≤1。

本系统也可称为大接地电流系统。

2.3中性点非有效接地系统

systemwithnon-effectivelyearthednsutral

中性点不接地，经高值阻抗接地或谐振接地的系统。

通常，本系统的零序电抗与正序电抗的比值X0X1＞3，零序电阻与正序电抗的比值R0X1＞1。

本系统也可称为小接地电流系统。

2.4谐振接地系统

resonantearthedsystem

中性点经消弧线圈接地的系统。

2.5接地故障因数

earthfaultfactor

在一定的系统结构下，接地故障时（系统中任一点的一相或多相接地故障），三相系统中的某选定点（一般指设备安装点）完好相的对地最高工频电压有效值与无故障时该选定点对地工频电压有效值之比。

2.6接地电阻

earthresistance

被接地体与地下零电位面之间的电阻。

它等于接地引线电阻、接地器电阻、接地器和土壤之间的接触电阻以及土壤的溢流电阻之和。

2.7雷电流

lithtningcurrent

雷电直击于低接地电阻物体时流过该物体的电流。

2.8相对地过电压标幺值

phase-toearthperunitover-voltage（p.u.）

相对地过电压峰值与对应于设备最高相对地电压峰值（即Um2/3）之比，

2.9相间过电压标幺值

phase-to-phaseperunitover-voltage（p.u.）

相间过电压峰值与对应于设备最高相对地电压峰值（即Um2/3）之比。

这个比值用K3来表示，其中K为相间过电压峰值与设备最高电压峰值（Um2）之比。

设备最高电压峰值（即最低相间过电压标幺值）以标幺值表示时为1×3。

2.10雷电过电压

lightningovervoltage

雷电放电在系统中引起的相对地或相间过电压。

这种过电压通常为单极性。

持续时间很短，实际波形有很大分散性。

在作绝缘配合时，可采用标准波形或和标准波形相似的波形。

2.11操作过电压

switchingovervoltage

由于操作、故障或其他原因在系统中引起的相对地或相间过电压。

这种电压一般持续时间亦较短，衰减快。

由于其波形差别很大，在作绝缘配合时，可采用标准波形或和标准波形相似的波形。

2.12暂时过电压

temporaryovervoltage

由于系统中的操作、故障（如甩负载、单相接地）或非线性（铁磁效应、谐振）引起的过电压。

可用其幅值、振荡频率、总持续时间或衰减量来表示。

这种过电压虽为短时存在，但持续时间较其他类型过电压为长，不衰减或弱衰减。

2.13绝缘配合

insulationco-ordination

综合考虑系统中可能出现的各种过电压、保护装置特性及设备的绝缘特性，确定设备的绝缘水平及其使用，从而使设备绝缘故障率或停电事故率降低到经济上和运行上可以接受的水平。

2.14外绝缘

externalinsulation

空气间隙及电力设备固体绝缘的外露表面。

它承受电压并受大气、污秽、潮湿、动物等外界条件的影响。

2.15内绝缘

internalinsulation

电力设备内部绝缘的固体、液体或气体部分。

它基本上不受大气、污秽、潮湿、动物等外界条件的影响。

2.16户内外绝缘

indoorexternalinsulation

设计用于建筑物内运行，因而不处于露天的外绝缘。

2.17户外外绝缘

outdoorexternalinsulation

设计用于建筑物外运行，因而处于露天的外绝缘。

2.18自恢复绝缘

self-restoringinsulation

施加试验电压而引起破坏性放电后，能完全恢复其绝缘性能的绝缘。

这类绝缘一般是外绝缘，但未必都是外绝缘。

2.19非自恢复绝缘

non-self-restoringinsulation

施加试验电压而引起破坏性放电后，即丧失或不能完全恢复其绝缘性能的绝缘。

这灰绝缘一般是内绝缘，但未必都是内绝缘。

2.20保护装置的保护水平

protectionlevelofaprotectivedevice

在规定条件下，保护装置两端所可能出现的最高操作冲击和雷电冲击电压的峰值。

2.21保护装置的保护因数

protectionfactorsofaprotectivedevice

保护装置的保护水平所对应的操作冲击和雷电冲击电压峰值同保护装置额定电压峰值之比。

注：

在保护间隙的情况下，通常习惯上用对应于设备最高电压的相对地电压作为额定电压。

2.22额定耐受电压

ratedwithstandvoltage

表示试品绝缘在耐压试验时的特性的一个规定电压值。

2.23惯用操作〔雷电〕冲击耐受电压

conventionalswitching〔ligntnig〕impulsewithstandvoltage

绝缘在规定条件下，承受一定次数，而不发生任何破坏性放电的操作〔雷电〕冲击试验电压的峰值。

2.24额定操作〔雷电〕冲击耐受电压

ratedswitching〔ligntning〕impulsewithstandvoltage

表示设备绝缘在耐压试验时的特性操作〔雷电〕冲击耐受电压规定值（峰值）。

注：

①根据绝缘种类并遵循有关的设备标准规定，绝缘试验应考核：

-统计操作〔雷电〕冲击耐受电压等于或高于额定操作〔雷电〕冲击耐受电压。

-惯用操作〔雷电〕冲击耐受电压等于或高于额定操作〔雷电〕冲击耐受电压。

②对设备作耐压试验所用的标准冲击波形及试验程序在有关标准中规定。

2.25额定短时工频耐受电压

ratedshortdurationpower-frequencywithstandvoltage

按规定的条件和时间（通常不超过1分钟）进行试验时，设备耐受的工频正弦电压规定值（有效值）。

2.26额定绝缘水平

ratedinsulationlevel

a.当设备电高电压为300KV及以上时，为额定操作冲击（或1分钟作工频）和额定雷电冲击耐受电压。

b.当设备最高电压为300KV以下时，为额定雷电冲击耐受电压和额定短时工频耐受电压。

2.27惯用最大操作〔雷电〕过电压

conventionalmaximumswitching〔lightning〕overvoltage

在绝缘配合惯用法中，用作最大过电压的操作〔雷电〕过电压峰值。

2.28惯用安全因数

conventionalsafetyfactor

惯用操作〔雷电〕冲击耐受电压与惯用最大过电压之比。

它是根据经验确定的，考虑了实际耐压值的可能偏差和过电压偏离惯用值等因素。

2.29绝缘配合的惯用法

conventionalprocedureofinsulationco-ordination

在绝缘配合中，选择设备的惯用操作〔雷电〕冲击耐受电压使其高出惯用最大操作〔雷电〕过电压而留有一定裕度的一种方法。

这一裕度是考虑到最大过电压值尚不完全明确以及试验本身并不说明设备已能承受反复出现的过电压。

本方法未考虑设备绝缘有一定的故障率。

2.30操作〔雷电〕过电压概率密度

switching〔lightning〕overvoltageprobabilityensity

由于系统中特定形式的事件（线路合闸、重合闸，出现故障及雷电放电等）的结果而作用于设备（或线路某一点）上的操作〔雷电〕过电压峰值的分布的密度函数（如图所示）。

2.31操作〔雷电〕过电压概率

switching〔lightning〕overvoltageprobability

由于系统中特定形式的事件（线路合闸、重合闸，出现故障及雷电放电等）的结果而作用于设备（或线路某一点）上的操作〔雷电〕过电压峰值大于U的概率。

F0（U）与f0（U）之间的关系采用图或用下式表示：

2.32破坏性放电概率

probabilityofdisruptivedischarge

绝缘在波形一定和幅值一定的电压作用下引起破坏性放电的概率。

2.33耐受概率

probabilityofwithstand

绝缘在波形一定和幅值一定的电压作用下能耐受住而不发生破坏性放电的概率。

它等于（1-P）。

2.34统计操作〔雷电〕过电压

statisticalswitching〔lightning〕overvoltage

出现概率大于某一参考概率P时所对应的操作〔雷电〕过电压峰值中的最大者。

当操作〔雷电〕过电压概率F0（U）已知及参考概率给定时，则Us被唯一地确定。

如图所示。

2.35统计操作〔雷电〕冲击耐受电压

statisticalswitching〔lightning〕impulsewithstandvoltage

在同一种波形不同幅值的操作〔雷电〕冲击电压作用下，绝缘发生破坏性放电概率小于某一参考概率P′时所对应的操作〔雷电〕冲击电压峰值中的最大者。

当绝缘的破坏性放电概率P（U）已知参考概率P′给定时，则Uw被唯一地确定，如图所示。

2.36统计安全因数

statisticalsafetyfactor

考虑到耐受电压和过电压的统计分布，并相应于给定故障率的统计操作〔雷电〕冲击耐受电压和统计过电压之比。

2.37绝缘配合的统计法

statisticalprocedureofinsulationco-ordination

在允许一定的绝缘故障率的前提下，利用统计方法进行绝缘配合的设计的一种方法。

这种方法一般仅适用于自恢复绝缘。

2.38绝缘配合的简化统计法

simplifiedstatisticalprocedure

一种简化了的绝缘配合统计法。

此时对一定种类过电压的概率分布和绝缘耐受这种过电压的概率分布曲线作了若干假设（如按标准偏差已知的正态分布），并用相应于某一定概率值的单点代表每一曲线。

在过电压概率曲线中那样的点的横坐标称为“统计冲击耐受电压”（见第2.35）。

然后，在统计冲击耐受电压和统计过电压之间选择一个裕度，此种裕度用统计安全因数（见第2.36条）表示，因而只要已知统计过电压就可以确定统计耐受电压。

2.39绝缘故障率

riskoffailureofinsulation

按统计方法算出绝缘遭受某一波形过电压而引起的破坏性放电概率。

可由下式计算

它在数值上，等于图中阴影部分的面积。

3高电压试验技术

3.1破坏性放电；介质击穿

disruptivedischarge;dielectricbreakdown

固体、液体、气体介质及其组合介质在高电压作用下，介质强度丧失的现象。

破坏性放电时，电极间的电压迅速下降到零或接近于零。

在气体或液体介质中，沿绝缘表面发生的破坏性放电称为闪络（flashover）。

在气体或液体介质中发生的破坏性放电称为火花放电（sparkover）。

在固体介质中发生的破坏性放电称为击穿（puncture）。

固体介质中的破坏性放电产生永久性的介质强度丧失，而在液体或气体介质中的破坏性放电可能只引起介质强度的暂时丧失。

3.2破坏性放电电压；介质击穿电压

disruptivedischargevoltage;dielectricbreakdownvoltage

使介质发生破坏性放电的电压值，按试验的不同类型可以用峰值，有效值或平均值来表示。

3.3标准大气条件

standardatmosphericconditions

为便于比较试验结果而规定的大气条件：

气压b0：

1013mbar

（0℃760mm水银柱）

温度t0：

+20℃

绝对湿度h0：

11g水/m3。

3.4大气条件校正因数

atmosphericcorrectionfactors

外绝缘的破坏性放电与当时的大气条件有关。

使用校正因数可以将测得的闪络电压换算到标准大气条件下的电压值，反过来也可将标准条件下的规定的试验电压换算到实际试验条件下的等价值。

此时，有两个校正因数：

空气密度校正因数k4（见3.5条）和湿度校正因数k4（见3.6条）。

破坏性放电电压正比于kd/kh。

3.5空气密度校正因数

airdensitycorrectionfactor

当大气压力（b）以mbar表示，空气温度（t）以℃表示时，则

m、n与试验电压的种类、极性和闪络距离有关。

在某种情况下应取不等于1的值，详见有关专业标准。

3.6湿度校正因数

humiditycorrectionfactor

k为绝缘湿度的函数，并与电压种类有关。

w取决于电压的种类、极性和闪络距离等。

3.7局部放电

partialdischarge

发生在电极之间，但并未贯通的放电。

这种放电可以在导体附近发生，也可以不在导体附近发生。

3.8局部放电量

amountofpartialdischarge

在一定条件下试品中发生的局部放电可以用不同的可测参量表示，如视在电荷量、重复率等。

3.9局部放电的规定值

specifiedpartialdischargemagnitude

有关标准或技术条件中规定的某试品局部放电量的最大允许值。

3.10视在电荷量

apparentcharge

在试品二端注入一定电荷量，使试品端电压和在局部放电时有相同变化，此注入量即为局部放电的视在电荷量q，一般用PC表示。

3.11重复率

repetitionrate

每秒钟局部放电脉冲的平均数。

3.12局部放电起起始电压

partialdischargeinceptionvoltage

试验电压从不发生局部放电的较低电压逐渐增加时，在试验回路中局部放电量超过规定值的最低电压。

3.13局部放电熄灭电压

partialdischargeextinctionvoltage

试验电压从超过局部放电起始电压的较高值逐渐下降时，在试验回路中局部放电最小于规定值的最高电压。

3.14雷电冲击全波

fulllightningimpulse

一种非周期瞬态电压。

通常是很快上升到峰值，然后较缓慢地下降到零。

如图所示。

从零上升到峰值的时间称为波前时间；从零上升到峰值，然后下降到峰值一半的时间称为半峰值时间。

注：

波在峰值前的部分称波前。

波在峰值后部分称波尾。

3.15标准雷电冲击全波

standardfulllightnignimpulse

视在波前时间T1等于1.2μs，视在半峰值时间T2等于50μs的雷电击全波。

3.16雷电冲击截波

choppedlightningimpulse

被突然截断的雷电冲击波。

其截断时刻可以发生在波前、波峰或波尾，如图所示。

3.17标准雷电冲击截波

standardchoppedlightningimpulse

截断时间Tc为2～5μs标准雷电冲击波，如图所示。

与交点Q对应的时刻为截断时刻，对应的电压为截断时刻的电压。

从视在原点到截断时刻的时间间隔为截断时间。

注：

Q为波尾延长线和点C、D连线的交点。

C点和D点的纵坐标分别为0.7α和0.1α（此注只供画图时用）。

3.18雷电冲击截波电压骤降视在持续时间

virtualdurationofthevoltagecollapseduringchopping

如3.17图所示，C和D点间时间间隔的1.67倍。

3.19雷电冲击截波电压骤降视在陡度

virtualsteepnessofthevoltagecollapseduringchopping

如图3.17图所示，截断时刻的电压与截波电压骤降视在持续时间之比。

3.20冲击斜角截波

linearlyrisingfrontchoppedimpulse

以近似恒定的陡