高電壓綜合試驗

1、高電壓與絕緣實驗高電壓綜合試驗與實踐一、 實驗?zāi)康?、參觀高電壓與絕緣實驗室，認(rèn)識各種高壓設(shè)備。2、觀察液體擊穿實驗，更深入的理解小橋理論。3、 通過棒-板間隙放電和球間隙放電實驗，全面深刻的理解氣體介質(zhì)的擊穿特性。二、實驗原理工程用變壓器油屬于不純凈的液體介質(zhì)，油中常含有氣體、水分以及各種聚合物。這些雜質(zhì)的介電常數(shù)和電導(dǎo)與油本身的相應(yīng)參數(shù)不相同，這就必然會在這些雜質(zhì)附近造成局部強電場。在電場力的作用下，這些雜質(zhì)很容易沿電場方向極化定向，并排列成雜質(zhì)“小橋”，如果雜質(zhì)“小橋”貫穿于兩電極之間，由于組成“小橋”的纖維和水分的電導(dǎo)大，發(fā)熱增加，促使水分汽化，形成氣泡小橋連通兩級，導(dǎo)致油的擊穿。由于

2、這種擊穿依賴于“小橋”的形成，所以也稱此為解釋變壓器油熱擊穿的所謂“小橋”理論。球間隙電場是典型的稍不均勻電場實例。球隙的工頻擊穿電壓通常是指工頻電壓的峰值電壓。羊角間隙電場是典型的極不均勻電場。由于極性效應(yīng)，在工頻交流電壓下，羊角間隙的擊穿電壓總是發(fā)生在棒極為正極性的半周期的峰值電壓附近。三、 實驗內(nèi)容1、 參觀高電壓與絕緣實驗室。進(jìn)入實驗大廳，第一個感覺就是高壓實驗室跟別的實驗室不同。實驗大廳十分高大空曠，設(shè)備很大，數(shù)量卻不多。這是因為試驗時電壓高，對周圍的絕緣距離要求就大，如果距離太小，那么儀器在升壓的過程中可能會向周圍放電。高電壓與絕緣實驗大廳有四個主要的設(shè)備，工頻高壓發(fā)生器（工頻高壓

3、試驗變壓器）、直流高壓發(fā)生器、沖擊電壓發(fā)生器和沖擊電流發(fā)生器。（1） 工頻高壓發(fā)生器（工頻高壓試驗變壓器）試驗大廳中的工頻高壓發(fā)生器是兩級串聯(lián)，每一級為500kV/1000kVA的變壓器，兩級串聯(lián)后構(gòu)成了一個1000kV/2000kVA的變壓器。但是實際發(fā)電容量為額定值的80%85%。電力變壓器一般是持續(xù)工作，因此需要充分考慮散熱、絕緣和保護(hù)；然而實驗變壓器工作時間短，不需要過多的散熱，因此沒有散熱片，體積較小。可以看到，兩級電壓器的外殼上均勻纏繞著一種金屬環(huán)，這就是均壓環(huán)，它的作用是使絕緣子兩端的電壓均勻。外殼上三級均壓環(huán)使電壓呈250 kV500 kV750 kV1000 kV均勻分布。雙

4、套管串級變壓器原理圖（實驗室的為兩級串聯(lián)）（2） 直流高壓發(fā)生器倍壓整流電路，利用濾波電容的存儲作用，由多個電容和二極管可獲得幾倍于變壓器副邊電壓的輸出電壓。把多個單元倍壓電路串聯(lián)起來可以實現(xiàn)多級倍壓整流電路。每兩個硅堆組成一級倍壓電路，每一級倍壓整流電路使電壓增大一倍，試驗大廳的直流高壓發(fā)生器共有6級電路串聯(lián)，因此輸出電壓為輸入電壓的12倍，額定輸出電壓為1200kV。直流高壓串級發(fā)生器原理圖（3） 沖擊電壓發(fā)生器多級電容器在并聯(lián)接線下充電，然后設(shè)法將各級電容器在某一瞬間串聯(lián)起來放電，即可獲得很高的沖擊電壓。適當(dāng)選擇放電回路中各元件的參數(shù)，還可獲得不同的沖擊波形。沖擊電壓發(fā)生器外觀上和直流高

5、壓發(fā)生器非常相似，一個很明顯的差別就是沖擊電壓發(fā)生器有許多銅球間隙?？梢钥吹?，試驗大廳中的沖擊電壓發(fā)生器有8組銅球間隙，也就是說這是一個8級沖擊電壓發(fā)生器，額定輸出電壓為2400kV。（4） 沖擊電流發(fā)生器沖擊電流發(fā)生器的工作原理基本上與沖擊電壓發(fā)生器相似。由一組高壓大容量的電容器通過直流高壓并聯(lián)充電，充電時間為幾十秒至幾分鐘，然后通過觸發(fā)球隙的擊穿，并聯(lián)對地試品放電，從而在試品上流過沖擊大電流。試驗大廳中的沖擊電流發(fā)生器額定電流為200kA。2、 液體擊穿實驗“小橋”理論Z-VI型直流高壓發(fā)生器作為電源，產(chǎn)生高壓加在油杯兩端；ZV-B型全屏蔽自動換擋直流高壓微安表作為電流表，測量放電漏電流；

6、試品是兩個油杯，一個盛放的是純凈的變壓器油，另一個是加入雜質(zhì)的變壓器油，杯中有一對圓盤形電極。通電后逐漸升壓，純凈的油杯中基本沒有變化，而加入雜質(zhì)的油杯中可以看到兩個電極間逐漸形成了一層細(xì)密的通道；繼續(xù)升壓，含有雜質(zhì)的油杯中反應(yīng)愈加強烈，電極間“小橋”更加密集，雜質(zhì)在油杯中浮動，還能看到些許氣泡，同時聽到嘶嘶聲；當(dāng)升壓到某一數(shù)值時，小橋閃出一道亮光，同時聽到啪的一聲，變壓器油發(fā)生擊穿。變壓器油的擊穿受多種因素影響，雜質(zhì)和水分是重要的影響因素。試驗所用的變壓器油并非完全純凈，含有微量的氣體、水分以及其他纖維雜質(zhì)，一般利用“小橋”理論來解釋變壓器油的擊穿過程。小橋理論認(rèn)為油中雜質(zhì)包括水分和纖維等其

7、相對介電常數(shù)較大，更容易在電場作用下定向排列，沿電力線力一向形成小橋。組成小橋的成分電導(dǎo)較大，因此泄漏電流增大，使得小橋發(fā)熱嚴(yán)重導(dǎo)致油和水分局部汽化，最后形成擊穿。與交流電壓相比，在直流電壓作用下，由于直流電壓的單向?qū)щ娦裕椭须s質(zhì)在直流電壓下更容易極化而定向排列形成小橋，因而更容易發(fā)生油中擊穿.直流擊穿電壓較交流電壓低且同樣的電壓峰值下直流更容易產(chǎn)生電弧放電。發(fā)生擊穿時的電壓大致為28kV，漏電流為140.3、 羊角間隙和球間隙放電250kV的工頻電壓發(fā)生器分別加在棒-板間隙和球間隙上。開啟電源開關(guān)，操作臺上綠燈亮；依次按下調(diào)壓器合閘按鈕、變壓器合閘按鈕，操作臺上紅燈亮；按下升壓按鈕逐漸升壓

8、，先迅速升壓，到30kV的時候緩慢升壓，觀察間隙間現(xiàn)象；升壓到某一數(shù)值時，氣隙發(fā)生放電擊穿，保護(hù)裝置啟動，使調(diào)壓器、變壓器跳閘，操作臺上綠燈亮；關(guān)閉電源開關(guān)，實驗結(jié)束。羊角間隙放電實驗中，在38.6kV開始放電，繼續(xù)升壓到40.8kV時擊穿，放電時間較長；球間隙放電實驗中，在48kV時放電并迅速擊穿，放電時間短。四、 實驗分析與總結(jié) 我還想說說我在這個實驗過程中的收獲和體會。其實說實話我不是第一次參觀我們院的高壓試驗大廳了，準(zhǔn)確的說應(yīng)該是第四次了。不同的老師帶我們進(jìn)去過，為我講解過。但是我是從這次才認(rèn)真地做著筆記，認(rèn)真的去了解了三大件（工頻、直流、沖擊發(fā)生器），了解它們的工作原理。還看老師演示了兩個實驗：液體擊穿實驗“小橋”理論、羊角間隙和球間隙放電。說實話，我自己和同學(xué)們都被“驚艷”到了，看到那些神奇的現(xiàn)象一方面