關(guān)于高壓電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)技術(shù)及應(yīng)用的探索

李大江

（國(guó)投甘肅小三峽發(fā)電有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引 言

社會(huì)生活生產(chǎn)中，高壓電氣這一成分必不可少。高壓電氣設(shè)備的運(yùn)行是否正常，很大程度上取決于電氣設(shè)備絕緣問(wèn)題，因此相關(guān)人員始終都在不斷研究和探索該問(wèn)題。近年來(lái)，高壓電氣絕緣設(shè)備試驗(yàn)技術(shù)盡管取得了一定成果，但依舊存在一系列缺陷與不足，為了更好保障高壓電氣設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn)行，有必要繼續(xù)深入研究絕緣試驗(yàn)技術(shù)。

1 高壓電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)重要性

絕緣試驗(yàn)?zāi)軌蛉轿簧钊氲貦z查高壓電氣設(shè)備自身的絕緣性能，以待試驗(yàn)設(shè)備的實(shí)際電壓為根據(jù)，可由非破壞性與破壞性等兩種試驗(yàn)組成。其中，前者又稱之為絕緣特性試驗(yàn)，表示處于低電壓環(huán)境內(nèi)的高壓電氣設(shè)備能夠完成絕緣特性的有效測(cè)試，且絕緣體不會(huì)產(chǎn)生絲毫損傷。開展絕緣試驗(yàn)，能夠及時(shí)找出存在于設(shè)備絕緣內(nèi)部的缺陷并予以正確判斷，如介質(zhì)損耗原因和絕緣電阻原因等[1]。后者又稱之為絕緣耐壓試驗(yàn)，指的是對(duì)各類過(guò)電壓下的絕緣設(shè)備承受能力進(jìn)行試驗(yàn)，如直流交流電壓和沖擊電壓等。之所以需要開展絕緣試驗(yàn)，根本在于正常運(yùn)行的高壓電氣設(shè)備很難有效規(guī)避外界自然或環(huán)境因素的影響，會(huì)在一定程度上損害自身絕緣系統(tǒng)。而為了達(dá)成保障高壓電氣設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的目標(biāo)，有必要找出具體的影響因素，并綜合性考慮設(shè)備的絕緣特性情況，依托全面深入的檢測(cè)，最大限度保障處于運(yùn)行過(guò)程中高壓電氣設(shè)備的穩(wěn)定性及成效。

2 高壓電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)種類

2.1 以影響程度為根據(jù)劃分

根據(jù)上文分析得知，根據(jù)試驗(yàn)中電壓的不同，試驗(yàn)分為非破壞性與破壞性兩種。其中，前者絕緣特性試驗(yàn)?zāi)軌虮ＷC電氣設(shè)備絕緣體不受到絲毫影響。該方法作為常見絕緣試驗(yàn)方法之一，主要是在低壓及非腐蝕性環(huán)境下，通過(guò)試驗(yàn)明確設(shè)備內(nèi)部的絕緣狀況，諸如絕緣電阻及介質(zhì)損耗正切等試驗(yàn)。后者試驗(yàn)中存在較高電壓，在絕緣體內(nèi)缺陷判斷方面的優(yōu)勢(shì)更加顯著，然而該方法普遍會(huì)損害設(shè)備的絕緣性能，這也是其被稱作破壞性試驗(yàn)的緣由。運(yùn)用該方法時(shí)，主要是檢驗(yàn)高出規(guī)定電壓狀態(tài)下電氣設(shè)備的抗壓能力和電壓耐受能力，具體試驗(yàn)中，或多或少都會(huì)損壞設(shè)備的絕緣性能，但是卻能夠保障電氣設(shè)備的運(yùn)行處于正常。該試驗(yàn)包含了沖擊電壓和交流或直流電壓等試驗(yàn)。

2.2 以是否停電為根據(jù)劃分

處于停電狀態(tài)下的設(shè)備，可選擇上文所述的絕緣特性與絕緣耐壓試驗(yàn)方法開展診斷和檢測(cè)作業(yè)。值得一提的是，絕緣耐壓試驗(yàn)的開展必須建立在絕緣特性試驗(yàn)完成的基礎(chǔ)上。該方法中存在不確定性，通常無(wú)法將設(shè)備絕緣狀態(tài)連續(xù)反映出來(lái)，只能反映周期節(jié)點(diǎn)的絕緣狀況。

以帶電狀態(tài)下的設(shè)備為對(duì)象實(shí)施診斷檢測(cè)作業(yè)時(shí)，上述方法能直接且連續(xù)地反映出電氣設(shè)備在試驗(yàn)過(guò)程中的狀態(tài)，取得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)在可靠性和真實(shí)性方面更加突出，可為后期處理奠定牢固的基礎(chǔ)。

3 高壓電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)的影響因素

3.1 電壓的影響

電力系統(tǒng)中，電壓相當(dāng)重要，能夠嚴(yán)重影響試驗(yàn)結(jié)果。絕緣試驗(yàn)開展過(guò)程中，倘若有雜質(zhì)存在于主絕緣上或是出現(xiàn)了受潮的情況，電壓會(huì)產(chǎn)生一定變化，且互感器介損也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的變化[2]。之所以會(huì)出現(xiàn)此類變化，是因?yàn)榻涣麟妷菏闺x子在油中與紙間的遷移過(guò)程中受到纖維的阻攔，導(dǎo)致離子的運(yùn)動(dòng)速度與電壓成正比，隨著電壓增大，離子的運(yùn)動(dòng)速度也會(huì)加快，此時(shí)會(huì)相應(yīng)的減小介損值。

3.2 溫度的影響

高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)的影響因素中，溫度也很關(guān)鍵。環(huán)境條件相同的前提下，電流泄漏的可能性會(huì)隨著溫度的增加而加大。相對(duì)于避雷器實(shí)際阻性電流而言，溫度對(duì)電流的影響更為嚴(yán)重。一旦電壓偏高，溫度環(huán)境條件下有可能出現(xiàn)電流泄漏的情況，甚至還會(huì)造成破壞性影響，嚴(yán)重阻礙絕緣試驗(yàn)的順利開展。為了消除或避免此類情況，一般需要合理控制溫度。當(dāng)出現(xiàn)超出標(biāo)準(zhǔn)值范圍的溫度時(shí)，應(yīng)由人工操作的方式及時(shí)解決，以便最大限度規(guī)避出現(xiàn)此類情況。

3.3 誤差的影響

實(shí)施絕緣試驗(yàn)時(shí)，盡管無(wú)法有效規(guī)避誤差引起的影響，但卻能將誤差控制在允許范圍內(nèi)，盡可能降低試驗(yàn)因其受到的影響。有關(guān)介質(zhì)損耗測(cè)量的實(shí)踐過(guò)程中，為了取得準(zhǔn)確性更高的結(jié)果，在調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)條件的基礎(chǔ)上，也應(yīng)當(dāng)運(yùn)用互感器二次獲取。

4 高壓電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)技術(shù)

高壓電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)開展過(guò)程中可供使用的8種技術(shù)如圖1所示。

圖1 高壓電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)技術(shù)

4.1 工頻交流耐壓試驗(yàn)技術(shù)

該試驗(yàn)技術(shù)是以電氣設(shè)備為對(duì)象，在數(shù)倍于其自身額定電壓的工頻試驗(yàn)電壓作用下考核絕緣性能。通常情況下，該試驗(yàn)的實(shí)施時(shí)間是參照1 min的標(biāo)準(zhǔn)，出場(chǎng)試驗(yàn)和廠家型式等方面會(huì)將此類試驗(yàn)當(dāng)作首要選擇[3]。普通工頻交流耐壓試驗(yàn)的開展，旨在明確找出設(shè)備集中性缺陷和絕緣強(qiáng)度。而當(dāng)前時(shí)代誕生了更先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，使得該試驗(yàn)技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中具備了更豐富的功能。

4.2 直流耐壓試驗(yàn)技術(shù)

該試驗(yàn)技術(shù)表示將直流電壓施加在待試驗(yàn)的對(duì)象中，在電壓的不斷調(diào)整下觀察設(shè)備中電流的通過(guò)情況，同時(shí)進(jìn)行絕緣電阻的試驗(yàn)。直流耐壓試驗(yàn)中，一般都存在較高水平的電壓，能準(zhǔn)確找出存在缺陷的局部位置。具體試驗(yàn)中，一般會(huì)同時(shí)應(yīng)用泄漏電流實(shí)驗(yàn)。該試驗(yàn)的開展涉及了較輕便的試驗(yàn)設(shè)備，基本上不會(huì)損壞設(shè)備絕緣性能，同時(shí)還能準(zhǔn)確找出有絕緣缺陷存在的設(shè)備局部位置。然而，就絕緣考驗(yàn)?zāi)芰?lái)看，該方法相對(duì)于交流耐壓試驗(yàn)而言仍有一定不足。

4.3 絕緣電阻吸收試驗(yàn)技術(shù)

利用該試驗(yàn)技術(shù)測(cè)試絕緣電阻時(shí)，通常會(huì)應(yīng)用既具備固定輸出電壓又能直接獲取讀數(shù)的儀表。具體試驗(yàn)中，加壓60 s后的讀數(shù)便可看作是設(shè)備絕緣電阻。該讀數(shù)除以15 s后，便能獲取設(shè)備絕緣電阻比值，一般是通過(guò)吸收比試驗(yàn)進(jìn)行。該試驗(yàn)在大型機(jī)電設(shè)備、變壓器絕緣局部缺陷以及受潮程度檢測(cè)中的應(yīng)用相當(dāng)普及。試驗(yàn)中，倘若出現(xiàn)了常溫狀態(tài)下未能達(dá)到1.3吸收比的情況，那么就能得出高壓電氣設(shè)備絕緣局部有受潮情況的結(jié)論。

4.4 介質(zhì)損耗因數(shù)試驗(yàn)技術(shù)

該試驗(yàn)不僅能夠準(zhǔn)確反映絕緣損耗參數(shù)及特征，而且還能查驗(yàn)電氣設(shè)備整體有無(wú)絕緣老化變質(zhì)及受潮程度等情況，此外還能查驗(yàn)小型高壓電氣設(shè)備絕緣缺陷。該技術(shù)實(shí)踐運(yùn)用中，由于對(duì)待測(cè)樣品的尺寸及測(cè)試電壓沒有特定要求，且對(duì)電氣設(shè)備絕緣情況判斷的結(jié)果相當(dāng)準(zhǔn)確有效，因此應(yīng)用相當(dāng)廣泛。值得一提的是，利用該試驗(yàn)技術(shù)展開試驗(yàn)時(shí)，有必要合理控制大氣相對(duì)濕度，保持干燥的絕緣表面及較高的潔凈度，并且測(cè)試空間環(huán)境內(nèi)切忌存在任意的干擾因素。

4.5 色譜測(cè)試技術(shù)

該測(cè)試技術(shù)是以絕緣油中含有的不同量的烴類或氫氣氣體為根據(jù)，綜合判斷設(shè)備的絕緣性能[4]。當(dāng)設(shè)備中出現(xiàn)局部發(fā)熱或放電的情況時(shí)，會(huì)在一定程度上改變絕緣油內(nèi)氣體的比例，此時(shí)依托色譜測(cè)試檢測(cè)氣體比例，便能準(zhǔn)確判斷出絕緣的實(shí)際狀況，同時(shí)還能有效判斷故障程度。

4.6 局部放電測(cè)試技術(shù)

有間隙或氣泡存在于絕緣體，且達(dá)到一定數(shù)值的電氣強(qiáng)度后，會(huì)產(chǎn)生局部發(fā)熱和放電等狀況，此時(shí)絕緣體基本上都會(huì)出現(xiàn)一定的損壞，甚至?xí)a(chǎn)生擊穿情況。通過(guò)該技術(shù)對(duì)絕緣體內(nèi)部是否存在空隙和氣泡的情況展開試驗(yàn)，即可準(zhǔn)確把握絕緣體內(nèi)部的基本情況，并提醒相關(guān)人員盡快處理，保障設(shè)備的正常運(yùn)行。

4.7 實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)及紅外線診斷

實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)能徹底規(guī)避在復(fù)雜環(huán)境下阻礙絕緣試驗(yàn)順利實(shí)施的因素，并且通過(guò)在高壓電氣設(shè)備運(yùn)行中應(yīng)用該技術(shù)，還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣部分有可能出現(xiàn)或已出現(xiàn)的部分情況，及時(shí)警示相關(guān)人員。而紅外線診斷技術(shù)使用中，無(wú)需將高壓電氣設(shè)備停運(yùn)，無(wú)需直接性接觸設(shè)備，也不用解體高壓電氣設(shè)備，故而使用相當(dāng)簡(jiǎn)便，且效率極高。

5 高壓電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)關(guān)鍵技術(shù)

5.1 診斷技術(shù)

電力系統(tǒng)整體中，高壓設(shè)備屬于關(guān)鍵的一個(gè)成分，很大程度上決定了電力系統(tǒng)整體運(yùn)行情況。一旦設(shè)備性能發(fā)揮受到影響，電力系統(tǒng)必然無(wú)法實(shí)現(xiàn)滿足安全標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)行，且有發(fā)生事故的可能性。在高壓電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)中運(yùn)用診斷技術(shù)能夠有效保護(hù)設(shè)備，促進(jìn)其應(yīng)有作用的正常發(fā)揮。在設(shè)備診斷初期通過(guò)運(yùn)用該技術(shù)，能向工作人員傳遞設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)和質(zhì)量等信息，幫助工作人員準(zhǔn)確分析和判斷并全面把握設(shè)備的運(yùn)行情況。如此一來(lái)，即可在確保設(shè)備健康穩(wěn)定且正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上順利完成設(shè)備絕緣性能實(shí)驗(yàn)。在分析試驗(yàn)結(jié)果后，能找出潛在隱患并擬定針對(duì)性的完善方法，最終提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

5.2 改造技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)旨在改造高壓電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)，提升設(shè)備的絕緣性能。通常情況下，該技術(shù)應(yīng)用于高壓電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)完成之后。一旦發(fā)生故障后，個(gè)別沒有安裝報(bào)警裝置的高壓電氣設(shè)備無(wú)法將信息及時(shí)傳遞至外部，而且如果工作人員在試驗(yàn)環(huán)節(jié)中的關(guān)注度不足，將有可能發(fā)生持續(xù)性破壞，進(jìn)而導(dǎo)致試驗(yàn)?zāi)康臒o(wú)法達(dá)成。設(shè)置了報(bào)警裝置后，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題后能及時(shí)向工作人員發(fā)出警示，幫助他們盡快采取針對(duì)性的措施，從而保障設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定與健康。

5.3 模擬技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)建立在計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)控制管理整個(gè)絕緣試驗(yàn)，能夠更科學(xué)地規(guī)劃和調(diào)配絕緣試驗(yàn)操作秩序。通過(guò)運(yùn)用該技術(shù)，能夠保障中小型及大型高壓電氣設(shè)備順利完成絕緣試驗(yàn)。試驗(yàn)的實(shí)踐過(guò)程中，通過(guò)發(fā)揮該技術(shù)的自身優(yōu)勢(shì)，能夠演示和預(yù)試試驗(yàn)過(guò)程，這樣一來(lái)能為開展高壓電氣設(shè)備絕緣試驗(yàn)提供更具全面性和科學(xué)性的指導(dǎo)意見，從而有效規(guī)避各類風(fēng)險(xiǎn)，最終為高壓電氣設(shè)備的運(yùn)行提供更可靠的保障。

6 結(jié) 論

綜上所述，開展絕緣試驗(yàn)?zāi)転楦邏弘姎庠O(shè)備運(yùn)行提供穩(wěn)定性保障，能提前預(yù)防或快速解決絕緣部位可能出現(xiàn)的故障，促使設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行，并能緩解電氣設(shè)備工作人員的工作壓力，突出了在我國(guó)電力工作中開展高壓絕緣試驗(yàn)的重要性。相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)不斷深入探索，研究絕緣新技術(shù)，為電力工業(yè)的發(fā)展奠定牢固的基礎(chǔ)。