ST2678交直流超高壓耐壓測試儀說明書
上海蘇特電氣有限公司
一、 概述
ST2678交直流超高壓耐壓測試儀是根據(jù)機(jī)電部《試驗變壓器》標(biāo)準(zhǔn)在原同類產(chǎn)品基礎(chǔ)上經(jīng)過大量改進(jìn)后而生產(chǎn)的。ST2678交直流超高壓耐壓測試儀是在ST2678系列試驗變壓器的基礎(chǔ)上按照國家標(biāo)準(zhǔn)《ZBK-41006-89》經(jīng)過改進(jìn)后而生產(chǎn)的一種新型產(chǎn)品。本系列產(chǎn)品具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、功能齊全、通用性強(qiáng)和使用方便等特點。特別適用于電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、科研部門等對各種高壓電氣設(shè)備、電器元件、絕緣材料進(jìn)行工頻或直流高壓下的絕緣強(qiáng)度試驗。是高壓試驗中*的重要設(shè)備。
二、 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
ST2678交直流超高壓耐壓測試儀采用單框芯式鐵芯結(jié)構(gòu)。初級繞組饒在鐵芯上，高壓繞組在外，這種同軸布置減少了漏磁通，因而增大了繞組間的耦合。產(chǎn)品的外殼制成與器芯配合較佳的八角形結(jié)構(gòu)，整體外形顯得美觀大方。其外部結(jié)構(gòu)圖見圖1，內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖見圖2。
圖1：單臺ST2678交直流超高壓耐壓測試儀 圖2：單臺試驗變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
外部結(jié)構(gòu)示意圖
1—短路桿D 2—均壓球 3—高壓套管 4—變壓器提手
5—油閥 6、7—次壓輸入a、x 8、9—測量端子E、F 10—變壓器外殼接地端
11—高壓尾X 12—高壓輸出A 13—高壓硅堆 14—變壓器油
15—鐵芯 16—次低壓繞組 17—測量繞組 18—二次高壓繞組
在ST2678試驗變壓器中，a、x為低壓輸入端子，E、F為儀表測量端子，A、X為高壓輸出。
三、 工作原理
ST2678交直流超高壓耐壓測試儀為單相變壓器，聯(lián)結(jié)組標(biāo)號Ⅰ.Ⅰ. 用工頻220V（10kVA以上為380V）電源接入ST2678數(shù)顯電源（為本公司生產(chǎn)的試驗變壓器配套設(shè)備，詳細(xì)資料請見其具體使用說明書）系列操作箱（臺），經(jīng)操作箱內(nèi)自偶調(diào)壓器（50kVA以上調(diào)壓器外附）調(diào)節(jié)至0~200V（或0~400V）電壓輸出至ST2678試驗變壓器的初級繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在試驗變壓器高壓繞組可獲得試驗所需的高電壓。
1、 單臺ST2678（G）試驗變壓器的工作原理圖見圖3
圖3：單臺ST2678高壓試驗變壓器原理圖
2、 單臺ST2678交直流超高壓耐壓測試儀的工作原理圖見圖4，圖中高壓套管中裝有高壓硅堆，串接在高壓回路中作半波整流，以獲得直流高電壓。當(dāng)用一短路桿將高壓硅堆短接時，可獲得工頻高電壓，作為交流輸出狀態(tài)；取消短路桿時，作為直流輸出狀態(tài)。
圖4：單臺ST2678交直流超高壓耐壓測試儀原理圖
圖中：D—短路桿 VD—高壓硅堆
圖5：三臺試驗變壓器串級接線原理圖
圖中：P—容量（kVA） V—電壓（kV） G1、G2—絕緣支架
ST2678交直流超高壓耐壓測試儀高壓套管中的高壓硅堆未畫出，其原理與上圖相同。
3、 三臺試驗變壓器串級獲得更高電壓的接線原理見圖5。串級高壓試驗變壓器有很大的*性，因為整個試驗裝置由幾臺單臺試驗變壓器組成，單臺試驗變壓器容量小、電壓低、重量輕，便于運(yùn)輸和安裝。它既然可串接成高出幾倍的單臺試驗變壓器輸出電壓組合使用，又可分開成幾套單臺試驗變壓器單獨使用。整套裝置投資小，經(jīng)濟(jì)實惠。圖5中，在*級和第二級的每個單元試驗變壓器中都有一個勵磁繞組A1、C1和A2、C2。在三臺串級試驗變壓器基本原理中，低壓電源加在試驗變壓器Ⅰ的初級繞組a1x1上，單臺試驗變壓器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的輸出電壓都是V。勵磁繞組A1、C1給第二級試驗變壓器Ⅱ的初級繞組供電；第二級試驗變壓器Ⅱ的勵磁繞組A2、C2給第三級試驗變壓器Ⅲ的初級繞組供電。第二級試驗變壓器Ⅱ和第三級試驗變壓器Ⅲ的箱體分別處在對地為1V和2V的高電位上，所以箱體對地是絕緣的，試驗變壓器Ⅰ的箱體是接地的。這樣*級、第二級、第三級試驗變壓器對地的額定輸出電壓分別為1V、2V、3V；其額定容量分別為3P、2P、1P。
四、 使用方法
1、 ST2678（G）試驗變壓器做被試品的工頻耐壓試驗使用接線原理圖見圖6。
圖6：被試品工頻耐壓試驗接線圖
圖中：R1—限流電阻 FRC—阻容分壓器 RF—球間隙保護(hù)電阻
G—球間隙 CX—被試品
注：高壓尾必須可靠接地
工頻耐壓試驗中限流電阻R1應(yīng)根據(jù)試驗變壓器的額定容量來選擇。如高壓側(cè)額定輸出電流在100~300mA時，可取0.5~1Ω/V（試驗電壓）；高壓側(cè)額定輸出電流為1A以上時，可取1Ω/V（試驗電壓）。常用水電阻作為限流電阻，管子長度可按150kV/m考慮，管子粗細(xì)應(yīng)具有足夠的熱容量（水阻液配制方法：用蒸餾水加入適量硫酸銅配制成各種不同的阻值）。
球間隙及保護(hù)電阻：當(dāng)電壓超過球間隙整定值時（一般取試驗電壓的110%~120%），球間隙放電，對被試品起到保護(hù)作用。球間隙保護(hù)電阻可按1Ω/V（試驗電壓）選取。
在工頻耐壓試驗中，低電壓側(cè)測量電壓（儀表電壓）不是非常準(zhǔn)確的，其原因是由于試驗變壓器存在著漏抗，在這個漏抗上必然存在著壓降或容升，使試品上的電壓低于或高于低壓側(cè)測量電壓表上反映出來的電壓。工頻耐壓試驗時，被試品上的電壓高于試驗變壓器的輸出電壓，也就是所謂容升現(xiàn)象。感應(yīng)耐壓試驗時，試驗變壓器的漏抗必然存在著壓降。為了準(zhǔn)確測量被試品上所施加的電壓，因此常在高壓側(cè)接入FRC阻容分壓器來測量電壓（見圖6）。
工頻耐壓試驗操作注意事項
（1） 試驗人員應(yīng)做好分工，明確相互間方法。并有專門人監(jiān)護(hù)現(xiàn)場安全及觀察試品狀態(tài)。
（2） 被試品應(yīng)先清掃干凈，并干燥，以免損壞被試品和試驗帶來的誤差。
（3） 對于大型試驗，一般都應(yīng)先進(jìn)行空升試驗。即不接試品時升壓至試驗電壓，校對各種表計，調(diào)整球間隙。
（4） 升壓速度不能太快，并必須防止突然加壓。例如調(diào)壓器不在零位時突然合閘。也不能突然切斷電源，一般應(yīng)在調(diào)壓器降至零位時拉閘。
（5） 當(dāng)電壓升至試驗電壓時，開始計時，到1min后，迅速降壓到1/3試驗電壓以下時，才能拉開電源。
（6） 在升壓或耐壓試驗過程中，如發(fā)現(xiàn)下列不正常情況時，應(yīng)立即降壓，切斷電源。停止試驗并查明原因：①電壓表指針擺動很大；②發(fā)現(xiàn)絕緣燒焦或冒煙；③被試品內(nèi)有不正常的聲音。
（7） 耐壓試驗前后應(yīng)測量絕緣電阻，檢查絕緣情況。
2、 ST2678交直流超高壓耐壓測試儀在做被試品的直流耐壓或泄露試驗時接線原理圖如圖7。
注：此試驗應(yīng)先抽出短路桿“D”，圖7中所示。
圖7：高壓直流泄露試驗接線圖
圖中：VD—高壓硅堆 R1—限流電阻 C1—高壓濾波電容
FRC—阻容分壓器 CX—被試品 μA—帶保護(hù)微安表
泄露試驗中限流電阻R1選擇在額定輸出電壓時，輸出端短路電流不超過高壓硅堆的Z大整流。如電壓硅堆的Z大整流電流為100mA時用于60kV的試驗裝置中，限流電阻按R1=60/0.1=600kΩ選擇。限流電阻還應(yīng)具有足夠的容量和沿面放電距離。
高壓濾波電容C1一般選擇在0.01~0.1μF，當(dāng)被試品的電容量很大時，C1可省略不用。
泄露試驗的操作及注意事項
（1） 試驗前應(yīng)先檢查被試品是否停電，接地放電，一切對外連線是否擦干凈。要嚴(yán)防將試驗電壓加到有人工作的部位上去。
（2） 接好試驗裝置的接線后，應(yīng)復(fù)查無誤后才可加壓。應(yīng)特別注意檢查高壓設(shè)備及引線與地、與操作人員的安全距離，被試品的外殼是否可靠接地，要按安全規(guī)程中所規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行試驗。
（3） 對于大電容量設(shè)備應(yīng)緩慢升壓，防止被試品的充電電流燒壞微安表。必要時應(yīng)分級加壓，分別讀取各級電壓下微安表的穩(wěn)定讀數(shù)。
（4） 試驗過程中，應(yīng)密切監(jiān)視被試品、試驗裝置、微安表，一旦發(fā)生擊穿、閃爍等異?，F(xiàn)象應(yīng)立即降壓，切斷電源，并查明原因，詳細(xì)記錄。
（5） 試驗完畢，降壓，切斷電源后應(yīng)將被試品及試驗裝置本身充分放電。
五、注意事項
1、 按照您所進(jìn)行的試驗接好工作線路。試驗變壓器的外殼以及操作系統(tǒng)的外殼必須可靠接地。試驗變壓器高壓繞組的X端（高壓尾）以及測量繞組的F端必須可靠接地。
2、 做串級試驗時，第二級、第三級試驗變壓器的低壓繞組的X端，測量繞組的F端以及高壓繞組的X端（高壓尾）均接本級試驗變壓器的外殼。第二級、第三級試驗變壓器的外殼必須通過絕緣支架接地。
3、 接通電源前，操作系統(tǒng)的調(diào)壓器必須調(diào)到零位后方可接通電源，合閘，開始升壓。
4、 從零開始均勻旋轉(zhuǎn)調(diào)壓器手輪升壓。升壓方法有：快速升壓法，即20s逐級升壓法；慢速升壓法，即60s逐級升壓法；極慢速升壓法供選用。電壓從零開始按一定的升壓方式和速度上升到您所需的額定試驗電壓的75%后，在以每秒2%額定試驗電壓的速度升到您所需的額定電壓，并密切注意測量儀表的指示以及被試品的情況。升壓過程中或試驗過程中如發(fā)現(xiàn)測量儀表的指示及被試品情況異常，應(yīng)立即降壓，切斷電源，查明情況。
5、 試驗完畢后，應(yīng)在數(shù)秒內(nèi)勻速的將調(diào)壓器返回至零位，然后切斷電源。
6、 本產(chǎn)品不得超過額定參數(shù)使用。除試驗必須外，決不允許全電壓通電或斷電。
7、 使用本產(chǎn)品做高壓試驗時，出熟悉本說明書外，還必須嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)程?？蓞⒄誈B311-83《高壓輸變設(shè)備的絕緣配合，高壓試驗技術(shù)》；《電氣設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》等。
六、 選配產(chǎn)品
1、 操作系統(tǒng)：
ST2678數(shù)顯電源控制柜 容量：1kVA~5kVA 輸入電壓：0.22kV
ST2678數(shù)顯電源控臺 容量：10kVA~300kVA 輸入電壓：0.22kV 0.38kV
2、保護(hù)式數(shù)字微安表 0-1999ｕA
3、阻容式交直流分壓器 FRC—50、100、150、200kV
4、高壓直流放電棒 FZ—70、140、210kV
5、高壓硅堆 2DL—150、300、450kV
6、絕緣支架 50、100、200、300kV
7、高壓濾波電容 0.01μF~0.1μF，40~100kV
8、 均壓球
9、保護(hù)球隙 Q—50、100、150、200、250、500
10、標(biāo)準(zhǔn)試油杯 400ml
11、介質(zhì)油杯
12、折疊式小推車 150、300型
13、水電阻
14、高壓驗電器 10、35kV
15、高壓定相器 10、35、110、220kV
16、各種萬用表、兆歐表及測試線
七、試驗變壓器的容量選擇
標(biāo)稱試驗變壓器容量Pn的確定公式：Pn=kVn 2ωCt×10-9
式中：Pn——標(biāo)稱試驗變壓器容量（kVA）
Vn——試驗變壓器的額定輸出高壓的有效值（kV）
k ——安全系數(shù)。k≥1，標(biāo)稱電壓Vn≥1MV時，k=2；標(biāo)稱電壓較低時，k值可取高一些。
Ct——被試品的電容量（pF）
ω——角頻率，ω=2πf， f——試驗電源的頻率
被試設(shè)備的電容量Ct可由交流電橋測出。Ct的變化很大，可由設(shè)備的類型而定。典型數(shù)據(jù)如下：
簡單的棒式或懸式絕緣子 幾十微法
簡單的分級套管 100~1000pF
電壓互感器 200 ~ 500pF
電力變壓器 < 1000kVA ~1000pF
>1000kVA 1000~10000pF
高壓電力電纜和油浸紙絕緣 250~300pF/m
氣體絕緣 ~60pF/m
封閉變電站，SF6氣體絕緣 100~10000pF
對于不同的試驗電壓Vn，選擇不同的（適當(dāng)?shù)模┌踩禂?shù)k。以下列出不同的Vn所選用的k值供參考。
Vn =50~100kV k = 4
Vn =150~300kV k = 3
Vn >300kV k = 2
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