高壓電氣設備絕緣內部局部放電特性的試驗分析

江鴻雁

摘 要 應用于電壓等級在1 000V及以上的設備為高壓電氣設備，其在社會生產生活中的使用廣泛且作用重大，安全工作、設備性能工作不容大意。基于此，本文旨在通過分析了解高壓電氣設備絕緣內部局部放電的特征等內容，為后續工作提供理論支持。

關鍵詞 高壓電氣設備；擊穿場強；局部放電

中圖分類號 TM92 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）15-0132-01

在我國現行標準中，電壓等級在1 000V及以上為高壓電氣設備，電壓等級在1 000V以下的為低壓電氣設備，這兩種設備中，后者的使用更為常見，但前者的作用更為突出，一旦出現事故，造成的危害也更大。所謂的絕緣內部局部放電，是指高壓電氣設備在異常情況下內部絕緣出現的局部放電現象，其可能導致電介質損壞、絕緣劣化等，分析該情況的具體內容，有利于針對性的對其進行改進。

1 高壓電氣設備絕緣內部局部放電的基本介紹

本節簡單介紹高壓電氣設備絕緣內部局部放電的起因、影響和基本特點。研究人員經過對歷次高壓電氣設備絕緣內部局部放電的分析，對其起因進行了總結，發現一般情況下，如果固體電介質中含有氣體或者液體、且氣體液體的局部場強在某些因素的作用下快速提升至接近擊穿場強的強度，其就會開始放電，在高壓電氣設備絕緣內部或者表面電場快速集中就會造成局部放電，如果電場集中在絕緣體內部，則造成內部局部放電，如果電場集中在表面，則造成表面局部放電。

影響上看，無論是何種局部放電，對于設備都會帶來負面影響，設備的絕緣壽命明顯降低。

2 高壓電氣設備絕緣內部局部放電特性試驗

2.1 試驗方法

研究人員在進行高壓電氣設備絕緣內部局部放電研究時，通常采用的方法有兩種，一種是電測法，一種是非電測法，應用非電測法進行研究時，由于設備反應的靈敏度較低，很多時候電流轉瞬即逝或者難以捕捉，其強度也可能出現變化，因此并不精確，當前普遍采用的方法是電測法，也被稱為脈沖電流法。脈沖電流法的優勢十分突出，由于脈沖電流的方向不變，其強度的變化規律又帶有明顯的周期性和規律性，因此該方法下獲得的結果往往更為精準。

2.2 試驗過程

為求獲得較為精確的結果，試驗在理想環境下進行，即不考慮設備老化、線路電阻增加等問題。建立的試驗電路圖有3種，如圖1、2、3所示。

電路圖建立后，首先進行回路檢測。在試驗中觀察發現，如果CX發生局部放電，電壓將出現變化，此時如果CK部位電壓穩定，脈沖電流將在回路中產生，對其進行捕捉并將其轉化為脈沖電壓，再進行采集，并通過測壓設備了解電壓大小以及其CX處局部放電的情況，反復試驗采集5個以上數據，了解該情況下局部放電的具體情況。

在并聯模式下，試驗中添加了額外的電阻單元，以防止瞬間電流過大造成絕緣擊穿。試驗所用的是220V交流電電源，并利用變壓和調壓設備保持電流、電壓調整的可控性。在該模式下進行試驗，通過低通濾波器實現高頻脈沖、電源噪聲的阻隔，從而使試驗數據更為精確。Z在并聯模式下不放電，在串聯模式下放電，為保證電流能夠順利通過，ZM處電壓較之Z處略低，在電橋平衡法模式下，濾波設備更好的完成了噪音的過濾，試驗結果更為精確，但試驗過程的可控性較之并聯模式和串聯模式略有不如。采用A絕緣設備進行模擬，向設備內部充入空氣，并將鐵絲插入設備中，模擬空氣電暈放電。并聯模式、串聯模式以及電橋平衡法模式下，試驗均進行5次，所獲數據存在細微差別，但總體差異小于1.6%，基本相同。再取兩塊鐵片，通過粘貼橡膠使其相互之間不存在直接連接、保證絕緣，在鐵片中間打孔，連接電源進行局部放電，當電流接近擊穿強度時，停止試驗。該試驗在并聯模式、串聯模式以及電橋平衡法模式下，同樣各自進行5次，所獲數據的總體差異小于1.3%，基本上是相同的。

2.3 試驗結果分析

電暈放電試驗中，所獲結果局限性較強，只能捕捉正半周的基礎情況；鐵片試驗中，如果電壓出現變化，脈沖電流也會出現變化，二者的變化幅度基本符合正比關系，但由于未能達到擊穿場強，后續情況不得而知；通過測壓設備收集電壓狀況，了解了電壓變化情況下，電阻值大小對試驗結果的影響，二者總體呈現反比關系，即電壓越大，電阻的影響會降低。

通過分析試驗結果，得出高壓電氣設備絕緣內部局部放電特性如下：

電壓的大小會顯著影響高壓電氣設備絕緣內部局部放電，二者為正比關系，即電壓越大，高壓電氣設備絕緣內部局部放電的可能越高；

電流的大小也會顯著影響高壓電氣設備絕緣內部局部放電，二者為正比關系，即電流越大，高壓電氣設備絕緣內部局部放電的可能越高；

電阻的大小同樣會顯著影響高壓電氣設備絕緣內部局部放電，二者為正比關系，即電阻越大，高壓電氣設備絕緣內部局部放電的可能越高。

2.4 高壓電氣設備絕緣內部局部放電的解決方案

通過試驗分析并了解了高壓電氣設備絕緣內部局部放電的危害后，針對其特性給出解決方案。在實際工作中，高壓電氣設備絕緣內部局部放電往往會造成電力設備損壞，甚至引起后續的故障，比如電力變壓器損壞等。在針對山東某地的調查中，所有電力變壓器故障共計275起，其中由于高壓電氣設備絕緣失效造成的事故高達190起，占據事故總數的69%。現有的相關檢修工作存在部分不足，包括事故實際情況與試驗條件存在差別、突發性故障的頻繁出現、維護存在缺陷等。后續工作中，首先要針對絕緣系統進行嚴密檢查，確保其擊穿強度高于工作地點最大額定電壓、電流；所有1 000V以上變壓器，出廠前均應進行放電試驗，性能不達標者應視作不合格產品，不能流入市場；高壓電氣設備安裝后，還應進行試運行，了解油氣含量，如果超標，應予以淘汰，如果情況特殊不能立即淘汰更換，則進行局部放電試驗，了解其工作能力，工作能力尚可的情況下，可以暫時使用直到新設備更換，如果設備工作能力不足或者存在隱患，則應暫停電力系統的工作直到新設備更換完成。

3 結論

通過分析高壓電氣設備絕緣內部局部放電的起因、影響、特征等，了解相關基本內容。目前來看，影響高壓電氣設備絕緣內部局部放電的因素包括電壓、電流、電阻，其特征表現則是隨著電壓、電流、電阻的增大，高壓電氣設備絕緣內部局部放電的可能性也越大。相關部門可以針對性的采取控制手段完善設備性能。后續工作中，應用上述理論也有利于電力工作的開展。endprint