鐵路牽引變電所電氣絕緣試驗淺析

帥磊君

摘要：電氣設備絕緣實驗是為了檢查電氣設備的運行狀況，防止設備在變電和輸電過程中發生故障引起事故，以確保電車正常安全的運行。文章主要分析了鐵路牽引變電所電氣設備絕緣試驗的基本理念和面臨的問題，并對如何避免試驗中的各種問題提出了相應的建議。

關鍵詞：鐵路牽引變電所；電氣設備絕緣試驗；輸電安全

中圖分類號：U224 文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2012）01-0046-02

鐵路牽引變電所的主要功能是將110～330kV三相高壓交流電轉變為27.5kV或55kV的單相的交流電，之后通過饋線送電到接觸網，以供給電力機車取電運行，達到為電力為列車供電的目的。電氣設備絕緣實驗是為了檢查電氣設備的運行狀況，防止設備在變電和輸電過程中發生故障引起事故，以確保電車正常安全的運行。

一、鐵路牽引變電所電氣設備絕緣試驗的概念

（一）鐵路牽引變電所的職能

牽引變電所補充電力動能列車在運行中電能的損失，所以變電所的電力設備的運行不僅關系著電力系統的正常運行，更關系著鐵路系統中的人民生命和財產安全。

（二）電氣絕緣試驗的概念

電氣絕緣試驗是電力設備維護的主要方式，目的是發現電氣設備存在的絕緣缺陷，在電氣設備絕緣試驗中，采取保護性和破壞性兩種試驗方法。

第一種為保護性的試驗內容，包括：絕緣電阻、吸收比、極化指數、介質損耗角正切值以及電容量等，是通過較低的電壓對設備進行檢測。

第二種是基于交流或直流的耐壓檢測的破壞性試驗。此方法使用高電壓，充分模擬電氣設備正常運行時的狀況，是對電氣設備絕緣強度嚴格的檢驗，但是同時由于電壓較高，也有可能會出現絕緣層被擊穿或者損壞的現象。

二、變電站電氣試驗設備現狀與試驗方式

（一）設備現狀

1．高壓程控電氣試驗車。高壓程控電氣試驗車的載體主要是改造完成后的中型客車，其測試系統固定在客車上，可以方便地到達試驗地點并進行電氣試驗。產品主要包括：前端測試單元、測試通道控制單元和數據通道等，方便地進行各種測試。測試時，可以使用電纜，使需要測試的設備與電纜相連，然后將試驗的結果進行記錄，由于高壓程控電氣試驗車是自動化試驗設備，省去了很多其它的步驟，操作上十分簡單。同時也存在著自身的缺點：價格昂貴。因此還沒有得到普及。

2．常規試驗設備。目前多數高壓電氣試驗設備采用的是傳統試驗設備，缺點是不能完成自動化測試功能，且體積較大，攜帶不方便，并且沒有和計算機相連的接口，其試驗數據不能導出，不能對數據進行更詳細的分析。此外，傳統的試驗設備需要人工進行操作，人為的誤差大，容易致使結果的偏差。

（二）電氣試驗方式

1．變壓器線圈直流電阻測試。直流電阻測試主要判斷線圈內部接頭、引線與線圈接頭、分接開關與引線的焊接質量，分接開關各個分接位置及載流部分有無開路和短路情況。測量使用的儀器：測試變壓器線圈直流電阻采用電橋法，對于小于100電阻的多采用雙臂電橋，也稱為凱爾文橋；大于100電阻的采用單臂電橋，又稱惠斯登電橋。測量方法：測量線圈的直流電阻應在引線端上接線，測出分接開關上所有位置上的直流電阻，如有中性點引出端測線直流電阻，無中性點引出端測線直流電阻。

2．變壓器變比的測量。測量變比的目的：驗證變壓器的電壓變換是否符合規定值，達到設計值；開關各引出線的接線是否正確，可初步判斷變壓器是否存在匝間短路現象等。測量使用的儀器：電壓表比較法、電橋法（如：QJ35型電橋）、新型的、電腦控制式的、多功能的變壓器變比數字式電橋。測量方法：電壓表法。（1）在變壓器一次側加入380V電源，用三相開關控制，并在某線間接入一電壓表測其線電壓；在變壓器二次側接入一電壓表，測其相對應線電壓，合上開關后兩塊表同時讀數，得出的數值需經換算，換算后的數值為變壓器的變比。（2）換算的方法為以低壓側測試值為標準值，換算成二次側相當于400V時一次側的讀值，此時的讀值就是變比。變比的誤差為：測試的高壓值減去標準值的差值，再除以標準值約百分數則為此檔變比。

三、電氣設備絕緣試驗存在的問題

（一）電氣設備絕緣試驗的設備問題

目前，電氣設備絕緣試驗已經擁有了自動化和高效率的實驗設備，缺點是這種測試裝置造價昂貴，在條件較差的地方整車難以進入現場，在牽引變電所絕緣試驗中難以普及。

（二）引線所引起的電氣試驗數據失實問題

在對電氣設備進行測試的時候，應注意引線對于測試結果的影響。比如避雷器在進行一次電氣設備絕緣試驗的時候，使測試的電壓維持在75%一毫安下直流電壓的電壓值，當引線的接頭還保留在避雷器上的時候，即使不帶其他設備，該電壓下的泄漏電流可以達到80微安，而在同樣的條件下，拆除引線接頭以后，避雷器的泄漏電流僅為20微安。可見在實際測試中，引線的影響是很大的。

（三）電氣設備絕緣試驗有關電壓的問題

在進行電氣設備絕緣試驗的時候，介質的損耗會隨著試驗電壓的升高而減少。這種現象的原因是因為電壓在不斷升高的時候，對各元件之間的氧化層會隨之被融化，沒有了氧化層的阻礙，電阻就會減小，隨之介質的損耗也就減少了。而且，在進行電流電阻的測量時，由于轉子繞組存在著導線斷裂的現象，如果導線出現了斷裂，表面的氧化層就會形成電阻，從而也會使不同電壓下實驗的結果不相同。

（四）電氣設備絕緣試驗因天氣原因引起的問題

要考慮到電氣設備絕緣試驗的測試數據在測試的時候可能受到天氣的影響，這其中常見的影響因素主要是溫度和濕度兩點。在進行電氣試驗的時候，可能由于早晚溫差和濕差的原因導致白天的數據還是合格的，但是晚上的數據就不合格了的現象。

四、改進方法與對策

（一）改進完善檢測方法

在常規設備的基礎上可以開發一款高壓電氣設備的管理軟件并設計好傳統設備和計算機相連的接口，從而有效地提高工作效率。系統完成的主要功能是試驗人員在工作時按照系統的提示進行操作，在試驗的同時將相關數據實時地錄入計算機中，并對結果進行分析。用通用測試數據庫結構，使其符合現場常規組織方式，首先以站所名稱為第一級牽引，設備名稱（運行編號+設備類型）為第二級牽引，按照檢測的日期（年+月）為第三級牽引進行存儲管理。采用這種通用測試數據庫結構，便于管理和擴充，而且以站所為一單元，與其它站所無關，數據獨立性較強，減少因局部損壞引起的數據丟失，維護起來十分方便。數據庫的建立的原則：各變電所設獨立數據庫，一臺或同類型幾臺設備占用庫中一個記錄，一個測試項目占用記錄中若干字段。當用常規試驗設備對高壓電氣設備進行測試后，測試數據采用手動錄入計算機方式，管理程序能對原始測試數據進行換算、存儲、管理、分析、比較，既可以對照該設備歷次試驗結果，也可以對照同類設備或不同相別的試驗結果，根據變化規律和趨勢，經全面分析后作出判斷，以判斷被測設備是否合格。

（二）引線問題

在測量的過程中，要注意引線的問題，絕緣試驗原則上要將被試品上所有外接連線全部拆除。

（三）電壓的問題

進行多次測量，不同電壓環境下多次測量綜合評估。電壓包括電壓源和試驗電壓選擇。電壓源要求盡可能的穩定，并且容量及電源線要足夠大。電源電壓和頻率波動過大會影響讀數，以致檢測數據不穩定、不真實；試驗電壓的高低要考慮既能真實反應被試品的絕緣狀況，又不影響電壓源的容量及現場試驗的安全。要考慮全面介質對實驗的影響以及氧化膜的問題。

參考文獻

[1]黃建華．變電站高壓電氣設備狀態檢修的現狀及其發展[J]．變壓器，2002，（S1）.

[2]胡會軍．我國高壓開關設備現狀及發展方向[J]． 電器工業，2005，（6）.

（責任編輯：陳 倩）