電力設備高壓試驗關鍵點及安全保障探究

國網錦州供電公司 郝舒洋

1 引言

在我國科學技術持續升級的背景下，新的電力設備材料、制造工藝不斷應用到電力設備當中，致使電力設備氣體絕緣性能、滅弧性能、不燃性顯著提高。但是，作為一種功能特殊的設備，在電力設備正式應用前期必須開展高壓試驗。在高壓試驗開展過程中，存在著諸多技術和安全隱患。因此，探究電力設備高壓試驗關鍵點及安全保障措施具有重要的意義。

2 電力設備高壓試驗的流程

電力設備高壓試驗流程如下：第一步，根據電力設備組裝原理圖，正確連接引線，保障控制接地與電力設備可靠性；第二步，檢查電力設備各部位接線，確保控制調壓器達到標準水平；第三步，接通電力變壓器電源，觀察指示燈變化，在指示燈為紅色時繼續等待升壓，在指示燈為綠色時按下啟動按鈕；第四步，順時針調整調壓手柄，調整過程中觀察試品運轉情況，記錄儀表指示數據；第五步，將電壓調至零位，按下停止電鈕，切斷電源，解開試驗連接引線[1]。

3 電力設備高壓試驗的內容

3.1 泄漏電流

泄漏電流是電力設備高壓試驗主要內容，多借助額定工作電壓小于2.5kV 的數顯泄漏電流測試儀器或加直流高壓試驗方法。一般在高壓情況下，電力設備泄漏電流顯著超過電壓情況下的電流，則電力設備高壓絕緣電阻低于絕緣電阻，電力設備防泄露功能無法滿足使用要求。如在非被試繞組短路接地情況下，利用ZGS 直流高壓試驗裝置，在油溫為22℃、濕度為46%時，設定試驗電壓分別為20kV、40kV，得出泄漏電流，見表1。

表1 電力變壓器繞組連同套管直流泄漏電流結果

如表1所示，在試驗電壓為20kV 時，電力變壓器繞組連同套管直流泄漏電流為1μA，在試驗電壓為40kV 時，電力變壓器繞組連同套管直流泄漏電流為7μA。

3.2 絕緣電阻

絕緣電阻測量是電力設備高壓試驗中較為便捷的預防性試驗，受絕緣整體受潮程度、污穢情況、過熱老化程度、溫度變化的影響。一般在受潮后，電力設備絕緣吸收比將出現不規則變化；而在溫度超出35℃或出現污穢時，干燥絕緣吸收比下降。

以110kV SFSZ11-25000電力變壓器為對象，其高壓側絕緣水平為LI/AC 480/200kV，中性點絕緣水平為LI/AC 325/140kV，低壓側絕緣水平為LI/AV 75/35kV。在油溫為22℃、濕度為46%時，以非被試繞組短路接地為對象，利用3125兆歐表，對加壓繞組對應時間下的絕緣電阻進行測試，得出結果見表2。

表2 電力變壓器繞組絕緣電阻

3.3 變壓比

變壓比電橋法、雙電壓表法是電力設備變壓比測量主要用方法，前者多用于現場試驗，可規避電源穩定程度限制，靈敏度、準確度、安全度較高；后者多用于連續組別試驗，反映較為直觀，使用較為便捷。如利用BCSM63變比測試儀，在油溫為22℃、濕度為46%時，測試繞組變壓比，得出結果見表3。

表3 繞組變壓比

3.4 局部放電

作為一種典型非破壞性試驗項目，電力設備局部放電試驗時需要將工頻耐壓作為預激磁電壓，在局部放電試驗電壓水平內持續10～15min，測定局部放電量[2]。或者將模擬運行階段電壓作為預激磁電壓，在局部放電試驗電壓水平內持續1～1.2h，測量電力設備長期工作電壓下是否出現局部放電情況，提高電力設備運行安全性。需要注意的是，在電力設備局部放電試驗中，受絕緣介質承受場強、絕緣結構設計、帶電與接地電極表面場、絕緣件加工等因素影響，局部放電量多小于規定值，試驗者應避免將主絕緣或縱絕緣是否放電作為依據。特別是在電力變壓器局部放電試驗中，若預激磁電壓為工頻耐壓，試驗電壓持續時間為15min，則需要延長局部放電試驗的電壓持續時間；若變壓器絕緣性能不符合標注要求，則需要設定預激磁電壓為模擬運行過電壓，并設定局部放電的電壓持續時間為60min，避免變壓器破壞性損壞。

3.5 介質損耗因數

在電力設備高壓基本絕緣預防性試驗項目中，介質損耗因數測試是重要類型，需要根據介質損耗因數推測電力設備絕緣性能。一般在電力設備無運行故障情況下，介質損耗因數變化受絕緣損耗影響，試驗者可以根據試驗結果推測電力設備絕緣整體受潮、劣化變質。如利用AI-6000E 抗干擾介損測試儀，在油溫為22℃、濕度為46%時，測定加壓繞組介質損耗因數。得出：在試驗電壓為10kV 時，電容為14.35nF，介質損耗系數為0.241%，絕緣性能較佳。

3.6 交流耐壓試驗

電力設備交流耐壓試驗多用于設備絕緣強度鑒定，可直接反映電力設備集中性能缺陷，規避電力設備絕緣老化引發的安全事故。試驗者可以在電力設備交流耐壓試驗前對設備泄漏電流、絕緣電阻、介質損耗因數進行測試，根據測試結果，利用專門裝置，在適宜環境中開展交流耐壓試驗[3]。如利用BP-300變頻試驗電源裝置，在溫度為19℃、濕度為46%時，對高壓側中性點交流耐壓進行測試，經過60s 后，得出非被試繞組短路接地順利通過交流耐壓，達到合格標準。

4 電力設備高壓試驗關鍵點

4.1 充足準備

在電力設備高壓試驗前，試驗者應根據試驗性質及項目，學習作業指導書，了解試驗內容、標準、安全注意事項以及被測試電力設備出廠、歷史試驗數據，推測電力設備狀況，同時根據現場工作內容正確填寫。

在了解電力設備高壓試驗內容后，試驗者可以準備處于校驗周期的試驗用儀器、儀表。

如誤差在±1℃以內的溫濕度計、2500V（或5000V）數字兆歐表、調壓器、升壓器、0.2級變壓器直流電阻測試儀（輸出電流值大于20A）、0.2級變壓比測試儀、電壓表、導線及地線。

4.2 注重細節把控

4.2.1 拆除引線

在電力設備高壓試驗時，引線拆除至關重要。特別是在斷路器斷口電容器介質損耗因數測量時，若無法及時去除固定引線用的料帶，將導致測量數據不合格，具體表現為被測試電力設備絕緣電阻超過10000MΩ。這主要是由于料帶本身帶有近百MΩ 的絕緣電阻，將其用于引線固定，將致使設備上并聯電阻，致使電力設備介質損耗增加。因此，試驗者應注重電力設備引線固定用絕緣料帶去除。除此之外，在220kV 主變中性點避雷器高壓電器檢測時，試驗者應在斷開引線的基礎上，及時拆除引線接頭，并重新測量引線，規避引線拆除不完全引發的電流泄露、微安電表測量偏差。

4.2.2 裝設屏蔽環

《魯迅小說》前100、字中獨有的17字為：“眼、便、吃、幾、見、老、兩、年、氣、卻、三、聲、十、四、似、太、阿”；《北語字表》獨有的17字為：“種、當、兒、爾、發、會、開、能、情、如、身、斯、特、現、意、用、把”。

在高壓試驗時，試驗者可以將等電位屏蔽環裝設在絕緣表面靠近上端子位置，利用兆歐表在加壓15s、60s 時記錄絕緣電阻值，進而計算絕緣吸收比，降低表面泄漏電流的負面影響[4]。

4.3 合理選擇測量方法

根據電力設備類型的差異，電力設備高壓試驗方法也具有一定差異，只有選擇適宜的試驗方法，才可以獲得準確的結果。如在油浸式串聯電抗器交接試驗中，若選擇三相電源電流電壓測試法，加壓后電流值可以達到10A，滿足標準三相電抗要求，而選擇電容電感測試儀，因其他兩相繞組懸空，鐵芯耦合作用易產生空載電流，最終導致電抗器繞組電抗值與標準直相差甚大，且絕緣電阻、介質損耗、直流電壓正常。

再如，電力變壓器高壓試驗包括繞組絕緣電阻、鐵芯及夾件絕緣電阻、繞組直流電阻、繞組電壓比及極性、繞組交流耐壓幾個項目。在繞組絕緣電阻測量時，試驗者可以在測量記錄環境溫濕度后，將被測繞組短路接地，并對被測設備充分放電。進而將各非被測繞組短路接地，促使被測繞組引出端短路，測量記錄60s 絕緣電阻值。隨后斷開測量線并關閉兆歐表，對被測繞組回路對地放電，測量其他繞組；在鐵芯及夾件絕緣電阻測試時，試驗者可以在測量環境溫濕度后，利用2500V 兆歐表，利用地線端子連接變壓器外殼、接地線，并利用絕緣把手促使火線、被測變壓器鐵芯相連接，連續測量60s，記錄絕緣電阻值，隨后關閉兆歐表，并進行被測電力變壓器鐵芯放電操作[5]。

一般絕緣電阻值、出廠值應無顯著差異（低于500MΩ），若出現過低或過高情況，應進一步處理；在繞組直流電阻測量時，試驗者可以利用變壓器直流電阻測試儀，在根據試驗原理接線圖完成直流接線后，經測試線完成測量設備、被測繞組可靠連接，開始測量并記錄數值。測量完畢后，對被測繞組進行充分放電。需要注意的是，在繞組直流電阻測量時，應利用電阻溫度常數，將測量值換算到同一交接試驗時變壓器環境溫度下的電阻值；在繞組電壓比及極性測量時，試驗者可以根據接線圖準確連接變壓比測試儀、被測變壓器的高壓繞組與低壓繞組，并根據被測電力設備型號以及銘牌參數，設置參數，獲得被測變壓器變壓比、極性、接線級別，最終得出的變壓器額定分接電壓比偏差應小于±0.5%；在繞組交流耐壓試驗時，試驗者可以直接根據規定工頻電壓調整調壓器、升壓器，在60s 內完成耐壓測試。一般試驗中電力設備應無擊穿、閃絡現象，且絕緣電阻值維持恒定。

5 電力設備高壓試驗的安全保障措施

5.1 可靠接地

在電力設備高壓試驗中，試驗設備、被測試設備接地對試驗環境安全具有直接影響，一旦接地錯誤或接地不良，將對試驗者人身安全造成威脅。特別是在對干擾要求較高的高壓試驗開展時，試驗者應避免同時將試驗電力設備保護接地、工作接地連接在電源工作接地上，對于被試驗設備（耦合電容器、電壓互感器等電容性設備），試驗者可直接將線路、電壓互感器連接。若電力設備接地開關接觸不良，則需要在保證試驗接地系統良好的前提下，控制接地電阻小于0.5Ω。即將試驗環境視為特殊等電位體，將試驗環境內設備外殼、金屬儀器良好接地，并標注接地點位置，避免試驗中人員觸電。需要注意的是，因兆歐表L 端、E 端子接線無法對調，利用兆歐表測量電力設備絕緣電阻時，試驗者應連接L 端子、被測試設備與大地絕緣導電部分，E 端子則與被測試設備接地端相連接，避免將兆歐表、被測試設備鉸接或拖地。

除試驗設備接地不可靠外，結束試驗時或變更試驗接線時未斷開電源，均易對試驗者人身安全造成威脅。在結束試驗后，試驗者應將試驗臨時電源接線拆除，并檢查被測試電力設備上是否存在試驗用導地線、工器具遺留，確認無誤后，將被測試設備一次接線與二次接線恢復到正常水平。隨后清點試驗儀器工具，打掃試驗場地，并將安全圍欄拆除。

5.2 防感應電壓及放電反擊

在電力設備高壓試驗中，感應電壓是威脅操作者安全的又一因素，多出現在試驗設備和其他設備之間。為防止感應電壓，試驗者可將試驗設備與其他設備、儀器進行短接后可靠接地。可靠接地主要是根據試驗要求，在專門的短路接地系統或短路接地井內，進行操作。考慮到電力設備高壓試驗多處于封閉六面屏蔽體環境，瞬間放電現象發生概率較高。為避免瞬間放電威脅操作者人身安全，試驗者可以將15m 及以上長度的金屬管增設到試驗環境內高壓電纜上，并將高壓電纜埋入地下敷設。同時，每間隔5m 與接地極連接，形成良好的防放電反擊環境。特別是在交流耐壓試驗過程中，因電壓處于較高水平，周邊設備易產生感應電壓，試驗者應在被測試設備非破壞性試驗符合標準后，控制每秒升壓值在試驗電壓的2%以內。

5.3 控制安全影響因素

5.3.1 選擇適宜環境

5.3.2 加強人員管理

在電力設備高壓試驗中，除了防止電力設備運行負載超標、短路情況外，試驗人員還需要考慮絕緣材料與絕緣油在電火花或高溫環境下發生的膨脹、分解致氣化、外殼爆炸現象。

除此之外，試驗者進入現場不佩戴安全帽或穿著絕緣鞋，或者與帶電設備距離過近、未設置安全圍欄致使非試驗人員進入現場以及登高作業防護不完全，均會引發人員傷害事故。因此，進入電力設備高壓試驗現場，試驗人員應佩戴安全帽，并穿著絕緣鞋，同時執行工作票制度、工作許可制度、工作間斷及終結制度，將遮攔、圍欄裝設到現場，懸掛“止步，高壓危險！”的標志牌，并由專人監護，限制非高壓試驗者進入試驗場地。在現場試驗工作開展時，根據帶電設備電壓等級的差異，試驗者應與帶電體保持一定的安全距離。若需登高，試驗人員應做好高空摔跤的安全措施。

整個試驗過程中，試驗人員應保持高度集中的注意力，規避異常事故出現。一旦出現異常事故，則試驗人員應第一時間停止試驗，追蹤原因并消除后繼續進行試驗。特別是在外接直流電源試驗時，試驗人員應規避串入運行直流系統。

5.3.3 加強設備管理

試驗設備是影響電力設備高壓試驗安全的重要因素之一。試驗裝置電源開關應選擇具有顯著斷開點的雙極刀閘，并配備過載保護裝置。同時，在結束試驗或變更接線后，試驗人員應對被測試設備進行充分放電。如在絕緣電阻測量后，試驗人員應將加壓設備調壓器歸到零位，進而短卡電源側道閘，同時在試驗設備、加壓設備輸出端進行放電接地。

綜上所述，電力設備高壓試驗的科學開展，可以綜合評估設備工作性能，增強電力設備性能可靠性，降低故障發生率。因此，試驗人員應根據電力設備高壓試驗流程，利用恰當儀器與技術，檢測泄漏電流、絕緣電阻與局部放電、介質損耗、交流耐壓情況。同時，由于電力設備高壓試驗過程中蘊含著諸多風險因素，試驗人員應注重試驗前期、中期、后期風險因素控制，為電力設備高壓試驗操作的順利進行提供依據。