① 防雷知識
防雷原理
防雷,是指通過組成攔截、疏導最後泄放入地的一體化系統方式以防止由直擊雷或雷電電磁脈沖對建築物本身或其內部設備造成損害的防護技術。
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歷史
本傑明·富蘭克林1752年7月本傑明?富蘭克林[1](Benjamin Franklin 1706—1790)著名的風箏實驗及其後於1753年避雷針的公布揭開了人類對抗雷電的歷史。1873年麥克斯韋[2](James Clerk Maxwell 1831--1879)發表的科學名著《電磁理論》系統、全面、完美的闡述了電磁場理論,之後伴隨電磁理論的應用和普及,針對電磁脈沖的防護也正式納入防雷范疇,直接雷防護和電磁脈沖防護構成雷電電磁脈沖防護整體並沿用至今。
而在我國,防雷行業和技術起步較晚,80年代末期才有第一家防雷企業誕生,2002年5月深圳第一屆防雷技術論壇的召開標志著在我國,防雷行業正式步入成熟,本世紀初,我國先後頒布了兩大防雷通用標准,GB 50057-1994《建築物防雷設計規范》(2000年修訂)和GB 50343-2004《建築物電子信息系統防雷技術規范》,至此我國防雷技術發展成熟。
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雷電防護系統
雷電防護系統圖例 雷電防護系統( lightning protection system(LPS))是指用以對某一空間進行雷電效應防護的整套裝置,它由外部雷電防護系統和內部雷電防護系統兩部分組成。
註:在特定的情況下,雷電防護系統可以僅由外部防雷裝置或內部防雷裝置組成。
目前雷電電磁脈沖防護技術即防雷技術已經發展成熟,國內各大防雷企業都能夠實現從設計、產品提供到施工及售後服務的防雷一體化體系解決方案(防雷體系)。在一個完整的防雷體系按照功能的不同分為以下五個部分:
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直擊雷防護
(direct lightning protection (lightning))
直擊雷防護是防止雷閃直接擊在建築物、構築物、電氣網路或電氣裝置上。直擊雷防護技術主要是保護建築物本身不受雷電損害,以及減弱雷擊時巨大的雷電流沿著建築物泄入大地的過程中對建築物內部空間產生影響的防護技術,是防雷體系的第一部分。 防雷直擊雷防護技術以避雷針、避雷帶、避雷網、避雷線為主要,其中避雷針是最常見的直擊雷防護裝置。當雷雲放電接近地面時它使地面電場發生畸變,在避雷針的頂端,形成局部電場強度集中的空間,以影響雷電先導放電的發展方向,引導雷電向避雷針放電,再通過接地引下線和接地裝置將雷電流引入大地,從而使被保護物體免遭雷擊。避雷針冠以「避雷」二字,僅僅是指其能使被保護物體避免雷害的意思,而其本身恰恰相反,是「引雷」上身。
目前,主要的避雷針包括常規避雷針,提前放電避雷針、主動優化避雷針,限流型避雷針和預防典型避雷針,世面上比較常用和比較出名的是河南萬佳防雷公司生產的預放電避雷針WJZ系列避雷針,如WJZ2500-1C。
接地
(earth ;ground)
接地一 種有意或非有意的導電連接,由於這種連接,可使電路或電氣設備接到大地或接到代替大地的、某種較大的導電體。注 :接地的目的是:(a)使連接到地的導體具有等於或近似於大地(或代替大地的導電體)的電位;(b)引導人地電流流入和流出大地(或代替大地的導電體)。
從定義上可以將接地分為:人工接地、自然界地;從工作性質上可分為接地保護(如防雷接地、防靜電接地、設備接地、配點接地等)、工作接地(如電力設施的發、送、配電接地等工作接地還有不需要實際物理連接的電子線路邏輯地)兩大類。
接地系系統是通過平衡包括阻值、結構、及相互之間配合等因素通過釋放由直擊雷擊、雷電電磁脈沖、積累在設備上的靜電、電力系統短路等狀況帶來的威脅及其他各類異常能量從而達到防護的目的。
目前,通用的接地系統主要包括銅包鋼接地系統、長效高導活性離子接地系統等,而在接地單元與帝王鏈接工藝上通用熱熔焊接施工工藝。
等電位連接
(equipotential bonding)
等電位連接是指將分開的裝置、諸導電物體等用等電位連接導體或電涌保護器連接起來以減小雷電流在它們之間產生的電位差。
等電位連接原理是通過將正常情況下彼此獨立的接地系統,通過等電位連接器自動導通系統之間的電位差,從而形成更大的聯合接地系統,更有效地進行異常能量釋放。
電磁屏蔽
(electromagnetic shielding)
電磁屏蔽是用導電材料減少交變電磁場向指定區域穿透的屏蔽。雷電電磁脈沖以雷擊點為中心向周圍傳播,其影響范圍可達2公里外甚至更遠,而不僅僅局限於被雷擊中的建築物本身或其內部設 防雷工程流程圖備。
電磁屏蔽技術主要包括空點電磁屏蔽技術和線路電磁屏蔽技術兩部分
空間電磁屏蔽技術是通過分布在各個方位具有可靠的、連續電氣連接的金屬材料層來阻擋電磁波的侵入,通過將電磁能在屏蔽體上進行能量轉換使此能轉化為電能,再通過接地裝置泄放入地。
線路電磁屏蔽技術是通過穿金屬管(槽)敷設,並將連續的金屬管(槽)兩端可靠接地而形成屏蔽體以防止電磁脈沖對金屬線路的電磁感應而生成過電壓。線路電磁屏蔽技術除具有空間屏蔽功能外,還具有在線路引入過電壓時產生反向電動勢以抵消線路過電壓的功能。
過電壓保護
(over voltage protection)
過電壓保護是指電源裝置和所連接的設備為防止電源故障以至於產生過高的輸出電壓(包括開路電壓)而施加的一種保護。
過電壓保護實際上涉及多種系統的過電壓保護,其中最主要的是電源系統過電壓保護和通信系統過電壓保護。
過電壓保護技術主要是通過使用相關設備將電能分配到系統的各個用電設備當中,已最大限度的削減能量最大值,再通過對各用電設備的安全保護設備多級保護,達到能量釋放、低殘壓保護的功能。而在實際應用當中,考慮到各種系統的特殊性,需要針對不同系統設計專門的過電壓保護方案,已達到防護目的。
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方法
自身安全防護
1、在兩次雷擊之間一分鍾左右的間隙,應盡可能躲到能夠防護的地方去。不具備上述 防雷工程流程圖條件時,應立即雙膝下蹲,向前彎曲,雙手抱膝。
2、在野外也可以憑借較高大的樹木防雷,但千萬記住要離開樹干、樹葉至少兩米的距離。依此類推,孤立的煙囪下、高大的金屬物體旁、電線桿下都不宜逗留。此外,站在屋檐下也是不安全的,最好馬上進入建築物內。
3、雷雨中若手中持有金屬雨傘、高爾夫球棍、斧頭等物,一定要扔掉或讓這些物體低於人體。還有一些所謂的絕緣體,像鋤頭等物,在雷雨天氣中其實並不絕緣。
4、雷雨時,室內開燈應避免站立在燈頭線下。
5、不宜使用淋浴器。因為水管與防雷接地相連,雷電流可通過水流傳導而致人傷亡。
家用電器保護
1、有條件的情況下,應在電源入戶處安裝電源避雷器,並在有線電視天線、電話機、傳真機、電腦MODEN數據機入口處、衛星電視電纜介面處安裝信號避雷器。但是安裝時要有好的接地線,同時做好接地網。
2、每天收聽氣象預報,得知當天有雷暴時應在上班前將家用電器的電源插頭、信號插頭拔掉,並且出門時不要忘記關門窗,以防止滾球雷的侵入。
建築物的保護
1、宜採用裝設在建築物上的避雷網(帶)或避雷針或由其混合組成的接閃器。避雷網(帶)應按本規范附錄二的規定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設,並應在整個屋面組成不大於10m×10m或12m×8m(網格密度按建築物類別確定)的網格。所有避雷針應採用避雷帶相互連接。
2、引下線不應少於兩根,並應沿建築物四周均勻或對稱布置,其間距不應大於18m(引下線間距按建築物類別確定)。當僅利用建築物四周的鋼柱或柱子鋼筋作為引下線時,可按跨度設引下線,但引下線的平均間距不應大於18m。
3、每根引下線的沖擊接地電阻不應大於10Ω。防直擊雷接地宜和防雷電感應、電氣設備、信息系統等接地共用同一接地裝置,並宜與埋地金屬管道相連;當不共用、不相連時,兩者間在地中的距離應符合下列表達式的要求,但不應小於2m:
在共用接地裝置與埋地金屬管道相連的情況下,接地裝置宜圍繞建築物敷設成環形接地體。
詳見以下規范。
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規范
GB 15599-1995 石油與石油設施雷電安全規范[3]
GB 50057-1994 建築物防雷設計規范(附條文說明) (2000版)[4]
GB 50343-2004 建築物電子信息系統防雷技術規范(附條文說明)
GB/T 21431-2008 建築物防雷裝置檢測技術規范
GBJ 79-1985 工業企業通信接地設計規范
GA 267-2000 計算機信息系統 雷電電磁脈沖安全防護規范
JR/T 0026-2006 銀行業計算機信息系統雷電防護技術規范
QX 2-2000 新一代天氣雷達站防雷技術規范
QX 30-2004 自動氣象站場室防雷技術規范
QX 3-2000 氣象信息系統雷擊電磁脈沖防護規范
QX 4-2000 氣象台(站)防雷技術規范
YD 2011-1993 微波站防雷與接地設計規范(附條文說明)
YD 5068-1998 移動數據通信基站防雷與接地設計規范
YD/T 5098-2001 通信局(站)雷電過電壓保護工程設計規范
GA173-2002 計算機信息系統防雷保安器
QX 10[1].1-2002_ 電涌保護器第1部分:性能要求和試驗方法
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相關標准
IEC 62305-1-2006 雷電防護
IEC/TR 61400-24-2002 風力渦輪機發電機系統。第24部分:避雷裝置 IEC61400-24
IEC 60364-5-54-2002 建築物的電氣設施。第5-54部分:電氣設備的選擇和安裝。接地措施、保護導體和保護跨接線 IEC60364-5-54
IEC 60099 避雷器
GB 15599-1995 石油與石油設施雷電安全規范
GB 50057-1994 建築物防雷設計規范(附條文說明) (2000版)
GB 50343-2004 建築物電子信息系統防雷技術規范(附條文說明)
GB/T 19271-2003 雷電電磁脈沖的防護
GB/T 19663-2005 雷電電磁脈沖的防護
GB/T 19663-2005 信息系統雷電防護術語
GB/T 19856-2005 雷電防護
GB/T 21431-2008 建築物防雷裝置檢測技術規范
GB/T 21714-2008 雷電防護
GB/T 2900.12-2008 電工術語 避雷器、低壓電涌保護器及元件
GB/T 7450-1987 電子設備雷擊保護導則
GJB 5080-2004 軍用通信設施雷電防護設計與使用要求
GJB 1210-1991 接地 搭接和屏蔽設計的實施
GJB 2269-1996 後方彈葯倉庫防雷技術要求
防雷產品認證與產品檢測機構:
1、北京雷電防護裝置測試中心
2、上海雷電防護裝置測試中心
3、中國鐵道科學研究院通信信號研究所
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裝置
防雷設備從類型上看大體可以分為:電源防雷器、電源保護 防雷器插座、天饋線保護器、信號防雷器、防雷測試工具、測量和控制系統防雷器、地極保護器。一套完整的防雷裝置包括接閃器、引下線和接地裝置。上述的針、線、網、帶都只是接閃器,而避雷器是一種專門的防雷裝置。接閃器、引下線、接地裝置、電涌保護器及其他連接導體的總和。
接閃器
避雷針、避雷線、避雷網和避雷帶都是接閃器,它們都是利用其高出被保護物的突出地位,把雷電引向自身,然後通過引下線和接地裝置,把雷電流泄入大地,以此保護被保護物免受雷擊。接閃器所用材料應能滿足機械強度和耐腐蝕的要求,還應有足夠的熱穩定性,以能承受雷電流的熱破壞作用。
避雷器
避雷器的作用是用來保護電力系統中各種電器設備免受雷電過電壓、操作過電壓、工頻暫態過電壓沖擊而損壞的一個電器。避雷器的類型主要有保護間隙、閥型避雷器和氧化鋅避雷器。保護間隙主要用於限制大氣過電壓,一般用於配電系統、線路和變電所進線段保護。閥型避雷器與氧化鋅避雷器用於變電所和發電廠的保護,在500KV及以下系統主要用於限制大氣過電壓,在超高壓系統中還將用來限制內過電壓或作內過電壓的後備保護
避雷器並聯在被保護設備或設施上,正常時裝置與地絕緣,當出現雷擊過電壓時,裝置與地由絕緣變成導通,並擊穿放電,將雷電流或過電壓引入大地,起到保護作用。過電壓終止後,避雷器迅速恢復不通狀態,恢復正常工作。避雷器主要用來保護電力設備和電力線路,也用作防止高電壓侵入室內的安全措施。避雷器有保護間隙、管型避雷器和閥型避雷器和氧化鋅避雷器。
引下線
防雷裝置的引下線應滿足機械強度、耐腐蝕和熱穩定的要求。
電源防雷器
電源防雷器是防止雷電和其他內部過電壓侵入設 三相電源防雷器備造成損壞,從室外防雷與線路防雷相結合的綜合防雷方案,介紹了外部避雷和內部避雷、保護區、防雷等電位連接等概念。分析了電源防雷工作原理。採用電源防雷能在最短時間內釋放電路上因雷擊感應而產生的大量脈沖能量短路泄放到大地,降低設備各介面間的電位差,從而保護電路上的設備。電源防雷器分為B、C、D三級。依據IEC(國際電工委員會)標準的分區防雷、多級保護的理論,B級防雷屬於第一級防雷器,可應用於建築物內的主配電櫃上;C級屬第二級防雷器,應用於建築物的分路配電櫃中;D級屬第三級防雷器,應用於重要設備的前端,對設備進行精細保護。
正確安裝電源防雷器,設備因雷擊導致電源損壞的機會,可以減少到接近零,即可免除更換設備之費用,保障系統不間斷連續運行。並可減少建築物因雷擊所引起的電源火警機會,確保人身及其他財產的安全。
信號防雷器
信號防雷器在產品的設計上,依據IEC 61644的要求 千兆網路防雷器,分為B、C、F三級。B級(Base protection)基本保護級(粗保護級),C級(Combination protection)綜合保護級,F級(Medium&fine protection)中等&精細保護級。專業用於網路、通訊、光纜、廣播、電視、監控、視頻等設備的雷電保護設備。
視頻防雷器
也稱同軸電纜電涌保護器,阻抗有兩種,一種是75歐姆,一種 視頻防雷器組合圖是50歐姆。其中50歐姆的用於有線電視的室外電纜傳輸保護,75歐姆的用於視頻傳輸,比如閉路電視監控系統傳輸,俗稱:視頻防雷器。視頻防雷器安裝於視頻傳輸線的兩端(前後端),可以有效保護攝像機、球機、矩陣、數字錄像機、監視器不受雷電的破壞。視頻防雷器完整的內部結構一般可分為三部分:放電部分、穩流部分、穩壓部分;性能好的視頻防雷器裡面還添加了可提高信號防雷器傳輸頻率的電路,以減少因介面等處的損耗。
防雷接地裝置
接地裝置是防雷裝置的重要組成部分。接地裝置向大地泄放雷電流,限制防雷裝置對地電壓不致過高。除獨立避雷針外,在接地電阻滿足要求的前提下,防雷接地裝置可以和其他接地裝置共用。為所雷電流迅速導入大地以防雷止雷害為目的的接地叫做防雷接地。
防接地裝置包括以下部分:
1、雷電接受裝置:直接或間接接受雷電的金屬桿(接閃器),如避雷針、避雷帶(網)、架空地線及避雷器等。
2、接地線(引下線):雷電接受裝置與接地裝置連接用的金屬導體。
3、接地裝置:接地線和接地體的總和。
測量和控制裝置
測量和控制裝置有著廣泛的應用,例如生產廠、建築物管理、供暖系統、報警裝置等。由於雷電或其他原因造成的過電壓不僅會對控制系統造成危害,而且對昂貴的轉換器、感測器也會造成危害。控制系統的故障通常會導致產品損失和對生產的影響。測量和控制單元通常比電源系統對浪涌過電壓的反應更加敏感。
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發展
由中國科學院研究員、國際宇航科學院院士在國際上首次提出了通過消除雷擊危險性,使保護目標不再遭受雷擊的新一代避雷技術,稱為「智能避雷技術」 。以原中國科學院空間中心電學組專家團隊,經過十多年的潛心研究開發,從理論分析、模擬計算、實驗測試、模型實驗、工程實用化研究、外場實驗等各個角度和方法的研究,都證明了這一技術的合理性和可行性。期間經多次大小各類專家會議的評審鑒定,得到充分肯定,被譽為「21世紀防雷事業的曙光」 。
2002年聯合國發明協會評選全世界的發明創造。智能避雷技術獲得金獎的同時,榮獲我國唯一的一項特別金獎,被聯合國國際專家組譽為「人類生存和保障的最佳發明」 。
通過了國家氣象局測試中心的檢測。通過了國軍標要求的溫度、震動、沖擊、和電磁兼容的測試。列入了國家火炬計劃。獲得了環保認證。企業標准獲得了質監局的登記備案。獲得了中國專利證書。獲得了美國專利證書。申報了國際專利,並申報了美、日、德、英、意、西班牙、俄等國專利。
智能避雷技術是目前為止國際上唯一可以把雷害拒之於門外,為現代化和信息化保駕護航的環保類新型避雷技術。它不僅能夠彌補傳統避雷方式不能保護信息裝備的不足,而且由於其不靠接地,所以特別適用於高山雷達站等接地困難的場所,以及車輛、艦船、飛機、導彈等不能接地的移動目標。該項目的實施不僅對提高我國軍隊戰鬥力具有重要意義,而且有望列入國際標准,成為繼福蘭克林之後的第二個通行防雷方法,實現人類避雷技術史上的革新。
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提示
1、應該留在室內,並關好門窗;在室外工作的人應躲入建築物內。
2、不宜使用無防雷措施或防雷措施不足的電視、音響等電器,不宜使用水龍頭。
3、切勿接觸天線、水管、鐵絲網、金屬門窗、建築物外牆,遠離電線等帶電設備或其它類似金屬裝置。
4.、減少使用電話和手提電話。
5、切勿游泳或從事其它水上運動,不宜進行室外球類運動,離開水面以及其它空曠場地,尋找地方躲避。
6、切勿站立於山頂、樓頂上或其他接近導電性高的物體。
7、切勿處理開口容器盛載的易燃物品。
8、在曠野無法躲入有防雷建設的建築物內時,應遠離樹木和桅桿。
9、在空曠場地不宜打傘,不宜把羽毛球、高爾夫球棍等扛在肩上。
10、不宜開摩托車、騎自行車。
11、在兩次雷擊之間一分鍾左右的間隙,應盡可能躲到能夠防護的地方去。不具備上述條件時,應立即雙膝下蹲,向前彎曲,雙手抱膝。
12、在野外也可以憑借較高大的樹木防雷,但千萬記住要離開樹干、樹葉至少兩米的距離。依此類推,孤立的煙囪下、高大的金屬物體旁、電線桿下都不宜逗留。此外,站在屋檐下也是不安全的,最好馬上進入建築物內。
13、雷雨中若手中持有金屬雨傘、高爾夫球棍、斧頭等物,一定要扔掉或讓這些物體低於人體。還有一些所謂的絕緣體,像鋤頭等物,在雷雨天氣中其實並不絕緣。
14、雷雨時,室內開燈應避免站立在燈頭線下。
15、不宜使用淋浴器。因為水管與防雷接地相連,雷電流可通過水流傳導而致人傷亡。
夏季預防雷擊
當前,夏季多雷雨天氣已經臨近,預防雷擊是我們人類的首要問題。幾年來,被雷擊或者被間接雷擊而死亡的人數在不斷的增長,如何防止雷擊問題是人們經常談論的事情。在夏季,雷電分為兩種危害,一種是直接雷擊,另一種則是間接雷擊。直擊雷的危害程度遠大於間接雷擊,而直擊雷是我們大家都知道的。間接雷擊主要是由於雷雨雲層電荷在放電時產生的強電磁場通過金屬導線而感應出的數萬伏超高電壓放電。下面我們較詳細的來闡述關於雷電的防護問題。
1,直擊雷
關於直擊雷的防護問題,在很多的專業教科書中已有所描述。唯一的方法就是構建防雷措施,在高大的建築物上設立金屬避雷入地導線,可將巨大的雷雨雲層電荷釋放掉。或者在人類居住的小區四周裝有大型的避雷塔,以防止人類的生命財產不受到任何的傷害和損失。在雷雨天氣,要盡量的遠離那些高大的樹木林區和沒有避雷措施的建築物,還有就是架空的高低壓輸電網路和通訊網路。在雷雨來臨之際,最好的防雷擊方法就是盡快的躲進屋裡,並關好門窗以防球形雷進入。假如你是在野外遇到雷雨天時,首先你要觀看一下你所處的地理位置,千萬不要往高處去,盡快的進入到低窪地帶,找一處能夠避雨的地方躲藏起來以防雷擊。
2,感應雷
對於感應雷來說,一般人了解的還不算太清楚,只有專業人士才知道感應雷電的潛在危害。什麼是感應雷電呢?就是帶電的雷雨雲層在放電時產生瞬間強大的高脈沖電磁場,這種強磁場會在我們周圍的金屬導線中產生感應電荷。由於感應電荷的聚集,會在金屬導線上形成較高的對地電位差,也就是我們平時所說的高壓電。大家可能知道高壓輸電網路的電位是多少嗎?其大概的范圍是在10千伏至數百千伏電位之間。請大家千萬不要小看了感應雷擊,這里的學問還是挺多的呢。現在我給大家說一段現實生活中的小故事;
在一次偶然的強雷電放電過程中,讓我們了解到了由強雷電引起的瞬間強磁電轉換過程。那是在1985年的夏季,有一住戶的室外電視天線架設高度為6米左右,天線的高度不超過四周的近距離建築物和樹木的高度。根據目測,樹木的高度為十米,建築物的高度為8米,而積雨雲層距地面電視天線的垂直高度為100米以上,距強雷電發生的有效距離為1000米。在雷雨天氣,一般的平房住戶,會將入室的電視天線和電視電源插頭共同拔掉的。而被拔掉的天線接頭距離電視機的接線端子為20公分左右,電視天線的饋線長度不超過20米,天線接收器為一般簡易的民用振子天線。忽然,在一道閃光過後,巨大的雷聲從相距300米左右的高空炸起,就聽電視機的後面「啪」的一聲!一道弧光閃過,近前一看,電視天線接頭與電視機的各接線端子表面都有被高壓電弧擊傷過的痕跡。當時屋裡所有的人都被這一突然的放電聲嚇了一跳,也都在慶幸著距離電視機較遠,不然的話,後果不敢設想。按著20公分的距離來計算,一萬伏高壓電能擊穿1公分距離的乾燥空氣介質,而20公分距離的空氣介質其擊穿電壓應該在20萬伏左右。由於當時是雷雨天氣,屋裡的空氣濕度較大,擊穿1公分空氣介質的電壓應該在7000伏左右,那麼擊穿20公分空氣介質的電壓也要在10萬伏以上。上述的數據只是粗略的計算,但在雙股20米長的金屬導體上究竟能產生多高的磁感應電荷,我們還要進行下一步的研究性工作。
故事雖然講完了,但我們預防雷電的具體措施還不夠完備。通過上述的一段小故事,我們知道了感應雷間接性的危害。那麼在雷雨季節,我們就要盡量的遠離那些象高低壓輸電網路和架空帶有金屬導體的各種通訊網路以及各種通信發射塔的固定地埋牽引線。也包括無線電的接受天線等金屬導線網路,千萬要遠離和不要用手去觸摸它們下垂延伸線路的金屬端頭部分。在我們城區、農村的所有架空金屬導電網路中,其延綿環繞於我們周圍長達數十里或者數百里。在其上面所產生的雷電感應電荷數量是非常之高的。於瞬間並能夠感應出電壓高達數萬伏,它會將與其連接的電器和電子設備瞬間摧毀。下面,我們用列表的方式來說明當雷雨來臨之時應當注意到的幾點問題。
1,遠離高大的建築物和樹木,盡量的進入到低窪地帶。
2,遠離高低壓輸電網路。
3,遠離輸電網路的金屬延伸固定裝置(金屬拉力線)。
4,遠離所有的金屬導線通訊網路。
5,遠離各種通訊發射塔金屬設施。
6,遠離各種架空的金屬建築設施和存放於室內外的金屬材料。
7,千萬不要觸摸室外延伸與室內的各種導體金屬端頭,並盡量的遠離。
9,在行車過程中,盡量的不要走出車外。
10,遇到雷雨時,盡量放掉手中的金屬物體,就連晾衣服的金屬線繩也要注意,盡量的在雷雨到來之時將所晾曬的衣物收回屋內。
11,在雷雨來臨前,斷掉所有與室外連接的設備引線,最好的斷接控制裝置設於室外,千萬不要觸摸這些斷點的金屬部分。
有關雷雨季節的人身防護問題,我們已經基本上潦草的說了說。不論怎樣,在雷雨季節保護好自己的生命安全是最重要的。大人一定要反復的告誡兒童,向他們講解關於雷雨季節的防雷電知識。
② 電壓互感器的空載試驗
電容式電壓互感器試驗
第一章 緒論
電壓互感器作為一種電壓變換裝置(Transformer)是電力系統中不可或缺的設備,它跨接於高壓與零線之間,將高電壓轉換成各種儀表的工作電壓,(國標規定為100/√3和100V),電壓互感器的主要用途有:1)用做商業計量用。主要接於變電站的線路出口和入口上,常用於網與網、站與站之間的電量結算用,這種用途的互感器一般要求0.2級計量精度,互感器的輸出容量一般不大;2)用做繼電保護的電壓信號源。這種互感器廣泛應用於電力系統的母線和線路上,它要求的精度一般為0.5級及3P級,輸出容量一般較大;3)用做合閘或重合閘檢同期、檢無壓信號用,它要求的精度一般為1.0、3.0級,輸出容量也不大。現代電力系統,電壓互感器一般可做到四線圈式,這樣,一台電壓互感器可集上述三種用途於一身。
電容式電壓互感器(Capacitor Voltage Transformers,簡稱「CVT」)是50年代開始研製生產,經過科技人員不懈的努力,我國的電容式電壓互感器技術已達到國際先進水平,但在生產、試驗研究、以及使用過程中存在很多問題。本文擬從電容式電壓互感器的各種試驗基本原理入手,著重說明電容式電壓互感器基本試驗方法,檢驗的目的以及在現場使用、現場檢驗方面存在的問題怎樣通過試驗的手段來判斷等問題,以使產品設計、試驗、銷售、服務和運行部門的專業人員對其有一個比較全面的了解。
第二章 電容式電壓互感器試驗要求
§1.基本試驗條件
1.1試驗的環境條件
為了保證試驗的准確性、可靠性,所有試驗應在一定條件下進行,試驗時應注意試驗環境條件並做好記錄。
試驗環境條件分為兩種,一種為人工環境,這種情況下,一般在產品標准中都作了具體規定;另一種為自然環境條件,這種情況下,試驗條件一般應遵循以下幾條規律。
a) 環境溫度,應在+5~+35 ℃范圍內。
b) 試品溫度與環境溫度應無顯著差異。試品在不通電狀態下在恆定的周圍空氣溫度中放置了適當長的時間後,即認為與周圍空氣溫度相同。
c) 試驗場所不得有顯著的交直流外來電磁場干擾。
d) 試驗場所應有單獨的工作接地可靠接地,應有適當的防護措施和安全措施。
e) 試品與接地體或鄰近物體的距離一般應大於試品高壓部分與接地部分最小空氣距離的1.5倍。
試驗所用的工頻電壓波形應符合GB/T 16927.1《高電壓實驗技術 第一部分:一般試驗要求》的規定,頻率為(0.9~1.1)fn。
1.2試驗用標准
電容式電壓互感器有三種用途即測量、保護和載波通訊,我們現使用的標准為GB/T 4703-2000《電容式電壓互感器》,為IEC60187:1987等效採用版本,其中不包括耦合電容器和電容分壓器部分,那末我們還需採用另外一個標准JB/T 8169-1999《耦合電容器和電容分壓器標准》。
另外,現場試驗中,用戶針對電容式電壓互感器有其相應的驗收規范,例如SD301-88《交流500kV電器設備交接和預防性試驗規程》、SD333-89《進口電流互感器和電容式電壓互感器技術規范》、GB50150-91《電氣安裝工程和電氣設備交接試驗標准》,其中都有有關試驗內容。
另外個企業也由企業標准,如西安西電電力電容器有限責任公司的企業標准為0KF.604.046-1999《電容式電壓互感器通用技術條件》。
§2. 電容式電壓互感器試驗分類、項目及基本規則
2.1 電容式電壓互感器試驗項目及分類
電容式電壓互感器從產品結構上分為電容分壓器和電磁裝置兩部分,從試驗項目上分為三部分,即電容分壓器部分試驗項目、電磁裝置部分試驗項目、電容式電壓互感器整體部分試驗項目。而每一部分分為型式試驗和出廠試驗兩部分,另外有用戶的交接試驗。試驗項目及分類見表1、表2。
表1 電容式電壓互感器試驗項目
試驗類別 項 號 試 驗 項 目 注
出
廠
試
驗 1 外觀檢驗 整體部分
2 密封性試驗 整體部分
3 繞組的極性檢驗 電磁單元部分
4 電磁單元的工頻耐受電壓試驗 電磁單元部分
5 低壓端子對地工頻耐受電壓試驗 電磁單元部分
6 保護裝置工頻放電電壓試驗 電磁單元部分
7 准確度試驗 整體部分
型
式
試
驗 1 雷電沖擊耐受電壓試驗 整體部分
2 操作沖擊耐受電壓試驗 整體部分
3 鐵磁諧振試驗 整體部分
4 瞬變響應試驗 整體部分
5 電磁單元的工頻耐受電壓試驗(濕試) 電磁單元部分
6 電磁單元的溫升試驗 電磁單元部分
7 承受短路能力試驗 整體部分
8 准確度試驗 整體部分
圖1極性檢驗
表2 耦合電容器及電容分壓器試驗項目
試驗類別 項 號 試 驗 項 目 注
出
廠
試
驗 1 外觀檢驗
2 密封性試驗
3 工頻下電容測量
4 端子之間的工頻或操作沖擊試驗
5 低壓端子對接地端子工頻耐受電壓試驗
6 測量損耗角正切值
7 局部放電試驗
型
式
試
驗 1 高頻電容及等值串聯電阻測量
2 低壓端子對地雜散電容及雜散電導測量
3 操作沖擊耐受電壓試驗(干試)
4 工頻交流電壓或操作沖擊電壓試驗(濕試)
5 雷電沖擊耐受電壓試驗
6 放電試驗
7 局部放電試驗
8 測量電容溫度系數
9 機械強度試驗
2.2 電容式電壓互感器檢驗的基本規則
檢驗項目分為出廠試驗、型式試驗、驗收試驗三部分,各部分檢驗的基本規則如下:
a) 出廠試驗
出廠試驗的目的
在於檢驗製造中的缺陷和測定互感器的准確度,所以出廠試驗由製造廠對需出廠的每一台互感器進行。
誤差試驗應在耐受電壓試驗之後進行,其餘項目的次序可不作規定。
這里的耐受電壓試驗包括電容分壓器、電磁單元各部件的工頻耐壓,保證誤差試驗時CVT完好。
b)型式試驗
型式試驗的目的
在於考核互感器的設計、材料和製造等方面是否滿足試驗標准及技術條件所規定的性能和運行要求。
進行型式試驗的時間和周期
新產品研製出來時應進行型式試驗。
在生產過程中,當材料、工藝或產品結構等有所改變,且其改變有可能影響產品的性能時,應重新進行型式試驗,此時允許只進行與這些改變有關的試驗項目。
在正常生產中,型式試驗應至少每五年進行一次。
有關要求和規定
用來作型式試驗的互感器應首先進行出廠試驗。出廠試驗合格後,方可進行型式試驗。其出廠試驗結果也應在型式試驗報告中給出。
型式試驗中的所有耐受電壓試驗的試驗項目應在同一台互感器上進行。
c) 驗收試驗
驗收試驗的目的
驗收試驗主要是購買方在安裝前進行的試驗。是為了檢驗互感器在運輸中有否受到損傷,確保所安裝的互感器是良好的。
有關要求和規定
一次端子間的工頻耐受電壓試驗值應不超過規定試驗電壓的75%。
准確度試驗應在允許頻率范圍和額定電壓下進行。
第三章 電容式電壓互感器基本試驗內容
綜合兩個國標的內容,電容式電壓互感器的基本試驗項目有以下十六條,具體內容如下:
1) 外觀檢驗
試驗目的
檢驗互感器的外觀性能。檢驗互感器的金屬件外露表面是否具有良好的防腐蝕性能,產品銘牌及端子標志是否符合圖樣要求。
試驗方法
目測,觀察。
2)密封性試驗
試驗目的
檢驗互感器(包括電容分壓器和電磁單元)各密封部位的密封性能。
試驗方法
圖1極性檢驗
電磁單元的密封性試驗方法一般由製造廠規定,一般通過給試品充油壓或給試品加溫進行,具體要求和方法有製造廠提出。
3)繞組的極性檢驗
試驗目的
檢驗互感器的極性是否正確,為後面的試驗項目做好 准備,防止誤差試驗時儀器故障。
標有大寫體和小寫體的同一字母的端子,在同一瞬間應具有同一極性,即所謂減極性。
試驗方法
a. 電磁單元繞組的極性檢驗一般用直流法進行,如圖1所示,用1.5V干電池的正極接在一次繞組的A端,負極接在一次繞組的X端,直流毫安表的正極接在二次繞組的a端,負極接在二次繞組的n端,瞬間接通開關,電流表按順時方向擺動為減極性。
4)耐受電壓試驗
試驗目的
保證試品的絕緣性能,使試品在系統運行時能夠承受來自系統的各種過電壓的沖擊。互感器的高壓端子和接地端子之間的絕緣應能承受如表3所列的耐受電壓。
表3 絕 緣 耐 受 電 壓 kV
互感器額定一次電壓 額定短時工頻耐受電壓
方均根值 額定雷電沖擊耐受電壓
峰 值 額定操作沖擊耐受電壓
峰 值
35/ 80/95 1) 185/2002) ——
66/ 140 325 ——
160 350
110/ 185/200 1) 450/4802) ——
550
220/ 360 850 ——
395 950
330/ 510 1175 950
500/ 680 1550 1175
740 1675
註:對同一額定電壓給出兩個絕緣水平者,在選用時應考慮到電網結構及過電壓水平、過電壓保護裝置的配置及其性能、可接受的絕緣故障率等。
1)斜線下的數據為外絕緣的干耐受電壓。
2)斜線下的數據僅用於內絕緣。
標准中規定了安裝運行地區的海拔超過1000 m絕緣水平,若安裝運行地區的海拔超過1000 m但不高於1000 m,則應按海拔高度來折算。用標准規定的額定耐受電壓乘以海拔校正系數Ka,Ka計算公式如式(1)。
(1)
式中:H——安裝地區的海拔高度,m。
試驗方法
圖2工頻耐壓試驗
(一)短時工頻耐受電壓試驗
如圖2所示,相應的試驗電壓施加於高壓端子與接地端子之間(低壓端子與接地端子相連接)。耐受時間1min。試驗前後可用電橋測量電容及介損,用於判斷是否有元件擊穿等故障發生。
短時工頻耐受電壓試驗可分為干試與濕試,試驗可分別對電容分壓器和電磁單元進行。
對於電容分壓器的試驗,濕試不允許分節進行,干試可分節進行。若分節進行試驗,應按公式(2)來計算單節試驗電壓。
(2)
對於電磁單元部分的試驗,試驗過程中應注意以下幾個問題:
① 電磁單元中壓迴路的耐受電壓水平按下式(3)計算,
(3)
式中: t—互感器高壓端子和接地端子間的試驗電壓;
、 —分別為電容分壓器的高壓電容和中壓電容;
—電壓分布不均勻系數,可取1.05。
② 對於電磁單元的工頻耐受電壓試驗,試驗前把電磁單元與電容分壓器分開。當電磁單元的中壓端子外露時,型式試驗應在淋雨狀態下進行。試驗分別對電磁單元的變壓器、電抗器和鐵磁諧振阻尼裝置進行,試驗時應注意將阻尼裝置與變壓器的連接線拆開。電磁單元內若接有過電壓保護用放電器件,在試驗時也應將其連接線拆開。
③ 對變壓器一次繞組進行試驗時,試驗電壓值應為按式(3)計算。試驗電壓可以直接用單獨電源來供給,也可以由二次側感應得到。無論用哪一種方式得到試驗電壓,均應在高電壓側測量試驗電壓。當電壓升到試驗電壓值以後,歷時間1 min,然後立即把電壓降下來。
在試驗過程中應注意:變壓器的鐵心、未接電源的二次繞組的一個端子和一次繞組的低電壓端子以及油箱外殼均應接,而未接電源的繞組處於空載狀態。
試驗時,為避免鐵心過度飽和,試驗電壓的頻率可以增加到額定值以上。如果頻率超過額定值的兩倍,試驗時間可以減小到按式(4)計算之值,但不得短於15 s。
(4)
式中:t—用頻率為 t的電壓來試驗時所需經歷的時間,單位s。
t—試驗電壓的頻率。
在試驗中有否損壞,可以用在試驗前後測量變壓器的空載電流和損耗的方法來檢驗。
① 電抗器的耐受電壓試驗用單獨電源來進行,歷時1 min。電抗器繞組的端子之間的絕緣水平及其保護器件的放電電壓,應與在二次側短路和開斷等過程中電抗器上可能出現的最大過電壓水平相適應。具體數值由製造廠規定。為避免鐵心過度飽和,可以提高試驗電壓的頻率,此時試驗時間按上述規定適當縮短。
②) 電磁單元中壓迴路的接地端子與地之間,二次繞組的端子(含附件)對地及其相互之間的絕緣應能承受工頻3 kV(方均根值)的試驗電壓,歷時1 min。
b) 電容分壓器的低壓端子對地絕緣應能承受工頻10 kV(方均根值)的試驗電壓,歷時1 min,若低壓端子不暴露在風雨中,則試驗電壓為4 kV(方均根值)
(二)雷電沖擊耐受電壓試驗
雷電沖擊耐受電壓試驗在互感器整體上進行,試驗電壓的波形為(1.2~5)/(40~60) s。也可分別對電容分壓器(不允許分節進行)和電磁單元進行,電磁單元試驗電壓按變比計算得到。
試驗時,應施加正極性和負極性沖擊各15次,如果在連續的15次沖擊中未發生多於2次的閃絡且未發生擊穿,則認為互感器通過了試驗。
(三)操作沖擊耐受電壓試驗(濕試)
操作沖擊耐受電壓試驗(濕試)在互感器整體上進行,試驗電壓的波形為250/2500 s。也可僅對電容分壓器進行(不允許分節進行),而電磁單元則用上述短時工頻耐受電壓試驗考核。
操作沖擊耐受電壓試驗時,應施加正極性和負極性沖擊各15次,如果在連續的15次沖擊中未發生多於2次的閃絡且未發生擊穿,則認為互感器通過了試驗。
操作沖擊試驗只對330kV以上產品進行,這和系統中過電壓存在和保護水平有關。若試品進行了操作沖擊濕耐受電壓試驗,則不需再進行工頻濕試驗和操作沖擊干耐受電壓試驗。
5)磁單元的溫升試驗
試驗目的
檢驗互感器在正常及系統故障情況下的溫升情況。
試驗方法
試驗只在電磁單元上進行,在額定頻率和規定負荷(功率因數為0.8(滯後)~1之間的任一數值)下,給試品施加規定電壓, 當每小時的溫度上升值不超過1 ℃時,即認為已達到穩定狀態。
規定負荷即每個二次繞組上分別接有各自最大負荷來進行本試驗,如果互感器規定了極限熱負荷,試驗時應加極限熱負荷值。
電壓測量應在一次繞組上進行,因為實際二次電壓可能明顯地降低。
繞組溫升應採用電阻法測量。對電阻值很小的繞組,也可以採用熱電偶法測量。其他部位的溫升可用溫度計或熱電偶法測量。
試驗程序為:
a)不論其額定電壓因數和允許運行時間如何,對所有互感器的電磁單元均應在二次繞組接有額定負荷(如果有多個額定負荷值,應取最大者)和剩餘電壓繞組不接負荷的條件下,施加1.2倍額定電壓連續進行試驗,直到溫度達到穩定為止。
如果規定了熱極限輸出,電磁單元還應增加如下試驗,即在額定一次電壓和對應其熱極限輸出且功率因數為1的負荷下進行試驗。如果對一個或多個二次繞組規定了熱極限輸出,應分別對其進行試驗,除非另有規定,每次試驗只有一個二次繞組連接對應其熱極限輸出且功率因數為1的負荷。此時,其他二次繞組不接負荷。
此時各繞組的溫升應不超過60 ℃。
b)額定電壓因數為1.5(或1.9)、允許運行時間為30 s的互感器,其電磁單元應在a)項1.2倍額定電壓下的溫升試驗達到穩定狀態後,立即施加1.5(或1.9)倍額定電壓(此時二次繞組和剩餘電壓繞組應接有最大的額定負荷),歷時30 s。
此時各繞組溫升應不超過70 ℃。
本試驗也可以從冷態開始,各繞組溫升應不超過10 ℃。
c)額定電壓因數為1.9、允許運行時間為8 h的互感器,其電磁單元應在a)項1.2倍額定電壓下的溫升試驗達到穩定狀態後,立即施加1.9倍額定電壓(此時二次繞組應接有最大的額定負荷,剩餘電壓繞組接有額定負荷或熱極限負荷),歷時8 h。
此時各繞組溫升應不超過70 ℃。
在上述各種試驗條件下,電磁單元的鐵心及其他金屬件表面、油頂層的溫升應不超過50 ℃。
另外,新的IEC標准規定,如果安裝地區的海拔超過1000m,海拔每升高100m,互感器的溫升應相應降低。對於充油的電磁裝置應降低0.4%;對於乾式電磁裝置應降低0.5%。
電阻法測量繞組平均溫度:
圖3電阻法測溫升
在溫升試驗結束並切斷電源之後,立即測量繞組的直流電阻。應在停電後1min內測出第一個讀數。然後在8min~10min內每隔相等的時間(30~60s)測定一個電阻值依次記錄為R1、R2、R3、……RK。其後再隔5~10min補充測量一個參考值Rn。同時記錄各個測定時間分別為t1、t2、t3、……tk,以切斷電源瞬間為t=0。在坐標紙上,將ln(R1-Rn)、ln(R2-Rn)、ln(R3-Rn)、……ln(Rk-Rn)和t1、t2、t3、……tk的相應各點繪出,用一直線聯接,其與R軸的交點既為t=0時(R0-Rn)值,由此可得切斷電源瞬間的繞阻電阻R0值。
繞阻一般為銅線,平均溫升ΔQ按下式計算:
(5)
R0—斷電瞬間繞阻熱電阻值,Ω
RQ1—溫度為Q1時冷電阻值,Ω
Q1—繞阻冷態溫度(冷態時環境溫度),℃。
Q2—溫升試驗後期確定溫升的環境溫度,℃。
235—銅導體溫度系數的倒數
6)電容介損測量
試驗目的:檢驗電容器的電容及介損,並作為元件好壞的判據。
圖4正接法原理圖
圖5 反接法原理圖
試驗方法:電容測量應在工頻耐受電壓試驗前,在不高於15%的電壓下進行初測,工頻耐受電壓試驗之後在(0.9~1.1)Un電壓下進行復測。
在試驗室試驗時,一般採用正接法。在現場驗收時,用反接法較多。反接法試驗時,由於電橋處於高電位,所以應注意安全,測試電壓一般也達不到要求(較低)。
7)高頻電容及等值串聯電阻測量
試驗目的
檢驗電力載波該頻通路的阻抗。
試驗方法
可在分節電容器上進行,採取相應的屏蔽措施,測量引線應盡量短。特別是試品測量較大時,更應該注意測量迴路的屏蔽和引線,否則導致電容量偏大。
在額定溫度范圍內,在30~500kHz的高頻下,電容器高低壓端子之間的電容值相對於額定電容的偏差不得超過-20%或+50%,且等值串聯電阻不得超過40Ω。
對於較低頻率(例如30~100kHz)和溫度類別的下限溫度,或電容不超過2000pF的電容疊柱,或Um大於42kV者,其等值串聯電阻允許大於40Ω。
試驗一般用電平振盪器和選頻器作為高頻電源,用導納電橋測量,所測參數為並聯電容和並聯電導,需將數值等效為等值串聯參數。
計算公式為:
(6)
(7)
8)低壓端子對地雜散電容及雜散電導測量
試驗目的
檢驗互感器的雜散電容及電導,其值有可能引起高頻信號的損失或衰減。
試驗方法
可在互感器下節(分壓器和電磁裝置的組裝體)上進行試驗,試驗用電平振盪器和選頻器作為高頻電源,用導納電橋測量其電容及電導值。
對於電容器,雜散電容不得超過200pF,雜散電導不得超過20μS;對於電容式電壓互感器,雜散電容不得超過300+0.05Cn pF,雜散電導不得超過50μS。
9)放電試驗
試驗目的
檢驗電容器內部引線、結構等性能,保證電容器在強電流沖擊下不致造成電容器內部故障。
試驗方法:試驗可在單節電容器上進行。給試品施加直流電壓,然後通過靠近試品放置的棒狀間隙放電,在5min內充放電兩次。放電頻率應在0.5~1Mhz內,試驗前後應用電橋測量電容器的電容值,判斷電容器是否有損傷或故障。
10)局部放電試驗
試驗目的
檢驗電容器內介質的電器性能,特別是工藝處理過程是否得到嚴格的控制。
試驗方法
圖6平衡迴路測量局部放電圖
在國家標准和IEC標准中,沒有要求進行電容式電壓互感器整體或中間變壓器的局部放電檢測,只要求對耦合電容器和電容分壓器進行局部放電檢測,電容器的局部放電可分節進行。
給試品施加工頻預加電壓,至少保持10s後,迅速降至測量電壓。型式試驗中測量保持1小時,每隔10min需測量一次放電量;出廠試驗中至少保持1 min後進行測量。測量和預加電壓見下表4。
由於試品為耦合電容器,不許用專門的耦合電容器,採用平衡迴路,既排除了干擾,又提高了工作效率,所以,均採用平衡迴路。
表4局部放電試驗電壓
系統接地方式 預加電壓 測量電壓 允許放電視在電荷量
中性點非有效
接地系統 1.3Um 1.1Um 100pC
1.1Um/ 10pC
中性點有效
接地系統 0.8×1.3Um 1.1Um/ 10pC
11)測量電容溫度系數
試驗目的
檢驗電容器隨溫度變化的規律,其變化在溫度范圍內會影響到互感器的誤差性能。
試驗方法
由於所選用的材料和所選用的處理工藝相同,所以不需用對每節電容器進行試驗,將試品放入恆溫箱內,調節不同溫度,待試品內部溫度和烘箱內溫度相同後,用電橋測量電容及介損值。用回歸法分析求出電容溫度系數αC。
電容器溫度類別下限溫度和比上限溫度高15K的溫度范圍內測得的電容溫度系數的絕對值不大於5×10-4K-1。
如溫度類別為-25/A。則試驗溫度范圍為-25~+55℃。
實際上,電容溫度系數的高低並不代表產品性能的好壞,只和介質搭配有關。電容器紙的特性為正電容溫度系數,而電容器用膜為負電容溫度系數,這就是互感器用耦合電容為膜紙復合的一個原因。
12)准確度試驗
試驗目的
准確度是互感器最主要的性能指標之一,試驗的目的在於檢驗互感器的准確度是否達到誤差限值范圍內。
試驗方法
誤差試驗方法如圖7所示,圖7為測試1a1n繞組時的試驗迴路,試驗時必須注意將負載電纜與測試電纜分開,以免由於負載壓降造成不必要的測試誤差。試驗應對互感器的每一個二次繞組分別進行,各個二次繞組所加負荷的
大小應符合表5的有關要求,負荷的功率因數為0.8(滯後)。對同時用於測量和保護的二次繞組,應分別按測量和保護准確級的要求進行試驗。
對於測量准確級的試驗,應分別在80%、100%和120%的額定電壓下進行。
對於保護准確級的試驗,應分別在額定電壓乘以2%,5%,100%和額定電壓因數的電壓下進行。
剩餘電壓繞組在額定電壓乘以額定電壓因數的電壓下試驗時接額定負荷,在其他電壓下試驗時不接負荷。
標准准確級、相應的誤差限值及規定的運行條件如表5所示。在2%額定電壓下,保護准確級的誤差限值為5%額定電壓下誤差限值的2倍。
型式試驗
圖7電容式電壓互感器誤差試驗迴路
除在規定的電壓和負荷下進行試驗外,還應在額定頻率並在室溫和兩個極限溫度下,以及在一恆定溫度和兩極限頻率下在正常連接的互感器上進行。
對於准確級為1.0及更低的互感器,上述試驗可以在等效電路上進行,對於0.2至0.5級的互感器,是否可以採用等效電路試驗,由製造廠確定。
如果採用等效電路,必須在相同的電壓、負荷、頻率和溫度等條件下進行兩次測量,一次在正常連接的互感器上,一次在等效電路上進行。這兩次測量結果的差值,應不超過相應的准確級限的50%(例如:對於0.5級不超過0.25%和10')。
表5 標 准 准 確 級
保 護 准 確 級
3P 6P
±3.0 ±6.0
±120 ±240
5~150(或5~190)
96~102
溫度類別的下限溫度至上限溫度
25~100
0.8(滯後)
注
1 括弧內的數值適用於中性點非有效接地系統用互感器。
2 當具有多個分開的二次繞組時,由於它們之間有相互影響,每個繞組應在其額定輸出的25%~100%范圍內滿足各自的准確級要求,此時其他二次繞組應帶有與其額定輸出的0~100%相對應的負荷。
對於測量准確級,如果某一繞組只有偶然的短時負荷,或者作剩餘電壓繞組使用時,則其對另外繞組的影響可以忽略不計。
3 當互感器的二次繞組同時用於測量和保護時,應對該二次繞組標出其測量和保護准確級及額定輸出。
出廠試驗
試驗可以在正常連接的互感器上或在等效電路上,在允許頻率范圍內的某一頻率下和允許溫度范圍內的某一溫度下進行。試驗時的實際頻率和溫度值應記入報告中。如果在相同互感器上的型式試驗已經表明用較少次數的電壓和/或負荷的試驗已足以證明它符合準確度要求,允許在出廠試驗中減少試驗次數。
溫度和頻率對誤差的影響
圖8 CVT 等效電路圖
由於試驗條件所限,溫度對誤差的影響可不進行試驗,可利用近似計算公式如下式(8)、(9)進行計算,但電容分壓器在整個允許溫度范圍內(如-25/A)的溫度特性(電容溫度系數аc)必須經過測試,則在極限溫度值下的誤差可以根據在某一溫度下測定之值和分壓器的溫度系數以計算方法來確定。
由於電容式電壓互感器特殊的工作原理(圖8中可看出),其誤差對頻率很敏感。頻率對其誤差的影響,也有近似公式如下式(10)、(11)。雖然式(8)、(9)、(10)、(11)都是通過一定的推導得出,但推導過程中對迴路等都進行了簡化,再加之個體差異較大,計算誤差很大。所以在型式試驗時必須按規定進行此試驗。
溫度對誤差的影響公式如下:
(%)= (8)
(分)= (9)
頻率對誤差的影響公式如下:
(%)=( ) (10)
(分)= ( ) (11)
13)承受短路能力試驗
試驗目的
檢驗二次系統出現短路故障時互感器的承受短路電流造成的機械和熱的效應的能力。
試驗方法
在互感器一次側施加額定電壓的情況下,將二次端子短接。短路試驗進行一次,持續時間1 s。
被試互感器冷卻到環境溫度後,若能滿足下列要求,則認為通過本試驗:
a)無可見的損傷;
b)其誤差與試驗前的差異不超過其准確級誤差限值的50%;
c)電磁單元中變壓器的一次和二次繞組能承受工頻耐受電壓試驗(試驗電壓降低到規定值的90%)。
d)經檢查,電磁單元中變壓器的一次繞組和二次繞組表面的絕緣無明顯的劣化現象(如碳化)。
圖9鐵磁諧振試驗回
③ 高壓開關絕緣水平怎麼選擇和確定
高壓開關絕緣水平的選擇和確定
(1)絕緣配合的統計法。在允許一定的絕緣故障率的前提下利用統計方法(如概率)進行絕緣配合的設計的一種方法。它企圖對絕緣故障率定量,並且將其作為定量設計中的一個安全指標。然而,限於目前水平,尚不能將絕緣故障率作為定量的設計指標,故統計法至今僅用於自恢復絕緣,處於對經濟效益的考慮,也主要用於330~500kV的設備。
(2)絕緣配合的慣用法。在絕緣配合中選擇設備的慣用雷電(操作)沖擊耐受電壓,使其高出慣用最大雷電(操作)過電壓而留有一定裕度的一種方法(這一裕度是考慮到最大過電壓尚不完全明確,以及實驗本身並不說明設備已能承受反復出現的過電壓)。本方法未考慮到設備絕緣有一定的故障率,3~220kV設備通常採用慣用法。
(3)高電壓開關設備絕緣水平確定的原則。通常採用慣用法,雷電沖擊耐受電壓一般以避雷器的絕緣水平為依據。
1)雷電沖擊耐受電壓的確定。其公式為
UL1=KUPL (2-1)
式中 UL1——額定雷電沖擊電壓水平;
K——配合系數(與設備、裝置條件和安全系數都有關,根據運行經驗一般取K=1.4);
UPL——同級避雷器的絕緣水平。
【例2-1】 確定10kV電器設備的雷電沖擊電壓水平。
解:因為 UPL=45kV (10kV避雷器的絕緣水平)
所以 UL1=1.4×45=63(kV)
因此,在有關標准中規定10kV電器設備的雷電沖擊電壓水平為:
I檔60kV——對用避雷器保護的設備;
II檔75kV——對不用避雷器保護的設備或非有效保護設備(如斷路器、隔離開關、儀用互感器等)。
2)短時工頻耐受電壓水平的確定。用慣用法,以操作過電壓水平位依據,其公式為 UAC=4UphK2/K1 (2-2)
式中 UAC——1min工頻耐受電壓;
Uph——最高工作電壓相電壓;
K1——系數(1.15~1.25);
K2——安全系數(1.05~1.1)。
短時工頻耐受電壓在IEC標准中規定為28kV,在國家標准中規定為28kV,在國家標准中規定為30kV。然而,由於我國工業發展迅速,環境污染加劇,系統情況日趨復雜,工頻電壓升高的現象日益嚴重,所以,在計算安全系數K2可以取1.6~1.8,
一般,10kV電器設備的短時工頻耐受電壓規定為42kV/min,電力部門和高壓開關製造廠為了保證產品的安全可靠,10kV開關出廠的短時工頻耐受試驗(對地)仍然以42kV/min為標准。
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