電氣設備絕緣的高電壓試驗與安全防護策略分析

三峽電力職業學院 莊亞娟

電氣設備的絕緣性能對其使用的安全與穩定具有直接決定作用，受到各方面因素的影響，電氣設備在經過長久的使用后，期絕緣性能受到外界影響會大幅度降低，而電氣設備的絕緣性能降低，將會引起一系列的絕緣故障、造成安全事故。由此可見，電氣設備的絕緣性能在其運行中發揮著不可替代的作用，為了確保電氣設備的絕緣性能有效運行，須進行相關高電壓實驗，通過實驗檢測電氣設備的絕緣性能，并做好相應的安全防護工作，從而確保電氣設備能夠安全運行。

電氣設備在運行期間經常與外界各類因素發生作用，這種作用或是直接的或是間接的，但都會對電氣設備的性能產生影響，導致設備極易出現故障，使供電運行發生中斷，根據相關研究表明，我國供電系統發生中斷的主要原因是由于電氣設備絕緣出現故障，因此為有效解決這一問題，避免出現停電現象，需開展相關實驗對電氣設備的絕緣性能進行檢測，并明確電氣設備對外界因素的抵御能力，從而保障電氣設備的安全運行[1]。

1 電氣設備絕緣的高電壓試驗

1.1 工頻高電壓試驗

本試驗是對電氣設備進行絕緣性能檢測所常用的一種試驗方法，可有效檢驗在遭受工頻電壓的情況下電氣設備的絕緣能力，同時還能檢驗相關電氣設備在遭受過電壓和雷電時的抗擊能力。在檢測時如直接使用過電壓對電氣設備進行沖擊，這樣會較大的增加試驗的難度與復雜度，而使用工頻電壓試驗能有效解決這一問題，降低試驗難度與復雜度。在實驗中為獲得工頻電壓，通常需通過將高壓變壓器進行串聯獲得，如需對容量較大的設備進行檢測，這時試驗所需的工頻高電壓需通過諧振回路串聯才能獲得。

在進行工頻高電壓試驗中，試驗變壓器是經常使用的設備之一，這種變壓器與普通的電力變壓器相差不大，通常都是使用油浸式變壓器，但試驗變壓器與普通的變壓器也有部分差異，如其結構與與普通的電力變壓器不同，對工作條件的要求也與普通電力變壓器有著區別。

首先，試驗變壓器的容量相對要小一些，被實驗設備一旦被電流擊穿，變壓器會立刻斷關閉電源，避免產生電流長時間處于短路狀態[2]；其次，對絕緣性能的要求方面，由于試驗變壓器在試驗進行的過程中需承受較高的工頻高電壓，試驗變壓器對設備的絕緣性能有著更高的要求，不過工頻高電壓的跨度不大，不需施加過電壓，因此對于絕緣裕度方面試驗變壓器的要求并不高；最后，試驗變壓器的結構相對來說更簡單，體積也較小。試驗變壓器只是用于實驗中，由于其不會產生太多熱量，因此不需在試驗變壓器中安裝冷卻系統，這樣使得變壓器的結構更加簡化，同時由于試驗變壓器的容量不高、其油箱本體也較小，只不過試驗變壓器的高壓套管要更長更大。

圖1為工頻高電壓試驗的基本電路，其主要設備由單個或多個試驗變壓器串聯而成，調壓器、電壓表等都是進行工頻高電壓試驗所需的基本設備。工頻高電壓試驗的操作步驟如下：首先，需根據規定的速度不斷提高被試設備的電壓，當使用的電壓達到額定電壓標準后，需對設備的承受時常進行計時，有時為能找出具有缺陷的被試設備的局部放電與擊穿，需保持一分鐘左右的額定電壓持續時間，不過這個時間也可根據實際情況進行調整，如在這段時間內被試設備的一切功能保持正常，就說明這個被試設備的工頻耐壓試驗合格。

圖1 工頻高壓試驗基本電路圖

1.2 沖擊高電壓試驗

與工頻高電壓試驗相比，沖擊高電壓實驗對技術上試驗設備的要求要更高得多，相應的成本投資需要也更多，受這些因素的影響，沖擊高電壓試驗在常規的工程試驗中使用較少，但有時為獲得更良好的測驗結果，需通過沖擊高電壓試驗制造雷電沖擊電壓波與操作沖擊電壓波，以更好的檢測電氣設備的耐壓性與絕緣性[3]。此外，在放電機理等方面，沖擊高電壓試驗也經常受到使用，該實驗可通過一定的發生器回路產生高電壓，常見的沖擊高電壓的發生器回路如圖2。

圖2 沖擊電壓發生器回路

沖擊高電壓試驗對沖擊高電壓發生器也有一定的要求：首先，該實驗要求足夠高的電壓，需要達到的程度位于幾十萬伏至幾百萬伏之間；其次，由于標準雷電沖擊波與操作過電壓波都屬于脈沖波，因此該實驗要求輸出的電壓也需具備一定的波形。電容器是沖擊電壓發生器組成的重要部分，放電回路由電容器并聯，直流電源充電，之后再串聯各個電容器而形成。在制造操作沖擊電壓時，需將沖擊回路元件與沖擊高電壓發生器進行配置，以試驗過程受到干擾，降低其檢測的準確度；最后還需對所得的波形進行分析，并與相應的測試規定標準對比，確保被試設備的絕緣性能符合標準。

此外，在實驗的過程中，為確保進行高電壓試驗時一切工作安全可靠，需做好以下幾個方面內容：在進行相關試驗時，安裝快速過流保護裝置，從而當被實驗設備的內部被擊穿時，該裝置可在第一時間快速切斷電源，使得整個實驗過程中的安全性得到保障；為避免出現空氣放電現象，實驗裝置的高壓部分要與周圍接地體保持一定的安全距離，并還需在試驗點周圍設置相應的警示標志，不準其他無關人員靠近；需在試驗區域的地下安裝接地網，與地下接地電極相連接，減低電機的電阻不能過大、要盡可能小，同時所有試驗設備需要與接地網連接在一起；最后，試驗進行時相關設備部與儀器需通過供電才能運行，在進行供電時，為防止在實驗過程中出現放電導致電源系統損壞，相關人員需使用單獨絕緣隔離變壓器。

1.3 直流高電壓試驗

通常用來檢測一些容量較小的設備，用于直流高電壓的設備和儀器體積都較小，質量也相對較輕，在進行試驗時，除能檢測電氣設備的耐壓性和絕緣性外，還能檢測電氣設備中電流泄露的情況，了解設備中絕緣材料出現的問題。直流高電壓試驗沒有破壞性，在進行試驗時不會對被試設備造成任何傷害，被試設備和材料也不會在試驗過程中發生分解和老化的情況。進行直流高電壓試驗時，電源的容量有所變化，需結合試驗的要求和被試設備的具體情況選擇適當的電源容量，提升試驗的精準度，并要加強對電路的保護。

1.4 交流高電壓試驗

為保證實驗結果的準確性，運用交流高電壓試驗對被試設備進行測試時，需根據不同的設備采取不同程度的電壓頻率，通過絕緣擊穿試驗檢測被試設備的絕緣功能，這是交流高電壓試驗的目的。在該實驗中，設置電壓時需模仿雷電或其它過電壓的形式，其電壓相對較高，變壓器不能連續工作、需間斷進行。此外，交流高電壓試驗需使用性能較好的調壓裝置，調壓器的阻抗要適當，阻抗過大或過小都不能使用，同時在試驗進行時要加強觀測，避免出現過電壓，并防止試驗電壓出現波形畸變現象，保證試驗過程安全可靠。

2 電氣設備高電壓試驗的安全防護措施

2.1 試驗前的安全防護措施

由于進行電氣設備絕緣高壓測試有著相當嚴格的要求，因此在試驗工作正式開展前，須對此次試驗的目的進行了解，并明確在本次實驗中需解決哪些問題，還需對實驗對象進行了解，如了解電氣設備制造商所屬的位置、電氣設備的使用壽命、電氣設備的電阻大小、電氣設備是否經過大規模的修理，如有過需找出受維修的部位，并還需了解設備是因為什么原因被維修，以及經過維修后設備的運行狀況等。

其次，試驗是否能夠成功完成離不開試驗開展前的精心準備，因此要提前制定好相應的實驗方案，合理的方案制度是一切工作順利開展的前提條件與保障，能為試驗工作提供依據和參考，同時也能提高相應的工作效率與質量。在制定試驗方案時要嚴格遵守《電業安全工作規程》中的相關要求，并要對試驗所用的設備提前進行相關測試和檢驗，由于實驗過程中具有許多不確定性因素，還需制定相關應急方案，以防在實驗的過程中出現意外。此外方案應明確每個人員的工作職責，將實驗過程中的工作進行詳細劃分，落實到每個人身上，促使每位參與試驗的工作人員都能明確自身工作與職責，了解相關操作流程與規范。

最后，試驗方案制定完成后要與試驗團隊共同討論，找出方案中的不足之處并及時進行完善和優化，從而確保方案的可實施性與實用性。在試驗工作開始前，相關人員須對實驗室注意事項及相關設備和儀器的使用說明進行仔細閱讀，由于每個實驗室的安全情況與設備儀器的使用方式有一定的差異性，在試驗開始前須先對這些情況進行詳細了解[4]。另外，實驗室中的設備是公共設備，并不能提供給個人使用，因此在試驗開展前需對設備的使用記錄進行了解，檢查設備是否有破損的情況，在試驗完成后需仔細填寫設備的使用記錄。

2.2 實驗過程中的安全防護措施

在開展電氣設備的絕緣高電壓試驗時需用到許多開關裝置，其功能是否完整將直接關系到工作人員的生命安全，決定試驗是否能成功，因此雙極開關是大多數試驗中選用的裝置，這種開關能保證開關明顯斷開，同時還能幫助工作人員明確區分合閘與分閘。為確保試驗能夠安全、順利的開展，在實驗過程中需加強對工作人員的人身安全保障，可采取過流保護裝置，從而有效防止在實驗過程中發生安全事故。由于電氣設備的絕緣高電壓試驗具有一定的難度性與專業性，在進行高電壓試驗時須對試驗人員進行合理安排，不能出現試驗人員全為新手的情況，應當安排相應具有豐富實操經驗的專業人員一起進行試驗，在實驗工作中要加強團隊協作，進行一切操作時必須謹慎行動。

2.3 試驗結束后的安全防護措施

在試驗完成后須對所有電源開關進行關閉，為防止出現漏關現象，應按照電源開關的序號逐一進行關閉，從而有效避免之后的實驗人員在進入實驗室時發生安全事故。將所有電源開關關閉后還需對實驗室進行打掃和清理，將試驗用具清掃干凈，并將所使用的的儀器與設備放回其原本的位置，方便之后的人進行使用，最后須做好設備使用登記，仔細填寫相關使用記錄。

2.4 提高工作人員的安全意識

在進行電氣設備的絕緣高電壓實驗中，試驗人員的安全意識對整個試驗工作的開展起著重要決定作用，因此在進行試驗前須加強提升工作人員的安全意識，可開展相關安全意識培訓，幫助工作人員樹立安全理念、認識到其安全意識對試驗工作開展的重要性，從而促使其養成良好的工作行為習慣，規范其行為。由于試驗人員的文化意識水平不統一，因此還需對全體試驗人員進行安全教育，使安全理念與意識深深植入相關工作人員的腦海中。同時應建立相關安全管理責任制度，將安全責任細化到個人，以便出現任何問題時能準確找到相關負責人。

綜上，在進行試驗時要做好安全防護措施，制定相應的試驗方案和應急管理計劃，實驗過程中嚴格遵守相關流程和標準開展工作，實驗結束后要做好相應的清理，關閉電源并做好設備使用登記。