簡述高壓電氣設備試驗內容與原理

李政偉/黑龍江省送變電工程公司

簡述高壓電氣設備試驗內容與原理

李政偉/黑龍江省送變電工程公司

一、緒論

隨著電力工業的飛速發展，機組參數、系統電壓等級逐步提高，電氣設備的絕緣強度、系統過電壓的限制水平對系統安全經濟運行的影響日益突出。據統計，高壓電網的各種故障多是由于高壓電氣設備絕緣的損壞所致，因此了解設備絕緣特性，掌握絕緣狀況，不斷提高電氣設備絕緣水平是電力系統安全經濟運行的根本保證。

高壓電氣設備在運行中必須保持良好的絕緣，為此從設備的制造開始，要進行一系列絕緣測試。這些測試包括：在制造時對原材料的試驗、制造過程的中間試驗、產品的定性及出廠試驗、在使用現場安裝后的交接試驗、使用中為維護運行而進行的絕緣預防性試驗等。其中電氣設備的交接試驗和預防性試驗是兩類最重要的試驗，中華人民共和國電力行業標準和國家標準：DL/T596—2006《電力設備預防性試驗規程》和GB50150-2006《電氣設備交接試驗標準》詳細地介紹了各項試驗的內容和標準。

二、絕緣預防性試驗

電氣設備絕緣預防性試驗是保證設備安全運行的重要措施，通過試驗，掌握設備絕緣狀況，及時發現絕緣內部隱藏的缺陷，并通過檢修加以消除，嚴重者必須予以更換，以免設備在運行中發生絕緣擊穿，造成停電或設備損壞等不可挽回的損失。

絕緣預防性試驗可分為兩大類：一類是非破壞性試驗或稱絕緣特性試驗，是在較低的電壓下或用其他不會損壞絕緣的辦法來測量的各種特性參數，主要包括測量絕緣電阻、泄漏電流、介質損耗角正切值等，從而判斷絕緣內部有無缺陷。實驗證明，這類方法是行之有效的，但目前還不能只靠它來可靠的判斷絕緣的耐電強度。另一類為破壞性試驗或稱耐壓試驗，試驗所加電壓高于設備的工作電壓，對絕緣考驗非常嚴格，特別是揭露那些危險性較大的集中性缺陷，并能保證絕緣有一定的耐電強度，主要包括直流耐壓、交流耐壓、局部放電等。耐壓試驗的缺點是會給絕緣造成一定的損傷。

三、絕緣預防性試驗的基本原理

1.絕緣電阻的測試。絕緣電阻的測試是電氣設備絕緣測試中應用最廣泛，試驗最方便的項目。絕緣電阻值的大小，能有效地反映絕緣的整體受潮、污穢以及嚴重過熱老化等缺陷。絕緣電阻的測試最常用的儀表是絕緣電阻測試儀（兆歐表）。

絕緣電阻測試儀（兆歐表）通常有100V、250V、500V、1000V、2500V和5000V等類型。使用兆歐表應按照DL/T596-2006《電力設備預防性試驗規程》的有關規定。

2.泄漏電流的測試。一般直流兆歐表的電壓在2.5K V以下，比某些電氣設備的工作電壓要低得多。如果認為兆歐表的測量電壓太低，還可以采用加直流高壓來測量電氣設備的泄漏電流。當設備存在某些缺陷時，高壓下的泄漏電流要比低壓下的大得多，亦即高壓下的絕緣電阻要比低壓下的電阻小得多。

測量設備的泄漏電流和絕緣電阻本質上沒有多大區別，但是泄漏電流的測量有如下特點：

（1）試驗電壓比兆歐表高得多，絕緣本身的缺陷容易暴露，能發現一些尚未貫通的集中性缺陷（2）通過測量泄漏電流和外加電壓的關系有助于分析絕緣的缺陷類型，如圖1-1所示。

（3）泄漏電流測量用的微安表要比兆歐表精度高。

圖1-1 某設備絕緣泄漏電流曲線

3.介質損耗因數tgδ測試。 介質損耗因數tgδ是反映絕緣性能的基本指標之一。介質損耗因數tgδ反映絕緣損耗的特征參數，它可以很靈敏地發現電氣設備絕緣整體受潮、劣化變質以及小體積設備貫通和未貫通的局部缺陷。

介質損耗因數tgδ與絕緣電阻和泄漏電流的測試相比具有明顯的優點，它與試驗電壓、試品尺寸等因素無關，更便于判斷電氣設備絕緣變化情況。因此介質損耗因數tgδ為高壓電氣設備絕緣測試的最基本的試驗之一。

介質損耗因數tgδ可以有效的發現絕緣的下列缺陷：

（1）受潮；（2）穿透性導電通道；（3）絕緣內含氣泡的游離，絕緣分層、脫殼；（4）絕緣有臟污、劣化老化等。

4.直流耐壓試驗。 直流耐壓試驗電壓較高，對發現絕緣某些局部缺陷具有特殊的作用，可與泄漏電流試驗同時進行。

直流耐壓試驗與交流耐壓試驗相比，具有試驗設備輕便、對絕緣損傷小和易于發現設備的局部缺陷等優點。與交流耐壓試驗相比，直流耐壓試驗的主要缺點是由于交、直流下絕緣內部的電壓分布不同，直流耐壓試驗對絕緣的考驗不如交流更接近實際。

5.交流耐壓試驗。 交流耐壓試驗對絕緣的考驗非常嚴格，能有效地發現較危險的集中性缺陷。它是鑒定電氣設備絕緣強度最直接的方法，對于判斷電氣設備能否投入運行具有決定性的意義，也是保證設備絕緣水平、避免發生絕緣事故的重要手段。

交流耐壓試驗有時可能使絕緣中的一些弱點更加發展，因此在試驗前必須對試品先進行絕緣電阻、吸收比、泄漏電流和介質損耗等項目的試驗，若試驗結果合格方能進行交流耐壓試驗。否則，應及時處理，待各項指標合格后再進行交流耐壓試驗，以免造成不應有的絕緣損傷。

6.局放試驗。電力設備絕緣中部分被擊穿的電氣放電，可以發生在導體附近，也可以發生在其他的地方，稱為局部放電。通過局部放電試驗，能及時發現設備絕緣內部是否存在局放放電、嚴重程度及部位，及時采取處理措施，達到防患于未然的目的。

電氣設備的平板電極施加交流工頻電壓時，氣泡上電壓由電容進行分壓，并隨外施電壓變化而產生變化，當氣泡被擊穿時氣泡發生放電，并使氣泡中氣體電離，產生正負離子或電子，由于一次的放電時間很短，放電后的氣泡又會隨著電壓的升高出現第二次放電這樣在1/4周期內可能出現多次放電。

由于局部放電試驗的電壓相對高一些，所以局部放電是介于非破壞試驗和破壞試驗之間。當局部放電產生嚴重時屬于破壞性試驗，將絕緣由爬電尋致擊穿。而內部局部放電輕微時，屬于非破壞試驗。

總結：通過我們所掌握的上述各類的試驗項目和檢測手段，我們在實際應用中就可以發現并確定電氣設備內部是否存在問題，這些試驗利用各自精密的儀器的原理和功能在耐受電壓的設備上施加最小的短時的電壓檢測其設備性能，以便在以后的運行中能更加安全、可靠。國家電網運行中的各個等級的高壓、超高壓、特高壓變電站和高壓線路之所以能夠安全高效的運行，一個是生產廠家的技術不斷改進產品質量逐年提高、安裝單位的勞動生產率和先進的機械化作業得到了改善、最重要的一點是通過我們的高知人才越來越多檢測技術和儀器越來越先進。這些因素是我們國家電網堅強電網智能電網成為可能。