高壓電氣中一些容易被忽視的問題探討

孫鹍鵬

（河鋼股份有限公司承德分公司、河北省釩鈦工程技術(shù)研究中心，河北 承德 067000）

高壓電氣屬于電力領(lǐng)域的重要組成部分之一，其研究對(duì)電力的傳輸和人們的日常用電都有著很大的影響與意義。近幾年，不少科研團(tuán)隊(duì)開始加大對(duì)高壓電氣的重視，不僅因?yàn)橐酝母邏弘姎庠囼?yàn)流程、設(shè)備等不再符合工作要求，應(yīng)當(dāng)對(duì)高壓電器的試驗(yàn)過程中的流程、使用設(shè)備、方案等采取變革。另外，也是因?yàn)樵谠囼?yàn)過程中的不少細(xì)節(jié)問題容易被忽視，從而導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果以及后期試驗(yàn)研究都受到較大的影響，科研試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)需要對(duì)這些問題進(jìn)行合理地處理。

1 電氣設(shè)備的接地問題

1.1 接地不良問題

高壓電氣中用來試驗(yàn)以及被試驗(yàn)的設(shè)備出現(xiàn)接地不良的問題，也是導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確的原因之一，當(dāng)接地不良時(shí)會(huì)對(duì)試驗(yàn)過程中所關(guān)聯(lián)到的介質(zhì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。一般而言，接地不良情況的問題經(jīng)常出現(xiàn)在電容性的設(shè)備上，如電壓互感器等。研發(fā)團(tuán)隊(duì)在高壓電氣試驗(yàn)過程中，為了使得電壓能夠輸送正常，會(huì)將線路連接到電壓互感器上，以此組成一個(gè)等量的電阻，然后有利于之后開展電氣的試驗(yàn)工作。但如果電氣設(shè)備的線路與設(shè)備在連接時(shí)出現(xiàn)接地不良的情況，就會(huì)使得電容器的電容量提高，從而加大中間介質(zhì)的損耗，那么，在高壓電氣的試驗(yàn)過程中就會(huì)出現(xiàn)十分嚴(yán)重的問題。

1.2 TV和TA問題

通常情況下，TV、TA之間的交互應(yīng)當(dāng)按照電磁感應(yīng)定律來進(jìn)行，但在實(shí)際交互的過程中，TV、TA往往會(huì)因?yàn)槎卫@組而使其接地不良，這就使得實(shí)際反映的數(shù)據(jù)對(duì)其額定的數(shù)據(jù)出現(xiàn)一定的偏差。高壓電氣在試驗(yàn)過程中的TV、TA設(shè)備的一次繞組、二次繞組和地面之間有著電容分布。當(dāng)高壓電氣的這兩個(gè)設(shè)備的二次繞組遇到不接地的情況，其二次繞組上的感應(yīng)電壓就會(huì)使其表計(jì)與地面之間出現(xiàn)雜散電流，就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)錯(cuò)誤的指示值。

1.3 濾波器接地開關(guān)問題

高壓電氣試驗(yàn)過程中出現(xiàn)的濾波器的開關(guān)接地問題也是高壓電氣中常見的問題之一，通常是出現(xiàn)接地開關(guān)沒有進(jìn)行合上。高壓電氣試驗(yàn)時(shí)會(huì)出現(xiàn)耦合電容器的測(cè)量，而進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)的人員需要將電容器頂部采取接地處理的方式，并且在采取反接的過程中要屏蔽涉及的測(cè)量介質(zhì)。然而，在實(shí)際操作時(shí)，試驗(yàn)人員還應(yīng)采取對(duì)濾波器和測(cè)量?jī)x器進(jìn)行連接的措施，便于測(cè)量耦合電容器運(yùn)行時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。此時(shí)，一旦濾波器接地開關(guān)不能完全的合上，就極有可能出現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的情況，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使得關(guān)聯(lián)電路被破壞，因此，相關(guān)的試驗(yàn)人員必須加強(qiáng)對(duì)濾波器接地的開關(guān)問題的重視程度[1]。

2 不同的試驗(yàn)電壓所造成的問題

2.1 影響介質(zhì)損耗測(cè)量

在試驗(yàn)高壓為500kV的直流中繼站的耦合電容器時(shí)，因?yàn)槠湓O(shè)備的電容量較大的原因，必須考慮到設(shè)備過載問題，可以通過測(cè)試降低試驗(yàn)電壓的方式來進(jìn)行。本次試驗(yàn)采用了36臺(tái)耦合電容器，經(jīng)過測(cè)試發(fā)現(xiàn)有1臺(tái)設(shè)備不符合標(biāo)準(zhǔn)。為了查找不符標(biāo)準(zhǔn)的原因，試驗(yàn)人員通過多種方式，包括對(duì)試驗(yàn)接線進(jìn)行改變、擦拭設(shè)備的外殼等操作，但是最終的測(cè)量結(jié)果依然不符合規(guī)范。接著再采用另一種型號(hào)測(cè)量?jī)x來測(cè)量，結(jié)果顯示在0.5kV的電壓下出現(xiàn)的測(cè)量數(shù)據(jù)依舊不達(dá)標(biāo)，只是每提高試驗(yàn)電壓，其試驗(yàn)過程中所損耗的介質(zhì)就會(huì)變小。緊接著再通過原有的復(fù)測(cè)儀器，在相同的試驗(yàn)電壓下進(jìn)行測(cè)量后所顯示的結(jié)果則已經(jīng)正常。出現(xiàn)這種情況的原因無外乎絕緣材料中含有雜質(zhì)。進(jìn)一步解釋是因?yàn)楫?dāng)多元件進(jìn)行串聯(lián)的過程中，耦合電容器設(shè)備在連接線時(shí)會(huì)因?yàn)檠趸鴮?dǎo)致接觸不良，當(dāng)測(cè)試電壓較低時(shí)，設(shè)備接線處的氧化層沒有被擊穿而出現(xiàn)接觸電阻較大的現(xiàn)象，所以介質(zhì)的損耗就變大；當(dāng)增大測(cè)試電壓后，設(shè)備接線處的氧化膜被擊穿，這時(shí)電阻就會(huì)變小，這時(shí)介質(zhì)損耗就會(huì)變小，即使測(cè)試的電壓變小，設(shè)備接線處的氧化膜仍然處于導(dǎo)通的狀態(tài)，所以介質(zhì)損耗不會(huì)變大。

2.2 影響直流電阻測(cè)量

在對(duì)某廠的1臺(tái)發(fā)電機(jī)采取試驗(yàn)的過程中，通過使用雙臂電橋的方式來對(duì)轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得的結(jié)果會(huì)在以往的數(shù)據(jù)之上增加不少。然后采取外加直流電壓與電流的方式來進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得的結(jié)果卻又接近于以往的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)我們?cè)儆貌煌脑O(shè)備儀器時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)較大的數(shù)據(jù)變化。按照不同的測(cè)試方法以及測(cè)得的結(jié)果，可以判定出轉(zhuǎn)子繞組的導(dǎo)線出現(xiàn)了斷裂問題。當(dāng)導(dǎo)線斷裂后，其斷裂的表面會(huì)逐漸形成一層導(dǎo)電性較弱的氧化膜，通過雙臂電橋來進(jìn)行測(cè)量，其輸出的電壓比較小，氧化膜不會(huì)被擊穿，所以其電阻就會(huì)比較大；當(dāng)實(shí)施外加電壓與電流的方式時(shí)，輸出的電壓比較大而導(dǎo)致氧化膜被擊穿，所以就測(cè)得較小的直流電阻。因此，說明了采取不同的高壓電氣設(shè)備，也即不同的試驗(yàn)電壓會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果[2]。

2.3 影響直流泄漏電流

當(dāng)確定好導(dǎo)體表面能夠產(chǎn)生的電流、電壓的極性、導(dǎo)體與導(dǎo)體之間的距離后，這時(shí)候的導(dǎo)體電流大小就由電場(chǎng)強(qiáng)度決定。當(dāng)所采用的電壓小到一定程度時(shí)，導(dǎo)體的電暈電流就會(huì)很小，此時(shí)就可以忽略泄漏電流帶來的影響；當(dāng)所采用的電壓超過一定程度時(shí)，導(dǎo)體的電暈電流就會(huì)比絕緣導(dǎo)體所產(chǎn)生的電流大很多，此時(shí)就需要采取一定的方式來降低導(dǎo)體的電暈電流所產(chǎn)生的影響。

比如，某電廠采用的是300MW的發(fā)電機(jī)，在對(duì)其進(jìn)行交接試驗(yàn)，通過電壓為30kV的設(shè)備來對(duì)以下這幾項(xiàng)泄露的設(shè)備進(jìn)行電流的平衡：對(duì)電壓為60kV的設(shè)備進(jìn)行電流的平衡，其電流泄漏時(shí)為55μA，而對(duì)第二個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量的電流為355μA時(shí)，第三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量的通電電流超過1000μA，猜測(cè)出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是電暈電流所導(dǎo)致。經(jīng)過對(duì)導(dǎo)電設(shè)備進(jìn)行相關(guān)的檢查后發(fā)現(xiàn)第二個(gè)點(diǎn)的接線距離太短，使得相關(guān)的絕緣板在被隔離后對(duì)其電壓進(jìn)行再次測(cè)試時(shí)，其三處的電流達(dá)到了基本平衡。

3 環(huán)境溫度所造成的問題

對(duì)某廠的發(fā)電機(jī)進(jìn)行預(yù)防性轉(zhuǎn)子的試驗(yàn)，經(jīng)過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該轉(zhuǎn)子繞組的直流電阻達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其進(jìn)行處理，首先通過原儀器來復(fù)測(cè)一次，測(cè)得的數(shù)據(jù)卻顯示其符合標(biāo)準(zhǔn)。緊接著對(duì)其進(jìn)行再一次的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象重復(fù)出現(xiàn)，測(cè)得的數(shù)據(jù)時(shí)而符合標(biāo)準(zhǔn)，時(shí)而不符合標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過詳細(xì)地解析后，我們發(fā)現(xiàn)只要在白天進(jìn)行測(cè)量的，其數(shù)據(jù)都符合標(biāo)準(zhǔn)，而只要在晚上測(cè)量的，其數(shù)據(jù)都不符合標(biāo)準(zhǔn)。因此，我們可以分析，這家電廠所處的地理位置早晚的溫差很大，很有可能設(shè)備的轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體有問題，如裂紋等，從而使得在白天溫度比較高的情況下，導(dǎo)體發(fā)生膨脹，裂紋就被頂緊而出現(xiàn)完全導(dǎo)通的情況，此時(shí)測(cè)得的直流電阻就符合標(biāo)準(zhǔn)；到了晚上，該地溫度比較低而使得導(dǎo)線縮短，導(dǎo)線裂縫就被拉開，此時(shí)測(cè)得的直流電阻就不符合標(biāo)準(zhǔn)[3]。

4 引線所造成的問題

4.1 避雷器引線問題

避雷器屬于高壓電氣試驗(yàn)中最關(guān)鍵的一種設(shè)備之一，有利于維護(hù)試驗(yàn)過程的安全性與穩(wěn)定性。如果維檢人員對(duì)斷開的引線沒有進(jìn)行合理地處理，就會(huì)因?yàn)閿嚅_的引線接頭而導(dǎo)致漏電現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)出現(xiàn)漏電時(shí)，高壓電氣設(shè)備不僅在試驗(yàn)過程中的效率與質(zhì)量受到比較大的影響，更是會(huì)威脅到相關(guān)人員的生命安全。因此，高壓電氣在試驗(yàn)過程中一定要非常重視避雷器的引線問題的處理，保障試驗(yàn)過程的安全性。

4.2 絕緣帶問題

高壓電氣在試驗(yàn)過程中包括對(duì)絕緣帶的安裝和拆除的工作，也是試驗(yàn)時(shí)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。絕緣帶的安裝目的是為了保障人們的安全。不少試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，當(dāng)高壓電氣運(yùn)行時(shí)，如果工作人員沒有及時(shí)拆除引線上的絕緣帶，就會(huì)使得涉及到的介質(zhì)電阻增大，從而對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的安全和穩(wěn)定性造成嚴(yán)重的影響。除此之外，當(dāng)絕緣帶沒有進(jìn)行合理地處理時(shí)，還會(huì)使得測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。因此，要想保證測(cè)量數(shù)據(jù)合格，就需要在測(cè)試時(shí)去除絕緣帶[4]。

5 試驗(yàn)高壓電氣過程中的注意事項(xiàng)

高壓電氣試驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)﹄姎庠O(shè)備的絕緣帶、電氣參數(shù)進(jìn)行考核，也是檢驗(yàn)設(shè)備是否進(jìn)行安全運(yùn)行的一種重要方式，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)展發(fā)揮著重要作用。對(duì)高壓電氣的設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，也是檢測(cè)設(shè)備狀況的重要措施，也是對(duì)高壓電氣設(shè)備的絕緣狀態(tài)和運(yùn)行情況進(jìn)行了解的主要方法。試驗(yàn)的過程需要搞清楚高壓電氣的試驗(yàn)和被試設(shè)備在接地方面是否存在不良問題，還要提高對(duì)高壓TV、TA的二次繞組的重視程度，對(duì)其測(cè)試準(zhǔn)確度、安全度進(jìn)行測(cè)量。在對(duì)其交流耐壓方面進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，要對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的電容與電流強(qiáng)度進(jìn)行認(rèn)真測(cè)量，可以對(duì)電流的大小分析來判斷高壓電氣試驗(yàn)過程的設(shè)備是否正常運(yùn)行[5]。

6 結(jié)語

當(dāng)今，高壓電氣的科研團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行高試驗(yàn)時(shí)，越來越重視其中可能存在的問題，尤其加大了對(duì)細(xì)節(jié)方面的關(guān)注和研究。也只有找出其中的問題所在，才能對(duì)試驗(yàn)遇到的情況進(jìn)行合理判斷，再針對(duì)性地實(shí)施妥善的防控和解決方案，從而有效保障高壓電氣試驗(yàn)工作的順利開展。與傳統(tǒng)的高壓電氣試驗(yàn)相比，現(xiàn)階段的試驗(yàn)水平得到了明顯的提高，但是一些研究團(tuán)隊(duì)在試驗(yàn)的過程中還是會(huì)忽視不少問題，比如，設(shè)備的檢測(cè)、及時(shí)記錄、數(shù)據(jù)的歸類與整理等。因此，對(duì)于高壓電氣，研究團(tuán)隊(duì)必須根據(jù)工作的流程和標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)于其中存在的重難點(diǎn)問題，要及時(shí)進(jìn)行處理與分析以保證高壓電氣試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確。