熱電公司電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)方法及事故案例分析

梁 可

(中油電能熱電一公司，黑龍江 大慶 163002)

0 引 言

熱電公司的電力設(shè)備需要定期維護(hù)與更新，而新更換的設(shè)備通常會(huì)在制造、運(yùn)輸、安裝過(guò)程中出現(xiàn)一些相關(guān)質(zhì)量問(wèn)題。這些問(wèn)題單憑工作人員肉眼難以分辨，設(shè)備一旦運(yùn)行，會(huì)在運(yùn)行過(guò)程中受化學(xué)、電壓、熱與機(jī)械振動(dòng)等多種因素影響，出現(xiàn)絕緣性劣化的問(wèn)題，甚至導(dǎo)致事故發(fā)生[1]。大量研究表明，熱電公司電氣設(shè)備維護(hù)人員利用高壓試驗(yàn)方法，能夠較好地發(fā)現(xiàn)設(shè)備中的隱患，并有針對(duì)性地及早做出處理，從而達(dá)到預(yù)防與阻斷事故發(fā)生的目的[2]。為了進(jìn)一步證實(shí)電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)的作用，并合理確定相應(yīng)的試驗(yàn)方法，通過(guò)列舉相關(guān)案例進(jìn)一步驗(yàn)證熱電公司電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)。

1 電氣試驗(yàn)的分類(lèi)及作用分析

了解電氣試驗(yàn)的分類(lèi)有助于更好地操作相應(yīng)的試驗(yàn)方法[3]。通常熱電公司電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)由4類(lèi)組成，第一類(lèi)是設(shè)備出廠試驗(yàn)，第二類(lèi)是設(shè)備交接驗(yàn)收試驗(yàn)，第三類(lèi)是設(shè)備大修試驗(yàn)，第四類(lèi)是預(yù)防性試驗(yàn)。各類(lèi)別的試驗(yàn)具體內(nèi)容如下：

1)電氣設(shè)備出廠試驗(yàn)。該類(lèi)試驗(yàn)主要是指電氣設(shè)備制造完畢后，生產(chǎn)廠家依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行的相關(guān)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果合格后方可輸送設(shè)備。一般將熱電公司的電氣設(shè)備歸為大型電力設(shè)備，需要由出廠試驗(yàn)人員在相關(guān)單位人員的監(jiān)督下實(shí)施這一試驗(yàn)[4]。

2)交接試驗(yàn)。通常該類(lèi)試驗(yàn)是電力設(shè)備安裝單位在安裝設(shè)備后，設(shè)備未投運(yùn)前所做的相關(guān)試驗(yàn)，用以保證電力設(shè)備運(yùn)行的安全性。這一階段的交接試驗(yàn)，能夠及早發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備運(yùn)輸、安裝過(guò)程中可能造成的損壞，并及時(shí)采取措施進(jìn)行維修，從而保證設(shè)備投運(yùn)后的正常、安全、穩(wěn)定運(yùn)行[5]。

3)大修試驗(yàn)。該類(lèi)別的試驗(yàn)是指電力檢修部門(mén)在電力設(shè)備大修后或更換設(shè)備時(shí)，對(duì)于各零部件進(jìn)行檢驗(yàn)，從而保證設(shè)備的檢修質(zhì)量，以滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求，保證電力設(shè)備的正常運(yùn)行[6]。

4)預(yù)防性試驗(yàn)。該類(lèi)試驗(yàn)主要是進(jìn)行日常排查，通過(guò)日常定期或周期性的檢查，對(duì)可能發(fā)生的電力設(shè)備安全隱患進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，從而達(dá)到預(yù)防性的效果，進(jìn)一步促進(jìn)熱電公司電力設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

電氣試驗(yàn)按照電氣性質(zhì)分為絕緣試驗(yàn)和特性試驗(yàn)。絕緣試驗(yàn)包括非破壞性試驗(yàn)和破壞性試驗(yàn)(耐壓試驗(yàn))；一般絕緣試驗(yàn)以外的試驗(yàn)都稱(chēng)作特征試驗(yàn)[7]。絕緣特性試驗(yàn)主要是指在電壓較低的情況下，對(duì)設(shè)備進(jìn)行絕緣性能測(cè)試，從而進(jìn)一步地了解電力設(shè)備絕緣是否存在損傷，主要包括介質(zhì)損耗因數(shù)試驗(yàn)、絕緣電阻試驗(yàn)、直流電阻測(cè)試、泄漏電流試驗(yàn)等。絕緣耐壓試驗(yàn)是指用較高的試驗(yàn)電壓(一般高于設(shè)備的額定電壓)來(lái)考驗(yàn)設(shè)備的絕緣水平，缺點(diǎn)是可能對(duì)絕緣造成一定傷害，包括交流耐壓試驗(yàn)、直流耐壓試驗(yàn)、感應(yīng)耐壓試驗(yàn)、沖擊耐壓試驗(yàn)等。

2 電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)方法

此次研究中的熱電公司電氣設(shè)備的高壓試驗(yàn)是指試驗(yàn)電壓大于1 000 V的試驗(yàn)，試驗(yàn)的高壓部分對(duì)人身安全具有一定的威脅。該高壓試驗(yàn)一般分為兩種試驗(yàn)方法，一是直流高壓試驗(yàn)方法，二是交流高壓試驗(yàn)方法。此外，在交流電壓的作用下，流過(guò)絕緣介質(zhì)的不僅有電容電流，還會(huì)產(chǎn)生電流的損耗，因此，還需要考慮介質(zhì)損耗試驗(yàn)。所有試驗(yàn)操作規(guī)范必須符合《電力安全工作規(guī)程》中對(duì)工作人員安全距離的要求。具體試驗(yàn)方法如下：

1)直流高壓試驗(yàn)方法。電氣設(shè)備直流高壓試驗(yàn)是極為常見(jiàn)的絕緣試驗(yàn)，該試驗(yàn)方法主要是在試驗(yàn)設(shè)備上[8]施加一定數(shù)值的直流電壓，通過(guò)對(duì)試樣品的電流測(cè)量確定絕緣泄露電流的情況，從而判斷絕緣狀況的好壞。將工頻交流電通過(guò)整流濾波得到直流高壓電，若采用倍壓整流或多級(jí)串接整流，電路會(huì)產(chǎn)生更高的直流電壓。因此，在試驗(yàn)過(guò)程中，需要按照電力設(shè)備的直流試驗(yàn)電壓值的規(guī)定進(jìn)行操作。

由圖1可見(jiàn)，倍壓整流對(duì)地輸出的直流高壓電壓值為2Umax。試驗(yàn)人員不僅需要了解對(duì)地輸出的直流高壓數(shù)值，還需要在試驗(yàn)過(guò)程中熟練掌握規(guī)范，才能保證試驗(yàn)過(guò)程中的人身安全。對(duì)照規(guī)范的額定電壓值，再確定相應(yīng)的直流試驗(yàn)電壓，保證試驗(yàn)的安全性以及數(shù)值準(zhǔn)確性。

圖1 倍壓整流電路圖

2)介質(zhì)損耗試驗(yàn)方法。通常在交流電壓作用下會(huì)產(chǎn)生能量損耗，一般把這種能量損耗稱(chēng)之為介質(zhì)損耗。介質(zhì)損耗試驗(yàn)方法能夠較好地反映設(shè)備絕緣缺陷。在同一試驗(yàn)條件下，對(duì)同一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，如若試驗(yàn)中介質(zhì)損耗大，則說(shuō)明該設(shè)備的絕緣性能較差，反之則絕緣較好。一般對(duì)介質(zhì)損耗的評(píng)價(jià)，是通過(guò)對(duì)介質(zhì)損耗因數(shù)的測(cè)量而得到的。

3)交流耐壓試驗(yàn)方法。電氣設(shè)備運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后需要在保證設(shè)備絕緣性能的前提下投入使用，交流耐壓試驗(yàn)是保證這一問(wèn)題得到有效解決的重要途徑，對(duì)于判斷電氣設(shè)備是否能夠投入至熱電公司的實(shí)際使用起著決定性作用。

電氣設(shè)備是否存在絕緣缺陷，可以通過(guò)交流耐壓試驗(yàn)方法得到較好的檢測(cè)，進(jìn)而準(zhǔn)確地反映交流電壓在電氣設(shè)備運(yùn)行中的狀態(tài)。在實(shí)際進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，需要嚴(yán)格按照額定電壓的標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)定試驗(yàn)所需要的電壓，從而保證交流耐壓試驗(yàn)的操作安全。試驗(yàn)電壓一般是按照出廠試驗(yàn)電壓的80%設(shè)定的。另外，交流耐壓試驗(yàn)是具有一定破壞性的試驗(yàn)，需要在試驗(yàn)前對(duì)試樣品進(jìn)行一系列的檢測(cè)，主要包括對(duì)試樣品進(jìn)行吸收比、絕緣電阻以及泄露電流介質(zhì)的損耗檢測(cè)，經(jīng)過(guò)檢測(cè)后方可對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，從而保證試驗(yàn)的安全性與有效性。

由圖2可見(jiàn)，交流耐壓試驗(yàn)共分為五部分，具體內(nèi)容整理歸納如下：

1)交流電源部分。此部分需要確定交流電源大小，需依據(jù)被試品容量的大小選擇合適的試驗(yàn)電源，通常小容量被試品多采用220 V或380 V的試驗(yàn)電源。

T1—試驗(yàn)變壓器；T2—調(diào)壓器；R1、R2—保護(hù)電阻器；

2)調(diào)壓部分。調(diào)壓部分是為了完成對(duì)電壓的調(diào)節(jié)要求，一般從起點(diǎn)0開(kāi)始，平滑地實(shí)施調(diào)節(jié)操作，從而更好地滿(mǎn)足電壓運(yùn)行的要求，并防止調(diào)節(jié)過(guò)程中出現(xiàn)電壓波的畸變。另外，調(diào)壓前還需要考慮調(diào)壓器的容量選擇，這也是保證試驗(yàn)安全的關(guān)鍵，一般要求試驗(yàn)變壓器容量與其相同。

3 )控制保護(hù)部分。在實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中，需要嚴(yán)格按照上述步驟執(zhí)行操作，保證各項(xiàng)開(kāi)關(guān)不會(huì)出現(xiàn)損害，并且能夠達(dá)到調(diào)整的要求，使被試品達(dá)到既定的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。

4)電壓測(cè)量部分。電壓測(cè)量部分需要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行各項(xiàng)操作，并保證各項(xiàng)電壓能夠滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。

5)波形改善部分。這一環(huán)節(jié)的操作需要保證電源、調(diào)壓、控制及電壓測(cè)量部分嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，在實(shí)際操作過(guò)程中需注重細(xì)節(jié)并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到既定的波形改善效果。

3 高壓試驗(yàn)事故案例分析

3.1 高壓試驗(yàn)事故案例

某熱電公司于1996年8月13日在實(shí)施電氣設(shè)備的高壓介損試驗(yàn)時(shí)，姜某負(fù)責(zé)QSI電橋的操作，陳某負(fù)責(zé)TA引流線(xiàn)的拆除工作，水某負(fù)責(zé)對(duì)調(diào)壓器與電源閘門(mén)進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)操作，張某負(fù)責(zé)監(jiān)督與維護(hù)工作。姜某對(duì)A相TA介損測(cè)試的電橋操作完成后，便通知張某“操作好了”，同時(shí)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，并與陳某進(jìn)行相關(guān)情況的討論。水某因正在看數(shù)據(jù)，而沒(méi)有將電源斷開(kāi)，聽(tīng)到“好了”的張某則獨(dú)自登上梯子，去查看A相TA，因而發(fā)生觸電，從離地面高度1.8m的梯子上摔下，此時(shí)水某立即切斷電源閘刀，而后將張某送醫(yī)搶救。

由上述事故可見(jiàn)，高壓試驗(yàn)的監(jiān)護(hù)人員安全意識(shí)淡薄。姜某自行將呼唱用語(yǔ)簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)單一句“好了”導(dǎo)致張某誤以為電壓已經(jīng)歸零，而自行去查看A相TA，導(dǎo)致其發(fā)生觸電。另外，張某在試驗(yàn)的變更過(guò)程中，在拆除試驗(yàn)引線(xiàn)前沒(méi)有將被試設(shè)備的高壓部分放電，也未將多個(gè)元器件連接的公共端短路接地，也沒(méi)有履行其監(jiān)督職責(zé)，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)調(diào)壓安全隱患。

3.2 電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)的安全防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

通過(guò)上述方法及案例分析，構(gòu)建電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)的安全防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和框架，具體如圖3所示。

圖3 安全防護(hù)系統(tǒng)示意圖

由圖3可見(jiàn)，該系統(tǒng)確定了試驗(yàn)區(qū)、試驗(yàn)人、監(jiān)護(hù)人，紅外探測(cè)器的布置主要包括A1、A2、A3、A4，低頻磁場(chǎng)覆蓋區(qū)域設(shè)置為B，電源控制區(qū)域?yàn)镃，監(jiān)控人員處于電源控制臺(tái)一側(cè)，處于最佳的監(jiān)控范圍，監(jiān)控人所在的監(jiān)控點(diǎn)需要能夠保證監(jiān)控全場(chǎng)情況，并能有效控制電源，保證按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行各項(xiàng)操作。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)的分類(lèi)與作用進(jìn)行了闡述，深入研究了電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)方法。對(duì)相關(guān)案例進(jìn)行分析，構(gòu)建了電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)的安全防護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將各區(qū)域防護(hù)進(jìn)行設(shè)定，保證按規(guī)范執(zhí)行操作。此外，還需要電氣設(shè)備高壓試驗(yàn)人員提高警惕，增強(qiáng)安全意識(shí)，從而降低因高壓試驗(yàn)導(dǎo)致的人身傷害和死亡事故的發(fā)生概率。