簡述高壓電氣設(shè)備試驗內(nèi)容與原理

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)運行的影響日益突出。據(jù)統(tǒng)計，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)運行的根本保證。

高壓電氣設(shè)備在運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：在制造時對原材料的試驗、制造過程的中間試驗、產(chǎn)品的定性及出廠試驗、在使用現(xiàn)場安裝后的交接試驗、使用中為維護(hù)運行而進(jìn)行的絕緣預(yù)防性試驗等。其中電氣設(shè)備的交接試驗和預(yù)防性試驗是兩類最重要的試驗，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)防性試驗規(guī)程》和GB50150-2006《電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》詳細(xì)地介紹了各項試驗的內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)。

二、絕緣預(yù)防性試驗

電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗是保證設(shè)備安全運行的重要措施，通過試驗，掌握設(shè)備絕緣狀況，及時發(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)防性試驗可分為兩大類：一類是非破壞性試驗或稱絕緣特性試驗，是在較低的電壓下或用其他不會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。實驗證明，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或稱耐壓試驗，試驗所加電壓高于設(shè)備的工作電壓，對絕緣考驗非常嚴(yán)格，特別是揭露那些危險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。耐壓試驗的缺點是會給絕緣造成一定的損傷。

三、絕緣預(yù)防性試驗的基本原理

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，試驗最方便的項目。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，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：

（1）試驗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，它與試驗電壓、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。 直流耐壓試驗電壓較高，對發(fā)現(xiàn)絕緣某些局部缺陷具有特殊的作用，可與泄漏電流試驗同時進(jìn)行。

直流耐壓試驗與交流耐壓試驗相比，具有試驗設(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。與交流耐壓試驗相比，直流耐壓試驗的主要缺點是由于交、直流下絕緣內(nèi)部的電壓分布不同，直流耐壓試驗對絕緣的考驗不如交流更接近實際。

5.交流耐壓試驗。 交流耐壓試驗對絕緣的考驗非常嚴(yán)格，能有效地發(fā)現(xiàn)較危險的集中性缺陷。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。

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

6.局放試驗。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，能及時發(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，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，由于一次的放電時間很短，放電后的氣泡又會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。

由于局部放電試驗的電壓相對高一些，所以局部放電是介于非破壞試驗和破壞試驗之間。當(dāng)局部放電產(chǎn)生嚴(yán)重時屬于破壞性試驗，將絕緣由爬電尋致?lián)舸６鴥?nèi)部局部放電輕微時，屬于非破壞試驗。

總結(jié)：通過我們所掌握的上述各類的試驗項目和檢測手段，我們在實際應(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的電壓檢測其設(shè)備性能，以便在以后的運行中能更加安全、可靠。國家電網(wǎng)運行中的各個等級的高壓、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行，一個是生產(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)堅強(qiáng)電網(wǎng)智能電網(wǎng)成為可能。