高壓試驗三：絕緣子串電位分布實驗

1、實驗三：絕緣子串電壓分布測量一、實驗?zāi)康牧私饨^緣子串在電力系統(tǒng)中的作用，理解輸電線路絕緣子串上電壓分布不均 勻的原因，理解測量絕緣子串上電壓分布的意義，掌握電壓分布的測量方法，知道在實際工作中如何發(fā)現(xiàn)輸電線路上已損壞的絕緣子。二、實驗原理1 絕緣子串上的電壓分布35kV以上的電壓輸電線路使用由懸式絕緣子組成的絕緣子串來構(gòu)成具有高 電位的導(dǎo)線與具有地電位的桿塔之間的絕緣。絕緣子串上的每片懸式絕緣子結(jié) 構(gòu)，尺寸完全相同，若每片絕緣子承受的電壓相同，則利用率最高。但是由于絕 緣子的金屬部分與接地的鐵塔和帶電的導(dǎo)線之間存在雜散電容，使絕緣子串的電壓分布不均。設(shè)絕緣子自身電容為 C，若只考慮對地雜散電容

2、 Ce,則等值電路如 圖101 (a)所示。當(dāng)Ce,兩端有電位差時，必然有一部分電流經(jīng) Ce,流入接地 鐵塔，而流過Ce,的電流都是由絕緣子串分流出去，因此靠近導(dǎo)線的絕緣子流過 電流最多，電壓降厶U也最大。如果只考慮對導(dǎo)線的雜散電容 Cl,則等值電路如 圖10 1 (b)所示，流過Cl的電流都匯入下一片絕緣子中，因此靠近鐵塔的絕 緣子流過的電流最多，電壓降 U最大。實際上Ce與Cl兩種雜散電容同時存在， 綜合考慮兩者影響時，絕緣子串的電壓分布位圖 10 1 (c)所示。一般C為3060 F，Ce為4 5 F，Cl只有0.51 F,所以Ce的影響比Cl大，絕緣子 串中靠近導(dǎo)線的絕緣子的電壓降最大

3、， 遠(yuǎn)離導(dǎo)線的絕緣子電壓降逐漸減小， 當(dāng)靠 近鐵塔橫擔(dān)時，Cl的作用顯著，電壓降又升高。 由此可知，絕緣子串的長度越 長，片數(shù)越多，電壓分布越不均勻。絕緣子本身電容C大，則對地和對導(dǎo)線雜散電容的影響要小一些。絕緣子串的電壓分布就比較均勻。增大Cl能在一定程度上補(bǔ)償Ce的影響，使電壓分布不均勻程度減小，例如可采用增大導(dǎo)線截面積 和分裂導(dǎo)線，還可采用均壓環(huán)，以增加絕緣子對導(dǎo)線的電容，達(dá)到改善電壓分布 的目的。2電壓分布的測量(1) 電壓分布測量的意義在工作電壓作用下沿絕緣子串表面有一定電壓分布，當(dāng)絕緣子表面比較清潔時。電壓分布由絕緣子本身電容和雜散電容決定， 當(dāng)絕緣子表面因污穢而電阻下 降時，或者

4、因機(jī)械、電和環(huán)境等因素的影響而絕緣電阻發(fā)生變化時，沿絕緣子串表面的電壓分布將發(fā)生改變，嚴(yán)重時將發(fā)生絕緣閃絡(luò)。例如在輸電線路的絕緣子 串中，當(dāng)出現(xiàn)損壞了的絕緣子（即零值絕緣子）時，這片絕緣子就不再承受電壓， 其他絕緣子上的電壓就會升高，有可能引起對地閃絡(luò)。因此測量絕緣子表面的電 壓分布可以發(fā)現(xiàn)絕緣子是否存在缺陷。（2）電壓分布基本測量方法 火花間隙測量電壓分布傳統(tǒng)的測量方法主要采用短路叉測量（或火花叉法）。如圖10-2所是為短 路叉測量絕緣子串電壓分布示意圖。當(dāng)短路叉一端2和下面絕緣子的鐵帽接觸，另一端1靠近被測絕緣子的鐵帽時，在1和鐵帽之間便會產(chǎn)生火花。當(dāng)測量絕緣 子承受的電壓越高，則出現(xiàn)火花

5、越早， 而且火花的聲音就越大，因此根據(jù)火花放 電特征可以判斷被測絕緣子承受電壓的情況。若絕緣子出現(xiàn)零值時便沒有火花。 不過短路叉不能測出電壓分布的具體數(shù)值。 在使用時應(yīng)注意，當(dāng)電壓等級較低時（35kV及以下）不能因火花間隙放電而引起相對地閃絡(luò)。 小球放電法測量電壓分布為了能測出絕緣子串電壓分布的具體數(shù)值， 可采用小球放電法測量。其測量 叉不是短路的，而是與兩個小球相連， 小球的距離是可調(diào)的。在測量時是通過測 量兩端的小球產(chǎn)生放電的距離來分析絕緣子串的電壓分布，從而判斷被測絕緣子是否正常。這種方法要頻繁調(diào)整小球距離，工作量大，誤判率高。在試驗室則是 將小球間隙固定，改變外施電壓而使小球放電來求電

6、壓分布。在實驗過程中，球隙距離始終不變，因而它的放電電壓 U也不變，依次將 球隙接到每個絕緣子上，由于在絕緣子串上的電壓分布不均， 因此每個絕緣子上 所占總電壓的百分比不同，所以為了使每個絕緣子上的電壓達(dá)到厶 U而使球隙放 電，則所需總電壓Ui是不同的 令： U球隙放電電壓；Ui當(dāng)測量裝置置于第i個絕緣子上時，為了使球隙放電所需加在絕緣子 串上的總電壓；65432IAU貝當(dāng)慮對地電容Lpqp_ 叫靈 fb可 1 W 1 W咁eI朝蠡圖(M 施緣干申的等值電略及電壓分布曲線Ai第i個絕緣子上電壓降占總電壓的百分比。因a1uu,a2, aiu1u2U Ui ',anUUn所以UiUU2+U

7、iUnU i 1 Uiaia2aian1U1n丄i 1 Ui故得所以aiUUinUi丄圏10-2短路又測量電壓分布示意圖三、實驗內(nèi)容采用小球放電法測量35kV輸電線路絕緣子串(34片)上的電壓分布，看是否 存在零值絕緣子。另用保護(hù)環(huán)一對來改善絕緣子上電壓分布作用。四實驗設(shè)備(1) 工頻高電壓試驗裝置；(2) 絕緣子串；(3 )小球放電法測量裝置。五、實驗步驟(1) 檢查所有實驗裝置；(2) 合上電源，將工頻試驗裝置緩慢均勻地升壓；(3) 用測量球隙從上至下逐片加在絕緣子兩端，保持小球的距離不變，調(diào)整 外加電壓直至小球放電；記錄實驗時u1、u2.的數(shù)值；(5)按公式計算a.,并作出電壓分砟曲線圖：實驗完畢，電壓降到零，斷開電源。六、報告要求(1) 簡