การประเมินความสามารถในการทนต่อแรงดันไฟฟ้าของฉนวนอุปกรณ์ไฟฟ้า

วิธีการทางเทคนิคในการทดสอบและประเมินความสามารถฉนวนทนต่อแรงดันไฟฟ้าของอุปกรณ์ไฟฟ้า โครงสร้างฉนวนจำเป็นต้องใช้เพื่อแยกชิ้นส่วนที่มีไฟฟ้าของอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดออกจากชิ้นส่วนที่ต่อสายดินหรือจากตัวเครื่องที่มีไฟฟ้าอื่นๆ ที่ไม่มีศักย์ไฟฟ้าเท่ากัน เพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์ทำงานได้ตามปกติ ความเป็นฉนวนของวัสดุฉนวนเดี่ยวแสดงเป็นความแรงของสนามไฟฟ้าสลายโดยเฉลี่ยตามความหนา (หน่วยเป็น kV/cm) โครงสร้างฉนวนของอุปกรณ์ไฟฟ้า เช่น ฉนวนของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้า ประกอบด้วยวัสดุหลากหลายชนิด และรูปร่างของโครงสร้างก็มีความซับซ้อนอย่างมากเช่นกัน ความเสียหายเฉพาะที่ต่อโครงสร้างฉนวนจะทำให้อุปกรณ์ทั้งหมดสูญเสียประสิทธิภาพของฉนวน ดังนั้น ความสามารถในการเป็นฉนวนโดยรวมของอุปกรณ์โดยทั่วไปสามารถแสดงได้ด้วยแรงดันไฟฟ้าทดสอบ (หน่วย: kV) ที่อุปกรณ์สามารถทนได้เท่านั้น ฉนวนทนต่อแรงดันทดสอบสามารถระบุระดับแรงดันไฟฟ้าที่อุปกรณ์สามารถทนได้ แต่จะไม่เทียบเท่ากับความแข็งแรงของฉนวนที่แท้จริงของอุปกรณ์ ข้อกำหนดเฉพาะสำหรับการประสานงานฉนวนของระบบไฟฟ้าคือการประสานงานและกำหนดฉนวนที่ทนต่อแรงดันไฟฟ้าทดสอบของอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ เพื่อระบุข้อกำหนดระดับฉนวนของอุปกรณ์ การทดสอบฉนวนทนต่อแรงดันไฟฟ้าเป็นการทดสอบแบบทำลาย (ดูการทดสอบฉนวน) ดังนั้นสำหรับอุปกรณ์สำคัญบางตัวในการใช้งานที่ไม่มีอะไหล่หรือต้องใช้เวลาในการซ่อมแซมนาน ควรพิจารณาอย่างรอบคอบว่าควรทำการทดสอบฉนวนทนต่อแรงดันไฟฟ้าหรือไม่

เมื่ออุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ในระบบไฟฟ้ากำลังทำงาน นอกเหนือจากการทนต่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน AC หรือ DC แล้ว อุปกรณ์ยังจะได้รับผลกระทบจากแรงดันไฟฟ้าเกินต่างๆ อีกด้วย แรงดันไฟฟ้าเกินเหล่านี้ไม่เพียงแต่มีแอมพลิจูดสูงเท่านั้น แต่ยังมีรูปคลื่นและระยะเวลาที่แตกต่างจากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานอย่างมากอีกด้วย ผลกระทบต่อฉนวนและกลไกที่อาจทำให้ฉนวนพังก็แตกต่างกันเช่นกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าทดสอบที่สอดคล้องกันเพื่อทำการทดสอบแรงดันไฟฟ้าทนของอุปกรณ์ไฟฟ้า การทดสอบความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าของฉนวนที่ระบุในมาตรฐานจีนสำหรับระบบไฟฟ้ากระแสสลับประกอบด้วย: 1 การทดสอบความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าความถี่ไฟฟ้าในระยะเวลาอันสั้น (1 นาที) 2 ความถี่ไฟฟ้าระยะยาวทนต่อการทดสอบแรงดันไฟฟ้า 3 ทดสอบแรงดันไฟฟ้า DC ทน; ④คลื่นกระแทกปฏิบัติการทนต่อการทดสอบแรงดันไฟฟ้า ⑤คลื่นกระแทกฟ้าผ่าทนต่อการทดสอบแรงดันไฟฟ้า นอกจากนี้ยังกำหนดว่าประสิทธิภาพของฉนวนของอุปกรณ์ไฟฟ้าขนาด 3 ถึง 220kv ภายใต้แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานความถี่ไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราว และแรงดันไฟฟ้าเกินในการทำงานโดยทั่วไปได้รับการทดสอบโดยการทดสอบแรงดันไฟฟ้าที่ทนต่อแรงดันไฟฟ้าในช่วงเวลาสั้น ๆ และไม่จำเป็นต้องทดสอบแรงกระแทกในการทำงาน สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าขนาด 330 ถึง 500kv จำเป็นต้องมีการทดสอบแรงกระแทกในการทำงานเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพของฉนวนภายใต้แรงดันไฟฟ้าเกินขณะทำงาน การทดสอบแรงดันไฟฟ้าทนความถี่กำลังไฟฟ้าระยะยาวเป็นการทดสอบที่ดำเนินการสำหรับสภาวะการเสื่อมสภาพของฉนวนภายในและการปนเปื้อนของฉนวนภายนอกของอุปกรณ์ไฟฟ้า

มาตรฐานการทดสอบฉนวนทนแรงดันไฟฟ้ามีข้อกำหนดเฉพาะในแต่ละประเทศ มาตรฐานของจีน (GB311.1-83) กำหนดระดับฉนวนพื้นฐานของอุปกรณ์ส่งกำลังและการเปลี่ยนแปลงขนาด 3-500kv อุปกรณ์ส่งกำลังและการแปลงกำลัง 3-500kv แรงกระตุ้นฟ้าผ่าทนต่อแรงดันไฟฟ้าความถี่พลังงานหนึ่งนาทีทนต่อแรงดันไฟฟ้า และอุปกรณ์แปลงกำลังขนาด 330-500kv Impulse ทนต่อแรงดันไฟฟ้าในการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้า ฝ่ายผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าและฝ่ายปฏิบัติการระบบไฟฟ้าควรปฏิบัติตามมาตรฐานในการเลือกรายการและทดสอบค่าแรงดันไฟฟ้าสำหรับการทดสอบแรงดันไฟฟ้าทน

ความถี่ไฟฟ้าทนต่อการทดสอบแรงดันไฟฟ้า

ใช้ในการทดสอบและประเมินความสามารถของฉนวนอุปกรณ์ไฟฟ้าในการทนต่อแรงดันไฟฟ้าความถี่ไฟฟ้า แรงดันทดสอบควรเป็นแบบไซน์และความถี่ควรเหมือนกับความถี่ของระบบไฟฟ้า โดยปกติจะระบุว่าจะใช้การทดสอบแรงดันไฟฟ้าทนหนึ่งนาทีเพื่อทดสอบความสามารถในการทนต่อแรงดันไฟฟ้าระยะสั้นของฉนวน และการทดสอบแรงดันไฟฟ้าทนระยะยาวใช้เพื่อทดสอบการเสื่อมสภาพแบบก้าวหน้าภายในฉนวน เช่น การคายประจุบางส่วน ความเสียหาย การสูญเสียอิเล็กทริก และความเสียหายจากความร้อนที่เกิดจากกระแสรั่วไหล ฉนวนภายนอกของอุปกรณ์ไฟฟ้ากลางแจ้งได้รับผลกระทบจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมในชั้นบรรยากาศ นอกจากการทดสอบการทนต่อแรงดันไฟฟ้าความถี่กำลังในสภาวะพื้นผิวแห้งแล้ว ยังจำเป็นต้องมีการทดสอบการทนต่อแรงดันไฟฟ้าในสภาพแวดล้อมบรรยากาศจำลองเทียม (เช่น สภาวะเปียกหรือสกปรก) อีกด้วย

แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับไซน์ซอยด์สามารถแสดงในรูปของค่าสูงสุดหรือค่าประสิทธิผล อัตราส่วนของค่าสูงสุดต่อค่าประสิทธิผลคือรากที่สองที่สอง รูปคลื่นและความถี่ของแรงดันไฟฟ้าทดสอบที่ใช้จริงในระหว่างการทดสอบจะเบี่ยงเบนไปจากข้อบังคับมาตรฐานอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ มาตรฐานจีน (GB311.3-83) กำหนดว่าช่วงความถี่ของแรงดันทดสอบควรอยู่ที่ 45 ถึง 55Hz และรูปคลื่นของแรงดันทดสอบควรอยู่ใกล้กับคลื่นไซน์ เงื่อนไขคือครึ่งคลื่นบวกและลบควรเหมือนกันทุกประการ และค่าสูงสุดและค่าประสิทธิผลควรเท่ากัน อัตราส่วนเท่ากับ ±0.07 โดยทั่วไป ค่าแรงดันทดสอบที่เรียกว่าหมายถึงค่าประสิทธิผล ซึ่งหารด้วยค่าสูงสุด

แหล่งจ่ายไฟฟ้าที่ใช้ในการทดสอบประกอบด้วยหม้อแปลงทดสอบไฟฟ้าแรงสูงและอุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า หลักการของหม้อแปลงทดสอบจะเหมือนกับหลักการของหม้อแปลงไฟฟ้าทั่วไป แรงดันไฟขาออกที่กำหนดควรเป็นไปตามข้อกำหนดในการทดสอบและปล่อยให้มีที่ว่างสำหรับระยะที่คั่งค้าง แรงดันเอาต์พุตของหม้อแปลงทดสอบควรมีความเสถียรเพียงพอที่จะไม่ทำให้เอาต์พุตเปลี่ยนแปลงเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าตกของกระแสก่อนดิสชาร์จบนความต้านทานภายในของแหล่งจ่ายไฟ แรงดันไฟฟ้ามีความผันผวนอย่างมากเพื่อหลีกเลี่ยงความยุ่งยากในการวัดหรือแม้กระทั่งส่งผลกระทบต่อกระบวนการคายประจุ ดังนั้นแหล่งจ่ายไฟทดสอบจะต้องมีความจุเพียงพอและความต้านทานภายในควรมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยทั่วไป ข้อกำหนดสำหรับความจุของหม้อแปลงทดสอบจะถูกกำหนดโดยกระแสไฟฟ้าลัดวงจรที่สามารถส่งออกได้ภายใต้แรงดันทดสอบ ตัวอย่างเช่น สำหรับการทดสอบตัวอย่างขนาดเล็กของฉนวนแข็ง ของเหลว หรือฉนวนผสมในสภาวะแห้ง กระแสไฟฟ้าลัดวงจรของอุปกรณ์จะต้องเป็น 0.1A สำหรับการทดสอบฉนวนคืนตัวได้เอง (ฉนวน สวิตช์แยก ฯลฯ) ในสภาวะแห้ง ต้องใช้กระแสไฟลัดวงจรของอุปกรณ์ไม่น้อยกว่า 0.1A สำหรับการทดสอบฝนเทียมของฉนวนภายนอก กระแสไฟฟ้าลัดวงจรของอุปกรณ์จะต้องไม่น้อยกว่า 0.5A สำหรับการทดสอบชิ้นงานที่มีขนาดใหญ่กว่า ต้องใช้กระแสไฟฟ้าลัดวงจรของบริภัณฑ์เป็น 1A โดยทั่วไปแล้ว หม้อแปลงทดสอบที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าส่วนใหญ่จะใช้ระบบ 0.1A ซึ่งช่วยให้ 0.1A ไหลผ่านขดลวดไฟฟ้าแรงสูงของหม้อแปลงอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น ความจุของหม้อแปลงทดสอบ 50kV ตั้งไว้ที่ 5kVA และความจุของหม้อแปลงทดสอบ 100kV คือ 10kVA หม้อแปลงทดสอบที่มีแรงดันไฟฟ้าพิกัดสูงกว่ามักจะใช้ระบบ 1A ซึ่งช่วยให้ 1A ไหลผ่านขดลวดไฟฟ้าแรงสูงของหม้อแปลงอย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น ความจุของหม้อแปลงทดสอบ 250kV คือ 250kVA และความจุของหม้อแปลงทดสอบ 500kV คือ 500kVA เนื่องจากขนาดโดยรวมของอุปกรณ์ทดสอบแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า ขนาดใหญ่กว่า ความจุเทียบเท่าของอุปกรณ์จึงมีขนาดใหญ่ขึ้น และแหล่งจ่ายไฟทดสอบจำเป็นต้องให้กระแสโหลดมากขึ้น แรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลงทดสอบตัวเดียวสูงเกินไป ซึ่งจะทำให้เกิดปัญหาทางเทคนิคและเศรษฐกิจในระหว่างการผลิต แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของหม้อแปลงทดสอบตัวเดียวในจีนคือ 750kV และมีหม้อแปลงทดสอบตัวเดียวเพียงไม่กี่ตัวในโลกที่มีแรงดันไฟฟ้าเกิน 750kV เพื่อตอบสนองความต้องการของการทดสอบแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับของอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงพิเศษและไฟฟ้าแรงสูงพิเศษ หม้อแปลงทดสอบหลายตัวมักจะเชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อให้ได้ไฟฟ้าแรงสูง ตัวอย่างเช่น เชื่อมต่อหม้อแปลงทดสอบ 750kV สามตัวเป็นอนุกรมเพื่อให้ได้แรงดันทดสอบ 2250kV สิ่งนี้เรียกว่าหม้อแปลงทดสอบแบบอนุกรม เมื่อเชื่อมต่อหม้อแปลงเป็นอนุกรม ความต้านทานภายในจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและเกินกว่าผลรวมพีชคณิตของความต้านทานของหม้อแปลงหลายตัวอย่างมาก ดังนั้น จำนวนหม้อแปลงที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมมักจะถูกจำกัดไว้ที่ 3 ตัว หม้อแปลงทดสอบยังสามารถเชื่อมต่อแบบขนานเพื่อเพิ่มกระแสไฟเอาท์พุต หรือเชื่อมต่อเป็นรูป △ หรือ Y สำหรับการทำงานแบบสามเฟส

เพื่อทำการทดสอบการทนต่อแรงดันไฟฟ้าของความถี่กำลังกับตัวอย่างที่มีความจุไฟฟ้าสถิตสูง เช่น ตัวเก็บประจุ สายเคเบิล และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มีความจุสูง อุปกรณ์จ่ายไฟจะต้องมีทั้งไฟฟ้าแรงสูงและความจุสูง จะมีปัญหาในการตระหนักถึงอุปกรณ์จ่ายไฟประเภทนี้ บางแผนกได้นำอุปกรณ์ทดสอบเรโซแนนซ์ซีรีส์ไฟฟ้าแรงสูงความถี่ไฟฟ้ามาใช้ (ดูอุปกรณ์ทดสอบเรโซแนนซ์ซีรีย์ไฟฟ้าแรงสูง AC)

การทดสอบแรงกระตุ้นฟ้าผ่าทนต่อแรงดันไฟฟ้า

ความสามารถของฉนวนอุปกรณ์ไฟฟ้าในการทนต่อแรงดันไฟฟ้าอิมพัลส์ฟ้าผ่าได้รับการทดสอบโดยการจำลองรูปคลื่นของกระแสฟ้าผ่าและค่าพีคแบบเทียม จากผลการตรวจวัดการปล่อยฟ้าผ่าจริง เชื่อกันว่ารูปคลื่นฟ้าผ่าเป็นเส้นโค้งไบเอ็กซ์โปเนนเชียลแบบขั้วเดียว โดยมีหัวคลื่นที่ยาวหลายไมโครวินาที และหางคลื่นที่ยาวหลายสิบไมโครวินาที ฟ้าผ่าส่วนใหญ่เป็นขั้วลบ มาตรฐานของประเทศต่างๆ ทั่วโลกได้ปรับเทียบคลื่นกระแทกฟ้าผ่ามาตรฐานเป็น: เวลาหน้าคลื่นปรากฏ T1=1.2μs หรือที่เรียกว่าเวลาส่วนหัวของคลื่น; เวลาสูงสุดครึ่งคลื่นที่ชัดเจน T2=50μs หรือที่เรียกว่าเวลาหางคลื่น (ดูรูป) ค่าเบี่ยงเบนที่ยอมให้ระหว่างค่าจุดสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าและรูปคลื่นที่สร้างโดยอุปกรณ์ทดสอบจริงและคลื่นมาตรฐานคือ: ค่าสูงสุด ±3%; เวลาหัวคลื่น ±30%; เวลาสูงสุดครึ่งคลื่น ±20%; รูปคลื่นฟ้าผ่ามาตรฐานมักจะแสดงเป็น 1.2 /50μs

แรงดันไฟฟ้าทดสอบอิมพัลส์ฟ้าผ่าถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าอิมพัลส์ การเปลี่ยนแปลงตัวเก็บประจุหลายตัวของเครื่องกำเนิดแรงดันอิมพัลส์จากขนานไปเป็นอนุกรมนั้นทำได้โดยผ่านช่องว่างของลูกบอลจุดระเบิดจำนวนมาก กล่าวคือ ตัวเก็บประจุหลายตัวเชื่อมต่อเป็นอนุกรมเมื่อช่องว่างของลูกบอลจุดระเบิดถูกควบคุมเพื่อคายประจุ ความเร็วของแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นบนอุปกรณ์ที่ทดสอบและความเร็วของแรงดันไฟฟ้าตกหลังจากค่าสูงสุดสามารถปรับได้โดยค่าความต้านทานในวงจรตัวเก็บประจุ ความต้านทานที่ส่งผลต่อหัวคลื่นเรียกว่าความต้านทานต่อหัวคลื่น และความต้านทานที่ส่งผลต่อหางคลื่นเรียกว่าความต้านทานหางคลื่น ในระหว่างการทดสอบ เวลาส่วนหัวคลื่นที่กำหนดไว้ล่วงหน้าและเวลาจุดสูงสุดครึ่งคลื่นของคลื่นแรงดันอิมพัลส์มาตรฐานจะได้มาจากการเปลี่ยนค่าความต้านทานของตัวต้านทานหัวคลื่นและตัวต้านทานหางคลื่น โดยการเปลี่ยนขั้วและแอมพลิจูดของแรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟที่แก้ไขแล้ว สามารถรับขั้วและค่าสูงสุดของคลื่นแรงดันอิมพัลส์ที่ต้องการได้ จากนี้ เครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าแบบอิมพัลส์ที่มีตั้งแต่หลายแสนโวลต์ไปจนถึงหลายล้านโวลต์หรือแม้แต่หลายสิบล้านโวลต์สามารถรับรู้ได้ แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าของเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าแบบอิมพัลส์ที่ออกแบบและติดตั้งโดยจีนคือ 6,000kV

การทดสอบแรงดันไฟฟ้าแรงกระตุ้นฟ้าผ่า

เนื้อหามี 4 รายการ 1. การทดสอบแรงดันไฟฟ้าทนต่อแรงกระแทก: โดยปกติจะใช้สำหรับฉนวนที่ไม่สามารถซ่อมแซมตัวเองได้ เช่น ฉนวนของหม้อแปลง เครื่องปฏิกรณ์ ฯลฯ จุดประสงค์คือเพื่อทดสอบว่าอุปกรณ์เหล่านี้สามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าที่ระบุโดยเกรดฉนวนได้หรือไม่ 2) การทดสอบวาบไฟตามผิวแบบกระแทก 50%: โดยปกติแล้วฉนวนที่คืนตัวได้เอง เช่น ฉนวน ช่องว่างอากาศ ฯลฯ จะถูกนำมาใช้เป็นวัตถุ จุดประสงค์คือเพื่อกำหนดค่าแรงดันไฟฟ้า U ที่มีความน่าจะเป็นวาบไฟตามผิวที่ 50% ด้วยความเบี่ยงเบนมาตรฐานระหว่างค่าแรงดันไฟฟ้านี้และค่าวาบไฟตามผิว ยังสามารถระบุความน่าจะเป็นวาบไฟตามผิวอื่นๆ ได้ เช่น ค่าแรงดันไฟฟ้าวาบไฟตามผิว 5% โดยทั่วไปแล้ว U ถือเป็นแรงดันไฟฟ้าที่ทนต่อ 3. การทดสอบการพังทลาย: จุดประสงค์คือเพื่อตรวจสอบความแข็งแรงที่แท้จริงของฉนวน ดำเนินการส่วนใหญ่ในโรงงานผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้า ④การทดสอบเส้นโค้งแรงดันไฟฟ้า-เวลา (การทดสอบเส้นโค้งโวลต์-วินาที): เส้นโค้งแรงดันไฟฟ้า-เวลาแสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับความเสียหายของฉนวน (หรือวาบไฟของฉนวนพอร์ซเลน) และเวลา เส้นโค้งโวลต์-วินาที (เส้นโค้ง V-t) สามารถเป็นพื้นฐานสำหรับการพิจารณาการประสานงานของฉนวนระหว่างอุปกรณ์ป้องกัน เช่น หม้อแปลงไฟฟ้า และอุปกรณ์ป้องกัน เช่น อุปกรณ์ป้องกัน

นอกเหนือจากการทดสอบด้วยแรงกระตุ้นฟ้าผ่าเต็มคลื่นแล้ว บางครั้งอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีขดลวด เช่น หม้อแปลงไฟฟ้าและเครื่องปฏิกรณ์ ยังจำเป็นต้องทดสอบด้วยคลื่นที่ถูกตัดทอนด้วยเวลาการตัดทอน 2 ถึง 5 μs การตัดทอนอาจเกิดขึ้นที่จุดเริ่มต้นหรือจุดสิ้นสุดของคลื่น การสร้างและการวัดคลื่นที่ถูกตัดทอนนี้และการกำหนดระดับความเสียหายที่เกิดกับอุปกรณ์นั้นค่อนข้างซับซ้อนและยาก เนื่องจากกระบวนการที่รวดเร็วและแอมพลิจูดสูง การทดสอบแรงดันไฟฟ้าแรงกระตุ้นฟ้าผ่าจึงมีข้อกำหนดทางเทคนิคสูงสำหรับการทดสอบและการวัด ขั้นตอน วิธี และมาตรฐานการทดสอบโดยละเอียดมักถูกกำหนดไว้เพื่อใช้อ้างอิงและนำไปปฏิบัติเมื่อทำการทดสอบ

การทดสอบแรงดันไฟเกินอิมพัลส์ขณะทำงาน

โดยการจำลองรูปคลื่นแรงดันอิมพัลส์การทำงานของระบบไฟฟ้าอย่างเทียม จึงมีการทดสอบความสามารถของฉนวนของอุปกรณ์ไฟฟ้าในการทนต่อแรงดันอิมพัลส์การทำงาน รูปคลื่นและจุดสูงสุดของแรงดันไฟเกินในการทำงานมีหลายประเภทในระบบไฟฟ้า ซึ่งสัมพันธ์กับพารามิเตอร์ของเส้นและสถานะของระบบ โดยทั่วไปจะเป็นคลื่นการสั่นแบบลดทอนซึ่งมีความถี่ตั้งแต่หลายสิบ Hz ถึงหลายกิโลเฮิรตซ์ แอมพลิจูดของมันสัมพันธ์กับแรงดันไฟฟ้าของระบบ ซึ่งโดยปกติจะแสดงเป็นหลายเท่าของแรงดันเฟส มากถึง 3 ถึง 4 เท่าของแรงดันเฟส คลื่นกระแทกในการทำงานมีอายุการใช้งานนานกว่าคลื่นกระแทกฟ้าผ่าและมีผลกระทบต่อฉนวนของระบบไฟฟ้าที่แตกต่างกัน สำหรับระบบไฟฟ้าที่มีขนาด 220kV และต่ำกว่า การทดสอบแรงดันไฟฟ้าที่ทนต่อความถี่ไฟฟ้าในช่วงเวลาสั้น ๆ สามารถใช้เพื่อทดสอบสภาพฉนวนของอุปกรณ์โดยประมาณภายใต้แรงดันไฟฟ้าเกินขณะทำงาน สำหรับระบบและอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงพิเศษและไฟฟ้าแรงสูงพิเศษขนาด 330kV ขึ้นไป แรงดันไฟฟ้าเกินในการใช้งานมีผลกระทบต่อฉนวนมากกว่า และการทดสอบแรงดันไฟฟ้าความถี่พลังงานในช่วงเวลาสั้น ๆ ไม่สามารถใช้เพื่อแทนที่การทดสอบแรงดันไฟฟ้าแรงกระตุ้นในการทำงานโดยประมาณได้อีกต่อไป จากข้อมูลการทดสอบจะเห็นได้ว่าสำหรับช่องว่างอากาศที่สูงกว่า 2 ม. ความไม่เชิงเส้นของแรงดันไฟฟ้าจำหน่ายในการทำงานมีความสำคัญ กล่าวคือ แรงดันไฟฟ้าทนจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ เมื่อระยะห่างของช่องว่างเพิ่มขึ้น และยังต่ำกว่าความถี่กำลังในระยะสั้นด้วยซ้ำ แรงดันไฟฟ้าจำหน่าย ดังนั้นจึงต้องทดสอบฉนวนโดยจำลองแรงดันอิมพัลส์ขณะทำงาน

สำหรับช่องว่างยาว ฉนวน และฉนวนภายนอกของอุปกรณ์ จะมีรูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้าทดสอบสองรูปแบบเพื่อจำลองแรงดันไฟฟ้าเกินในการทำงาน 1 คลื่นการสลายตัวแบบเอกซ์โพเนนเชียลแบบไม่เป็นคาบ: คล้ายกับคลื่นกระแทกฟ้าผ่า ยกเว้นเวลาส่วนหัวของคลื่นและเวลาครึ่งจุดสูงสุดจะยาวกว่าความยาวคลื่นกระแทกฟ้าผ่ามาก คณะกรรมาธิการเทคนิคไฟฟ้าระหว่างประเทศแนะนำว่ารูปคลื่นมาตรฐานของแรงดันไฟฟ้าอิมพัลส์ในการทำงานคือ 250/2500μs; เมื่อรูปคลื่นมาตรฐานไม่ตรงตามข้อกำหนดในการวิจัย สามารถใช้ 100/2500μs และ 500/2500μs ได้ คลื่นการสลายตัวแบบเอกซ์โปเนนเชียลแบบไม่เป็นคาบสามารถถูกสร้างขึ้นโดยเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าแบบอิมพัลส์ หลักการของการสร้างคลื่นกระแทกฟ้าผ่าโดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกัน ยกเว้นว่าจะต้องเพิ่มความต้านทานของหัวคลื่น ความต้านทานหางคลื่น และความต้านทานการชาร์จหลายครั้ง ชุดเครื่องกำเนิดแรงดันอิมพัลส์มักใช้ในห้องปฏิบัติการไฟฟ้าแรงสูง โดยมีตัวต้านทานสองชุดสำหรับสร้างแรงดันอิมพัลส์ฟ้าผ่าและสำหรับสร้างแรงดันอิมพัลส์ปฏิบัติการ ตามข้อบังคับ ค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาตระหว่างรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าอิมพัลส์การทำงานที่สร้างขึ้นและรูปคลื่นมาตรฐานคือ: ค่าสูงสุด ±3%; หัวคลื่น ±20%; เวลาครึ่งพีค ±60% 2 คลื่นการสั่นแบบลดทอน: ระยะเวลาของครึ่งคลื่น 01 จะต้องอยู่ที่ 2000~3000μs และแอมพลิจูดของครึ่งคลื่น 02 ควรอยู่ที่ประมาณ 80% ของแอมพลิจูดของครึ่งคลื่น 01 คลื่นออสซิลเลชันที่ถูกลดทอนจะเกิดขึ้นที่ด้านไฟฟ้าแรงสูงโดยใช้ตัวเก็บประจุเพื่อคายประจุด้านแรงดันต่ำของหม้อแปลงทดสอบ วิธีนี้ส่วนใหญ่จะใช้ในการทดสอบคลื่นการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าในสถานที่ที่สถานีย่อย โดยใช้หม้อแปลงที่ทดสอบเองเพื่อสร้างรูปคลื่นทดสอบเพื่อทดสอบความสามารถในการทนต่อแรงดันไฟฟ้าของตัวเอง

เนื้อหาของการทดสอบแรงดันไฟเกินอิมพัลส์ขณะปฏิบัติงานประกอบด้วย 5 รายการ: 1 การทดสอบแรงดันไฟเกินอิมพัลส์ขณะปฏิบัติงาน; test การทดสอบวาบไฟตามคำสั่งของแรงกระตุ้นในการทำงาน 50%; 3 การทดสอบการพังทลาย; ④ การทดสอบเส้นโค้งเวลาแรงดันไฟฟ้า (การทดสอบเส้นโค้งโวลต์-วินาที); ⑤การทดสอบเส้นโค้งของหัวคลื่นแรงดันอิมพัลส์ปฏิบัติการ การทดสอบสี่ครั้งแรกจะเหมือนกับข้อกำหนดการทดสอบที่สอดคล้องกันในการทดสอบแรงดันไฟฟ้าอิมพัลส์ฟ้าผ่า จำเป็นต้องมีการทดสอบครั้งที่ 5 สำหรับลักษณะการปล่อยกระแสไฟฟ้าช็อตเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าปล่อยของช่องว่างอากาศยาวภายใต้การกระทำของคลื่นกระแทกขณะทำงานจะเปลี่ยนไปตามหัวคลื่นกระแทก ที่ความยาวหัวคลื่นที่กำหนด เช่น 150μs แรงดันคายประจุจะต่ำ และหัวคลื่นนี้เรียกว่าหัวคลื่นวิกฤต ความยาวคลื่นวิกฤตจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยตามความยาวช่องว่าง

การทดสอบแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงทน

ใช้ไฟ DC เพื่อทดสอบประสิทธิภาพความเป็นฉนวนของอุปกรณ์ไฟฟ้า วัตถุประสงค์คือเพื่อ: 1 กำหนดความสามารถของอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงกระแสตรงในการทนต่อแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง 2 เนื่องจากข้อจำกัดของความสามารถในการทดสอบแหล่งจ่ายไฟ AC ให้ใช้ไฟฟ้าแรงสูง DC แทนไฟฟ้าแรงสูง AC เพื่อทำการทดสอบแรงดันไฟฟ้าที่ทนต่ออุปกรณ์ AC ความจุขนาดใหญ่

โดยทั่วไปแรงดันไฟฟ้าทดสอบ DC จะถูกสร้างขึ้นโดยแหล่งจ่ายไฟ AC ผ่านอุปกรณ์วงจรเรียงกระแส และจริงๆ แล้วเป็นแรงดันไฟฟ้าแบบพัลซิ่งแบบขั้วเดียว มีค่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุด U ที่จุดสูงสุดของคลื่น และค่าแรงดันไฟฟ้าต่ำสุด U ที่รางคลื่น ค่าแรงดันทดสอบ DC ที่เรียกว่าหมายถึงค่าเฉลี่ยเลขคณิตของแรงดันพัลส์นี้ ซึ่งก็คือ เห็นได้ชัดว่าเราไม่ต้องการให้พัลส์มีขนาดใหญ่เกินไป ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์การเต้นของ S ของแรงดันทดสอบ DC จึงกำหนดไว้ไม่เกิน 3 % นั่นคือแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแบ่งออกเป็นขั้วบวกและขั้วลบ ขั้วที่ต่างกันมีกลไกการออกฤทธิ์ที่แตกต่างกันกับฉนวนต่างๆ ต้องระบุขั้วหนึ่งขั้วในการทดสอบ โดยทั่วไปแล้ว การทดสอบจะใช้ขั้วที่ทดสอบประสิทธิภาพของฉนวนอย่างรุนแรง

โดยปกติแล้ววงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นหรือเต็มคลื่นแบบสเตจเดียวจะใช้เพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูง เนื่องจากข้อจำกัดของแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุและสแต็กซิลิคอนไฟฟ้าแรงสูง โดยทั่วไปวงจรนี้สามารถเอาต์พุตได้ 200~300kV หากต้องการแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสูงกว่า สามารถใช้วิธีคาสเคดได้ แรงดันเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแบบคาสเคดสามารถเป็น 2n เท่าของแรงดันไฟฟ้าพีคของหม้อแปลงไฟฟ้า โดยที่ n แสดงถึงจำนวนการเชื่อมต่อแบบอนุกรม แรงดันตกและค่าระลอกของแรงดันเอาต์พุตของอุปกรณ์นี้เป็นฟังก์ชันของจำนวนอนุกรม กระแสโหลด และความถี่หลัก AC หากมีอนุกรมมากเกินไปและกระแสไฟฟ้าใหญ่เกินไป แรงดันไฟฟ้าตกและการเป็นจังหวะจะถึงระดับที่ทนไม่ได้ อุปกรณ์สร้างแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงแบบคาสเคดนี้สามารถส่งออกแรงดันไฟฟ้าประมาณ 2,000-3,000kV และกระแสเอาต์พุตเพียงสิบมิลลิแอมป์เท่านั้น เมื่อทำการทดสอบสภาพแวดล้อมเทียม กระแสไฟฟ้าก่อนดิสชาร์จอาจสูงถึงหลายร้อยมิลลิแอมป์ หรือแม้แต่ 1 แอมป์ ในเวลานี้ควรเพิ่มอุปกรณ์รักษาแรงดันไฟฟ้าไทริสเตอร์เพื่อปรับปรุงคุณภาพของแรงดันไฟขาออก จำเป็นว่าเมื่อระยะเวลาเป็น 500ms และแอมพลิจูดเป็น 500mA เมื่อพัลส์กระแสก่อนดิสชาร์จไหลผ่านหนึ่งครั้งต่อวินาที แรงดันไฟฟ้าตกที่เกิดขึ้นจะต้องไม่เกิน 5%

ในการทดสอบการป้องกันฉนวนของอุปกรณ์ระบบไฟฟ้า (ดูการทดสอบฉนวน) มักใช้ไฟฟ้าแรงสูง DC เพื่อวัดกระแสรั่วไหลและความต้านทานของฉนวนของสายเคเบิล ตัวเก็บประจุ ฯลฯ และทำการทดสอบฉนวนทนต่อแรงดันไฟฟ้าด้วย การทดสอบแสดงให้เห็นว่าเมื่อความถี่อยู่ในช่วง 0.1 ถึง 50Hz การกระจายแรงดันไฟฟ้าภายในตัวกลางหลายชั้นจะกระจายโดยทั่วไปตามความจุ ดังนั้นการทดสอบการทนต่อแรงดันไฟฟ้าโดยใช้ความถี่ต่ำพิเศษ 0.1Hz สามารถเทียบเท่ากับการทดสอบแรงดันไฟฟ้าที่ทนต่อความถี่ไฟฟ้า ซึ่งหลีกเลี่ยงการใช้แรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่ทนต่อแรงดันไฟฟ้า ความยากของความสามารถในการทนต่อแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับของอุปกรณ์ทดสอบยังสามารถสะท้อนถึงสภาพฉนวนของอุปกรณ์ที่ทดสอบได้ ในปัจจุบัน การทดสอบการทนต่อแรงดันไฟฟ้าความถี่ต่ำพิเศษดำเนินการที่ฉนวนส่วนปลายของมอเตอร์ ซึ่งถือว่ามีประสิทธิภาพมากกว่าการทดสอบการทนต่อแรงดันไฟฟ้าความถี่กำลังไฟฟ้า

Weshine Electric Manufacturing Co., Ltd.