高压试验试品的选择

2011-04-13王悦刚

科技传播 2011年15期

王悦刚

中国石油吉林化建工程有限公司，吉林吉林 132021

0 引言

在实验室里做测量变压器的绝缘电阻和吸收比的试验，吸收比是利用时间为60s与15s所测得的绝缘电阻之比，即R60/R15。如果R60/R15≥1.3，则表示绝缘不潮湿；如R60/R16≈1，则表示绝缘潮湿。测量的结果无论是变压器还是电机绕组，其吸收比均为1。难道是我们所选择的试品均受潮了吗？换上另外的变压器和绕组，结果仍然如此。很显然，非试品受潮之故。那么，究竟是什么原因呢？由此便引发了对问题的思考。

1 测吸收比所需试品的选择

要想知道问题的答案，还得从吸收比本身的概念入手，为什么绝缘不潮湿的吸收比大，而绝缘潮湿的吸收比小呢？我们知道，一般电介质都可以如下等效电路图来表示。图1中：

图1

Rlk为泄露电阻；

CR为电介质真空和损耗极化所形成的电容；

Cp为有损耗极化所形成的电容；

Rp为有损耗极化所形成的等效电阻。

串联支路Rp——Cp代表电介质的吸收特性，如绝缘良好，则Rlk和Rp的值都比较大，这就不仅使最后稳定的绝缘电阻值（就是Rlk）较高，而且要经过较长的时间才能达到此稳定值（因中间支路的时间常数比较大）。反之，如绝缘受潮或存在某些穿透性的绝缘通道，则不仅最后稳定的绝缘电阻值很低，而且还会很快达到稳定值。从中可以看出，绝缘电阻达到稳定的时间是由中间支架的时间常数决定的。而我们实验中的变压器和电机绕组由于电容量较小，中间支架的时间常数也较小，所以会很快（小于15s）达到稳定值。吸收比自然为1，也可以说，小容量的电气设备，测吸收比是没有意义的，只有对电容量比较大的高压电气设备的绝缘状况，才用吸收比的大小作为判断的依据。高压实验室中一般不具备这样的试品。那么应该如何办呢？本文建议采用电力电容器与试品串联的方式，或直接测电力电容器的吸收比。由于电力电容器的性质，将使试品的绝缘电阻达到稳定值的时间延长，以达到模拟的效果。有条件的可到附近变压器厂做电力变压器绝缘电阻和吸收比的演示实验，即可达到理想的实验效果。

从上面例子可见，如何选择实验试品是很重要的，也是很有方法和技巧的。

2 测tgδ所需试品的选择

下面再举一个例子来说明。用西林电桥测定介质损失正切（tgδ）。它的原理接线如图2所示。

图2

图2中Cx，Rx为被试品的电容和电阻；R3为可感可调电阻；CN为高压标准电容器；C4为可调电容器；R4为无感固定电阻；G为交流检流计。

在实验室中，被试品一般采用电阻和电容串联的方式组成。那么，我们现在就要思考这样一个问题，是否可用任意大小的电阻和电容作为实验的试品呢？这显然是不行的。究竟要用多大的电阻和电容才能达到模拟的效果呢？我们要从介质损失角正切tgδ本身入手，一般说来，干燥的绝缘材料tgδ＜0.1%，而受潮后，一般可增大到10%左右。tgδ大大致范围我们知道了，如果在知道tgδ与Cx和Rx的关系，就能得出所选用的电阻和电容的范围，分析如下：

根据概念可知：

试中ω为角频率，工频时为100π。

当tgδ=0.001（即0.1%）时，

而当tgδ=0.1（10%）时，

这样就得出了CxRx的大致范围。

在实验中，可取满足CxRx≈3.184来模拟干燥的试品，而用满足CxRx≈0.03184来模拟潮湿的试品，即可得到满意的实验效果。CxR，Rx的具体数值可根据实验情况而定。

3 被选试品的外部条件

上述两个例子试品的选择是根据被试品的本身参数数值所决定的。有时，我们还要注意被选择试品的外部条件。如接地电阻的测量，我们需要到室外测量接地板。但由于风吹日晒及雨雪等影响，使我们测量所得出的误差相当大，若不作处理，可相差百倍以上。因此，在测量前，应先对接地板进行处理（如用锉等），这样才能得到理想的测量结果。