冉迎春

(四川省電力公司資陽公司，四川 資陽 641300)

前言

電力設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，是電網(wǎng)安全可靠的保障。但是，隨著電網(wǎng)容量的不斷增大和用戶對(duì)供電可靠性要求的日益提高，高壓輸電已經(jīng)在電網(wǎng)系統(tǒng)中占有了舉足輕重的地位。

高壓輸電工程的建設(shè)一般要經(jīng)過高壓試驗(yàn)研究、高壓設(shè)備研制、高壓設(shè)備試運(yùn)行的考核等階段，而電力設(shè)備的高壓試驗(yàn)是完成上述必經(jīng)階段的基本手段和前提。電力系統(tǒng)中的高電壓設(shè)備，其首要任務(wù)是安全可靠的運(yùn)行，任何故障或事故的發(fā)生，都會(huì)影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行甚至給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成重大的損失。所以，高電壓設(shè)備必須在長(zhǎng)年使用中保持高度的可靠性和安全性，因此對(duì)高壓設(shè)備進(jìn)行一系列的高壓試驗(yàn)是至關(guān)重要的。

1.電力設(shè)備高壓試驗(yàn)概述

電力試驗(yàn)就是用電力試驗(yàn)設(shè)備按照規(guī)定的要求對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行連續(xù)或間斷的試驗(yàn)，然后根據(jù)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行技術(shù)參數(shù)評(píng)估和狀態(tài)診斷。對(duì)電力設(shè)備的試驗(yàn)是保證電力設(shè)備健康運(yùn)行的必要手段，它關(guān)系著設(shè)備的利用率、事故率、使用壽命、人力物力財(cái)力的消耗，以及電力企業(yè)的整體效益等諸多問題。

對(duì)電力設(shè)備做高電壓試驗(yàn)主要目的是:在制造廠時(shí)，對(duì)所有的原材料的試驗(yàn)，制造過程的中間試驗(yàn)，產(chǎn)品定型及出廠試驗(yàn)。其目的是檢驗(yàn)新的高壓電氣設(shè)備是否符合有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，嚴(yán)禁不合格的高壓設(shè)備出廠。對(duì)于大修后的設(shè)備進(jìn)行高電壓的各種試驗(yàn)。其目的是判定設(shè)備在維修、運(yùn)輸過程中是否出現(xiàn)絕緣損傷或性能變化，以及大修后修理部位的質(zhì)量是否符合原標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于正在運(yùn)行中的電力設(shè)備，則按規(guī)定周期進(jìn)行例行的試驗(yàn)，一般將這種例行試驗(yàn)稱作預(yù)防性試驗(yàn)。通過預(yù)防性試驗(yàn)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備內(nèi)部隱藏的缺陷，配合檢修加以消除，以避免設(shè)備絕緣在運(yùn)行中由于工作電壓尤其是系統(tǒng)過電壓的作用被擊穿，造成嚴(yán)重的設(shè)備事故以及人身事故。這樣就能做到預(yù)防為主，使設(shè)備能長(zhǎng)期、安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

2.試驗(yàn)的分類

在絕緣故障檢測(cè)試驗(yàn)中,高壓試驗(yàn)是一個(gè)很重要的試驗(yàn)。按照試驗(yàn)?zāi)康牡牟煌煞譃樾褪皆囼?yàn)、出廠試驗(yàn)、系統(tǒng)中進(jìn)行的交接試驗(yàn)和預(yù)防性試驗(yàn)等。絕緣試驗(yàn)又可分為絕緣特性試驗(yàn)和絕緣耐壓試驗(yàn)兩大類:

2.1.絕緣特性試驗(yàn)

絕緣特性試驗(yàn)是指在較低的電壓下或是用其它不會(huì)損傷絕緣的辦法來測(cè)量絕緣的各種特性,從而判斷絕緣內(nèi)部有無缺陷。例如測(cè)量絕緣電阻、測(cè)量絕緣的介質(zhì)損耗角正切值、絕緣油的物化特性、油中的氣體色譜分析、空載試驗(yàn)、局部放電的超聲波測(cè)量。實(shí)踐證明,此類方法是有效的,但尚不能僅靠它來判斷絕緣的耐壓等級(jí)。

2.2.絕緣耐壓試驗(yàn)

工頻耐壓試驗(yàn)、感應(yīng)耐壓試驗(yàn)、操作波試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)等均屬破壞性試驗(yàn),它能發(fā)現(xiàn)那些危險(xiǎn)性較大的集中性缺陷,確保絕緣有一定的等級(jí)。缺點(diǎn)是可能會(huì)在耐壓試驗(yàn)時(shí)給絕緣造成一定的損傷。耐壓試驗(yàn)必須在非破壞性試驗(yàn)之后進(jìn)行,如果非破壞性試驗(yàn)已經(jīng)表明絕緣存在不正常情況,則必須查明原因并加以消除后再進(jìn)行耐壓試驗(yàn),以避免不應(yīng)有的擊穿和經(jīng)濟(jì)損失。

3.電力設(shè)備高壓試驗(yàn)關(guān)鍵分析

在高電壓實(shí)驗(yàn)室或戶外試驗(yàn)場(chǎng)，工頻高電壓通常是采用高壓試驗(yàn)變壓器來產(chǎn)生的；對(duì)于GIS、電纜和電容器等電容量較大的試品，可以采用串聯(lián)諧振設(shè)備來產(chǎn)生工頻高電壓。由于電力變壓器作為高電壓試驗(yàn)設(shè)備并不經(jīng)濟(jì)，因此，通常交流高電壓試驗(yàn)設(shè)備只包括高壓試驗(yàn)變壓器以及串聯(lián)諧振設(shè)備。高壓試驗(yàn)電源設(shè)備應(yīng)包括電力變壓器。一方面，高壓對(duì)試驗(yàn)電源提出了更高的要求，當(dāng)試驗(yàn)變壓器和串聯(lián)諧振設(shè)備這兩種常規(guī)方案不能滿足其要求時(shí)，應(yīng)考慮電力變壓器方案。另一方面，在試驗(yàn)室，作為電力變壓器的一種結(jié)構(gòu)型式，升壓變壓器實(shí)際上常用來作為中間變壓器匹配電源電壓和試驗(yàn)所需的電壓，并具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。

高壓輸電技術(shù)的試驗(yàn)研究以及高壓設(shè)備的絕緣考核對(duì)交流試驗(yàn)電源提出了更高的要求。通過對(duì)試驗(yàn)變壓器、串聯(lián)諧振設(shè)備以及電力變壓器等三種可供選擇的交流試驗(yàn)電源各自的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)進(jìn)行分析比較，指出其不同的適用范圍。試驗(yàn)變壓器適用于相對(duì)較小容量試品的短時(shí)高電壓試驗(yàn);串聯(lián)諧振設(shè)備適用于容性試品的單相高電壓試驗(yàn)，并能滿足相對(duì)較大容量要求:電力變壓器作為高電壓試驗(yàn)設(shè)備，在結(jié)構(gòu)和容量上并不經(jīng)濟(jì)，但作為交流試驗(yàn)電源，卻具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。因此，當(dāng)試驗(yàn)變壓器和串聯(lián)諧振設(shè)備這兩種常規(guī)方案不能滿足特高壓交流試驗(yàn)電源的基本要求時(shí)，應(yīng)考慮電力變壓器方案。

高電壓設(shè)備試驗(yàn)的應(yīng)用軟件提供了設(shè)備臺(tái)帳或數(shù)據(jù)的錄人管理功能，并針對(duì)高壓設(shè)備試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析功能。針對(duì)以上需求研制開發(fā)一套高電壓試驗(yàn)專業(yè)軟件，除了能夠完成各種高壓電力設(shè)備的銘牌和試驗(yàn)數(shù)據(jù)錄人、管理和查詢功能外，還能夠?qū)υ囼?yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行基本分析。這使得實(shí)際數(shù)據(jù)得到及時(shí)準(zhǔn)確的處理，大大提高了電力設(shè)備高壓試驗(yàn)的效率和準(zhǔn)確率，提高了電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。

電力設(shè)備的高壓試驗(yàn)過程是:首先根據(jù)試驗(yàn)設(shè)備的不同選取電源，并進(jìn)行軟件的系統(tǒng)配置，對(duì)測(cè)量的參數(shù)進(jìn)行初始化，根據(jù)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(如色譜分析數(shù)據(jù)、局部放電數(shù)據(jù)、紅外測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)等)、設(shè)備定期預(yù)試數(shù)據(jù)以及運(yùn)行工況記錄、缺陷記錄、維修記錄、出廠數(shù)據(jù)等，診斷電力設(shè)備可能出現(xiàn)的潛伏性故障，并做出故障的趨勢(shì)預(yù)報(bào)，由此對(duì)電力設(shè)備的實(shí)際健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估；根據(jù)電力設(shè)備故障性質(zhì)預(yù)報(bào)高壓電力設(shè)備健康狀態(tài)，擬訂出初步的試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，確定影響高壓電力設(shè)備的主要指標(biāo)屬性或目標(biāo)，采用某種決策方法進(jìn)行分析。

4.電力設(shè)備高電壓大功率試驗(yàn)站的發(fā)展

進(jìn)行高電壓大功率試驗(yàn)的專用高電壓、大功率設(shè)施，又稱高電壓強(qiáng)電流試驗(yàn)站。它是用以研究開發(fā)高壓開關(guān)設(shè)備特別是高壓斷路器的主要設(shè)施。高電壓大功率試驗(yàn)站，除了具備能提供直接試驗(yàn)?zāi)芰_(dá)數(shù)千MVA短時(shí)三相功率的大功率電源外，同時(shí)配備有相應(yīng)的高電壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

雖然國(guó)外進(jìn)行過大量的高壓試驗(yàn)研究取得的成果可供借鑒和參考，但由于各國(guó)國(guó)情不同，試驗(yàn)研究的側(cè)重點(diǎn)也不盡相同，取得的試驗(yàn)結(jié)果不能完全被我國(guó)高壓輸變電工程所采用，必須結(jié)合我國(guó)國(guó)情系統(tǒng)地開展高壓輸電技術(shù)的試驗(yàn)研究，包括高壓電力設(shè)備的長(zhǎng)期帶電考核，因此，建設(shè)高壓試驗(yàn)站是十分必要的。

1912年，德國(guó)AEG公司建立了第1個(gè)沖擊同步發(fā)電機(jī)試驗(yàn)站；至今各國(guó)已先后建立近50座高電壓大功率試驗(yàn)站。中國(guó)有4座。其中，以荷蘭電工器材試驗(yàn)有限公司的KEMA高電壓大功率試驗(yàn)站的功率最大，試驗(yàn)項(xiàng)目最全，是世界性的權(quán)威機(jī)構(gòu)。中國(guó)最大的高電壓大功率試驗(yàn)站是1964年建成的西安高壓電器研究所試驗(yàn)站，由沖擊同步發(fā)電機(jī)獲得能源。依功率大小次序還有1963年建成的沈陽高壓開關(guān)廠虎石臺(tái)試驗(yàn)站，1979年建成的中國(guó)電力科學(xué)研究院大功率試驗(yàn)站和1957年建成的上海華通開關(guān)廠試驗(yàn)站。

5.結(jié)語

電力設(shè)備的高壓試驗(yàn)是一項(xiàng)高技術(shù)復(fù)雜工程，它涉及管理模式、評(píng)估技術(shù)、監(jiān)測(cè)技術(shù)、診斷技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析、人員素質(zhì)等多個(gè)方面，其核心是建立一套相應(yīng)的規(guī)范來保證先進(jìn)高壓試驗(yàn)的實(shí)施，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備在高壓下運(yùn)行、檢修的全方位的現(xiàn)代化的管理。

高壓交流試驗(yàn)基地的建設(shè)為我國(guó)系統(tǒng)地開展交流特高壓輸變電技術(shù)的研究提供充分的試驗(yàn)條，利用試驗(yàn)基地可開展特高壓輸電線路電暈特性，充分發(fā)揮國(guó)家對(duì)中西部大開發(fā)的政策支持，以優(yōu)質(zhì)、低價(jià)、環(huán)保的電力供應(yīng)促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，確保國(guó)有資產(chǎn)保值增值。

[1]郭永基.電力系統(tǒng)可靠性分析[M].北京:清華大學(xué)出版社,2003.

[2]趙智大.高電壓技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社,1999.