魏 巍

（內(nèi)蒙古通遼市科爾沁區(qū)罕山大街國(guó)網(wǎng)蒙東供電服務(wù)監(jiān)管中心）

0 引言

高壓電氣試驗(yàn)是變電設(shè)備維護(hù)和安全運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其目的在于確保電力系統(tǒng)的可靠性和安全性［1］。然而由于高壓電氣試驗(yàn)的特殊性和復(fù)雜性，試驗(yàn)過(guò)程中存在多種危險(xiǎn)因素，給試驗(yàn)人員和設(shè)備帶來(lái)潛在的安全隱患。本文全面探討變電設(shè)備高壓電氣試驗(yàn)中的危險(xiǎn)性，通過(guò)分析主要危險(xiǎn)因素，提出相應(yīng)的防控措施，以提高試驗(yàn)的安全性和可靠性，為電力行業(yè)相關(guān)人員提供有益的參考，為保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供重要支持。

1 變電設(shè)備高壓電氣試驗(yàn)概述

1.1 基本原理

高壓電氣試驗(yàn)是對(duì)變電設(shè)備進(jìn)行絕緣強(qiáng)度和耐壓能力評(píng)估的關(guān)鍵過(guò)程，旨在模擬極端電壓條件下設(shè)備的響應(yīng)［2］。試驗(yàn)過(guò)程的核心是應(yīng)用高于正常運(yùn)行電壓的電壓，以考驗(yàn)設(shè)備的絕緣材料和構(gòu)造對(duì)電壓應(yīng)力的承受能力。這種試驗(yàn)的基本原理基于歐姆定律和法拉第電磁感應(yīng)定律，通過(guò)控制施加電壓的幅度和持續(xù)時(shí)間，來(lái)檢測(cè)設(shè)備在高電壓沖擊和持續(xù)電壓應(yīng)力下的行為和性能。絕緣耐受試驗(yàn)和介電強(qiáng)度試驗(yàn)是此過(guò)程中的關(guān)鍵組成部分，用于確保變電設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)因絕緣材料的降解或突發(fā)高壓事件而導(dǎo)致故障。這些試驗(yàn)對(duì)于保障電力系統(tǒng)的可靠性、防止電氣事故和確保持續(xù)供電至關(guān)重要，是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障［3］。

1.2 試驗(yàn)類(lèi)型

在變電設(shè)備的高壓電氣試驗(yàn)中，主要包括幾種關(guān)鍵的試驗(yàn)類(lèi)型，每種試驗(yàn)針對(duì)設(shè)備的不同絕緣和耐壓特性。首先是絕緣耐受試驗(yàn)（也稱為介電耐壓試驗(yàn)），其目的是確定設(shè)備在長(zhǎng)期暴露于高電壓下的絕緣性能。這種試驗(yàn)通常涉及施加連續(xù)的電壓，觀察設(shè)備絕緣是否出現(xiàn)擊穿或降解。其次是沖擊耐受試驗(yàn)，此試驗(yàn)?zāi)M突發(fā)的高電壓沖擊，以評(píng)估設(shè)備在瞬時(shí)高電壓沖擊下的響應(yīng)和耐受能力。這類(lèi)試驗(yàn)通常采用瞬態(tài)高壓波形，如標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊波形。最后是局部放電試驗(yàn)，這是一種用于檢測(cè)設(shè)備絕緣中微小缺陷的高級(jí)技術(shù)。局部放電試驗(yàn)可揭示絕緣內(nèi)部或表面的微小電氣放電，這些放電雖然微小，但可能預(yù)示著絕緣性能的降低或未來(lái)的故障風(fēng)險(xiǎn)。每種試驗(yàn)都采用精確的測(cè)試設(shè)備和嚴(yán)格的程序，以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性和設(shè)備安全。

1.3 試驗(yàn)過(guò)程

高壓電氣試驗(yàn)的過(guò)程是一個(gè)精密且結(jié)構(gòu)化的操作，涉及到一系列嚴(yán)格的步驟和技術(shù)要求。首先，進(jìn)行前期的設(shè)備準(zhǔn)備和安全檢查，確保所有測(cè)試儀器和變電設(shè)備處于理想狀態(tài)。試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，設(shè)備首先被安置在專門(mén)的試驗(yàn)室內(nèi)，以隔離外部干擾和確保安全。接著，高壓試驗(yàn)設(shè)備，如高壓發(fā)生器和測(cè)量系統(tǒng)，被連接到待測(cè)設(shè)備上。在應(yīng)用高壓之前，進(jìn)行一系列預(yù)測(cè)試以校準(zhǔn)儀器并驗(yàn)證系統(tǒng)的完整性，隨后按照預(yù)定程序逐漸增加電壓，達(dá)到所需的測(cè)試電壓水平。這個(gè)過(guò)程中，持續(xù)監(jiān)控設(shè)備的電氣響應(yīng)，如電流、電壓和任何異常放電現(xiàn)象，對(duì)于不同類(lèi)型的試驗(yàn)（如絕緣耐受試驗(yàn)或局部放電試驗(yàn)），電壓的施加方式和持續(xù)時(shí)間會(huì)有所不同。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，數(shù)據(jù)記錄設(shè)備會(huì)持續(xù)捕捉和記錄關(guān)鍵的測(cè)試數(shù)據(jù)，以便后續(xù)分析。

1.4 安全與合規(guī)性

在進(jìn)行高壓電氣試驗(yàn)時(shí)，安全與合規(guī)性是一切工作的前提和保障。首先，必須遵守國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，確保試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化和可靠性。試驗(yàn)包括使用符合規(guī)定的測(cè)試方法、設(shè)備以及確保試驗(yàn)環(huán)境的安全。特別要關(guān)注個(gè)人防護(hù)設(shè)備的使用，如絕緣手套和防護(hù)眼鏡，以及確保所有參與人員都經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)陌踩嘤?xùn)［4］。

安全操作程序（SOP）的建立和遵循是確保試驗(yàn)過(guò)程安全的關(guān)鍵。這涉及到詳細(xì)的試驗(yàn)前準(zhǔn)備、安全檢查、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和應(yīng)急預(yù)案。試驗(yàn)中的電壓控制和監(jiān)測(cè)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行，以防止意外高壓放電和設(shè)備損壞。此外，試驗(yàn)區(qū)域的安全隔離、適當(dāng)?shù)臉?biāo)識(shí)和訪問(wèn)控制也是必要的，以防止非授權(quán)人員進(jìn)入高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域。

2 變電設(shè)備高壓電氣試驗(yàn)的主要危險(xiǎn)因素

2.1 電氣危險(xiǎn)因素分析

2.1.1 電氣沖擊

電氣沖擊是由于人體直接接觸高電壓而發(fā)生的，可能導(dǎo)致嚴(yán)重的生理?yè)p傷或死亡。這種風(fēng)險(xiǎn)在高壓電氣試驗(yàn)中尤為顯著，因?yàn)樵囼?yàn)涉及的電壓遠(yuǎn)高于安全閾值。電氣沖擊的后果取決于電流強(qiáng)度、接觸時(shí)間和電流通過(guò)人體的路徑。

2.1.2 電弧放電

電弧放電發(fā)生在電流穿過(guò)空氣或其他介質(zhì)，從一個(gè)導(dǎo)體跳躍到另一個(gè)導(dǎo)體時(shí)。這種現(xiàn)象可能導(dǎo)致極高溫度，引發(fā)火災(zāi)或燒傷。電弧放電通常由設(shè)備絕緣失效、不當(dāng)操作或設(shè)備缺陷引起。

2.1.3 過(guò)電壓/過(guò)電流

過(guò)電壓可能導(dǎo)致絕緣材料突然擊穿，而過(guò)電流會(huì)引起設(shè)備過(guò)熱和潛在的火災(zāi)。這些現(xiàn)象可能由設(shè)備故障、錯(cuò)誤的電壓設(shè)置或電網(wǎng)波動(dòng)引起。長(zhǎng)期的過(guò)電壓或過(guò)電流還可能導(dǎo)致設(shè)備性能降低和壽命縮短。

2.1.4 電磁干擾（EMⅠ）

高壓電氣試驗(yàn)產(chǎn)生的強(qiáng)電磁場(chǎng)可能干擾周?chē)碾娮釉O(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備故障或數(shù)據(jù)損失。對(duì)于醫(yī)療植入物如心臟起搏器等敏感設(shè)備，電磁干擾尤其危險(xiǎn)。管理這種風(fēng)險(xiǎn)需要保持適當(dāng)?shù)木嚯x，并采用屏蔽和濾波技術(shù)。

2.2 環(huán)境與操作危險(xiǎn)因素

2.2.1 試驗(yàn)環(huán)境條件

試驗(yàn)環(huán)境的溫度、濕度和氣壓對(duì)設(shè)備性能和安全性有顯著影響。例如，高濕度可能導(dǎo)致絕緣材料的性能降低，增加漏電和短路的風(fēng)險(xiǎn)。極端的溫度條件可能影響設(shè)備部件的機(jī)械特性，導(dǎo)致故障或損壞。

2.2.2 操作人員技能與行為

操作人員的專業(yè)技能和操作行為對(duì)試驗(yàn)安全至關(guān)重要。不熟悉操作流程、忽視安全規(guī)程或錯(cuò)誤操作設(shè)備都可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果。因此，對(duì)操作人員進(jìn)行充分的培訓(xùn)和定期的技能復(fù)核是必要的。

2.2.3 設(shè)備使用與維護(hù)

設(shè)備的正確使用和定期維護(hù)是保證試驗(yàn)安全的關(guān)鍵。使用不當(dāng)?shù)脑O(shè)備或忽略設(shè)備維護(hù)可能導(dǎo)致設(shè)備故障，增加安全風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)定期檢查和保養(yǎng)設(shè)備，確保所有設(shè)備均符合安全標(biāo)準(zhǔn)和性能要求。

2.2.4 應(yīng)急響應(yīng)

試驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)意外情況，因此具備有效的應(yīng)急響應(yīng)能力非常重要。這包括事故預(yù)防措施、緊急情況下的操作程序和快速反應(yīng)機(jī)制。缺乏應(yīng)急準(zhǔn)備可能導(dǎo)致事故擴(kuò)大，造成更嚴(yán)重的損害和傷害。

2.3 設(shè)備故障危險(xiǎn)因素

2.3.1 設(shè)計(jì)缺陷

設(shè)計(jì)缺陷是導(dǎo)致設(shè)備故障的一個(gè)主要原因。如果設(shè)備設(shè)計(jì)不符合實(shí)際應(yīng)用的電氣壓力或環(huán)境條件，可能導(dǎo)致絕緣失效、電氣短路或機(jī)械部件損壞。這要求設(shè)計(jì)過(guò)程中嚴(yán)格遵循工程標(biāo)準(zhǔn)和安全規(guī)范，確保設(shè)計(jì)的可靠性和安全性。

2.3.2 材料疲勞與老化

隨著時(shí)間的推移，設(shè)備中的材料可能會(huì)發(fā)生疲勞和老化。這可能導(dǎo)致絕緣性能下降，增加短路和電氣火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。定期檢查和更換老化的部件是預(yù)防這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵。

2.3.3 操作失誤

操作失誤是導(dǎo)致設(shè)備故障的另一個(gè)重要因素。例如，過(guò)載操作、錯(cuò)誤連接設(shè)備或不當(dāng)使用測(cè)試儀器都可能導(dǎo)致設(shè)備損壞。確保操作人員的專業(yè)培訓(xùn)和對(duì)操作程序的嚴(yán)格遵守是減少操作失誤的關(guān)鍵。

2.3.4 維護(hù)不足

設(shè)備的定期維護(hù)和檢查對(duì)于預(yù)防故障至關(guān)重要。忽視設(shè)備的定期檢查和保養(yǎng)可能導(dǎo)致問(wèn)題積累，增加故障的風(fēng)險(xiǎn)。制定和遵循一套全面的維護(hù)計(jì)劃，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在的故障點(diǎn)。

3 危險(xiǎn)性分析方法與實(shí)施

3.1 危險(xiǎn)性分析方法論

3.1.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣公式

在變電設(shè)備高壓電氣試驗(yàn)中，一種常用的危險(xiǎn)性分析方法是利用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣，結(jié)合概率與嚴(yán)重性評(píng)級(jí)來(lái)定量分析風(fēng)險(xiǎn)［5］。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣通常遵循以下公式：

式中：R代表風(fēng)險(xiǎn)值（Risk Vаluе），它是一個(gè)量化指標(biāo)，用于表示特定危險(xiǎn)的整體風(fēng)險(xiǎn)水平；P表示概率評(píng)級(jí)（Probаbility Rаting），它評(píng)估某一事件發(fā)生的可能性。這個(gè)評(píng)級(jí)可以從1（非常罕見(jiàn)）到5（幾乎必然發(fā)生）范圍內(nèi)進(jìn)行評(píng)定；S表示嚴(yán)重性評(píng)級(jí)（Sеvеrity Rаting），它評(píng)估如果該事件發(fā)生，可能導(dǎo)致的后果嚴(yán)重程度。這個(gè)評(píng)級(jí)同樣從1（影響微乎其微）到5（后果極其嚴(yán)重）。

3.1.2 變電設(shè)備高壓電氣試驗(yàn)中的應(yīng)用

在進(jìn)行高壓電氣試驗(yàn)時(shí)，使用這個(gè)公式可以幫助識(shí)別和量化不同危險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)。例如，考慮到一個(gè)設(shè)備可能由于高壓沖擊而故障的風(fēng)險(xiǎn)，評(píng)估其發(fā)生的概率（假設(shè)為3，即“可能發(fā)生”）和如果發(fā)生可能導(dǎo)致的嚴(yán)重性（假設(shè)為4，即“嚴(yán)重傷害或設(shè)備損毀”），該風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)值為12（3×4），表明它是一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，需要采取相應(yīng)的控制措施。

通過(guò)對(duì)所有識(shí)別的危險(xiǎn)因素進(jìn)行類(lèi)似的評(píng)估，可以構(gòu)建一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估圖，清楚地顯示出哪些風(fēng)險(xiǎn)需要優(yōu)先考慮，有助于集中資源和注意力在那些可能導(dǎo)致最嚴(yán)重后果的危險(xiǎn)上，從而有效地提高變電設(shè)備高壓電氣試驗(yàn)的整體安全性。此方法的關(guān)鍵在于定期復(fù)審和更新風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以反映新的信息、改變的工作環(huán)境或技術(shù)更新。這種動(dòng)態(tài)評(píng)估確保了風(fēng)險(xiǎn)管理措施的時(shí)效性和有效性。

3.2 危險(xiǎn)性分析實(shí)施步驟

圖1 變電設(shè)備高壓電氣試驗(yàn)危險(xiǎn)性分析實(shí)施步驟流程圖

3.3 危險(xiǎn)性分析實(shí)施結(jié)果

以某220kV變電站為例，進(jìn)行的變電設(shè)備高壓電氣試驗(yàn)進(jìn)行了詳細(xì)的危險(xiǎn)性分析。分析過(guò)程基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣對(duì)上文中提及的12個(gè)危險(xiǎn)因素進(jìn)行了量化分析和評(píng)級(jí)，結(jié)果如下表1所示。

表1 危險(xiǎn)性分析實(shí)施結(jié)果

從上表可以看出，電氣沖擊、電弧放電、操作失誤和維護(hù)不足是被評(píng)定為“極高風(fēng)險(xiǎn)”的主要危險(xiǎn)因素。這表示在進(jìn)行高壓電氣試驗(yàn)時(shí)，這些因素需要特別關(guān)注，并采取強(qiáng)有力的預(yù)防和控制措施。例如，提高操作人員的培訓(xùn)質(zhì)量、確保嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程和實(shí)施有效的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃。評(píng)級(jí)為“高”的因素包括過(guò)電壓/過(guò)電流、操作人員技能與行為、設(shè)備使用與維護(hù)、設(shè)計(jì)缺陷以及材料疲勞與老化。這些因素同樣需要采取有效措施進(jìn)行管理，例如通過(guò)使用過(guò)電壓保護(hù)裝置、定期進(jìn)行設(shè)備檢查和升級(jí)以及加強(qiáng)操作人員的技能培訓(xùn)。對(duì)于評(píng)級(jí)為“中”的危險(xiǎn)因素，如電磁干擾（EMⅠ）、試驗(yàn)環(huán)境條件和應(yīng)急響應(yīng)，雖然風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低，但仍需進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓芾砗捅O(jiān)控，以防止風(fēng)險(xiǎn)水平上升。

綜上所述，此次危險(xiǎn)性分析的實(shí)施結(jié)果提供了一份關(guān)于220kV變電站高壓電氣試驗(yàn)中可能面臨的主要風(fēng)險(xiǎn)及其嚴(yán)重性的清晰畫(huà)面，分析結(jié)果將指導(dǎo)變電單位技術(shù)人員制定更為有效的風(fēng)險(xiǎn)管理策略，確保試驗(yàn)的安全進(jìn)行。通過(guò)這種系統(tǒng)化和量化的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，能夠更有效地識(shí)別和緩解潛在的危險(xiǎn)，從而保障人員和設(shè)備的安全。

4 結(jié)束語(yǔ)

變電設(shè)備高壓電氣試驗(yàn)的危險(xiǎn)性探討是確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要組成部分，本文詳細(xì)分析了試驗(yàn)過(guò)程中可能遇到的電氣危險(xiǎn)、環(huán)境和操作危險(xiǎn)以及設(shè)備故障危險(xiǎn)，并提出了危險(xiǎn)性分析方法及其實(shí)施步驟。研究結(jié)果表明，危險(xiǎn)性分析是保障變電設(shè)備高壓電氣試驗(yàn)安全的重要手段，對(duì)于提高試驗(yàn)結(jié)果的質(zhì)量和可靠性具有重要意義。未來(lái)研究可以進(jìn)一步關(guān)注新的危險(xiǎn)因素、更新風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法、加強(qiáng)安全培訓(xùn)和意識(shí)以及引入智能化技術(shù)等方面，以保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。