成套直流高压试验仪器

成套直流高压试验仪器

近年来，随着电子技术的广泛应用，研制出了晶体管直流高压试验器和以倍压整流产生高压或经可控硅逆变器再进行倍压整流获得高压的成套试验仪器。如KGF系列、JGS系列和JGF系列等，电压等级30～400KV，且设备体积小，重量轻，广泛用于试验现场。其使用与操作可参照说明书进行。

（四）新型测试仪

新型测试仪，如ZGSIV型直流高压试验器，采取电压大反馈，因此输出电压稳定度的到大幅度提高，电压漂流量极小，高压、过压稳定采用数字拨盘开关，能将整定电压值直观显示，并具有较高的整定精度；增设了高精度0.75umA功能按钮，给氧化锌避雷器测量带来了极大的方便；输出电压调节采用单个多圈电位器，升压、过程平衡，调节精度高，操作简单。并有计时器，使之在现场操作时更方便；毫安表为全屏蔽式高压表，提高高压测量的准确度，且抗干扰，耐冲击。

二、直流高压的测量

直流高压的测量是泄漏电流试验中重要的一部分。试验时所加直流电压的准确与否对试验结果影响很大。如对FCZ3—110J型避雷器加压110KV时，泄漏电流为370μA，合格；加压114KV时，泄漏电流为460μA，不合格。

直流高压的测量方法一般有以下几种：

1.试验变压器低压侧测量

在半波整流电路中，通过试验变压器的变化及测量变压器低压侧电压，可近似换算出直流高压值，即

                     U_DC= KU₂                   （3-2）

式中　U_DC——被试品上所加直流电压，V；

　　　 K——变压器变化；

　　  U_2——变压器低压侧电压的有效值，V

　这种测量方法由于忽略了被试品的泄漏电流及保护电阻的压降等，因此，测量误差较大。

2.用高压静电电压表测量

　对不同范围的直流高压选用不同量程的高压静电电压表，可以直接测出输出电压。由于现场使用不便，一般在室内试验时采用。

3.用高压电阻串联微安级电流表测量

图3-2示出的高压测量就是采用了高压电阻R串联微安级电流表PA的测量方法。这种方法的优点是高压直接测量，测量范围很广，高电阻经过严格校定以后，精度也可以保证。测量原理就是根据欧姆定律。

电阻R可采用金属膜电阻、碳膜电阻，要求阻值稳定，随温度变化电阻作有规律的变化或不变化。电阻容量及表面爬距也要符合测量电压的要求。一般应将电阻装在密封绝缘筒内，并采取良好的均压措施，如装防晕帽、防晕环。绝缘筒表面应绝缘良好，减少电阻本体表面及绝缘表面的泄漏电流。必要时，微安级电流表应进行屏蔽。

4.用分压器测量

如图3—6所示，用一高值电阻R₁串联一等低电阻R₂，测量R₂上电压U₂，在根据分压比K= ×U_2，计算出被测高压U1=KU2= ×U_{2  。}为安全起见，在R₂电阻两端并联一低压放电管。

电阻分压器测量准确，携带方便，是高压直流电压测量的测量设备。但应注意定期校验。

5.用球隙或棒——棒间隙测量

球隙测量直流高压的方法与交流电压测量基本相同（详见本篇第五章）。一般在直流电压很高时采用这种测量方法。

 

                第三节    影响泄漏电流测量的因素

一、高压引线的影响

图3—7所示接线中，高压引线及高压输出端均暴露在空气中，其对地、对绝缘支撑物和邻近设备等均有一定的杂散电流、泄漏电流流过。这些电流有流过试品内部的体积泄露电流I0；高压硅堆及硅堆至微安级电流表高压引线对地杂散电流I1；屏蔽线对地杂散电流I2；高压引线及高压端通过空气对地的杂散电流I3；高压引线输出端及加压端对邻近设备的杂散从图3—7可以看出，微安级电流表在不同位置时流过的电流分别为：

在PA1位置时　　I_PA1=I₀+I₃+I₄+I₅；

在PA2位置时　　I_PA2=I₀+I₁+I₂+I₃+I₄+I₅；

在PA3位置时　　　I_PA3=I₀+I₅

可以看出，在PA2位置时测量误差较大，且不易屏蔽。在PA1位置，由于在高压侧测量并将高压引线屏蔽，排除了I₁、I₂的影响，I₅也可以通过在试品高压端加屏蔽环屏蔽掉所以误差较小。在PA3位置，杂散电流I₁、I₂、I₃、I₄均不通过微安级电流表，若在试品低压端采取屏蔽（接地），如避雷器下部瓷裙加短路线接地，则可以排除I₅的影响。I₅电流与高压引线和低压微安级电流表引线距离有关，可以通过加大两者距离等办法减小影响。可见在PA3位置进行测量是一种比较的测量方法。这种方法测得的泄漏电流偏小时，应考虑设备接地端对地绝缘是否良好。

在直流电压较高时，如测110KV及以上磁吹避雷器或金属氧化物避雷器泄漏电流时高压杂散电流对试验结果影响很大，现场应采取增加高压引线直径、减少尖端毛刺、进行屏蔽、增加对地距离、微安级电流表选择适当位置等措施，减少杂散电流对试验结果的影响。

如对某变电所一组FCZ—110JN型磁吹避雷器进行试验时，微安级电流表按图3-7中PA2位置接线，高压引线不加屏蔽，测得100KV下的泄漏电流为720μA；高压引线加屏蔽后，测得泄漏电流为690μA；将悬挂高压引线的绝缘杆端部屏蔽，测得泄漏电流为670μA；再对试品高压端加屏蔽，泄漏电流下降为630μA.微安级电流表改在图3-7中PA3位置进行低压侧测量，下部瓷裙不加屏蔽、泄漏电流为660μA；下部瓷裙加屏蔽，泄漏电流为620μA。可见，高压引线引起的杂散电流及表面泄露电流对试验结果是有影响的。

二、温度的影响

与绝缘电阻测量相同，温度对泄漏电流测量结果影响较大，温度升高，绝缘电阻下降，泄漏电流增大，不同试品及不同材料、不同结构的试品其变化特性不同。经验证明，对于B级绝缘发电机的泄漏电流，温度每升高10℃，泄漏电流增加0.6倍。因此，对不同温度下测得的泄漏电流值进行比较时，应考虑温度的影响。《规程》给出了部分设备不同温度下的泄漏电流参考值。

三、电源电压的非正弦波形对测量结果的影响

对于用变压器低压侧电压根据变化换算出直流高压输出电压幅值的方法来说，电流、电压的非正弦波会造成输出高压的偏低或偏高，因而影响测量结果。系统中的三次谐波对正弦波的影响如图3—8所示。图3-8（a）示出的合成波属于平顶波，大值比基波的大值小。这种电压波形用于对泄漏电流进行测量时，会造成加于被试设备的试验电压偏低，整流后的直流电压小于交流电压有效值的 倍。图3-8（b）示出的合成波与图3—8（a）的正好相反，属于尖顶波，大值要比基波大值大，会造成输出直流电压偏大。

一般采用以下方法克服非正弦波的影响：

（1）用波形畸变小的自耦变压器调压。

（2）选择电源时好用波形不易畸变的线电压。

（3）直接在高压侧测量直流高压。

四、加压速度对泄漏电流测量结果的影响

试验大容量试品时，由于泄漏电流存在吸收过程，即1min时的泄漏电流不一定是真实的泄漏电流值，因此加压速度对试验结果也有影响。

有资料介绍：有人曾对一条电缆作过测量，一次加压和以每隔1min升压1KV的速度逐级加压的试验结果相比有很大差异。

为得到较准确的试验数据，应采取逐级加压的方式并规定相应的升压速度和电压稳定时间。《规程》中对电缆直流耐压试验及泄漏电流测量规定的电压稳定时间为5min。这是为了克服吸收现象造成的测量误差。一般现场测量时也都采用逐级加压方式。

五、残余电荷的影响

同测量绝缘电阻一样，试品残余电荷对泄漏电流测量也有影响，残余电荷极性与直流输出电压同极性时，泄漏电流有偏小误差；极性相反时，有偏大误差。因此，泄漏电流试验前和重复试验时，均要对被试品进行充分放电。

六、直流输出电压极性对泄漏电流测量结果的影响

泄漏电流试验时，直流输出电压一般为负极性而不采用正极性。试验证明，直流输出电压的极性对试验结果有影响。

以测量电缆的泄漏电流为例说明如下。若绝缘受潮，电缆芯加正极性试验电压时，由于绝缘中的水分带正电，在电场作用下，水分被排斥移向铅包，造成绝缘中水分相对减少，泄漏电流偏小；电缆芯加负极性高压时，在电场作用下，水分由铅包渗过绝缘向电缆芯集中，使绝缘中水分增加，泄漏电流增大，加负极性直流输出电压，能更严格地判断受潮程度。绝缘有局部缺陷时，负极性高压有助于使绝缘中的水分集中于局部缺陷区，易于发现局部缺陷。

因此测泄漏电流时，要加负极性高压并读取5min时的泄露电流值。同样，用绝缘电阻表测量绝缘电阻时，为了易于发现缺陷，也是在“L”端子输出负极性高压。

七、湿度及表面脏污的影响

与绝缘电阻测量影响相同。为了消除湿度脏污对测量的影响，应采取清擦干净瓷表面、在部分瓷裙涂有机硅油、硅脂石蜡，或者用电热风将部分瓷裙表面吹干。

 

第四节　　异常现象分析及注意事项

 

一、异常分析

在交接及预防性试验中，常遇到以下异常情况，要注意分析。

1.从微安级电流表反映出的异常现象

（1）指针来回摆动。这可能是由于电源电压波动，直流电压脉动系数大或试验回路和被试品有充放电过程。若摆动不大，可取其平均值；摆动大，则应检查主回路和微安级电流表的滤波电容是否良好，电容量是否合适，必要时可改变滤波方式。

（2）指针周期性摆动。这可能是被试品绝缘不良或回路存在反充电所致，应查明原因。

（3）指针突然冲击。若有小冲击，可能是电流回路引起；若有大冲击，可能是试验回路或被试品出现闪络或间歇性放电引起。遇这种异常时，应立即降压，并查明原因。

（4）指针指示随测量时间而变化。若指示逐渐下降，可能是充电电流减小或被试品表面电阻增大引起；若指示逐渐上升，一般是被试品绝缘老化引起的。

（5）指针反指。这可能是微安级电流表极性接错或被试品对测压电阻放电引起的。

（6）接好线，未加压，微安级电流表即有指示。这可能是由于外界干扰，微安级电流表表面极化或地电位抬高引起的。

2.从泄漏电流数值上反映出的异常情况

（1）泄漏电流过大。这时，应先对试品、试验接线、屏蔽、加压高低等进行检查，然后依据影响泄露电流的因素，排除外界影响因素后，才能对试品下结论。

（2）泄漏电流过小。这可能是由于接线有问题，加压不够，微安级电流表有分流等引起的。

（3）对无法在试品低压端进行测量的试品，当泄漏电流偏大时，可考虑采用差值法，即先将高压引线悬空升压，测得一泄漏电流，然后将高压引线接被试品，再升压测得一泄漏电流，后者减去前者即为试品泄漏电流值。差值法可排除高压引线、试验设备高压端等部分的杂散电流对泄漏电流的影响。

 

二、注意事项

（1）按要求接线，并由专人认真检查接线和仪器仪表，尤其是检查操作部分外壳是否已可靠接地。确认无误后，方可通电升压。

（2）升压应均匀分级进行，不可太快。

（3）升压中若出现击穿，闪络等异常现象，应马上降压断开电源，并查明原因。

（4）试验完毕，降压，断开电源后，均应先对被试品充分放电后才能更改接线。对较大容量被试品放电时，应用高电阻放电，不能用接地线直接放电。应用高电阻放电棒进行放电时，应先将放电棒逐渐接近试品，至一定距离后空气间隙开始游离放电，有“嘶嘶”声响。当无声音时再用放电棒放电，后直接用接地线放电。放电时应注意放电位置，对微安级电流表接在高压侧饿，应对高压引线芯线放电，以免放电电流直接流过微安级电流表，将微安级电流表冲击烧坏；对微安级电流表接在低压侧和试品低压端这两种情况，放电前应先将微安级电流表冲击烧坏；对微安级电流表接在低压侧和试品低压端这两种情况，放电前应先将微安级电流表短接后再放电。对附近设备有可能存在感应电荷时，也应放电或预先短接。如测三相电缆其中一相泄漏电流时，应将非被测两相电缆短路接地。