高壓電力設(shè)備絕緣試驗(yàn)及安全措施探討

宋桃

廣東威恒輸變電工程有限公司 廣東 佛山 528200

引言

隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，高壓電力設(shè)備在能源輸送和分配中扮演著至關(guān)重要的角色。然而，高壓電力設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性對電網(wǎng)的運(yùn)行和人員的生命財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要。絕緣作為高壓電力設(shè)備運(yùn)行的核心保障，其性能的可靠性和穩(wěn)定性直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性與持續(xù)性。為確保高壓電力設(shè)備的運(yùn)行安全，要對相關(guān)的安全措施進(jìn)行深入探討，以最大限度地減少高壓電力設(shè)備故障可能造成的損失。

1 電力設(shè)備高壓絕緣試驗(yàn)的主要類型

1.1 絕緣電阻試驗(yàn)

絕緣材料具有較高的電阻，因此能有效地阻擋電流的流動(dòng)。當(dāng)施加高壓電源于絕緣系統(tǒng)時(shí)，如果絕緣材料良好，電流的流動(dòng)會(huì)被有效地限制在一個(gè)很低的水平上，導(dǎo)致電阻值較大。反之，如果絕緣材料存在缺陷或受損，電流會(huì)在絕緣系統(tǒng)中產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，導(dǎo)致電阻值降低。測試時(shí)施加的高壓電源會(huì)根據(jù)被測試設(shè)備的額定電壓和設(shè)備類型來確定，測試時(shí)間也需要合理設(shè)置，并且讓測試儀器實(shí)時(shí)監(jiān)測電阻值的變化，將結(jié)果記錄下來。絕緣電阻試驗(yàn)在電力設(shè)備的生產(chǎn)和運(yùn)維過程中起著重要作用，它可以幫助生產(chǎn)廠家確認(rèn)設(shè)備絕緣系統(tǒng)的質(zhì)量，確保設(shè)備在交付給用戶之前符合相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求[1]。同時(shí)，在設(shè)備投入運(yùn)行后，定期進(jìn)行絕緣電阻試驗(yàn)也是一種有效的維護(hù)手段，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣系統(tǒng)的缺陷和故障，避免因絕緣故障引發(fā)的事故和損失。

1.2 絕緣預(yù)防性試驗(yàn)

高壓電源產(chǎn)生的電場和電壓梯度會(huì)對絕緣系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電壓應(yīng)力，如果絕緣系統(tǒng)存在缺陷或不足，可能導(dǎo)致電弧放電或絕緣擊穿。通過監(jiān)測電流的變化和放電現(xiàn)象，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣系統(tǒng)的異常情況，預(yù)防潛在的故障和事故。絕緣預(yù)防性試驗(yàn)根據(jù)設(shè)備的不同類型和用途，可以采用不同的試驗(yàn)方法和參數(shù)。例如，對于高壓輸電線路和變電站設(shè)備，可以采用交流高壓試驗(yàn)，以模擬系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的電壓沖擊情況。而對于某些特殊設(shè)備，如雷電沖擊裝置、開關(guān)設(shè)備等，可能需要進(jìn)行脈沖電壓試驗(yàn)，以模擬雷電等意外電壓沖擊。制造廠家需要驗(yàn)證設(shè)備絕緣系統(tǒng)的質(zhì)量和設(shè)計(jì)是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，確保設(shè)備在交付給用戶前達(dá)到預(yù)期的絕緣性能，避免因絕緣故障而引發(fā)的安全隱患和電力系統(tǒng)的連鎖故障。

1.3 交流耐壓試驗(yàn)

交流耐壓試驗(yàn)主要分為耐壓試驗(yàn)和耐漏電流試驗(yàn)兩個(gè)階段，耐壓試驗(yàn)是在一定的試驗(yàn)電壓下，觀察設(shè)備絕緣是否能夠承受住高壓的作用而不發(fā)生擊穿現(xiàn)象，測試其絕緣強(qiáng)度。而耐漏電流試驗(yàn)則是在特定電壓下，通過測量設(shè)備表面的漏電流來評(píng)估其絕緣性能，確保漏電流在安全范圍內(nèi)。試驗(yàn)結(jié)束后，還需對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和記錄，以便于后續(xù)對設(shè)備絕緣性能的評(píng)估和潛在問題的分析。交流耐壓試驗(yàn)對于不同類型的電力設(shè)備有不同的要求和標(biāo)準(zhǔn)，例如變壓器、斷路器、電纜等。因此，在進(jìn)行試驗(yàn)前，需要仔細(xì)研究設(shè)備的相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，確保試驗(yàn)符合相關(guān)要求，操作人員在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)也要嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程。

2 電力設(shè)備高壓絕緣試驗(yàn)存在的問題

2.1 觸電問題

在高壓試驗(yàn)中，電力設(shè)備需要承受巨大的電壓和電場，如果存在絕緣缺陷，如裂紋、氣泡或局部損壞，電場很大可能會(huì)出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，加劇絕緣的惡化，甚至引發(fā)觸電事故。此外，設(shè)備的絕緣材料可能存在質(zhì)量問題，如不合格的絕緣材料或制造工藝不當(dāng)，也會(huì)增加設(shè)備在高壓環(huán)境下發(fā)生觸電的風(fēng)險(xiǎn)。高壓絕緣試驗(yàn)通常在專用試驗(yàn)場地進(jìn)行，試驗(yàn)設(shè)備復(fù)雜，環(huán)境復(fù)雜，如果沒有建立完善的安全管理體系，人員在試驗(yàn)過程中會(huì)處于高壓環(huán)境中長時(shí)間工作，增加了意外觸電的可能性[2]。一旦發(fā)生觸電情況，如果沒有及時(shí)有效的緊急救援措施，如缺乏急救人員或應(yīng)急設(shè)備，就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果的人身危險(xiǎn)事故發(fā)生。

2.2 中毒問題

由于試驗(yàn)條件特殊，試驗(yàn)場地通常密封性較好，有毒氣體難以及時(shí)排出，工作人員長時(shí)間暴露在高濃度有毒氣體中，極易引發(fā)中毒。且高壓絕緣試驗(yàn)涉及的設(shè)備種類繁多，每種設(shè)備的試驗(yàn)氣體和條件不同，而工作人員往往需要在短時(shí)間內(nèi)頻繁切換試驗(yàn)對象，相關(guān)人員無法快速適應(yīng)不同的有毒氣體，增加了中毒的風(fēng)險(xiǎn)。此外，雖然在試驗(yàn)過程中會(huì)采取一系列的防護(hù)措施，如佩戴防護(hù)面具和防護(hù)服等，但長時(shí)間的高強(qiáng)度工作容易讓工作人員疏忽一些細(xì)節(jié)，導(dǎo)致防護(hù)措施的松懈，進(jìn)而導(dǎo)致有毒氣體侵入呼吸系統(tǒng)，引發(fā)中毒現(xiàn)象。值得注意的是，有毒氣體對人體的損害往往是隱蔽的，工作人員可能在未察覺的情況下逐漸積累有毒物質(zhì)，使中毒癥狀逐漸顯現(xiàn)，給身體健康帶來不可逆轉(zhuǎn)的傷害[3]。

3 絕緣試驗(yàn)的方法研究

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，電壓水平和負(fù)荷不斷增加，高壓設(shè)備承受更大電壓和電流負(fù)荷，絕緣失效可能導(dǎo)致設(shè)備故障甚至事故，對人員和設(shè)備安全構(gòu)成潛在威脅。絕緣試驗(yàn)可及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備的絕緣問題，識(shí)別潛在風(fēng)險(xiǎn)，及時(shí)采取預(yù)防和維修措施，避免電氣設(shè)備損壞或事故的發(fā)生。這對于提高電力系統(tǒng)的可靠性、延長設(shè)備壽命以及節(jié)約維護(hù)成本都至關(guān)重要。

3.1 工頻交流試驗(yàn)系統(tǒng)

該試驗(yàn)系統(tǒng)通常由交流高壓發(fā)生器、電源變壓器、耐壓儀表和試驗(yàn)樣品組成。在試驗(yàn)過程中，首先將電源變壓器與交流高壓發(fā)生器相連接，形成合適的工頻交流高壓電源。然后，將試驗(yàn)樣品置于試驗(yàn)臺(tái)上，并將高壓電源的輸出端與試驗(yàn)樣品的絕緣部分連接。逐步調(diào)節(jié)高壓發(fā)生器的輸出電壓，使其逐漸接近設(shè)備的額定工作電壓值。在試驗(yàn)過程中，通過耐壓儀表實(shí)時(shí)監(jiān)測試驗(yàn)樣品的絕緣電阻，確保其在工頻交流高壓下表現(xiàn)穩(wěn)定可靠。

3.2 直流耐壓試驗(yàn)系統(tǒng)

直流耐壓試驗(yàn)系統(tǒng)是一種用于測試絕緣材料、電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)的關(guān)鍵性能的方法。該系統(tǒng)主要由直流高壓發(fā)生器、耐壓測試設(shè)備和數(shù)據(jù)記錄儀組成。在進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，首先需要將被測試設(shè)備與直流高壓發(fā)生器連接，并逐步升高電壓值，測試設(shè)備的絕緣性能將在高壓作用下被評(píng)估。系統(tǒng)會(huì)記錄測試過程中的電壓值、電流值和時(shí)間等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。通過該測試，可以發(fā)現(xiàn)絕緣材料的潛在缺陷，如孔洞、裂縫或污穢，以及可能存在的滲漏電流問題。這些問題可能導(dǎo)致設(shè)備故障、電氣火災(zāi)或其他安全隱患，因此直流耐壓試驗(yàn)是確保電力系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定的重要手段之一[4]。在進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，需要嚴(yán)格遵循操作規(guī)程，并確保測試設(shè)備和人員的安全。測試前應(yīng)對設(shè)備進(jìn)行全面檢查，防止電氣設(shè)備本身存在問題導(dǎo)致測試失效或發(fā)生事故。測試過程中要嚴(yán)密監(jiān)控電流和電壓值的變化，及時(shí)記錄數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)立即停止測試并排除故障。

3.3 0.1Hz超低頻交流耐壓試驗(yàn)系統(tǒng)

基于超低頻交流技術(shù)產(chǎn)生0.1Hz頻率的交流電壓，對被測試設(shè)備的絕緣進(jìn)行檢測。其工作原理是在超低頻下，絕緣材料的電荷遷移速度較慢，使電壓在設(shè)備內(nèi)部更容易分布均勻，有利于發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷。該測試系統(tǒng)主要包括以下組成部分：首先是超低頻交流發(fā)生器，其負(fù)責(zé)產(chǎn)生0.1Hz的交流電壓；然后是高壓升壓器，將電壓升高到被測試設(shè)備所需的耐壓等級(jí)。接下來是耐壓儀，用于監(jiān)測設(shè)備在耐壓測試過程中的電流和電壓變化情況；最后是數(shù)據(jù)記錄和分析單元，用于采集測試過程中的數(shù)據(jù)，并對測試結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)估。其優(yōu)勢在于其頻率較低，能夠更好地檢測設(shè)備的絕緣性能。由于頻率較低，電壓在設(shè)備內(nèi)部的分布更加均勻，使得潛在的絕緣缺陷更容易被發(fā)現(xiàn)。

3.4 高頻震蕩波（OSI）試驗(yàn)

使用高頻發(fā)生器產(chǎn)生頻率為數(shù)百兆赫茲至幾千兆赫茲的高頻電場，通過耦合裝置將電壓施加于被測設(shè)備上。試驗(yàn)中通常采用峰值電壓來表示試驗(yàn)電壓大小，其逐步增加直至達(dá)到設(shè)定值，以此來檢測設(shè)備在高頻電場下是否出現(xiàn)擊穿、泄漏或放電現(xiàn)象。試驗(yàn)的過程中，需要密切觀察設(shè)備的擊穿電壓（BDV）和擊穿頻率，即發(fā)生擊穿現(xiàn)象的次數(shù)。通過記錄設(shè)備在高頻電場下的擊穿電壓值，工程師可以了解其耐受能力，并據(jù)此設(shè)定合理的工作電壓范圍[5]。

4 高壓電力設(shè)備試驗(yàn)中的安全措施

高壓電力設(shè)備涉及高電壓和大電流，可能導(dǎo)致電擊和火災(zāi)等嚴(yán)重事故。采取安全措施，如穿戴防護(hù)裝備、使用遮擋和隔離裝置、遵循正確的操作程序等，可以降低事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，保護(hù)工作人員的生命和健康。

4.1 妥善的接地

接地是在設(shè)備與地面之間建立低阻抗的電氣連接，以確保任何潛在的電流能夠安全地通過地面回流，保護(hù)人員和設(shè)備免受電擊的危險(xiǎn)。在試驗(yàn)之前，必須仔細(xì)檢查和確保所有的接地連接都牢固可靠，沒有斷路或者松動(dòng)的現(xiàn)象。設(shè)備的接地線應(yīng)該與可靠的接地系統(tǒng)相連接，這個(gè)接地系統(tǒng)通常是通過地下埋設(shè)的導(dǎo)體或者接地網(wǎng)與自然地質(zhì)層相連，確保足夠的接地導(dǎo)電面積。在試驗(yàn)過程中，需要嚴(yán)格按照規(guī)程操作，確保接地導(dǎo)線良好連接且沒有腐蝕，同時(shí)還要檢測接地電阻，確保其處于安全范圍內(nèi)。當(dāng)試驗(yàn)設(shè)備需要移動(dòng)時(shí)，應(yīng)首先拆除接地線，并在移動(dòng)后及時(shí)重新建立接地。

4.2 避免放電反擊和感應(yīng)電擊的方式

放電反擊是指在高壓電力設(shè)備試驗(yàn)或操作過程中，當(dāng)電壓發(fā)生突然變化或設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，電荷會(huì)瞬間釋放，并形成一股強(qiáng)大的電流。感應(yīng)電擊是指在高壓電力設(shè)備附近，當(dāng)設(shè)備中傳輸?shù)碾娏鳟a(chǎn)生變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)電磁場。當(dāng)人體處于這樣的電磁場中時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用，可能導(dǎo)致人體內(nèi)產(chǎn)生電流，進(jìn)而引發(fā)觸電。在試驗(yàn)過程中，所有參與人員應(yīng)嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，并嚴(yán)禁在設(shè)備帶電狀態(tài)下進(jìn)行不必要的接觸。最好使用遙控設(shè)備或機(jī)械手來執(zhí)行試驗(yàn)，以降低直接接觸電源的風(fēng)險(xiǎn)。

4.3 做好絕緣隔離

按照《國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程（變電部分）》的要求，必須在試驗(yàn)現(xiàn)場建立符合標(biāo)準(zhǔn)的絕緣隔離區(qū)域。嚴(yán)格按照設(shè)備的絕緣等級(jí)進(jìn)行試驗(yàn)，不得超出額定電壓和電流范圍，以確保試驗(yàn)過程中不會(huì)產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)。在試驗(yàn)現(xiàn)場，應(yīng)設(shè)置遮攔的網(wǎng)孔，其高度要大于2m，直徑則要低于50mm，以防止未經(jīng)授權(quán)人員接近高壓設(shè)備，避免意外觸電事故的發(fā)生。

4.4 保持安全距離

最小的安全距離取決于設(shè)備的額定電壓和試驗(yàn)電流，對于額定電壓不超過1000V的設(shè)備，可將距離設(shè)置在1.5m以上。隨著設(shè)備的額定電壓增加，安全距離也應(yīng)相應(yīng)增加。為了更好地保護(hù)人員安全，安全距離也可以通過設(shè)備額定電壓和人體距離的百分比來確定。通常情況下，距離設(shè)備越遠(yuǎn)越安全。在進(jìn)行高壓電力設(shè)備試驗(yàn)時(shí)，距離設(shè)備的最佳實(shí)踐可能是將人員遠(yuǎn)離設(shè)備的輻射區(qū)，確保他們至少在安全距離范圍之外。

4.5 配置施工人員防護(hù)裝備

施工人員必須佩戴符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的個(gè)人防護(hù)裝備，其中，絕緣手套能有效隔離電流，保護(hù)手部免受電擊的危險(xiǎn)，而絕緣靴則可防止腳部因接觸帶電部件而發(fā)生電擊；絕緣服和防弧服具備阻燃性能，可在不干擾施工作業(yè)的前提下，降低因電弧產(chǎn)生的火焰和熱能對施工人員造成的傷害。

5 結(jié)束語

總而言之，通過絕緣電阻試驗(yàn)、絕緣預(yù)防性試驗(yàn)、交流耐壓試驗(yàn)等手段，可以及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備的絕緣問題，并及時(shí)采取預(yù)防和維修措施，保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，必須嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，做好接地、避免放電反擊和感應(yīng)電擊的方式、保持安全距離、配置施工人員防護(hù)裝備等安全措施，確保人員和設(shè)備的生命財(cái)產(chǎn)安全。