李政偉/黑龍江省送變電工程公司

簡述高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)內(nèi)容與原理

李政偉/黑龍江省送變電工程公司

一、緒論

隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展，機(jī)組參數(shù)、系統(tǒng)電壓等級逐步提高，電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度、系統(tǒng)過電壓的限制水平對系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響日益突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，高壓電網(wǎng)的各種故障多是由于高壓電氣設(shè)備絕緣的損壞所致，因此了解設(shè)備絕緣特性，掌握絕緣狀況，不斷提高電氣設(shè)備絕緣水平是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的根本保證。

高壓電氣設(shè)備在運(yùn)行中必須保持良好的絕緣，為此從設(shè)備的制造開始，要進(jìn)行一系列絕緣測試。這些測試包括：在制造時(shí)對原材料的試驗(yàn)、制造過程的中間試驗(yàn)、產(chǎn)品的定性及出廠試驗(yàn)、在使用現(xiàn)場安裝后的交接試驗(yàn)、使用中為維護(hù)運(yùn)行而進(jìn)行的絕緣預(yù)防性試驗(yàn)等。其中電氣設(shè)備的交接試驗(yàn)和預(yù)防性試驗(yàn)是兩類最重要的試驗(yàn)，中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)：DL/T596—2006《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》和GB50150-2006《電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》詳細(xì)地介紹了各項(xiàng)試驗(yàn)的內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)。

二、絕緣預(yù)防性試驗(yàn)

電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn)是保證設(shè)備安全運(yùn)行的重要措施，通過試驗(yàn)，掌握設(shè)備絕緣狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣內(nèi)部隱藏的缺陷，并通過檢修加以消除，嚴(yán)重者必須予以更換，以免設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生絕緣擊穿，造成停電或設(shè)備損壞等不可挽回的損失。

絕緣預(yù)防性試驗(yàn)可分為兩大類：一類是非破壞性試驗(yàn)或稱絕緣特性試驗(yàn)，是在較低的電壓下或用其他不會(huì)損壞絕緣的辦法來測量的各種特性參數(shù)，主要包括測量絕緣電阻、泄漏電流、介質(zhì)損耗角正切值等，從而判斷絕緣內(nèi)部有無缺陷。實(shí)驗(yàn)證明，這類方法是行之有效的，但目前還不能只靠它來可靠的判斷絕緣的耐電強(qiáng)度。另一類為破壞性試驗(yàn)或稱耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)所加電壓高于設(shè)備的工作電壓，對絕緣考驗(yàn)非常嚴(yán)格，特別是揭露那些危險(xiǎn)性較大的集中性缺陷，并能保證絕緣有一定的耐電強(qiáng)度，主要包括直流耐壓、交流耐壓、局部放電等。耐壓試驗(yàn)的缺點(diǎn)是會(huì)給絕緣造成一定的損傷。

三、絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的基本原理

1.絕緣電阻的測試。絕緣電阻的測試是電氣設(shè)備絕緣測試中應(yīng)用最廣泛，試驗(yàn)最方便的項(xiàng)目。絕緣電阻值的大小，能有效地反映絕緣的整體受潮、污穢以及嚴(yán)重過熱老化等缺陷。絕緣電阻的測試最常用的儀表是絕緣電阻測試儀（兆歐表）。

絕緣電阻測試儀（兆歐表）通常有100V、250V、500V、1000V、2500V和5000V等類型。使用兆歐表應(yīng)按照DL/T596-2006《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。

2.泄漏電流的測試。一般直流兆歐表的電壓在2.5K V以下，比某些電氣設(shè)備的工作電壓要低得多。如果認(rèn)為兆歐表的測量電壓太低，還可以采用加直流高壓來測量電氣設(shè)備的泄漏電流。當(dāng)設(shè)備存在某些缺陷時(shí)，高壓下的泄漏電流要比低壓下的大得多，亦即高壓下的絕緣電阻要比低壓下的電阻小得多。

測量設(shè)備的泄漏電流和絕緣電阻本質(zhì)上沒有多大區(qū)別，但是泄漏電流的測量有如下特點(diǎn)：

（1）試驗(yàn)電壓比兆歐表高得多，絕緣本身的缺陷容易暴露，能發(fā)現(xiàn)一些尚未貫通的集中性缺陷（2）通過測量泄漏電流和外加電壓的關(guān)系有助于分析絕緣的缺陷類型，如圖1-1所示。

（3）泄漏電流測量用的微安表要比兆歐表精度高。

圖1-1 某設(shè)備絕緣泄漏電流曲線

3.介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ測試。 介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ是反映絕緣性能的基本指標(biāo)之一。介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ反映絕緣損耗的特征參數(shù)，它可以很靈敏地發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備絕緣整體受潮、劣化變質(zhì)以及小體積設(shè)備貫通和未貫通的局部缺陷。

介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ與絕緣電阻和泄漏電流的測試相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，它與試驗(yàn)電壓、試品尺寸等因素?zé)o關(guān)，更便于判斷電氣設(shè)備絕緣變化情況。因此介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ為高壓電氣設(shè)備絕緣測試的最基本的試驗(yàn)之一。

介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ可以有效的發(fā)現(xiàn)絕緣的下列缺陷：

（1）受潮；（2）穿透性導(dǎo)電通道；（3）絕緣內(nèi)含氣泡的游離，絕緣分層、脫殼；（4）絕緣有臟污、劣化老化等。

4.直流耐壓試驗(yàn)。 直流耐壓試驗(yàn)電壓較高，對發(fā)現(xiàn)絕緣某些局部缺陷具有特殊的作用，可與泄漏電流試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。

直流耐壓試驗(yàn)與交流耐壓試驗(yàn)相比，具有試驗(yàn)設(shè)備輕便、對絕緣損傷小和易于發(fā)現(xiàn)設(shè)備的局部缺陷等優(yōu)點(diǎn)。與交流耐壓試驗(yàn)相比，直流耐壓試驗(yàn)的主要缺點(diǎn)是由于交、直流下絕緣內(nèi)部的電壓分布不同，直流耐壓試驗(yàn)對絕緣的考驗(yàn)不如交流更接近實(shí)際。

5.交流耐壓試驗(yàn)。 交流耐壓試驗(yàn)對絕緣的考驗(yàn)非常嚴(yán)格，能有效地發(fā)現(xiàn)較危險(xiǎn)的集中性缺陷。它是鑒定電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度最直接的方法，對于判斷電氣設(shè)備能否投入運(yùn)行具有決定性的意義，也是保證設(shè)備絕緣水平、避免發(fā)生絕緣事故的重要手段。

交流耐壓試驗(yàn)有時(shí)可能使絕緣中的一些弱點(diǎn)更加發(fā)展，因此在試驗(yàn)前必須對試品先進(jìn)行絕緣電阻、吸收比、泄漏電流和介質(zhì)損耗等項(xiàng)目的試驗(yàn)，若試驗(yàn)結(jié)果合格方能進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。否則，應(yīng)及時(shí)處理，待各項(xiàng)指標(biāo)合格后再進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，以免造成不應(yīng)有的絕緣損傷。

6.局放試驗(yàn)。電力設(shè)備絕緣中部分被擊穿的電氣放電，可以發(fā)生在導(dǎo)體附近，也可以發(fā)生在其他的地方，稱為局部放電。通過局部放電試驗(yàn)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣內(nèi)部是否存在局放放電、嚴(yán)重程度及部位，及時(shí)采取處理措施，達(dá)到防患于未然的目的。

電氣設(shè)備的平板電極施加交流工頻電壓時(shí)，氣泡上電壓由電容進(jìn)行分壓，并隨外施電壓變化而產(chǎn)生變化，當(dāng)氣泡被擊穿時(shí)氣泡發(fā)生放電，并使氣泡中氣體電離，產(chǎn)生正負(fù)離子或電子，由于一次的放電時(shí)間很短，放電后的氣泡又會(huì)隨著電壓的升高出現(xiàn)第二次放電這樣在1/4周期內(nèi)可能出現(xiàn)多次放電。

由于局部放電試驗(yàn)的電壓相對高一些，所以局部放電是介于非破壞試驗(yàn)和破壞試驗(yàn)之間。當(dāng)局部放電產(chǎn)生嚴(yán)重時(shí)屬于破壞性試驗(yàn)，將絕緣由爬電尋致?lián)舸?。而?nèi)部局部放電輕微時(shí)，屬于非破壞試驗(yàn)。

總結(jié)：通過我們所掌握的上述各類的試驗(yàn)項(xiàng)目和檢測手段，我們在實(shí)際應(yīng)用中就可以發(fā)現(xiàn)并確定電氣設(shè)備內(nèi)部是否存在問題，這些試驗(yàn)利用各自精密的儀器的原理和功能在耐受電壓的設(shè)備上施加最小的短時(shí)的電壓檢測其設(shè)備性能，以便在以后的運(yùn)行中能更加安全、可靠。國家電網(wǎng)運(yùn)行中的各個(gè)等級的高壓、超高壓、特高壓變電站和高壓線路之所以能夠安全高效的運(yùn)行，一個(gè)是生產(chǎn)廠家的技術(shù)不斷改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量逐年提高、安裝單位的勞動(dòng)生產(chǎn)率和先進(jìn)的機(jī)械化作業(yè)得到了改善、最重要的一點(diǎn)是通過我們的高知人才越來越多檢測技術(shù)和儀器越來越先進(jìn)。這些因素是我們國家電網(wǎng)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)智能電網(wǎng)成為可能。