高壓局部放電現場測試

第五工作組

在高壓設備或系統（見圖1）的壽命周期中，需進行許多試驗和測量來確定其絕緣條件和狀況。這些測試結果被編成“壽命數據記錄”，以供日后診斷故障作參考之用。高壓局部放電現場試驗，位于例行試驗與投運后監控測試（帶電或非帶電）之中間。

除了型式試驗和例行試驗外，現場高壓試驗是質量保證的一個重要部分。現場試驗適用于：

作為現場設備運行的一部分，以表明設備從制造廠家運至現場，以及現場的施工安裝，并未造成任何設備的損壞，而這損壞將會降低絕緣的耐壓，低于配合耐壓水平Ucw。

在現場通過修理后，說明該設備已成功修復完好。

在資產管理程序的框架內，為了診斷的用途，提供有關的數值給診斷指示器（即局部放電數值和介質參數），為今后的試驗結果作參考。現場的試驗，通常在接受到條件監控程序所發出的警告后才進行的。

還有，依據高壓元件的特殊條件，需考慮下列各項：

依據試驗的程序而選取特殊的元件，進行試驗以達到期望的結果。

進行現場試驗時，與水平和耐壓應力的延續時間有關，可能出現耐壓水平降低或擊穿的風險。

耐壓試驗所選用的電壓水平，將提供通過或不通過的信息。這就需要從絕緣系統中，進行可能性場強效果的局部放電測量辦法來確認。

高壓試驗具有不同的目的，一方面是診斷和監控絕緣，另一方面有時會出現完全不同的結果（見表1）。但是各種測試現象均具有一個共同的物理背景，這就是電場中的介質情況。因此，在工廠和現場的測試（帶電或不帶電）需要協調一致。這樣，局部放電測試可提供給現場試驗程序很大的改進和優勢。

局部放電測試對質量標準保證試驗，以及條件評估的監控均起著十分重要的作用。與整體介質參數的診斷不同，例如tans，εr和介質反應等，均涉及到這個介質的整體，但局部放電只涉及到局部絕緣的缺陷。這些“弱點”是絕緣系統的一部分，當承受到某些應力的環境，例如機械的，化學的，熱力或電力特性，通過嚴重的局放活動后，很快就會出現擊穿現象。

對于新的絕緣，其主要的缺陷是由包括有高壓耐壓試驗，連同局放測試在內的常規例行試驗所引起和積累出來的缺陷。對于已使用過的高壓設備絕緣（已投運多年并曾試驗成功），其主要缺陷可能由于高電力、熱力或機械應力，或者絕緣本身老化所做成。這說明局部放電可提供故障的預兆，或者是前面所述的“弱點”，通過某一段長時間的運行累計起來，形成了整體絕緣中的某些缺陷。換而言之，局部放電可指示出固體或混合絕緣不可逆轉的破壞。這是十分重要，包括通過質量保證試驗來檢測產品的缺陷，以及通過診斷試驗，查出運行中的設備老化而引起各種弱點和缺陷。因此，所有的高壓耐壓試驗，包括現場試驗，應同時進行局部放電測試。

當進行高壓介質耐壓試驗時，絕緣將承受特定的試驗電壓（ut），在指定的時限（tt）內，見圖1。如果絕緣能承受施加的應力，試驗便成功。如果絕緣不能承受此耐壓試驗而出現破壞性放電，這個結果就明顯地告知我們試驗失敗。因此，耐壓試驗是一個直接的試驗，意圖破壞有缺陷的絕緣，而質量良好的絕緣可以通過這試驗。

當非直接試驗其他參數時，例如現在局放測試。試驗時絕緣通過了試驗，但其測出的參數值仍低于預先確定的極限值。這個極限值可以從實驗室內推算，亦可從現場的經驗取得，通過物理的樣板進行計算機模擬，或者簡單地由使用者與制造廠家協商。現場試驗結果的可靠性與這個極限值原先如何決定的有十分密切的關系，亦與現場的電壓水平和試驗的時限長短有關。在大多數情況來說，非直接試驗結果的可靠性，遠遠低于直接試驗。

此外，還要考慮耐壓試驗對壽命時間的消耗。每一次電力應力消耗其壽命的時間，這取決于一些參數，例如電壓水平，試驗的時限長短及試驗頻率等。質量良好的絕緣比帶缺陷的絕緣，能承受更高的耐壓水平。耐壓試驗必須忽略良好絕緣的壽命時間消耗，而且具有足夠高度的電壓擊穿帶缺陷的絕緣（見圖2）.

對于不能自動修復的絕緣，應注意到帶缺陷的絕緣，可能通過了耐壓試驗，但由于試驗的應力觸動其缺陷，所以在運行中隨時都會出現故障。要查出絕緣的缺陷，耐壓試驗必須與敏感的局放測試合并進行（見圖3）。電壓要逐級升高至最高試驗電壓，然后同樣逐級降低電壓。每一級的電壓水平以及加壓的時間，對于電力電纜，氣體絕緣開關（GIS）以及電力變壓器，應各有所不同。每一級的局放電壓（ut）高低，不應超過確定的極限值，而局放的開始及結束電壓均應高于最高運行電壓。我們建議在進行局放測試之前，先進行耐壓水平試驗，因為耐壓試驗可能造成絕緣損壞。

我們極力推薦耐壓試驗與局放測試應合并進行。圖3所示的試驗電壓程序，我們推薦應用于檢查質量的常規試驗已有多年了。（這個方法不能應用于具有非自動恢復絕源的所有高壓設備）。我們預計耐壓試驗與局放測試的組合，將來會成為常規試驗與現場試驗必不可少的規定試驗項目。還有對絕緣條件的評估，需要考慮用各種方法的定期檢查或監控。作為一個總的原則，定期檢查或監控會提供一個警告信息，要進行停電診斷試驗。這個試驗應按上述的耐壓試驗和局放測試合并進行。此試驗的局放值，應與初始現場試驗的數值相比較。

因為存在著許多不同類型的高壓設備和系統，為了能對他們進行全部的試驗，需要具備大范圍一系列的合適移動高壓試驗設備，包括局放測試設備。圖4表明選擇高壓試驗設備的例子，針對被試驗物的類型，現場試驗的目的，操作的方法以及所需要的費用等。主要目標是要使試驗電壓，能代表實際運行的應力。第4及第5章提供有關的目標。

W-耐壓試驗（60周，交流）。PD-帶局放測試的電壓試驗。DM-帶介質測量（主要是tanδ）的電壓試驗，無耐壓試驗。ACTC-產生交流電壓的變壓器回路。ACRL-城市呢過交流電壓的調感諧振回路。ACRF-產生交流電壓的調頻諧振回路。MV-中壓。HV-高壓。1）過去曾使用，現不再推薦。2）主要為局放診斷之用。

試驗電壓要求的詳細指引見IEC60060-1，例行試驗見IEC60060-2，現場試驗見IEC60060-3.施工安裝已使用過的設備，可采用較低的電壓或者縮短試驗的時限。考慮已使用的時間，環境條件，發生故障的歷史以及試驗的目的等因素，來確定這些試驗數值。對所有各類型的高壓設備而言，迄今仍未有一個總的原則來確定現場試驗電壓的水平。對絕緣配合所要求的試驗電壓水平，只適用于新的絕緣。對使用中的絕緣，任何類似的配合數值目前仍沒有。此外，還有一點很重要，要協調質量保證試驗（工廠的例行試驗，現場投運試驗以及修理后的試驗）和診斷性試驗（帶電或停電）。局放測試的結果，介質損耗角和其他質量試驗的數據，將用于今后診斷性試驗做參考。重復測試的記錄（例如局放值，脈沖重復頻率等）可以顯示出設備安全度的一個趨勢，這對設備的推薦評估起著十分重要的作用。只有這些形成“壽命周期記錄”（見圖1），對重要高壓設備作為基礎維護條件。（Condition based maintenance CBM）。

本技術小冊子共有六個章節。第二章名為“現場應用的高壓源頭和附件”，作為現場試驗電壓總的要求，對曾刊登在CIGRE WG33.03/TF04及2000年Electra雜志NO.195的內容進行修編和更新，包括局放測試的試驗電壓（連續交流），減幅阻尼交流電壓（DAC），十分低頻電壓（VLF）。表2介紹不同的高壓設備所應用的試驗電壓。

第三章“現場局放測試”介紹局放的檢查、測試、降低噪音和局放評估，包括絕緣缺陷的確認和定位等情況。在本章節中應注意到，配合IEC60270標準，最近出版了一本“局放測試的應用導則”，編號為TB NO.366。此外，CIGRE WG D1.33的另一本技術小冊子內亦提及所謂“非傳統局放測試方法”。上面所述只是對傳統和非傳統的局部放電技術的基本原理簡單地介紹一下，但本技術小冊子則對現場局放試驗獲取到的經驗，更詳細地進行討論。

第四章“包括局放測試的現場試驗預先處理”提供一個簡短的信息明細表，以幫助任何一種現場試驗，任何選擇出最優的高壓試驗系統和試驗方法。這個明細表分為三個部分，關于正在試驗及安裝的高壓元件特性，試驗的要求和目的以及標準投入的高壓試驗系統特性等。

第五章“對儀器及系統進行測試技術的例子”提出不同的例子及性能高壓現場試驗，合并局放測試。每個例子包括高壓試驗電源的敘述，局放測試的方法。以及對GIS、電力電纜、旋轉機械和電力變壓器的現場局放測試程序等敘述。

第六章“結論”總結最重要的目標，現場試驗必須合并局放測試：

1.高壓耐壓試驗，對高壓設備的質量保證，起著十分重要的作用。但對介質特性（如重要的局放值和損耗角tans）的輔助測試，能提高電力絕緣的可靠性和延長絕緣的剩余壽命。

2.對耐壓試驗合并局放測試，有許多方法可在現場取得電壓。本技術小冊子討論和提供幾個常用的高壓電源和局放測試技術，以便在現場進行試驗。

3.作為條件評估，局放測試對質量試驗和監控，都起著重要的作用。相對比于大多數介質測試（tans，εr和介質反映參數等），他們顯示整個介質體的特性，局放成為“弱點現象”，因為亦可做出電力擊穿。如果是新的絕緣，其危險的缺陷/弱點是，組裝失敗的結果，可以通過包括局放測試及高壓耐壓試驗的例行（常規）試驗來發現。但在運行中的高壓設備絕緣（曾經運行多年并成功地通過試驗），其危險的缺陷可能由于高電力、熱力或機械應力和絕緣本身的老化而引起。

4.我們預測現場高壓試驗，帶有局放測試，對電力發電及輸配電設備的可靠性提高，其到越來越重要的作用。