高电压综合试验指导书.docx

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高电压综合试验指导书

高电压综合实验指导书

主编：

王永强张重远

高电压与绝缘技术教研室

2007年6月

前言

自1995年高压教研室成立以来，高压实验室几经搬迁，同时实验设备也不断得到完善，为了提高学生的实际动手能力，高电压综合实验也适时开出了，并于2001级本科生中首先开始本环节的教学，在同学中反映良好。

通过近几年的实验摸索，对草编的实验指导书进行逐步的修正，为更好的指导高电压专业的学生进行实验，重新编定了本实验指导书。

本指导书根据我校教学的实际情况，并结合多年来的教学实践编写而成的，同时本指导书的编写及新增实验的开发得到校教育改革基金的资助，是教改项目“高压实验室综合性、研究型（开放性）实验体系的建设”的一个重要子项目。

本指导书主要作为高电压综合实验的指导用书，并作为农业电气化与自动化专业的电气设备高压试验教学环节的指导书，其中高电压综合实验做全部的实验内容，电气设备高压试验做前四个实验内容。

通过这些实验内容的开设力求让学生对常见的各种高电压试验方法、试验设备及试验内容有更深刻的认识和了解，达到书本上的理论知识和实践有效结合，提高学生探索性创造性思维的目的。

此次指导书的修订是由华北电力大学高压实验室王永强、张重远同志共同完成。

由于水平和时间有限，书中若有不对之处，敬请使用者多提宝贵意见。

高压试验的基本要求

高压试验是学习高电压技术理论的重要环节，目的在于培养学生熟悉和掌握基本的高压试验方法和操作技能，巩固和验证所学理论知识，培养学生理论联系实际、分析试验现象和解决问题的能力。

高压试验的基本要求：

学生应根据试验目的拟定试验线路，选择所需仪表，确定试验步骤，测取所需数据，进行分析研究，得出必要结论，提出试验报告。

在试验过程中，要求学生严肃认真，遵守高压试验室各项规章制度，树立安全第一的观点，以严谨踏实的工作作风作好每一个试验，培养实事求是的科学作风。

具体的试验要求如下：

一、试验前的准备

试验前应认真复习高电压技术课程相关章节，阅读试验指导书，了解试验目的、原理、内容、方法与步骤，明确各个实验的注意事项，画出试验接线图，有些可到实验室对照实物预习，按实验项目准备好记录表格等。

试验时，经指导教师检查认为作好了试验的准备，方允许进行试验。

实验前必须记牢高电压实验的安全操作规程，坚决杜绝人身事故。

二、试验的进行

1、建立小组，每组3人以上，合理分工。

2、试验时应先熟悉所用设备，选择必要的测量仪表，记录所用的设备和仪表的规格型号和试验时的大气条件。

3、据试验要求，接线正确，整齐可靠。

高压接线要注意安全距离，接地可靠，放电回路自成回路，升压前调压设备在零位，高压端接地解除。

准备完毕经指导教师检查同意后，方可合上电源进行试验，待全体试验人员退出安全围栏后方可加高压。

4、试验过程中若发现异常现象，如异声、臭味、冒烟或无高压时，应立即切断电源，调压器退回零位，报告指导教师或试验室工作人员进行处理。

5、试验完毕，应清理现场。

切断电源，挂上放电接地棒。

三、试验报告

试验报告根据试验目的、内容、实测数据和在试验中观察、发现的问题，经过整理、分析讨论得出结论。

试验报告要简明扼要、字迹清楚，图表整洁。

用16K纸统一书写，内容应包括：

试验名称、试验目的、试验内容、试验接线、数据整理和计算、结论等六大部分。

高压试验室安全制度

高压试验室的安全保护措施对试验人员的人身安全是非常重要的。

为确保人身安全，高压试验室应具备一些基本安全措施，试验人员应严格遵守安全操作规程。

下列各点应引起足够重视。

1、遮拦设置金属网遮拦，防止无关人员进入危险区或工作人员误入。

安全遮拦与高压设备的最小距离如下：

1MV以上的交流或直流电压50cm/100kV

1MV以上的冲击电压20cm/100kV

最小距离（不论何种电压及幅值大小）50cm

安全遮拦应互相可靠联接并接地，且应悬挂警告牌（注意！

高压危险！

）

试验正在进行时，禁止携带金属物品从遮拦附近通过。

2、安全闭锁高压试验装置的每一道门都应装设安全开关，仅当试验装置所有的电源都切断时，才能将门打开。

要用红灯“正在工作”，绿灯“电源已经断开”指示试验设备的工作状态。

3、在进入高压设备间之前，应亲自查明；所有可能加上高电位的导体和处于接触区的导体都已接地，所有的电源均已切断。

这是最基本的一条操作规程。

4、试验装置附近如有不用的电容器，应该用导线牢固短接。

试验结束后，首先要切断电源，进入遮拦后用接地棒将设备放电并挂上接地棒。

5、未经同意不得拆卸、改变试验室中任何设备和仪器。

学生在接线完毕后，应检查其正确性，并经教师同意方可加压。

6、进行高压试验必须有二人或二人以上，精神萎靡、精神病者不得进行高压试验。

7、试验过程中若发现异常现象冒烟、臭味或无高压指示，应立即切断电源，调压器降到零位，报告教师或试验室工作人员进行检查处理。

第一章绝缘电阻、吸收比和极性的测定

一、试验目的

1、学习并掌握变压器绝缘电阻、吸收比测量的测量方法。

2、掌握变压器绕组极性的测定方法。

二、试验内容

1、了解测定绝缘电阻和极性的重要性。

2、用兆欧表测量绝缘电阻。

3、测定单相变压器绕组的极性。

4、测定三相变压器的绕组极性。

5、计算吸收比。

三、试验设备

1.变压器D9型三台230V/10kVA

2.兆欧表（摇表）一只2500V

3.数字式万用表一只

4.单相调压器TDGC—2型一台

5.电池1号1.5V一只

6.开关一只

7.导线若干

四、试验原理

1、按照〈电力变压器试验导则〉要求，绝缘电阻试验是必做试验。

2、兆欧表的使用方法：

将兆欧表放在水平位置，检查其能否正常工作，方法是：

a）摇动手柄到额定转速，约120转/分，此时指针应指向“∞”；b）用导线短接L、E，慢慢摇动手柄，指针应指向零（注意：

摇动手柄的转速太快会损害表针）。

C）将被试品的地线接于摇表E，同时将被试品的非测量部分短接接地，被试品的另一引线不连至L端，将手柄摇至额定转速，指针应指向“∞”，这表明摇表可正常工作，停摇后，将L引线接到被试品上。

如可能产生表面泄漏电流，应加屏蔽，将摇表G端子接到被试品的绝缘表面。

3、目前，测量变压器的绝缘电阻，大致有三种接线：

1）规程法。

《规程》规定，测量变压器绕组绝缘电阻时，非被试绕组接地，如图1。

1所示。

采用这种接法的优点是可以测出被试品绕组对接地部分以及不同电压部分间的绝缘状态，而且可以避免各绕组中剩余电荷造成的测量误差。

其缺点是被测绕组套管的表面绝缘电阻将会对测量结果产生影响，当套管表面愈脏、湿度愈大时，这种影响愈大。

2）外壳屏蔽法。

当测量高低压绕组之间的绝缘电阻时，可采用外壳屏蔽法。

如图1。

2所示。

这种接线方式的优点是可消除表面泄漏电流的影响，测得高低压绕组真实的绝缘电阻。

不足的是不能用来测量绕组对地的绝缘电阻。

3）套管屏蔽法。

若被试绕组为高压绕组，则屏蔽应放在高压绕组的套管上，根据低压绕组接地与否，又可以分为两种接线方式，如图1、3所示。

五、试验步骤

1、绝缘电阻

1）接线图

见前图1、1所示。

其中，

E——接地端L——线路端G——屏蔽端

2）试验步骤

1测量前先擦净变压器表面。

2选择合适的兆欧表，见表1，并检查兆欧表状态良好。

表1常用兆欧表量程

额定电压U/V

量程/MΩ

100

250

500

1000

2500

5000

0~20

0~50

0~100

0~1000

0~2000

0~50000

0~100000

3不加屏蔽时，测量三次并记录。

4加上屏蔽后，再测量三次并记录。

3）数据记录

兆欧表编号：

次数

无屏蔽

有屏蔽

1

2

3

温度

4）测量吸收比

（1）手摇摇表加压后15s和60s时，分别读取泄漏电流数值，并记录。

（2）泄漏电流需按下式换算到20oC

I20=It*[1+0.005（20-t）]

（3）求出I15//、I60//二者之比即为吸收比和换算后的比值，试比较。

K=R60///R15//=I15///I60//

（4）通过泄漏电流、吸收比判断分析绝缘状态。

当K≥1.3时，认为绝缘干燥，而以60s时的电阻为该设备的绝缘电阻。

2、单相变压器的极性测量

通常采用直流感应法和交流电压加减法

（1）直流感应法

如图2.3所示，将电池接在高压端，直流电压表接在低压端，其极性互相对应.当闭合开关的瞬间，电压表的指针因感应电势作用而向某一方向偏转，如果向正方向偏转，即为减极性，向负方向偏转，即为加极性.

（2）交流电压加减法

如图2.4所示，将高压绕组端子A与低压绕组端子a短接，在高压绕组AX两端子上施加100V交流电压，然后测量高压绕组X端子与低压绕组的x端子之间的电压.如果测得电压低于高压侧外加电压，近似高低压绕组之间的电压差，即为减极性.相反，如测得电压高于外加电压，近似于高低压绕组之间的电压和，即为加极性.与直流感应法一样.

六、注意事项

i.调压器的输出电压为零时合、分开关。

ii.每次测量后要放电，不少于2min。

iii.注意操作及测量时的安全，勿接触带电部分；每次接、拆线一定要拉闸，不要带电操作。

iv.测量电压不要超过电压表的量程。

v.要均匀地摇动兆欧表，待指针稳定后再读数。

vi.测量完毕，应立即断开火线，然后再停止转动手柄，以免被试品电容电流反充而损坏摇表，特别是试验大容量设备更要注意。

vii.兆欧表与被试品间的连线不能绞接或拖地。

viii.当用同一只兆欧表测量同一设备的绝缘电阻时，应采用相同的接线，否则将测量结果放在一起比较是没有意义的。

七、思考题

1、加在被试品上的电压是什么极性？

为什么要采用这种极性的电压？

2、测量绝缘电阻时为什么同时要记录温度？

3、为什么几何尺寸不同时绝缘电阻也不同？

4、L端子和E端子能否对调？

为什么？

第二章电压比测量和组别鉴定

一、试验目的

1.学会用双电压表法测量电压比。

2.掌握鉴定三相变压器联结组别的方法。

二、试验内容

1.电压比的测定。

2.联结组别的测量。

三、试验设备

1.变压器D9型三台230V/10KVA

2.三相调压器TSGC—6型一台6KVA

3.单相调压器TDGC—2型一台

4.电压表一只

5.数字式万用表一只

6.开关一只

7.导线若干

四、试验步骤

1、电压比

1）接线图如图2。

1所示。

2）步骤

当额定电压比不大时（KN<5）,可以从低压侧励磁，直接用电压表同时测量低压和高压电压。

当高压感应电压比较高（KN>5）不能用电压表直接测量时，采用从高压侧励磁，用互感器配合电压表测量高压，而低压直接用电压表测量感应电压。

见图1所示。

三相变压器可以按单相变压器进行单柱试验。

2、

组别鉴定

1）接线图，见图2。

2。

2）试验步骤

5按照图2。

2接线，检查无误，合上开关。

②分别用电压表测量各要求值，记录数据。

③应用公式计算下列各数值：

UBb=UCc=UAB-Uab

UAB/Uab=KNUAB=KNUab

UBb=UCc=Uab（KN–1）=M

UBc=UCb=√（UAB2+Uab2-2UABUabcos60。

）

=√（UAB2-UAB*Uab+Uab2）=Uab√（1-KN+KN2）=N

R=U‘2√（1+√3KN+KN2）

L=U‘2√（1+KN+KN2）

Q=U‘2√（1-√3KN+KN2）

N=U‘2√（1-KN+KN2）

P=U‘2√（1+KN2）

M=U‘2（KN–1）

T=U‘2（1+KN）

式中，U‘2——试验中低压侧的线电压（V）

KN——被试变压器的额定变压比

④查附录1，可知符合那种组别，并验证。

五、注意事项

1、调压器的输入端与输出端不要接错。

2、在测定三相变压器的相间极性时，请用内阻尽可能高的电压表来测量，否则会引起测量结果的较大的误差。

3、测定联接组别时，变压器的原边A，B，C三相绕组应加上正序的三相电压。

4、研究三相变压器的谐波实验时，变压器一定要施加额定电压。

七、思考题

1、为什么要进行联接组别的测定？

2、在测定三相变压器的相间极性时，为什么要用高内阻的电压表来测量？

3、三相变压器的联接组别与那些因素有关？

4、在测定三相变压器的联接组别时，为何要把原、付边的一个端子联起来？

5、在测定联接组别时，原边A，B，C为什么要加入正序电压？

如加入付序电压，情况会怎样？

第三章介质损耗因数及电容的测试

一、试验目的

1、了解QS-1西林电桥的工作原理及结构，学习操作测试方法。

2、掌握QS–1西林电桥正、反接线测量方法，比较测试结果。

3、掌握用所得测量结果判断被试品绝缘状况的方法。

4、掌握测量时电场干扰的消除方法及原理。

二、试验内容

1.测量介质损耗因数。

2.测量变压器对地的电容。

3.分别用正、反接线两种方法测量并比较。

三、试验设备

1．西林电桥QS-1型交流电桥

2．静电电压表Q3-V型7.5–15–30KV

3．调压器KG-50TYPE控制柜

4．试验变压器YDJ5/50

5．标准电容器BR16

6．导线若干

四、试验步骤

1、测tgδ

1）接线图。

反接线如图3。

1所示，正接线如图3。

2所示。

2）试验步骤

1.选择电桥分流器。

按附录2，或实测10kV以下试品的电容电流，然后根据附录3选择。

按接线图接好线路，检查无误。

2.将检流计灵敏度旋钮、调压把手、tgδ%、R3都置于零位。

±tgδ旋钮旋在“断开”的位置，分流器调在所需位置。

3.合上桥体电源开关，调整光带调零旋钮使光带于标尺零位。

4.合电压互感器的电源开关，，升到10kV。

±tgδ旋钮旋到+tgδ接通I。

5.向右（放大）旋灵敏度旋钮使光带扩大到满刻度的1/3左右为止。

6.旋转检流计频率调节旋钮使光带达到最大宽度，（检流计调谐）。

7.逐步调节R3使光带缩到最小，然后提高灵敏度，光带随之变宽，继续调节R3光带继续缩小，缩小到不明显缩小为止，再调C4使光带缩小，到缩小不再明显时，再调R3和ρ。

这样反复调R3和C4，并随之放大灵敏度，最后达到灵敏度在最大位置“10”，光带缩到和“0”时一样，电桥即调节平衡。

记下R3、ρ、tgδ%、分流器读数和温度。

8.将灵敏度降到零，±tgδ开关转到“接通2”放大检流计灵敏度至最大，如光带不扩展，证明无磁场干扰。

退回调压器断开电源。

（如有磁场干扰则须调平衡再次记录R3、C4、tgδ取两次平均值）。

9.接通并升高干扰电压，在电场干扰下调电压平衡，然后倒相再调平衡，、记下读数，据两次数据计算测量结果。

按下式计算tgδ。

当tgδ1和tgδ2均为正相、差不大时，可用下式计算

tgδ≈（tgδ1+tgδ2）/2

CX=（C1+C2）/2

当干扰较大，tgδ1和tgδ2差别较大时，则用下式计算

tgδ=（C1*tgδ1+C2*tgδ2）/（C1+C2）

10.用反接线法测量。

方法基本相同。

2、测量C

1）接线图（同3。

1、3。

2图）

2）试验步骤

根据1、中结果，按下式计算CX值

CX=CN*R4（100+R3）/（n*（R3+ρ））

其中，n的取值见附录3

3、试验数据及结果分析

实测值

计算值

实际值

C4

R3

tgδ

CX

正接线

tgδ=

反接线

倒相前

倒相后

C=

干扰电压

kV

测时温度

oC

五、注意事项

1、注意记录温度。

2、注意那些是高压侧，要远离高压端，注意安全。

3、可参学附录4中的方法。

六、思考题

1、用西林电桥测量tgδ时，在什么情况下，会出现负值现象？

如果出现，如何解决？

2、用QS–1型电桥测量tgδ时，有时要在R4上并联电阻，为什么？

并联电阻后

tgδ如何计算？

3、为什么测量tgδ对大体积设备中的局部缺陷不灵敏？

4、电气设备绝缘的tgδ值为什么不能有明显变化？

电容值增大或减小的可能原因是什么？

第四章泄漏电流测量及直流耐压

一、试验目的

1、掌握获得直流高压的方法。

2、掌握泄漏电流的高、低压测量方法及屏蔽的使用。

3、学会应用泄漏电流求绝缘电阻。

4、掌握通过泄漏电流、吸收比分析绝缘状态的方法。

5、掌握直流高压发生器的基本原理、接线、元件及整体结构。

6、了解直流耐压试验的试验方法

二、试验内容

1、测量泄漏电流。

2、比较屏蔽的作用。

3、用高压直流试验装置做以上试验。

4、由于所加电压较高，可以兼做直流耐压。

三、试验设备

1、交流电压表0~150V一块

2、自耦调压器0~2501KVA一个

3、PT10kV10000/100V两台

4、硅堆2DL100/0.1一个

5、保护电阻（水电阻）

6、移相电容器

7、静电电压表

8、试品

9、微安表0~1000μA

四、试验步骤

1、测量泄漏电流

1）低压测量，见图4。

1（a）。

1抄录铭牌

2按低压测量接线，经查无误，教师检查后合闸送电，在有、无屏蔽的情况下分别测量8、16kV下各元件的泄漏电流，并记录在表1中。

3

每次测完要调压器回零位，然后放电并挂好地线后方可倒线。

④记录温度。

2）高压测量，见图4。

1（b）。

按高压测量接线进行试验，测量步骤同上。

表1

项目

相别

无屏蔽

有屏蔽

测量温度

20oC值

泄漏电流μA

高压测量

A上

A下

低压测量

A上

A下

2、用直流高压装置测量

如图4。

2所示，可以

用直流高压发生器，直

接产生直流高压来测量

以上数据，熟悉其的使

用，并比较结果。

五、注意事项

1、吸收比是同一设备两个电阻的比值，故排除了绝缘结构的几何尺寸的影响。

2、经指导教师检查后通电，施加直流电压

3、试验中如有击穿、闪络、微安表指针大幅度摆动或电流突变等异常现象，应马上降压、切断电源，查明原因经处理后再做。

4、每次改换实验接线时，都必须断开电源，用接地棒对电容器充分放电。

5、直流电路的接地端应自成闭合回路，再与实验室的地相连。

六、思考题

1、加在试品上的电压是什么极性？

为什么要采用这种极性的电压？

2、为提高测量泄漏电流的准确性，可采用那些办法？

3、列举几种直流高压的产生方法？

第五章变压器的空载试验

一、试验目的

1、熟悉和掌握变压器的试验方法

2、通过空载试验，确定变压器的参数及运行特性

3、了解参数对变压器性能的影响

二、试验内容

1、单相变压器的空载试验。

2、三相变压器得空载试验。

3、绘出空载特性，总结参数对变压器性能的影响。

三、试验设备

1.交流电压表0-300-600V一块

2.交流电流表2.5-5A一块

3.单功率表0-300-600V2A低功率因数COSΦ=0.2两块

4.三相调压器输出0-433V，0-8A一台

5.交流电源380V一个

四、试验步骤

1.单相空载

1）接线图，如图5。

1所示。

2）试验步骤

1调压器手柄置于输出电压为零的位置时合电源。

2逐渐调节电压使U10=U1e，记下I10，P0值，填入表1。

表1

名称

单位

试验结果

U10

伏

I10

安

P0

瓦

3作空载曲线。

调电压至U10=（1.1~1.2）U1e，然后逐步降低电压，做5~6点，记录U10及I10值，至U10=0为止

4断电，拆线

2.三相空载

1）接线图，如图5。

2所示。

2）试验步骤

1检查接线无误，调压器置于输出电压为零的位置时合电源

2转动手柄调压至1.1~1.3倍额定值，然后从上而下测量，记下空载电压、空载电流及功率值，测5~6个点.在额定电压附近点应取得密一些.记录在表2中

3将调压器退回零位，断电，拆线。

表2

测量

内容

U0（V）

I0（A）

P0（W）

Ua

Ub

Uc

Ia

Ib

Ic

P01

P02

仪表

编号

测

量

值

五、试验原理

1、单相变压器的空载试验是在变压器的一侧加上额定频率的交流电压，另一侧开路，测取加压侧的电流、电压和损耗。

通过空载试验所测得数据，可以测绘出空载电流I0、空载损耗p0及空载U0的关系曲线。

2、三相变压器的空载试验是在一侧开路，另一侧施加额定频率的交流电压，通过空载试验可以求出一相等值电路的励磁参数。

六、注意事项

1.通常空载试验在低压边，加电源

2.注意线路中电流表和电压表的布置应按高阻抗接法，电流表应该接在靠近变压器端

3.注意低功率因数功率表的正确使用和读数

七、思考题

1、能否用一个瓦特表测量三相变压器的空载功率？

第六章变压器的短路试验

一、试验目的

1.学习测量变压器短路参数的方法

2.通过短路试验，确定变压器的参数及运行特性。

3.了解参数对变压器性能的影响。

二、试验内容

1、单相变压器的短路试验。

2、三相变压器得短路试验。

3、绘出短路特性，总结参数对变压器性能的影响。

三、试验原理

1、单相变压器的短路试验就是将变压器的一侧用导线短接，而在另一侧施加适当的交流电压，测量加压侧的电压、电流和损耗。

通过短路试验所测数据可以绘制出短路电压Ud、短路损耗pd及短路电流Id的关系曲线。

2、三相变压器的短路试验是将低压侧短路，在高压侧施加额定频率的低电压。

测取不同的短路电压Ud、短路电流Id及短路功率pd。

四、试验设备

1、交流电压表0-300-600V一块

2、交流电流表2.5-5A一块

3、单功率表0-300-600V2A低功率因数COSΦ=0.2两块

4、三相调压器输出0-433V，0-8A一台

5、交流电源380V一个

五、试验步骤

1、单相短路

1）接线图，如图6。

1所示。

2）步骤

1如图6。

1接线，高压边通过调压器接于电源，低压边短路。

2监视电流表，缓慢地增加电压，至电流达到变压器高压边的额定电流（Ik=I2e）时为止。