高壓試驗(yàn)試品的選擇

王悅剛

中國(guó)石油吉林化建工程有限公司，吉林 吉林 132021

0 引言

在實(shí)驗(yàn)室里做測(cè)量變壓器的絕緣電阻和吸收比的試驗(yàn)，吸收比是利用時(shí)間為60s與15s所測(cè)得的絕緣電阻之比，即R60/R15。如果R60/R15≥1.3，則表示絕緣不潮濕；如R60/R16≈1，則表示絕緣潮濕。測(cè)量的結(jié)果無論是變壓器還是電機(jī)繞組，其吸收比均為1。難道是我們所選擇的試品均受潮了嗎？換上另外的變壓器和繞組，結(jié)果仍然如此。很顯然，非試品受潮之故。那么，究竟是什么原因呢？由此便引發(fā)了對(duì)問題的思考。

1 測(cè)吸收比所需試品的選擇

要想知道問題的答案，還得從吸收比本身的概念入手，為什么絕緣不潮濕的吸收比大，而絕緣潮濕的吸收比小呢？我們知道，一般電介質(zhì)都可以如下等效電路圖來表示。圖1中：

圖1

Rlk為泄露電阻；

CR為電介質(zhì)真空和損耗極化所形成的電容；

Cp為有損耗極化所形成的電容；

Rp為有損耗極化所形成的等效電阻。

串聯(lián)支路Rp——Cp代表電介質(zhì)的吸收特性，如絕緣良好，則Rlk和Rp的值都比較大，這就不僅 使最后穩(wěn)定的絕緣電阻值（就是Rlk）較高，而且要經(jīng)過較長(zhǎng)的時(shí)間才能達(dá)到此穩(wěn)定值（因中間支路的時(shí)間常數(shù)比較大）。反之，如絕緣受潮或存在某些穿透性的絕緣通道，則不僅最后穩(wěn)定的絕緣電阻值很低，而且還會(huì)很快達(dá)到穩(wěn)定值。從中可以看出，絕緣電阻達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間是由中間支架的時(shí)間常數(shù)決定的。而我們實(shí)驗(yàn)中的變壓器和電機(jī)繞組由于電容量較小，中間支架的時(shí)間常數(shù)也較小，所以會(huì)很快（小于15s）達(dá)到穩(wěn)定值。吸收比自然為1，也可以說，小容量的電氣設(shè)備，測(cè)吸收比是沒有意義的，只有對(duì)電容量比較大的高壓電氣設(shè)備的絕緣狀況，才用吸收比的大小作為判斷的依據(jù)。高壓實(shí)驗(yàn)室中一般不具備這樣的試品。那么應(yīng)該如何辦呢？本文建議采用電力電容器與試品串聯(lián)的方式，或直接測(cè)電力電容器的吸收比。由于電力電容器的性質(zhì)，將使試品的絕緣電阻達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間延長(zhǎng)，以達(dá)到模擬的效果。有條件的可到附近變壓器廠做電力變壓器絕緣電阻和吸收比的演示實(shí)驗(yàn)，即可達(dá)到理想的實(shí)驗(yàn)效果。

從上面例子可見，如何選擇實(shí)驗(yàn)試品是很重要的，也是很有方法和技巧的。

2 測(cè)tgδ所需試品的選擇

下面再舉一個(gè)例子來說明。用西林電橋測(cè)定介質(zhì)損失正切（tgδ）。它的原理接線如圖2所示。

圖2

圖2中Cx，Rx為被試品的電容和電阻；R3為可感可調(diào)電阻；CN為高壓標(biāo)準(zhǔn)電容器；C4為可調(diào)電容器；R4為無感固定電阻；G為交流檢流計(jì)。

在實(shí)驗(yàn)室中，被試品一般采用電阻和電容串聯(lián)的方式組成。那么，我們現(xiàn)在就要思考這樣一個(gè)問題，是否可用任意大小的電阻和電容作為實(shí)驗(yàn)的試品呢？這顯然是不行的。究竟要用多大的電阻和電容才能達(dá)到模擬的效果呢？我們要從介質(zhì)損失角正切tgδ本身入手，一般說來，干燥的絕緣材料tgδ＜0.1%，而受潮后，一般可增大到10%左右。tgδ大大致范圍我們知道了，如果在知道tgδ與Cx和Rx的關(guān)系，就能得出所選用的電阻和電容的范圍，分析如下：

根據(jù)概念可知：

試中ω為角頻 率，工頻時(shí)為100π。

當(dāng)tgδ=0.001（即0.1%）時(shí)，

而當(dāng)tgδ=0.1（10%）時(shí)，

這樣就得出了CxRx的大致范圍。

在實(shí)驗(yàn)中，可取滿足CxRx≈3.184來模擬干燥的試品，而用滿足CxRx≈0.03184來模擬潮濕的試品，即可得到滿意的實(shí)驗(yàn)效果。CxR，Rx的具體數(shù)值可根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況而定。

3 被選試品的外部條件

上述兩個(gè)例子試品的選擇是根據(jù)被試品的本身參數(shù)數(shù)值所決定的。有時(shí)，我們還要注意被選擇試品的外部條件。如接地電阻的測(cè)量，我們需要到室外測(cè)量接地板。但由于風(fēng)吹日曬及雨雪等影響，使我們測(cè)量所得出的誤差相當(dāng)大，若不作處理，可相差百倍以上。因此，在測(cè)量前，應(yīng)先對(duì)接地板進(jìn)行處理（如用銼等），這樣才能得到理想的測(cè)量結(jié)果。

4 結(jié)論

綜上所述，我們?cè)谶x擇試品時(shí)，一定要注意以下幾點(diǎn)：要了解被試品的數(shù)量（如容量，電容量）；要了解被試品參數(shù)的范圍（如tgδ）：同時(shí)還要注意被測(cè)試品的外部環(huán)境等。這樣才能達(dá)到真正的模擬仿真。

[1]周譯存.高電壓技術(shù)[M].水利電力出版社，1988.

[2]西南電業(yè)管理局試驗(yàn)研究所.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法[M].水利電力出版社，1984.