第一节 概 述
电力系统中的高压电器设备，其相间绝缘、相对地绝缘与纵绝缘都是至关重要的。无论哪种绝缘出现失效，都将导致高压电器设备放电、击穿，将引起电力系统事故，甚至导致设备爆炸、电力系统大面积停电。而高压电器设备在电力系统中运行时，其绝缘不仅受到工作电压的作用，而且还会受到大气过电压（雷电冲击电压）和内部过电压（操作冲击电压）的侵袭。因此，高压电器设备在设计时，首先考虑绝缘问题，但由于影响高压电器设备绝缘问题的因素较多，如：绝缘材料的不同、制造工艺的差别、工作状况的多样性及环境条件的影响等，必须使用试验的手段对其成品绝缘性能进行测试和确认。 高压电器设备的绝缘试验，可以分为两类：一类是破坏性试验，它包括工频耐压试验、直流耐压试验、冲击耐压试验、放电试验等，此类试验将对被试设备造成一定的损害；另一类是非破坏性试验，它主要是测量高压电器设备的绝缘特性，它包括绝缘电阻测量、介质损耗测量、局部放电测量等。
无线电干扰试验，虽然不属于绝缘试验，但属于利用高压工频试验变压器在高压试验室进行的试验项目，且该项目是高压电器设备的必试项目，在这一章中也作详细介绍。 第二节 交流高电压试验
交流高压试验，指的是电压波形为正弦的高电压试验，通常是工频高电压试验。交流高压试验的目的是考验高压电器在长时间工作电压下及瞬时的内过电压下能否正常工作。
一、交流高压试验系统
交流高压试验系统一般由调压设备、变压设备、保护设备、测量设备、控制设备等成，原理图如图9-2-1：
图9－2－1 交流高压试验系统
T1为调压器，它的作用是保证交流高压试验系统能够均匀的输出可调电压。它有自耦式、移圈式、感应式、电动发电机等几种形式。自耦式是常用的形式，价格低、携带方便、漏抗小、波形好，但由于有滑动触头，只适用于小容量试验变压器调压使用。移圈式没有滑动触头、适用于大容量试验变压器调压，但体积较大。感应式、电动发电机使用较少。
T2为变压器，它的作用是保证交流高压试验系统能够产生规定的高电压。
R为保护电阻，它的作用是防止被试品放电时所发生的截波对变压器绕组的损伤；也用它限制过电流和抑制过电压，减少对被试品的损坏。R可按0.1欧姆／伏选取。它可以由金属电阻丝绕成，也可采用水电阻，长度按每米150～虚拟时空200kV（有效值）选取。除保护电阻外，系统中还经常采用过电流保护、过电压保护及保护球隙。
CO为被试品（如高压断路器）的电容量。
二、交流高压试验变压器
交流高压试验变压器在原理上与电力变压器并无区别，但由于两者之间的运行条件不同，因此交流高压试验变压器在设计和使用上有自己的特点。例如
当归注射液（1） 交流高压试验变压器为单相设计，而电力变压器一般为三相设计。
（2） 交流高压试验变压器输出为高电压、小电流，容量小；而电力变压器一般容量大。
（3） 交流高压试验变压器绝缘裕度小，工作方式为间歇式工作；而电力变压器绝缘裕度大，工作方式为连续方式。
（4） 交流高压试验变压器工作在电容性负荷下；而电力变压器工作在电感性负载下。
（5） 交流高压试验变压器应能够经受多次放电的考验。
交流高压试验变压器在产生超过750kV电压时，一般采用串级形式。
交流高压变压器的内绝缘一般采用油浸式，最近，用于封闭电器试验的变压器，由于容量较小，采用六氟化硫气体绝缘。试验变压器的外壳有金属壳和绝缘壳两类。金属外壳可以分单套管和双套管两类，外壳可以分接地和对地绝缘两类，外壳对地绝缘的双套管形式和
外壳为绝缘壳试验变压器可以方便的实现串级高压。
交流高压变压器的体积、重量和价格取决于它的额定电压和额定电流。故在选取变 压器时应根据被试产品的电压等级选取变压器的额定电压，并根据被试产品的电容量计算 出所需变压器的额定电流和容量。
试验电流 Is自动控制系统 ＝ω CU × 10-9A（有效值）
所需变压器容量 Ps＝ω CU × 10-9kVA
式中 U ——所加的试验电压kV
C ——被试产品的电容量pF
ω ——所加电压的角频率
下表列出了常见产品的电容量
产品名称 | 电容量（pF） |
线路绝缘子 | ＜50 |
高压套管 | 50～600 |
高压断路器、电流互感器、电磁式电压互感器 | nmda受体拮抗剂 100～1000 |
电容式电压互感器 | 3000～5000 |
产品名称 | 电容量（pF） |
电力变压器 | 1000～15000 |
电力电缆（每米） | 150～400 |
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三、交流高电压的测量
电力部门测量交流电压，一般是通过电压互感器和电压表来实现的。但用这种方法在试验室中测量交流高电压是不现实的，因为制作一个交流高电压互感器是非常昂贵的，且笨重及体积庞大。因此在试验室中测量交流高电压一般采用以下几种方法；
1. 利用气体放电测量交流高电压——如测量球隙 用球隙测量交流高电压准确度可达±3％，结构简单，而且是直接测量超高电压的唯一设备，但其使用不方便，每次测量需放电，因此不经常使用，但可以用测量球隙对其他测量设备进行比对。
2. 利用静电力测量交流高电压——如静电电压表 静电电压表可分为高压静电电压表低压静电电压表，高压静电电压表可直接测量高电压，我公司的高压静电电压表为2OOkV。低压静电电压表与电容分压器配合，测量高电压。
3. 利用整流电容电流或充电电压测量交流高电压——如峰值电压表 峰值电压表是与电容分压器配合测量高电压的。
由于电容分压器的变比可以精确测定，因此，利用低压静电电压表与电缘分压器配合或峰
值电压表是与电容分压器配合都能准确测量交流高电压。
四、对交流高压试验系统输出电压的要求
GB16927.1对试验电压的要求如下：
试验电压一般应是频率为48～62Hz的交流电压，通常称为试验电压。试验电压的波形为两个半波相同的近似正弦波，且峰值和方均根（有效）值之比应在√2±0.07以内。
在整个试验过程中试验电压的测量值对规定值之差应保持在±1％之内；当试验时间超过6O秒时，整个试验过程中试验电压的测量值对规定值之差可保持在±1％之内。
五、高压电器交流高压试验的具体要求
高压电器交流高压试验一般是在有关标准规定的电压下，采用定时（lmin）耐压的方式对产品进行验证。户外产品利用空气作为外绝缘的还需进行湿耐压试验。
高压电器产品的新产品型式试验、生产产品的出厂试验及产品的现场交接试验，都要进行工频耐压，但产品的现场交接试验值是规定值的80％。
一般高压电器产品都要进行对地耐压试验，有断口的产品要进行断口耐压试验，三相一体的产品还要进行相间耐压试验。
第三节 直流高电压试验
电力设备常需进行直流高压下的绝缘试验，例如测量设备的泄露电流，一些大容量的交流设备（如电力电缆），也需进行直流高压下的耐压试验来代替交流耐压试验。至于超高压直流输电所用的电力设备更需进行直流高压试验。因此，直流高压下的绝缘试验也是一项基本的试验项目，但由于高压电器产品试验中使用不多，在这里仅作简要介绍。
一、直流高压的产生
一般用整流设备来产生直流高压，常用的是如图9-3-1的半波整流电路，其中R是保护电阻，它既能在被试品闪络时限制电流，保护硅堆和变压器，又能抑制瞬态过电压。
图9-3-1半波整流电路（a）及输出电压波形图（b）
T—工频试验变压器 C—滤波电容器 D—整流元件（高压硅堆） R—保护电阻 Rx—试品 Umax、Umin、Ud—输出直流电压的最大值、最小值、算术平均值 UT—试验变压器T输出电压（有效值）
除半波整流电路以外，常用的还有全波整流和桥式整流电路。
但是，要得到更高的直流高压，一般采用倍压整流电路，这种电路的优点在于可以通过增加串接的级数，组成直流高压串级发生器。
二、直流高压试验设备的参数
直流高压试验设备的基本技术参数有三个，即输出的额定直流电压（算术平均值）Ud，相应的额定直流电流（算术平均值）Id以及电压脉动系数S。
S＝δ U／Ud
式中 δ U＝（Umax－Umin ）／2 Ud≈（Umax＋Umin）／2
根据国际电工委员会规定，直流高压试验设备在额定电压和额定电流下的电压脉动系数（或纹波系数）S不大于5％。
三、直流高压的测量
直流高压的测量一般有以下几种形式：
1. 测量球隙 用球隙可测量直流电压的最大值，但其测量误差比用球隙测量冲击 和交流高压时更大，这是由于空气中的灰尘和纤维可能引起“小桥”所造成的。当球隙距离不大于0.4D时，且灰尘较少时测量准确度将在±5％之内。
2. 静电电压表 用静电电压表可测量直流电压的有效值（近似邻于平均植），其准确度比
球隙高，一般在即时通信工具公众信息服务发展管理暂行规定1～2.5％之内，但测量电压范围有限。
3. 分压器（或高欧姆电阻）用高欧姆电阻串联直流毫安（或微安）表，可以测量直流电压的平均值，是一种方便又常用的测量系统。
用电阻分压器＋低压臂跨接电压表，可测量直流电压的有效值、算术平均值和最大值（依据电压表不同而异）。
第四节冲击电压试验
冲击电压有两种波形，即雷电冲击电压和操作冲击电压。
我们知道，雷闪是一种自然现象，它是有带电荷的雷云引起的。当雷云中的电荷聚集以至于空间电场强度超过了大气的绝缘强度时，就会发生雷闪。当雷击地面或输变电设备时，就会产生幅值很大的冲击电流，冲击电流通过被击物体就会产生雷电冲击电压。雷电冲击电压试验就是考验输变电设备耐受此种过电压的能力。
电力系统在运行中，由于运行状态发生突然变化，导致系统内部电感元件和电容元件之间
电磁能量的互相转换，这个转换常常是强阻尼的、震荡性的过渡过程，因此就可能在某些设备上或在局部电网中出现过电压，这就是操作过电压。由于操作过电压的能量来源于电源内部，所以操作过电压幅值与电网电压等级有关。在33OkV及以上电压等级中，用操作冲击电压耐压试验来考验输变电设备耐受此种过电压的能力。
一、标准冲击电压波形
国家标准《八旗满洲氏族通谱GB16927.1—1997高电压试验技术第一部分：一般试验要求》中规定了标准雷电冲击电压、标准雷电冲击截波和标准操作冲击波形。
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