高壓電器設(shè)備絕緣試驗(yàn)技術(shù)與應(yīng)用

鄭淑軍 李鐵軍

(1.平高集團(tuán)有限公司，河南 平頂山 467099;2.中國平煤神馬能源化工集團(tuán)有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467099)

對(duì)高壓電器設(shè)備而言，如若絕緣工作做得不到位，極有可能引發(fā)停電甚至更大的用電事故，這將對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)生活帶來突然的、不利的影響。可是，實(shí)際情況是，在有些情況下，由于電力系統(tǒng)運(yùn)行的特殊要求，部分電力設(shè)備難以通過停電的方式完成預(yù)防性的試驗(yàn)，而這種主觀或者客觀上的漏試或超周期測試是不利于發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備中的缺陷和安全隱患的[1]。對(duì)電力設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)而言，其周期相對(duì)較長，一般為一年。因此，當(dāng)設(shè)備帶電運(yùn)行時(shí)，一旦產(chǎn)生了設(shè)備缺陷，極有可能引發(fā)設(shè)備故障，更大的事故與財(cái)產(chǎn)損失就有可能發(fā)生。此外，電力系統(tǒng)的預(yù)防性試驗(yàn)在通常情況下任務(wù)強(qiáng)度較大，無法保證對(duì)每臺(tái)電力設(shè)備的全面試驗(yàn)與分析，也就難以就此作出科學(xué)的判斷。而隨著我國電力事業(yè)的不斷發(fā)展，社會(huì)對(duì)電力的需求量和需求種類不斷提高和豐富，各類高壓電器設(shè)備不斷呈現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)等相關(guān)領(lǐng)域。而為了實(shí)現(xiàn)高壓電器設(shè)備的順利安全運(yùn)行，對(duì)其進(jìn)行安全試驗(yàn)是十分必要的，而絕緣試驗(yàn)便是電網(wǎng)工程建設(shè)中必不可少的重要環(huán)節(jié)，只有完成了試驗(yàn)操作的設(shè)備才能被用于實(shí)際的生產(chǎn)、生活之中。為此，本文首先闡述了高壓電器設(shè)備絕緣試驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)，然后對(duì)可能產(chǎn)生影響的因素進(jìn)行分析，最后，從多個(gè)角度給出了高壓電器設(shè)備實(shí)際應(yīng)用中的注意事項(xiàng)。旨在通過本文的工作，為時(shí)下我國高壓電器設(shè)備的絕緣試驗(yàn)與應(yīng)用提供一定的可供借鑒的信息。

1 高壓電器設(shè)備絕緣試驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 診斷技術(shù)

不可否認(rèn)，高壓電器設(shè)備的性能對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行的質(zhì)量產(chǎn)生著直接的重大的影響，如果設(shè)備的性能得不到要求，或者存在一定的安全隱患，只要條件成熟，就極有可能引發(fā)安全事故。因此，在高壓電器的絕緣試驗(yàn)中需要將監(jiān)測和診斷技術(shù)引入其中，這樣不但可以協(xié)助電力人員能夠相對(duì)及時(shí)的掌握高壓電器設(shè)備的運(yùn)行情況，還能為此作出相應(yīng)的預(yù)案，在維持高壓電器設(shè)備正常運(yùn)行的前提下，完成對(duì)儀器設(shè)備的安全監(jiān)測。

1.2 改造技術(shù)

在高壓電器設(shè)備絕緣試驗(yàn)中，改造技術(shù)的實(shí)施往往發(fā)生在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，這種于試驗(yàn)后才采取的技術(shù)方案主要用于對(duì)高壓電器設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與改進(jìn)，使電力系統(tǒng)中的絕緣能力得到進(jìn)一步的加強(qiáng)[2]。倘若在絕緣試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了高壓電器設(shè)備正在超負(fù)荷運(yùn)行，則極易引發(fā)安全事故，而在缺乏提前報(bào)警功能的情況下，電力設(shè)備的受損程度會(huì)不斷擴(kuò)大。為此，需要通過添加報(bào)警裝置改造高壓設(shè)備，以便及時(shí)感應(yīng)到系統(tǒng)中的異常信號(hào)，并及時(shí)進(jìn)行搶修處理。

1.3 模擬技術(shù)

模擬技術(shù)指的是將計(jì)算機(jī)看做是整個(gè)試驗(yàn)工程的管理和控制中心，以此完成對(duì)絕緣試驗(yàn)操作秩序的科學(xué)規(guī)劃與調(diào)配。這種技術(shù)能夠適用于中小型的高壓電器設(shè)備和大型的高壓電器設(shè)備，在試驗(yàn)的過程中都可以通過這一技術(shù)對(duì)工程建造的過程進(jìn)行演示和預(yù)試。這樣一來，高壓電器設(shè)備施工現(xiàn)場中可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)就有可能被提前預(yù)知，為高壓電器設(shè)備的試驗(yàn)提供科學(xué)的指導(dǎo)。

1.4 調(diào)試技術(shù)

調(diào)試技術(shù)指的是在高壓電器設(shè)備正式運(yùn)行之前，完成對(duì)該類設(shè)備運(yùn)行流程的模擬操作和調(diào)試，目的在于通過模擬操作將設(shè)備元器件中存在的安全隱患及時(shí)的反饋出來。這是因?yàn)椋邏弘娖鏖_關(guān)等設(shè)備容易受到自然因素的影響，大風(fēng)、持續(xù)的降雨，以及雪冰等自然災(zāi)害都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響[3];此外，對(duì)戶內(nèi)和戶外電器開關(guān)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，還能發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)品性能的差異之處，得出一些開關(guān)設(shè)備抗寒和抗高溫的性能特征，選擇更加適合露天作業(yè)的產(chǎn)品。

2 高壓電器設(shè)備絕緣的影響因素分析

2.1 電壓因素

這一因素對(duì)于高壓電器絕緣試驗(yàn)的影響也是十分明顯的——如果主絕緣嚴(yán)重受潮或者其中含有離子型雜質(zhì)之時(shí)，互感器的介損值將會(huì)隨著試驗(yàn)電壓的不斷升高而產(chǎn)生具有一定差異的變化情況。其中的原因在于，由于交流電壓的存在，離子在紙層間和在油中的遷移過程被纖維所阻攔——在較低電壓時(shí)，離子的運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)較慢，產(chǎn)生的遷移較小;相反，電壓升高之后，離子運(yùn)動(dòng)速度也會(huì)相應(yīng)的加快，介損值也隨之減小。

2.2 溫度因素

通常情況下，油紙電容絕緣的介損值并不會(huì)對(duì)溫度的變化反應(yīng)過分靈敏。并且，大量的試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)——介損測量值良好的絕緣實(shí)驗(yàn)是不用進(jìn)行溫度換算的。可是，如果絕緣干燥處理的效果欠佳，油紙電容絕緣的介損值將對(duì)溫度變化表現(xiàn)出“積極”的反應(yīng)。而對(duì)于絕緣溫度系數(shù)而言，其發(fā)揮作用的大小主要決定于絕緣本身的型式、大小與絕緣狀況。而對(duì)于特定的電壓等級(jí)與絕緣設(shè)計(jì)，因?yàn)榻^緣劣化將會(huì)致使溫度系數(shù)的增加，tgδ值的溫度非線性與靈敏度都會(huì)得到不同程度的增加。

2.3 濕度因素

作為一個(gè)常識(shí)性的問題，大氣濕度與表面污穢程度會(huì)對(duì)泄漏電流產(chǎn)生較大的影響，這一影響甚至?xí)h(yuǎn)遠(yuǎn)的超過避雷器的實(shí)際阻性電流。而高壓電器設(shè)備的表面泄漏程度也會(huì)對(duì)介損測量產(chǎn)生影響，致使介損測試結(jié)果嚴(yán)重偏離正常水平。濕度和高壓電器設(shè)備表面的污穢程度會(huì)對(duì)設(shè)備的泄漏電流產(chǎn)生直接的影響，甚至?xí)谳^高的電壓下，產(chǎn)生破壞性的影響，直接關(guān)系到設(shè)備絕緣試驗(yàn)的正常進(jìn)行。因此，在一般預(yù)防性試驗(yàn)中，要保持瓷套表面的干凈和清潔，最好將相對(duì)濕度保持在65%之下，如果超過了這一溫度，應(yīng)該采取進(jìn)一步的處理措施，降低危險(xiǎn)發(fā)生的頻率[4]。

2.4 誤差因素

在高壓電器設(shè)備的絕緣試驗(yàn)中，誤差因素也是十分重要的。在介質(zhì)損耗測量過程中，需要選擇電壓向量作為基準(zhǔn)信號(hào)，基準(zhǔn)信號(hào)需要施加在試品兩端的電壓。在絕緣試驗(yàn)的過程中，一般要利用現(xiàn)場情況，在電壓互感器的二次側(cè)獲取。而電壓互感器的測量精度和二次側(cè)負(fù)荷的高低關(guān)聯(lián)。而隨著變電站運(yùn)行方式的差異，二次側(cè)負(fù)荷也會(huì)產(chǎn)生變化，而這一定會(huì)導(dǎo)致角誤差的改變。

3 高壓電器設(shè)備絕緣試驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用

在實(shí)際操作中，高壓電器設(shè)備絕緣試驗(yàn)的操作人員不但要在試驗(yàn)環(huán)節(jié)采取先進(jìn)的措施，還應(yīng)該注意到高壓電器設(shè)備在使用中的安全措施，最大限度的限制安全意外的發(fā)生。在實(shí)際應(yīng)用中，安全事故注意事項(xiàng)一般體現(xiàn)在以下方面:人員保護(hù)、檢修質(zhì)量和異常響聲:(1)保護(hù)人員。按照交流和直流電壓的差異，高壓電器設(shè)備的電壓范圍較高，帶點(diǎn)作業(yè)是容易引發(fā)安全意外事故的。因此，不論是戶外還是室內(nèi)操作，當(dāng)接觸高壓電器時(shí)，一定要配備相應(yīng)的安全防護(hù)工具，那些參與到高壓設(shè)備檢修人員，需要穿電絕緣服、絕緣帽和絕緣手套，使其避免和設(shè)備接觸而觸電;(2)質(zhì)量檢修。控制檢修質(zhì)量是提高高壓電器設(shè)備安全運(yùn)行的基本前提。如果電器設(shè)備因檢修不徹底，將會(huì)產(chǎn)生不同程度的安全隱患，極大的嚴(yán)重阻礙電網(wǎng)的供電和輸電的作業(yè)。為此，需要在足夠干燥的環(huán)境下進(jìn)行拆裝檢修，防止雜質(zhì)和水分進(jìn)入設(shè)備;(3)響聲異常。如果設(shè)備在正常運(yùn)行下出現(xiàn)了異常響聲，將是某個(gè)元器件出現(xiàn)故障的前兆，此時(shí)應(yīng)該引起電力施工人員的高度重視。其中，如果高壓電器設(shè)備存在放電問題，且伴有異常細(xì)微聲響，應(yīng)該判斷其響聲來源，同時(shí)配合放電測量數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行綜合判斷。

4 結(jié)束語

近幾年來，高壓電器設(shè)備的絕緣實(shí)驗(yàn)技術(shù)不斷受到人們的重視。為了提高實(shí)驗(yàn)的有效性，準(zhǔn)確的判斷出設(shè)備的狀態(tài)，除了要提高絕緣試驗(yàn)系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和抗干擾能力外，還應(yīng)該對(duì)影響絕緣試驗(yàn)數(shù)據(jù)的因素進(jìn)行深入的研究和分析，最大限度的減少人為的和客觀的誤差，通過要對(duì)難以減小的誤差進(jìn)行精確的估計(jì)和修正，以便得到可以反映高壓電器設(shè)備的真實(shí)信息。

[1]Pons A et al.Electrical endurance and reliability of circuit-breaker common experience and practice of two utilities，IEEE Trans on Power delivery，2011(1):168.

[2]魏順和.高壓電器設(shè)備絕緣試驗(yàn)技術(shù)研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2012(18):46-47.

[3]袁紅波，王紅斌.高壓設(shè)備絕緣在線監(jiān)測影響因素分析[J].華北電力技術(shù)，2002(6):41-43.

[4]Ramu T S.On the estimation of life of power apparatus insulation under combined electrical and thermal stress.IEEE Trans EI，2005(1):70.