關于高壓電氣設備絕緣試驗技術及應用的探索

李大江

（國投甘肅小三峽發電有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引 言

社會生活生產中，高壓電氣這一成分必不可少。高壓電氣設備的運行是否正常，很大程度上取決于電氣設備絕緣問題，因此相關人員始終都在不斷研究和探索該問題。近年來，高壓電氣絕緣設備試驗技術盡管取得了一定成果，但依舊存在一系列缺陷與不足，為了更好保障高壓電氣設備能夠穩定運行，有必要繼續深入研究絕緣試驗技術。

1 高壓電氣設備絕緣試驗重要性

絕緣試驗能夠全方位深入地檢查高壓電氣設備自身的絕緣性能，以待試驗設備的實際電壓為根據，可由非破壞性與破壞性等兩種試驗組成。其中，前者又稱之為絕緣特性試驗，表示處于低電壓環境內的高壓電氣設備能夠完成絕緣特性的有效測試，且絕緣體不會產生絲毫損傷。開展絕緣試驗，能夠及時找出存在于設備絕緣內部的缺陷并予以正確判斷，如介質損耗原因和絕緣電阻原因等[1]。后者又稱之為絕緣耐壓試驗，指的是對各類過電壓下的絕緣設備承受能力進行試驗，如直流交流電壓和沖擊電壓等。之所以需要開展絕緣試驗，根本在于正常運行的高壓電氣設備很難有效規避外界自然或環境因素的影響，會在一定程度上損害自身絕緣系統。而為了達成保障高壓電氣設備安全穩定運行的目標，有必要找出具體的影響因素，并綜合性考慮設備的絕緣特性情況，依托全面深入的檢測，最大限度保障處于運行過程中高壓電氣設備的穩定性及成效。

2 高壓電氣設備絕緣試驗種類

2.1 以影響程度為根據劃分

根據上文分析得知，根據試驗中電壓的不同，試驗分為非破壞性與破壞性兩種。其中，前者絕緣特性試驗能夠保證電氣設備絕緣體不受到絲毫影響。該方法作為常見絕緣試驗方法之一，主要是在低壓及非腐蝕性環境下，通過試驗明確設備內部的絕緣狀況，諸如絕緣電阻及介質損耗正切等試驗。后者試驗中存在較高電壓，在絕緣體內缺陷判斷方面的優勢更加顯著，然而該方法普遍會損害設備的絕緣性能，這也是其被稱作破壞性試驗的緣由。運用該方法時，主要是檢驗高出規定電壓狀態下電氣設備的抗壓能力和電壓耐受能力，具體試驗中，或多或少都會損壞設備的絕緣性能，但是卻能夠保障電氣設備的運行處于正常。該試驗包含了沖擊電壓和交流或直流電壓等試驗。

2.2 以是否停電為根據劃分

處于停電狀態下的設備，可選擇上文所述的絕緣特性與絕緣耐壓試驗方法開展診斷和檢測作業。值得一提的是，絕緣耐壓試驗的開展必須建立在絕緣特性試驗完成的基礎上。該方法中存在不確定性，通常無法將設備絕緣狀態連續反映出來，只能反映周期節點的絕緣狀況。

以帶電狀態下的設備為對象實施診斷檢測作業時，上述方法能直接且連續地反映出電氣設備在試驗過程中的狀態，取得的試驗數據在可靠性和真實性方面更加突出，可為后期處理奠定牢固的基礎。

3 高壓電氣設備絕緣試驗的影響因素

3.1 電壓的影響

電力系統中，電壓相當重要，能夠嚴重影響試驗結果。絕緣試驗開展過程中，倘若有雜質存在于主絕緣上或是出現了受潮的情況，電壓會產生一定變化，且互感器介損也會出現相應的變化[2]。之所以會出現此類變化，是因為交流電壓使離子在油中與紙間的遷移過程中受到纖維的阻攔，導致離子的運動速度與電壓成正比，隨著電壓增大，離子的運動速度也會加快，此時會相應的減小介損值。

3.2 溫度的影響

高壓電氣設備試驗的影響因素中，溫度也很關鍵。環境條件相同的前提下，電流泄漏的可能性會隨著溫度的增加而加大。相對于避雷器實際阻性電流而言，溫度對電流的影響更為嚴重。一旦電壓偏高，溫度環境條件下有可能出現電流泄漏的情況，甚至還會造成破壞性影響，嚴重阻礙絕緣試驗的順利開展。為了消除或避免此類情況，一般需要合理控制溫度。當出現超出標準值范圍的溫度時，應由人工操作的方式及時解決，以便最大限度規避出現此類情況。

3.3 誤差的影響

實施絕緣試驗時，盡管無法有效規避誤差引起的影響，但卻能將誤差控制在允許范圍內，盡可能降低試驗因其受到的影響。有關介質損耗測量的實踐過程中，為了取得準確性更高的結果，在調查現場條件的基礎上，也應當運用互感器二次獲取。

4 高壓電氣設備絕緣試驗技術

高壓電氣設備絕緣試驗開展過程中可供使用的8種技術如圖1所示。

圖1 高壓電氣設備絕緣試驗技術

4.1 工頻交流耐壓試驗技術

該試驗技術是以電氣設備為對象，在數倍于其自身額定電壓的工頻試驗電壓作用下考核絕緣性能。通常情況下，該試驗的實施時間是參照1 min的標準，出場試驗和廠家型式等方面會將此類試驗當作首要選擇[3]。普通工頻交流耐壓試驗的開展，旨在明確找出設備集中性缺陷和絕緣強度。而當前時代誕生了更先進的科學技術，使得該試驗技術在現場試驗檢測過程中具備了更豐富的功能。

4.2 直流耐壓試驗技術

該試驗技術表示將直流電壓施加在待試驗的對象中，在電壓的不斷調整下觀察設備中電流的通過情況，同時進行絕緣電阻的試驗。直流耐壓試驗中，一般都存在較高水平的電壓，能準確找出存在缺陷的局部位置。具體試驗中，一般會同時應用泄漏電流實驗。該試驗的開展涉及了較輕便的試驗設備，基本上不會損壞設備絕緣性能，同時還能準確找出有絕緣缺陷存在的設備局部位置。然而，就絕緣考驗能力來看，該方法相對于交流耐壓試驗而言仍有一定不足。

4.3 絕緣電阻吸收試驗技術

利用該試驗技術測試絕緣電阻時，通常會應用既具備固定輸出電壓又能直接獲取讀數的儀表。具體試驗中，加壓60 s后的讀數便可看作是設備絕緣電阻。該讀數除以15 s后，便能獲取設備絕緣電阻比值，一般是通過吸收比試驗進行。該試驗在大型機電設備、變壓器絕緣局部缺陷以及受潮程度檢測中的應用相當普及。試驗中，倘若出現了常溫狀態下未能達到1.3吸收比的情況，那么就能得出高壓電氣設備絕緣局部有受潮情況的結論。

4.4 介質損耗因數試驗技術

該試驗不僅能夠準確反映絕緣損耗參數及特征，而且還能查驗電氣設備整體有無絕緣老化變質及受潮程度等情況，此外還能查驗小型高壓電氣設備絕緣缺陷。該技術實踐運用中，由于對待測樣品的尺寸及測試電壓沒有特定要求，且對電氣設備絕緣情況判斷的結果相當準確有效，因此應用相當廣泛。值得一提的是，利用該試驗技術展開試驗時，有必要合理控制大氣相對濕度，保持干燥的絕緣表面及較高的潔凈度，并且測試空間環境內切忌存在任意的干擾因素。

4.5 色譜測試技術

該測試技術是以絕緣油中含有的不同量的烴類或氫氣氣體為根據，綜合判斷設備的絕緣性能[4]。當設備中出現局部發熱或放電的情況時，會在一定程度上改變絕緣油內氣體的比例，此時依托色譜測試檢測氣體比例，便能準確判斷出絕緣的實際狀況，同時還能有效判斷故障程度。

4.6 局部放電測試技術

有間隙或氣泡存在于絕緣體，且達到一定數值的電氣強度后，會產生局部發熱和放電等狀況，此時絕緣體基本上都會出現一定的損壞，甚至會產生擊穿情況。通過該技術對絕緣體內部是否存在空隙和氣泡的情況展開試驗，即可準確把握絕緣體內部的基本情況，并提醒相關人員盡快處理，保障設備的正常運行。

4.7 實時在線監測技術及紅外線診斷

實時在線監測技術能徹底規避在復雜環境下阻礙絕緣試驗順利實施的因素，并且通過在高壓電氣設備運行中應用該技術，還能及時發現絕緣部分有可能出現或已出現的部分情況，及時警示相關人員。而紅外線診斷技術使用中，無需將高壓電氣設備停運，無需直接性接觸設備，也不用解體高壓電氣設備，故而使用相當簡便，且效率極高。

5 高壓電氣設備絕緣試驗關鍵技術

5.1 診斷技術

電力系統整體中，高壓設備屬于關鍵的一個成分，很大程度上決定了電力系統整體運行情況。一旦設備性能發揮受到影響，電力系統必然無法實現滿足安全標準的運行，且有發生事故的可能性。在高壓電氣設備絕緣試驗中運用診斷技術能夠有效保護設備，促進其應有作用的正常發揮。在設備診斷初期通過運用該技術，能向工作人員傳遞設備內部結構和質量等信息，幫助工作人員準確分析和判斷并全面把握設備的運行情況。如此一來，即可在確保設備健康穩定且正常運行的基礎上順利完成設備絕緣性能實驗。在分析試驗結果后，能找出潛在隱患并擬定針對性的完善方法，最終提高設備運行的穩定性。

5.2 改造技術

該項技術旨在改造高壓電氣設備結構，提升設備的絕緣性能。通常情況下，該技術應用于高壓電氣設備絕緣試驗完成之后。一旦發生故障后，個別沒有安裝報警裝置的高壓電氣設備無法將信息及時傳遞至外部，而且如果工作人員在試驗環節中的關注度不足，將有可能發生持續性破壞，進而導致試驗目的無法達成。設置了報警裝置后，當設備出現問題后能及時向工作人員發出警示，幫助他們盡快采取針對性的措施，從而保障設備運行的穩定與健康。

5.3 模擬技術

該項技術建立在計算機技術的基礎上，通過控制管理整個絕緣試驗，能夠更科學地規劃和調配絕緣試驗操作秩序。通過運用該技術，能夠保障中小型及大型高壓電氣設備順利完成絕緣試驗。試驗的實踐過程中，通過發揮該技術的自身優勢，能夠演示和預試試驗過程，這樣一來能為開展高壓電氣設備絕緣試驗提供更具全面性和科學性的指導意見，從而有效規避各類風險，最終為高壓電氣設備的運行提供更可靠的保障。

6 結 論

綜上所述，開展絕緣試驗能為高壓電氣設備運行提供穩定性保障，能提前預防或快速解決絕緣部位可能出現的故障，促使設備平穩運行，并能緩解電氣設備工作人員的工作壓力，突出了在我國電力工作中開展高壓絕緣試驗的重要性。相關人員應當不斷深入探索，研究絕緣新技術，為電力工業的發展奠定牢固的基礎。