工頻高電壓試驗(yàn)

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1、5.1工頻高電壓試驗(yàn)5.1.1工頻高電壓的產(chǎn)生5.1.2工頻高電壓的測(cè)量5.1.3絕緣的工頻耐壓試驗(yàn)返回高壓試驗(yàn)變壓器是高壓試驗(yàn)室最基本的、不可缺少的主要設(shè)備之一，它被當(dāng)作電源，并且是交流、直流和沖擊電壓試驗(yàn)設(shè)備的組成部分。高壓試驗(yàn)室中的工頻高電壓通常采用高壓試驗(yàn)變壓器或其串級(jí)裝置來(lái)產(chǎn)生，但對(duì)電容量較大的被試樣，可采用串聯(lián)諧振回路來(lái)獲得工頻高電壓。5.1.1工頻高電壓的產(chǎn)生1.高壓試驗(yàn)變壓器高壓試驗(yàn)變壓器大多數(shù)為油浸式，有金屬殼及絕緣殼兩類。金屬殼變玉器又可分為單套管和雙套管兩種。單套管變壓器的高壓繞組一端接地，另一端（高壓端）經(jīng)高壓套管引出。雙套管變壓器高壓繞組的中點(diǎn)通

2、常與外殼相連，這樣每個(gè)套管所承受的只是額定電壓Un的一半，因而可以減小套管的尺寸和重最。當(dāng)高壓繞組一端接地時(shí)，外殼應(yīng)當(dāng)按0.5Un對(duì)地絕緣起來(lái)。試驗(yàn)變壓器一般作成單相的。高壓繞組大多數(shù)作成多層繞組，層間絕緣由電纜紙和絕緣材料制成的圓筒組成。試驗(yàn)變壓器與電力變壓器相比主要特點(diǎn)：變比較大容量較小工作時(shí)間短試驗(yàn)變壓器的容量由被測(cè)試樣在最不利的試驗(yàn)條件下需要的電流來(lái)確定。在特殊情況下，例如對(duì)于長(zhǎng)電纜的試驗(yàn)，變壓器必需的容量：Ps=U2ωC式中U―試驗(yàn)電壓，kV；C―試樣電容，F(xiàn)；Ps―變壓器容量，VA。變壓器繞組方式：（1）圓盤形繞組如圖5-1所示，輸出電壓在幾十千伏以下時(shí)，繞組

3、由幾個(gè)線圈串聯(lián)組成。圖5-1圓盤形繞組（2）圓筒形繞組結(jié)構(gòu)如圖5-2所示，低壓繞組內(nèi)側(cè)與鐵心相連，高壓繞組同軸地套在低壓繞組的外側(cè)，內(nèi)側(cè)接地，外側(cè)為高壓輸出。高壓繞組的電壓由內(nèi)側(cè)至外側(cè)逐層升高，各層間采用與線圈同軸的絕緣筒進(jìn)行絕緣，每層線圈的匝數(shù)也隨電壓的升高而減少，并且遠(yuǎn)離鐵心部分。圖5-2圓筒形繞組2.試驗(yàn)變壓器串級(jí)裝置由于受到體積和重量的限制，單個(gè)試驗(yàn)變壓器的額定電壓不可能做得太高。當(dāng)所需工頻電壓很高往往采用串級(jí)線路把幾臺(tái)試驗(yàn)變壓器串接起來(lái)。數(shù)臺(tái)試驗(yàn)變壓器串級(jí)聯(lián)接的辦法就是將它們的高壓繞組串聯(lián)起來(lái)，使它們的高壓側(cè)電壓疊加后得到很高的輸出電壓，而每臺(tái)變壓器的絕緣要求和

4、結(jié)構(gòu)可大大簡(jiǎn)化，減輕絕緣難度，降低總價(jià)格。圖5-3由單高壓套管變壓器元件組成的串級(jí)變壓器示意圖圖5-3所示的串級(jí)方式稱為自耦式串級(jí)變壓器，這是目前最常用的串級(jí)方式。這里高一級(jí)的變壓器的勵(lì)磁電流由前面一級(jí)的變壓器來(lái)供給。圖中繞組1為低壓繞組，2為高壓繞組，3為供給下一級(jí)激磁用的串級(jí)激磁繞組。雖然這時(shí)三臺(tái)變壓器的初級(jí)電壓相同(U1=U3)，次級(jí)電壓也相同（均為U2），但它們的容量和高壓繞組結(jié)構(gòu)都不同，因此不能互換位置。設(shè)該裝置T3容量為：P3=U2I2=U1I1；T2的容量：P2=U1I1=U2I2+U3I3=2U2I2；T1的容量為：P1=3U2I2所以當(dāng)串聯(lián)級(jí)數(shù)為3，則整

5、套串級(jí)裝置的制作容量為:P=P1+P2+P3=6U2I2(5-1)串級(jí)裝置的輸出額定容量為Pn=3U2I2(5-2)因而裝置的容量利用率為=Pn/P=1/2(5-3)同理推出n級(jí)串聯(lián)裝置的容量利用率為(5-4)顯然，串接臺(tái)數(shù)越多，裝置利用系數(shù)越低，且隨著串接數(shù)的增加，整套串接試驗(yàn)變壓器的總漏抗值急劇增加，因此串級(jí)試驗(yàn)變壓器的串接數(shù)一般不超過(guò)3，這是串級(jí)裝置的固有缺點(diǎn)。式中：n—串級(jí)裝置的級(jí)數(shù)。3.試驗(yàn)變壓器的調(diào)壓試驗(yàn)變壓器的電壓必須從零調(diào)節(jié)到指定值，這是其運(yùn)行方式的特點(diǎn),要靠連到變壓器初級(jí)繞組電路中的調(diào)壓器來(lái)進(jìn)行。調(diào)壓器應(yīng)該滿足以下基本要求：(1)電壓應(yīng)該平滑地調(diào)節(jié)，在有

6、滑動(dòng)觸頭的調(diào)壓器中，不應(yīng)該發(fā)生火花。(2)調(diào)壓器應(yīng)在試驗(yàn)變壓器的輸入端提供從零到額定值的電壓，電壓具有正弦波形且沒(méi)有畸變。(3)調(diào)壓器的容量應(yīng)不小于試驗(yàn)變壓器的容量。調(diào)節(jié)電壓最好的設(shè)備是電動(dòng)發(fā)電機(jī)組，它由安裝在一個(gè)軸上的三相同步發(fā)電機(jī)和直流或交流電動(dòng)機(jī)組成，電壓的調(diào)節(jié)用改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁來(lái)實(shí)現(xiàn)。更簡(jiǎn)單和便宜的調(diào)壓設(shè)備是感應(yīng)調(diào)壓器，它們有的做成帶移動(dòng)式繞組的變壓器或自耦變壓器形式，有的做成制動(dòng)的帶轉(zhuǎn)子繞組的異步電動(dòng)機(jī)形式（電位調(diào)整器）。感應(yīng)調(diào)壓器的特點(diǎn)是調(diào)壓平穩(wěn)，并且沒(méi)有滑動(dòng)觸頭。采用了各種消除高次諧波的方法，例如在制動(dòng)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子上安置“斜”槽，以保證被調(diào)節(jié)的電壓具有接

7、近正弦的波形。目前，已生產(chǎn)出了多種不同容量的感應(yīng)調(diào)壓器；但一般廣泛采用試驗(yàn)室類型自耦調(diào)壓器來(lái)進(jìn)行小容量試驗(yàn)設(shè)備的調(diào)壓。4.串聯(lián)諧振電路交流高壓可以通過(guò)由馬達(dá)帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)或電池供電的振蕩器產(chǎn)生，但是最常用的試驗(yàn)裝置是由110V或240V、50/60Hz的電源供電。固定的電源電壓供給一臺(tái)可調(diào)節(jié)的調(diào)壓器，調(diào)壓器再把調(diào)節(jié)了的電壓供給單級(jí)升壓變壓器的原邊。由于原邊電源電壓和變壓器勵(lì)磁電流中的諧波可能激發(fā)不同頻率的固有振蕩，從而導(dǎo)致變壓器付邊電壓波形的嚴(yán)重畸變和增高。但是，若有意而又有效地利用諧振效應(yīng)來(lái)產(chǎn)生交流試驗(yàn)高壓，此高壓不含有不需要