分析直流電氣設(shè)備中的電壓極性裝置

李建琦

摘 要：作為電氣設(shè)備交接及其預(yù)防實(shí)驗(yàn)重要部分，電壓極性裝置主要功能有直流耐壓及泄漏電流的測(cè)量。文章首先分析了電氣設(shè)備中電壓極性的特性，在此基礎(chǔ)上分析了電滲漏及耐壓，給予電氣設(shè)備項(xiàng)目一定的借鑒方案及解決方法。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備；電壓極性；研究分析

作為電氣設(shè)備交接及其預(yù)防實(shí)驗(yàn)重要部分，電壓極性裝置主要功能有直流耐壓及泄漏電流的測(cè)量。依據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)電氣行業(yè)電氣設(shè)備中的電壓極性規(guī)定，直流電氣設(shè)備應(yīng)該使用負(fù)接型極線，因此直流電氣設(shè)備中電壓極性裝置，也是研究直流電氣設(shè)備人最關(guān)注的問(wèn)題，基于這方面考慮，文章首先分析了電氣設(shè)備中電壓極性的特性，在此基礎(chǔ)上分析了電滲漏及耐壓，給予電氣設(shè)備的項(xiàng)目一定的借鑒方案及解決方法。

1 電氣設(shè)備中電壓極性裝置的研究基礎(chǔ)

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)和世界大多數(shù)國(guó)家都配有高壓的變壓器，有的國(guó)家還配有高達(dá)3k千伏的變壓器，但是對(duì)于研究直流電氣設(shè)備中的電壓極性裝置，其研究基礎(chǔ)有什么，其適用于什么樣的場(chǎng)合，文章依據(jù)已有的研究經(jīng)驗(yàn)適用電滲這一現(xiàn)象來(lái)對(duì)其進(jìn)行解釋。

1809年羅伊斯觀察到了電滲現(xiàn)象，其實(shí)驗(yàn)過(guò)程是，首先他將豎直的玻璃筒放置在一塊濕潤(rùn)的黏土當(dāng)中，隨后往玻璃筒倒?jié)M水，同時(shí)配以金屬的電極。如果有電勢(shì)加載，負(fù)極的地方會(huì)出現(xiàn)高的水面，而正極的地方會(huì)出現(xiàn)低的水面，并且正極的地方還有殘留一部分懸浮狀黏土。當(dāng)處于外加電場(chǎng)環(huán)境下，液體經(jīng)過(guò)多孔型固體的現(xiàn)象，就是電滲，亦是膠體電動(dòng)的常見(jiàn)情況之一。這個(gè)現(xiàn)象的產(chǎn)生根本原因是，位于多孔型固體和液體相互接觸的地方，由于自身電離或者吸附了離子而帶有了電荷，而液體帶有反向電荷，由于外加電場(chǎng)環(huán)境，相對(duì)于固體，液體就出現(xiàn)了相對(duì)的移動(dòng)。羅伊斯在整個(gè)觀察過(guò)程中，因?yàn)樨?fù)極電壓有高的水面，所以斷定水的極性為正，而黏土的粒子極性為負(fù)。

當(dāng)然這種電滲現(xiàn)象也能夠使用簡(jiǎn)單的裝置對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單模擬。首先在素?zé)赏驳闹車p繞一個(gè)銅線，將其作為外部電極，而瓷筒中灌滿蒸餾水，之后插入作為內(nèi)部電極的銅線，同時(shí)在瓷筒的電極間配以幾百伏特左右的直流電源，會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，如果把外部電極和電源的負(fù)極相連，而內(nèi)電極和電源的正極相連，就可以觀察到素?zé)赏仓械乃绯觯⑶掖赏脖韺拥乃蚕蚱鋬?nèi)部進(jìn)行滲透。這個(gè)結(jié)果說(shuō)明，當(dāng)配有不同極性時(shí)，水可以經(jīng)過(guò)多孔型固體（例如黏土和油浸紙）往各個(gè)方向擴(kuò)散，這個(gè)也可以稱之為電滲，這個(gè)也是電氣設(shè)備中電壓極性裝置的研究基礎(chǔ)。

2 分析直流電氣設(shè)備中的電壓極性裝置

對(duì)比電壓極性的數(shù)據(jù)可以看出，油浸型的電氣設(shè)備（包括電纜線和變壓器）絕緣型材料，其一般是從表面周圍開(kāi)始受潮，所以我們可以用電滲的基本原理來(lái)進(jìn)行有效的解釋，油浸型的電力設(shè)備絕緣型材料所擁有的水分因?yàn)樘幱陔妶?chǎng)環(huán)境中，所以其極性為正，當(dāng)對(duì)油浸型的電力設(shè)備配以正電壓，絕緣型材料所擁有的水分會(huì)從表面流出，減小了所含有的水分，今兒減小了泄漏的電流；而當(dāng)對(duì)油浸型的電力設(shè)備配以負(fù)電壓，絕緣型材料所擁有的水分會(huì)從表面引入，進(jìn)而被油浸型的電氣設(shè)備吸收，增加了所含有的水分，所以可以得到這些結(jié)論：第一，對(duì)于直流耐壓及泄漏電流的測(cè)量，不會(huì)受到新直流電氣設(shè)備中電壓極性對(duì)設(shè)備的影響，由于油浸型的電力設(shè)備基本上尚未受潮，還有特別少的水分，在周圍是電場(chǎng)的環(huán)境下，具有非常弱的電滲，所以不論是正極還是負(fù)極，其對(duì)應(yīng)的泄漏電流大小都保持一致。第二，對(duì)于直流耐壓及泄漏電流的測(cè)量，會(huì)受到舊直流電氣設(shè)備中電壓極性對(duì)設(shè)備的影響，這個(gè)就可以用電滲原理來(lái)解釋。如果絕緣油紙具有嚴(yán)重的受潮現(xiàn)象，正負(fù)極性具有非常明顯的差別，因此配置負(fù)極性的電壓方式來(lái)測(cè)量泄漏電流是非常嚴(yán)格的，非常容易使得電氣設(shè)備的絕緣油紙出現(xiàn)比較小的泄漏電流，大約是小于10ma，而且沒(méi)有明顯的電滲，如果不能忽略直流電氣設(shè)備存在的電流，就需要給電氣設(shè)備配以正極性電壓，原因是如果直流電氣設(shè)備配以了正極性的電壓，則會(huì)使得電暈電壓高出了電暈電壓。地電場(chǎng)的高壓引線可以配以常用的棒板型電極，實(shí)際測(cè)量開(kāi)始的電暈電壓為U0，而正負(fù)極性相差2兩倍，也就是U+0>U-0，原因是棒極周圍存在正的電荷，這樣就降低了正棒周圍的正電荷，增強(qiáng)了負(fù)棒周圍電場(chǎng)。

3 直流電氣設(shè)備中電極性的耐壓情況

對(duì)于直流電氣設(shè)備，還有一個(gè)指標(biāo)就是耐壓特性，但是絕緣狀況是核心的檢測(cè)目標(biāo)，電極對(duì)其的影響也是最大的。絕緣狀況基本原理是在配以低電壓的情況下，亦或是用那些不會(huì)損害絕緣的方法來(lái)對(duì)絕緣進(jìn)行每個(gè)特性的測(cè)量，進(jìn)而分析絕緣出是否存在缺陷，如果存在要及時(shí)進(jìn)行彌補(bǔ)。如對(duì)絕緣電阻及相應(yīng)介質(zhì)正切損耗角值的測(cè)量，還有對(duì)油中還有氣體色譜和局部的超聲波進(jìn)行測(cè)量。實(shí)際表明，這個(gè)方法非常有效，但是不能依靠其來(lái)決定絕緣的耐壓特性。

對(duì)于電氣設(shè)備中的絕緣耐壓特性研究，其可以觀察電流量存在的變化而觀察具有大危險(xiǎn)性的特殊缺陷，保證絕緣耐壓的探測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。在變化電極性測(cè)試耐壓時(shí)，首先比較正負(fù)電極，給試品提供較高的電壓，使用球隙型測(cè)壓儀對(duì)電壓測(cè)試，或者是試品承受的電壓值。因?yàn)橐恍┰嚻凡淮嬖诜浅４蟮碾娙萘浚詫?duì)于測(cè)量電壓極性需要考慮一些客觀的因素。從基本理論角度，增大了容性地電流，也會(huì)提高絕緣耐壓特性；若改變了電壓的極性，絕緣特性也會(huì)減小一些，不僅改變了電壓的極性，其豎直也和其反比例的改變。針對(duì)具有高電壓和大容量標(biāo)準(zhǔn)的試品，也增大了調(diào)壓和升壓器的整體容量，所以需要在沒(méi)有破壞性檢測(cè)后進(jìn)行高壓性的耐壓測(cè)試，防止了變化電壓極性而導(dǎo)致了經(jīng)濟(jì)發(fā)生損失。

4 分析直流電氣設(shè)備中直流耐壓特性

對(duì)于直流電氣設(shè)備來(lái)講，直流耐壓特性也受到了電極性作用。直流電氣設(shè)備中對(duì)于電壓極性數(shù)據(jù)分析可以看出，如果在具有非常不均勻且不對(duì)稱的電場(chǎng)環(huán)境下，同時(shí)保證相同的氣體間隙，因?yàn)榇嬖陔姌O性特點(diǎn)，負(fù)棒上正極的電壓大約大于正棒上負(fù)極電壓的一倍，如果有100cm的間隙距離，就有了2倍的正負(fù)極性電壓關(guān)系。這個(gè)電極性特點(diǎn)是因?yàn)殡妶?chǎng)畸變受到了電暈電荷的影響。一般情形下，電氣設(shè)備外部絕緣能力要高于內(nèi)部的絕緣能力，很明顯對(duì)電氣設(shè)備平配以負(fù)極電壓，讓外部絕緣更難出現(xiàn)閃路，更有益于使用直流耐壓對(duì)內(nèi)部絕緣存在的缺陷進(jìn)行測(cè)量。在對(duì)直流電氣設(shè)備進(jìn)行測(cè)量時(shí)，配以負(fù)極性測(cè)量方式比正極性測(cè)量方式更容易測(cè)量電氣設(shè)備絕緣特性，尤其是配以油浸紙的絕緣材料。而且對(duì)于一些特殊電氣設(shè)備的泄漏電流測(cè)量，如果沒(méi)有明顯的電滲，并且測(cè)量結(jié)果又受到了電流地影響，就可以使用正極性測(cè)量方式，這樣可以降低電暈電流對(duì)其產(chǎn)生的影響，分析直流耐壓特性。

5 結(jié)束語(yǔ)

作為一個(gè)高技術(shù)含量高的項(xiàng)目，直流電氣設(shè)備的電壓極性裝置，不僅具有管理、評(píng)估、監(jiān)測(cè)、診斷方面，還包括了經(jīng)濟(jì)分析及人員能力方面，而且因?yàn)殡姎庠O(shè)備具有不一樣的工作環(huán)境，使得測(cè)試人員必須加強(qiáng)測(cè)量電氣的熟練度，提升測(cè)試水平，減小主客觀對(duì)其的影響，更大范圍對(duì)其耐壓的特性進(jìn)行理解，并提供有效的方案進(jìn)行解決。但是，對(duì)于電氣設(shè)備的研究，還有許多方面亟需解決，更要更多人進(jìn)行相應(yīng)的研究工作，那么在電氣技術(shù)人員的協(xié)同合作下，研究成果可以到一個(gè)新的高度，其成果也會(huì)給社會(huì)和人民引入大量的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭學(xué)召.礦井救援無(wú)線多媒體通信關(guān)鍵技術(shù)研究[D].西安科技大學(xué)，2013.

[2]王堯.復(fù)雜波形條件下剩余電流檢測(cè)技術(shù)研究[D].河北工業(yè)大學(xué)，2012.

[3]王穎.電氣設(shè)備直流局部放電信號(hào)的檢測(cè)與研究[D].天津大學(xué)，2010.