전기 장비 절연의 내전압 성능 평가.

전기 장비의 절연 내전압 성능을 테스트하고 평가하는 기술적 수단입니다. 장비의 정상적인 작동을 보장하기 위해 모든 전기 장비의 충전부를 접지된 부품 또는 기타 비등전위 충전부로부터 분리하는 데 절연 구조를 사용해야 합니다. 단일 절연재의 절연 내력은 두께에 따른 평균 항복 전계 강도(단위는 kV/cm)로 표현됩니다. 발전기, 변압기의 절연 등 전기기기의 절연구조는 다양한 재료로 구성되어 있으며 구조형태도 매우 복잡합니다. 절연 구조가 국부적으로 손상되면 전체 장비의 절연 성능이 저하됩니다. 따라서 일반적으로 장비의 전체 ​​절연 성능은 장비가 견딜 수 있는 시험 전압(단위: kV)으로만 표현됩니다. 절연 내력 시험 전압은 기기가 견딜 수 있는 전압 수준을 나타낼 수 있지만 기기의 실제 절연 강도와 동일하지는 않습니다. 전력 시스템 절연 조정에 대한 구체적인 요구 사항은 장비의 절연 수준 요구 사항을 나타내기 위해 다양한 전기 장비의 절연 내력 시험 전압을 조정하고 공식화하는 것입니다. 절연 내전압 시험은 파괴 시험입니다(절연 시험 참조). 따라서 예비 부품이 부족하거나 수리에 오랜 시간이 소요되는 일부 핵심 장비에 대해서는 절연 내전압 시험을 실시할지 여부를 신중하게 고려해야 합니다.

전력 시스템의 다양한 전기 장비가 작동 중일 때 AC 또는 DC 작동 전압을 견딜 수 있을 뿐만 아니라 다양한 과전압도 겪게 됩니다. 이러한 과전압은 진폭이 높을 뿐만 아니라 작동 전압과 매우 다른 파형 및 지속 시간을 갖습니다. 절연에 미치는 영향과 절연 파괴를 일으킬 수 있는 메커니즘도 다릅니다. 따라서 전기 장비의 내전압 테스트를 수행하려면 해당 테스트 전압을 사용해야 합니다. AC 전원 시스템에 대한 중국 표준에 지정된 절연 내전압 테스트에는 다음이 포함됩니다. ① 단시간(1분) 상용 주파수 내전압 테스트; ② 장기 전원 주파수 내전압 테스트; ③ DC 내전압 시험; ④ 작동 충격파 내전압 테스트; ⑤낙뢰 충격파 내전압 시험. 또한 상용주파 동작전압, 일시적 과전압, 동작과전압 하에서 3~220kv 전기기기의 절연 성능은 일반적으로 단시간 상용주파 내전압 시험으로 시험하며 동작 충격 시험은 필요하지 않다고 규정하고 있다. 330~500kv의 전기 장비의 경우 작동 과전압 하에서 절연 성능을 확인하기 위해 작동 충격 테스트가 필요합니다. 장기 상용주파 내전압 시험은 전기기기의 내부 절연열화 및 외부 절연 오염 상태를 확인하기 위해 실시하는 시험입니다.

절연 내전압 테스트 표준은 각 국가마다 특정 규정이 있습니다. 중국 표준(GB311.1-83)은 3-500kv 송전 및 변전 장비의 기본 절연 수준을 규정합니다. 3-500kv 송전 및 변전 장비 낙뢰 충격 내전압, 1분 상용주파 내전압; 및 330-500kv 송전 및 변전 장비 전기 장비 작동을 위한 충격 내전압. 전기기기 제조부서 및 전력계통 운영부서는 내전압 시험을 위한 항목 및 시험전압 값을 선정할 때 기준을 준수하여야 한다.

상용주파 내전압 시험

상용 주파수 전압을 견딜 수 있는 전기 장비 절연 능력을 테스트하고 평가하는 데 사용됩니다. 테스트 전압은 정현파여야 하며 주파수는 전력 시스템 주파수와 동일해야 합니다. 일반적으로 1분 내전압 시험은 절연체의 단기 내전압 시험, 장기 내전압 시험은 부분방전 등 절연체 내부의 진행성 열화를 시험하는 것으로 규정되어 있습니다. 손상, 유전 손실 및 누설 전류로 인한 열 손상. 실외 전력 장비의 외부 절연은 대기 환경 요인의 영향을 받습니다. 건조한 표면 상태에서의 상용주파 내전압 시험 외에 인위적으로 모의된 대기 환경(예: 젖어 있거나 더러운 상태)에서의 내전압 시험도 필요합니다.

AC 정현파 전압은 피크값 또는 유효값으로 표현될 수 있습니다. 유효값에 대한 피크값의 비율은 제곱근 2입니다. 테스트 중에 실제로 인가되는 테스트 전압의 파형 및 주파수는 필연적으로 표준 규정에서 벗어나게 됩니다. 중국 표준(GB311.3-83)에서는 테스트 전압의 주파수 범위가 45~55Hz이고 테스트 전압의 파형이 사인파에 가까워야 한다고 규정합니다. 조건은 양의 반파장과 음의 반파장이 정확히 동일해야 하고, 피크값과 실효값이 동일해야 한다는 것입니다. 비율은 ±0.07과 같습니다. 일반적으로 소위 테스트 전압 값은 유효 값을 피크 값으로 나눈 값을 나타냅니다.

테스트에 사용되는 전원 공급 장치는 고전압 테스트 변압기와 전압 조정 장치로 구성됩니다. 시험 변압기의 원리는 일반 전력 변압기의 원리와 동일합니다. 정격 출력 전압은 테스트 요구 사항을 충족해야 하며 여유 공간을 남겨 두어야 합니다. 테스트 변압기의 출력 전압은 전원 공급 장치의 내부 저항에 대한 사전 방전 전류의 전압 강하로 인해 출력이 변경되지 않을 정도로 충분히 안정적이어야 합니다. 전압은 측정의 어려움을 피하거나 방전 과정에 영향을 미치기 위해 크게 변동합니다. 따라서 테스트 전원 공급 장치는 충분한 용량을 가져야 하며 내부 임피던스는 가능한 한 작아야 합니다. 일반적으로 시험 변압기의 용량 요구 사항은 시험 전압에서 출력할 수 있는 단락 전류의 양에 따라 결정됩니다. 예를 들어, 건조 상태에서 고체, 액체 또는 복합 절연체의 작은 샘플을 테스트하는 경우 장비의 단락 전류는 0.1A가 필요합니다. 건조 상태에서 자기 복원 절연체(절연체, 절연 스위치 등)를 테스트하려면 장비의 단락 전류가 0.1A 이상이어야 합니다. 외부 절연 인공비 테스트의 경우 장비의 단락 전류는 0.5A 이상이어야 합니다. 더 큰 크기의 시편을 테스트하는 경우 장비의 단락 전류는 1A가 필요합니다. 일반적으로 정격 전압이 낮은 테스트 변압기는 대부분 0.1A 시스템을 채택하므로 변압기의 고전압 코일을 통해 0.1A가 지속적으로 흐를 수 있습니다. 예를 들어 50kV 시험 변압기의 용량은 5kVA로 설정되고, 100kV 시험 변압기의 용량은 10kVA로 설정됩니다. 정격 전압이 더 높은 테스트 변압기는 일반적으로 1A 시스템을 채택하여 1A가 변압기의 고전압 코일을 통해 지속적으로 흐를 수 있도록 합니다. 예를 들어 250kV 시험 변압기의 용량은 250kVA이고 500kV 시험 변압기의 용량은 500kVA입니다. 고전압 테스트 장비의 전체 ​​크기가 클수록 장비의 등가 커패시턴스도 커지고 테스트 전원 공급 장치는 더 많은 부하 전류를 제공해야 합니다. 단일 시험 변압기의 정격 전압이 너무 높기 때문에 제조 과정에서 기술적, 경제적 어려움이 발생할 수 있습니다. 중국 단일 시험 변압기의 최고 전압은 750kV이며, 750kV를 초과하는 전압을 가진 단일 시험 변압기는 전 세계에 거의 없습니다. 초고압 및 초고압 전력 장비의 AC 전압 테스트 요구를 충족하기 위해 일반적으로 여러 테스트 변압기를 직렬로 연결하여 고전압을 얻습니다. 예를 들어 750kV 테스트 변압기 3개를 직렬로 연결하면 2250kV 테스트 전압을 얻을 수 있습니다. 이것을 직렬 테스트 변압기라고 합니다. 변압기를 직렬로 연결하면 내부 임피던스가 매우 빠르게 증가하여 여러 변압기 임피던스의 대수적 합을 크게 초과합니다. 따라서 직렬로 연결되는 변압기의 수는 3개로 제한되는 경우가 많습니다. 시험 변압기는 출력 전류를 높이기 위해 병렬로 연결하거나 3상 작동을 위해 △ 또는 Y 모양으로 연결할 수도 있습니다.

콘덴서, 케이블, 대용량 발전기 등 정전용량이 큰 시료에 대해 상용주파 내전압 시험을 하기 위해서는 전원장치의 고전압화와 대용량화가 요구됩니다. 이러한 종류의 전원 공급 장치를 구현하는 데는 어려움이 있을 것입니다. 일부 부서에서는 전력 주파수 고전압 직렬 공진 테스트 장비를 채택했습니다(AC 고전압 직렬 공진 테스트 장비 참조).

낙뢰 충격 내전압 시험

뇌 충격 전압을 견딜 수 있는 전기 장비 절연 능력은 뇌 전류 파형과 피크 값을 인위적으로 시뮬레이션하여 테스트됩니다. 실제 번개 방전 측정 결과에 따르면, 번개 파형은 수 마이크로초 길이의 파동과 수십 마이크로초 길이의 파동 꼬리를 갖는 단극성 쌍지수 곡선인 것으로 추정된다. 대부분의 번개는 음극입니다. 전 세계 여러 국가의 표준은 표준 낙뢰 충격파를 다음과 같이 보정했습니다. 겉보기 파면 시간 T1=1.2μs(파두 시간이라고도 함) 겉보기 반파장 피크 시간 T2=50μs, 파동 꼬리 시간이라고도 합니다(그림 참조). 실제 테스트 장치에서 생성된 전압 피크 값과 파형과 표준파 사이의 허용 편차는 다음과 같습니다. 피크 값, ±3%; 파두 시간, ±30%; 반파 피크 시간, ±20%; 표준 번개 파형은 일반적으로 1.2 /50μs로 표현됩니다.

낙뢰 임펄스 시험 전압은 임펄스 전압 발생기에 의해 생성됩니다. 임펄스 전압 발생기의 다중 커패시터의 병렬에서 직렬로의 변환은 많은 점화 볼 갭을 통해 달성됩니다. 즉, 점화 볼 갭이 방전되도록 제어될 때 다중 커패시터가 직렬로 연결됩니다. 피시험 장치의 전압 상승 속도와 피크 값 이후의 전압 하강 속도는 커패시터 회로의 저항 값에 따라 조정될 수 있습니다. 파도 머리에 영향을 미치는 저항을 파도 머리 저항이라고 하고, 파도 꼬리에 영향을 주는 저항을 파도 꼬리 저항이라고 합니다. 시험 중, 파두저항과 파동저항의 저항값을 변화시켜 표준임펄스전압파의 미리 정해진 파두시간과 반파장 피크시간을 구한다. 정류된 전원 출력 전압의 극성과 진폭을 변경함으로써 필요한 임펄스 전압파의 극성과 피크 값을 얻을 수 있습니다. 이를 통해 수십만 볼트에서 수백만 볼트, 심지어 수천만 볼트에 이르는 임펄스 전압 발생기를 구현할 수 있다. 중국이 설계하고 설치한 임펄스 전압 발생기의 더 높은 전압은 6000kV이다.

번개 임펄스 전압 테스트

내용은 4개 항목으로 구성됩니다. ①충격 내전압 시험 : 일반적으로 변압기, 리액터 등의 비자기복원 절연에 사용됩니다. 이러한 장치가 절연 등급에서 규정한 전압을 견딜 수 있는지 여부를 시험하는 것이 목적입니다. ② 50% 충격 플래시오버 시험 : 일반적으로 절연체, 에어 갭 등과 같은 자체 복원 단열재를 대상으로 사용합니다. 목적은 플래시오버 확률이 50%인 전압 값 U를 결정하는 것입니다. 이 전압 값과 플래시오버 값 사이의 표준 편차를 사용하면 5% 플래시오버 전압 값과 같은 다른 플래시오버 확률도 결정할 수 있습니다. U는 일반적으로 내전압으로 간주됩니다. ③파괴시험 : 절연체의 실제 강도를 확인하는 것이 목적이다. 주로 전기 장비 제조 공장에서 수행됩니다. ④전압-시간 곡선 시험(Volt-second 곡선 시험): 전압-시간 곡선은 절연 손상(또는 도자기 절연 플래시오버)에 대한 인가 전압과 시간 사이의 관계를 보여줍니다. 볼트-초 곡선(V-t 곡선)은 변압기와 같은 보호 장비와 피뢰기와 같은 보호 장비 간의 절연 조정을 고려하는 기초를 제공할 수 있습니다.

번개 임펄스의 전체 파동으로 테스트하는 것 외에도 때로는 변압기 및 리액터와 같은 권선이 있는 전기 장비도 절단 시간이 2~5μs인 절단파로 테스트해야 하는 경우도 있습니다. 웨이브의 시작이나 끝에서 잘림이 발생할 수 있습니다. 이 절단파의 생성과 측정, 그리고 장비에 발생한 손상 정도를 판단하는 것은 모두 상대적으로 복잡하고 어렵습니다. 빠른 프로세스와 높은 진폭으로 인해 낙뢰 충격 전압 테스트는 테스트 및 측정에 대한 높은 기술 요구 사항을 갖습니다. 테스트를 수행할 때 참조 및 구현을 위해 자세한 테스트 절차, 방법 및 표준이 규정되는 경우가 많습니다.

작동 임펄스 과전압 테스트

전력 시스템 작동 임펄스 과전압 파형을 인위적으로 시뮬레이션함으로써 전기 장비의 절연 성능이 작동 임펄스 전압을 견딜 수 있는지 테스트합니다. 전력 시스템에는 라인 매개변수 및 시스템 상태와 관련된 다양한 유형의 작동 과전압 파형 및 피크가 있습니다. 일반적으로 수십 헤르츠에서 수 킬로헤르츠까지의 주파수를 갖는 감쇠된 진동파이다. 그 진폭은 시스템 전압과 관련이 있으며 일반적으로 위상 전압의 몇 배, 위상 전압의 최대 3~4배로 표시됩니다. 작동 충격파는 낙뢰 충격파보다 오래 지속되며 전력 시스템의 절연에 다른 영향을 미칩니다. 220kV 이하의 전력 시스템의 경우 단시간 전원 주파수 내전압 테스트를 사용하여 작동 과전압 하에서 장비 절연 상태를 대략적으로 테스트할 수 있습니다. 330kV 이상의 초고압 및 초고압 시스템 및 장비의 경우 작동 과전압은 절연에 더 큰 영향을 미치며 단시간 전원 주파수 전압 테스트는 더 이상 작동 임펄스 전압 테스트를 대체하는 데 사용할 수 없습니다. 2m 이상의 에어 갭의 경우 작동 방전 전압의 비선형성이 중요하다는 것을 테스트 데이터에서 알 수 있습니다. 즉, 갭 거리가 증가하면 내전압이 천천히 증가하고 단기 전력 주파수보다 훨씬 낮다는 것을 알 수 있습니다. 방전 전압. 따라서 작동 임펄스 전압을 시뮬레이션하여 절연을 테스트해야 합니다.

긴 간격, 절연체 및 장비 외부 절연의 경우 작동 과전압을 시뮬레이션하기 위한 두 가지 테스트 전압 파형이 있습니다. ① 비주기적 지수붕괴파 : 뇌격파와 비슷하지만 파두시간과 반첨두시간이 뇌격파 파장보다 훨씬 길다. 국제전기기술위원회(International Electrotechnical Commission)에서는 작동 임펄스 전압의 표준 파형을 250/2500μs로 권장합니다. 표준 파형이 연구 요구 사항을 충족할 수 없는 경우 100/2500μs 및 500/2500μs를 사용할 수 있습니다. 비주기적 지수 감쇠파는 임펄스 전압 발생기에 의해 생성될 수도 있습니다. 뇌격파 발생원리는 기본적으로 파동저항, 파동저항, 차징저항을 몇 배로 높여야 한다는 점을 제외하면 기본적으로 동일하다. 임펄스 전압 발생기 세트는 낙뢰 임펄스 전압 생성 및 작동 임펄스 전압 생성을 위해 두 세트의 저항기가 장착된 고전압 실험실에서 일반적으로 사용됩니다. 규정에 따라 생성된 작동 임펄스 전압 파형과 표준 파형 사이의 허용 가능한 편차는 다음과 같습니다. 피크 값, ±3%; 파두, ±20%; 절반 피크 시간, ±60%. ② 감쇠된 발진파: 01 반파의 지속 시간은 2000~3000μs가 필요하며, 02 반파의 진폭은 대략 01 반파 진폭의 80%에 도달해야 합니다. 감쇠된 발진파는 테스트 변압기의 저전압 측을 방전시키기 위해 커패시터를 사용하여 고전압 측에서 유도됩니다. 이 방법은 주로 변전소의 현장 전력 변압기 작동 파형 테스트에 사용되며, 테스트된 변압기 자체를 사용하여 테스트 파형을 생성하여 자체 내전압 성능을 테스트합니다.

동작 임펄스 과전압 시험의 내용은 5개 항목으로 구성됩니다. ① 동작 임펄스 내전압 시험 ② 50% 작동 임펄스 플래시오버 테스트; ③ 고장 시험; ④ 전압 시간 곡선 테스트(볼트-초 곡선 테스트); ⑤ 동작 임펄스 전압 파두 곡선 시험. 처음 네 가지 테스트는 낙뢰 충격 전압 테스트의 해당 테스트 요구 사항과 동일합니다. 동작충격파의 작용에 따라 긴 공극의 방전전압이 충격파두에 따라 변하기 때문에 동작충격방전특성에 대해서는 시험번호 5가 필요하다. 150μs와 같은 특정 파동 길이에서는 방전 전압이 낮으며, 이 파동 머리를 임계 파동 머리라고 합니다. 임계 파장은 간격 길이에 따라 약간 증가합니다.

DC 내전압 테스트

전기 장비의 절연 성능을 테스트하려면 DC 전원을 사용하십시오. 목적은 다음과 같습니다. ① DC 전압을 견딜 수 있는 DC 고전압 전기 장비의 능력을 결정합니다. ② AC 시험 전원 용량의 한계로 인해 대용량 AC 장비의 내전압 시험을 위해 AC 고전압 대신 DC 고전압을 사용하십시오.

DC 테스트 전압은 일반적으로 정류 장치를 통해 AC 전원 공급 장치에 의해 생성되며 실제로는 단극 맥동 전압입니다. 파동 피크에는 전압 최대값 U가 있고, 파동 최저점에는 전압 최소값 U가 있습니다. 소위 DC 테스트 전압 값은 이 맥동 전압의 산술 평균값을 나타냅니다. 즉, 분명히 우리는 맥동이 너무 커지는 것을 원하지 않으므로 DC 테스트 전압의 맥동 계수 S는 3을 초과하지 않도록 규정됩니다. %, 즉 DC 전압이 양극과 음극으로 구분됩니다. 서로 다른 극성은 다양한 절연체에 대해 서로 다른 작용 메커니즘을 갖습니다. 테스트에서는 극성 중 하나를 지정해야 합니다. 일반적으로 절연성능을 가혹하게 시험하는 극성을 사용하여 시험합니다.

일반적으로 단일 스테이지 반파 또는 전파 정류기 회로는 높은 DC 전압을 생성하는 데 사용됩니다. 커패시터와 고전압 실리콘 스택의 정격 전압 제한으로 인해 이 회로는 일반적으로 200~300kV를 출력할 수 있습니다. 더 높은 DC 전압이 필요한 경우 캐스케이드 방식을 사용할 수 있습니다. 캐스케이드 DC 전압 발생기의 출력 전압은 전력 변압기의 피크 전압의 2n배일 수 있습니다. 여기서 n은 직렬 연결 수를 나타냅니다. 이 장치의 출력 전압의 전압 강하 및 리플 값은 직렬 수, 부하 전류 및 AC 주전원 주파수의 함수입니다. 직렬이 너무 많고 전류가 너무 크면 전압 강하 및 맥동이 허용할 수 없는 수준에 도달합니다. 이 캐스케이드 DC 전압 생성 장치는 약 2000-3000kV의 전압과 수십 밀리암페어의 출력 전류를 출력할 수 있습니다. 인공 환경 테스트를 수행할 때 사전 방전 전류는 수백 밀리암페어 또는 심지어 1암페어에 도달할 수 있습니다. 이때, 출력전압의 품질을 향상시키기 위해서는 사이리스터 전압 안정화 장치를 추가해야 합니다. 지속 시간이 500ms이고 진폭이 500mA일 때 사전 방전 전류 펄스가 초당 1회 흐를 때 발생하는 전압 강하가 5%를 초과하지 않아야 합니다.

전력계통기기의 절연예방시험(절연시험 참조)에서는 케이블, 콘덴서 등의 누설전류 및 절연저항을 측정하기 위해 직류고전압을 사용하는 경우가 많으며, 절연내전압시험도 함께 실시합니다. 테스트 결과, 주파수가 0.1~50Hz 범위에 있을 때 다층 매체 내부의 전압 분포는 기본적으로 정전 용량에 따라 분포되는 것으로 나타났습니다. 따라서 0.1Hz 초저주파를 이용한 내전압 시험은 상용주파 내전압 시험과 동일할 수 있어 큰 내전압의 사용을 피할 수 있다. 용량 AC 내전압 테스트 장비의 난이도는 테스트 중인 장비의 절연 상태를 반영할 수도 있습니다. 현재는 모터의 단면절연에 대해 초저주파 내전압 시험이 실시되고 있는데, 이는 상용주파 내전압 시험보다 더 효과적인 것으로 간주됩니다.

Weshine 전기 제조 유한 회사