高壓電氣設備的試驗與狀態診斷探析

（國網四川省電力公司內江供電公司，內江 641000）

0 引言

隨著我國電力行業的發展和科技水平的不斷提高，電力系統中越來越多的應用了各種高壓電氣設備，以提高電力供應的質量和效率。然而高壓設備的應用給維護檢修工作帶來了一定的技術難度。這主要是由于高壓設備往往處于比較惡劣的作業環境中，其工況也相對復雜，因此有可能受到腐蝕、過電壓、雷電、高溫以及人為操作等多種因素的影響，造成高壓設備的性能以及絕緣性等出現下降。這就要求檢修人員要對高壓設備的運行狀態給予高度的關注[1]。

1 試驗原理和類型

1.1 高壓電氣設備絕緣試驗分析

電氣設備的絕緣性材料在高壓作用下，一部分電流會出現泄露，而絕緣電阻也就是電氣設備在絕緣結構不同的前提下，其泄漏電流與直流電壓之間的比值。對高壓設備開展絕緣電阻試驗能夠幫助維修人員及時發現電氣設備存在的貫穿性缺陷以及嚴重的局部受潮情況，從而對故障進行準確的診斷排除。試驗時要準確掌握加壓時間與絕緣電阻之間的數值關系，當加壓時間增加時，其絕緣電阻值也會隨之升高，該現象被稱為吸收現象（基本原理可參見圖1，圖中i代表充電電流）。在高壓電氣設備試驗中，吸收比通常是絕緣電阻在第15秒以及第60秒的電阻值之間的比值，該讀數可以應用兆歐表測得。

圖1 電介質等值電路

1.2 高壓電氣設備的直流耐壓試驗分析

在進行絕緣電阻試驗的同時，還可以開展直流耐壓試驗。試驗時由于其電壓加大，所以直流耐壓試驗的靈敏度更高，可以廣泛的適用于對高壓設備進行局部缺陷以及設備劣化的狀態檢修工作。高壓設備一般其額定電壓都會超過110 kV，因此在試驗時可以將電壓控制在40 kV范圍內，同時讀取微安表在1分鐘時的數值。此外，也可以利用專業軟件繪制電流與試驗時間或電壓之間的關系曲線，從而為狀態診斷等后續工作的開展創造便利條件[2]。

1.3 高壓電氣設備的電流泄漏試驗分析

測試泄漏電流時主要使用直流兆歐表，該儀表通常保持2.5 kV以下的工作電壓值，這一工作電壓要比很多電氣設備運行時的電壓值小很多。如果測量電壓無法滿足試驗要求時，可以采取增加直流高壓的測試方式來進行，以獲得泄漏電流的數值。如果泄漏電流在高壓下的數值超過其在低壓狀態下的數值時，就說明高壓絕緣電阻值比其低壓電阻值要小，也就是電氣設備有故障缺陷存在[3]。高壓電氣設備的泄漏電流試驗在原理上基本與絕緣電阻試驗原理類似，其主要區別在與試驗時的電壓要比兆歐表電壓高很多，在檢查絕緣元件缺陷以及尚未形成貫通性的缺陷時，其靈敏度更高，為絕緣缺陷的分析創造了有利條件，同時泄漏電流試驗的測量儀表也比兆歐表的精度更高。

2 狀態診斷分析

對高壓設備進行狀態診斷時的主要步驟包括檢修準備、狀態監測、信息整理以及狀態診斷。

2.1 高壓設備的檢修準備

在檢修前，技術人員要全面了解設備的型號、運行狀態以及使用年限等信息，并根據不同試驗的要求進行試驗準備，為狀態診斷奠定良好的基礎。

2.2 狀態監測

檢修人員要充分利用各種在線監測設備來掌握高壓設備的運行狀態，例如泄漏電流的在線監測設備、避雷裝置的監測設備以及變壓器繞組的在線監測設備等，從而獲得更加準確的狀態信息，提高狀態診斷的準確性和效率。

2.3 收集整理高壓設備的相關檔案信息

在對高壓設備進行狀態診斷時，檢修人員應利用PMS系統或者通過人工方式來整理設備的常態以及動態信息，以提高狀態診斷的效率和準確性。

2.4 狀態診斷

狀態診斷是高壓設備維護檢修工作的核心環節，對維修人員的技術水平提出了較高的要求，因此電力企業的維修技術人員要積極采用先進的技術設備和診斷方法，對高壓電氣設備的運行狀態進行全面詳細的分析研究，從而準確的診斷故障原因，并采取相應的檢修方法，保證高壓電氣設備的運行安全。

2.4.1 根據性能特點用壽命周期法診斷

高壓設備從完成加工到設備報廢的這一周期被稱為設備壽命。在狀態檢修時采用壽命周期法也就是通過一些技術手段來使設備延長其使用壽命的方法。例如在對電磁互感器進行狀態診斷時，如果發現其由于長時間連續運行而出現飽和時，則保護模塊的保護動作就會延遲，造成電流值超過了設備的額定電流，導致設備發生故障的機率增加[4]。檢修人員應針對此問題采取安裝非常規性的無飽和互感裝置的方式來對線路進行過流保護，這樣就可以使電磁互感器減少連續運行的時間，延長其使用壽命。

2.4.2 根據缺陷特點用統計分析法診斷

在獲得了高壓設備的故障原因以及缺陷信息后，維修人員可以通過統計分析法來對故障隱患進行診斷，從而提高狀態檢修的成效。

一次性故障的診斷及排除方法。如果設備故障屬于一次性的，則應對故障的隱患因素進行分析，并采取相應的措施來降低人為或者自然因素造成設備故障的機率。而如果故障是由于設備缺陷引起的，檢修人員就需要對設備進行全面詳細的檢查。

多次性故障的診斷及排除方法。如果設備故障多次發生，則有設備缺陷存在的機率相對較大，因此需要綜合分析各種狀態信息，并采取有針對性的排除方法。比如有些高壓設備的故障是由于數字化元器件在設置時存在缺陷，此時檢修人員則需要對相關裝置重新進行科學合理的設置，使其能夠正常發揮功能。

周期性故障的診斷及排除方法。有些設備故障存在一定的周期性，每到特定的時段就會發生，因此檢修人員要對季節、溫度等周期性因素進行詳細的分析，并采取有效的預防措施來避免故障的再次發生。

3 結束語

對高壓設備采取試驗以及狀態診斷的方式來進行管理維護，可以在不增加維護成本的基礎上充分利用現有的各種儀器設備來有效的提高檢測的效率和準確性，能及時判斷高壓電氣設備存在的運行故障，并能夠采取更有針對性的措施加以排除，從而保障了高壓電氣設備運行的安全性和穩定性。因此電力企業應積極轉變運維模式，通過狀態診斷這種新型模式來提高高壓電氣設備的維護檢修水平和質量，為電力系統的安全運行提供更加可靠的保證，并推動我國電力行業的現代化發展。