分析直流電氣設備中的電壓極性裝置

李建琦

摘 要：作為電氣設備交接及其預防實驗重要部分，電壓極性裝置主要功能有直流耐壓及泄漏電流的測量。文章首先分析了電氣設備中電壓極性的特性，在此基礎(chǔ)上分析了電滲漏及耐壓，給予電氣設備項目一定的借鑒方案及解決方法。

關(guān)鍵詞：電氣設備；電壓極性；研究分析

作為電氣設備交接及其預防實驗重要部分，電壓極性裝置主要功能有直流耐壓及泄漏電流的測量。依據(jù)國內(nèi)有關(guān)電氣行業(yè)電氣設備中的電壓極性規(guī)定，直流電氣設備應該使用負接型極線，因此直流電氣設備中電壓極性裝置，也是研究直流電氣設備人最關(guān)注的問題，基于這方面考慮，文章首先分析了電氣設備中電壓極性的特性，在此基礎(chǔ)上分析了電滲漏及耐壓，給予電氣設備的項目一定的借鑒方案及解決方法。

1 電氣設備中電壓極性裝置的研究基礎(chǔ)

現(xiàn)在國內(nèi)和世界大多數(shù)國家都配有高壓的變壓器，有的國家還配有高達3k千伏的變壓器，但是對于研究直流電氣設備中的電壓極性裝置，其研究基礎(chǔ)有什么，其適用于什么樣的場合，文章依據(jù)已有的研究經(jīng)驗適用電滲這一現(xiàn)象來對其進行解釋。

1809年羅伊斯觀察到了電滲現(xiàn)象，其實驗過程是，首先他將豎直的玻璃筒放置在一塊濕潤的黏土當中，隨后往玻璃筒倒?jié)M水，同時配以金屬的電極。如果有電勢加載，負極的地方會出現(xiàn)高的水面，而正極的地方會出現(xiàn)低的水面，并且正極的地方還有殘留一部分懸浮狀黏土。當處于外加電場環(huán)境下，液體經(jīng)過多孔型固體的現(xiàn)象，就是電滲，亦是膠體電動的常見情況之一。這個現(xiàn)象的產(chǎn)生根本原因是，位于多孔型固體和液體相互接觸的地方，由于自身電離或者吸附了離子而帶有了電荷，而液體帶有反向電荷，由于外加電場環(huán)境，相對于固體，液體就出現(xiàn)了相對的移動。羅伊斯在整個觀察過程中，因為負極電壓有高的水面，所以斷定水的極性為正，而黏土的粒子極性為負。

當然這種電滲現(xiàn)象也能夠使用簡單的裝置對其進行簡單模擬。首先在素燒瓷筒的周圍纏繞一個銅線，將其作為外部電極，而瓷筒中灌滿蒸餾水，之后插入作為內(nèi)部電極的銅線，同時在瓷筒的電極間配以幾百伏特左右的直流電源，會發(fā)現(xiàn)這樣的現(xiàn)象，如果把外部電極和電源的負極相連，而內(nèi)電極和電源的正極相連，就可以觀察到素燒瓷筒中的水慢慢溢出，并且瓷筒表層的水也向其內(nèi)部進行滲透。這個結(jié)果說明，當配有不同極性時，水可以經(jīng)過多孔型固體（例如黏土和油浸紙）往各個方向擴散，這個也可以稱之為電滲，這個也是電氣設備中電壓極性裝置的研究基礎(chǔ)。

2 分析直流電氣設備中的電壓極性裝置

對比電壓極性的數(shù)據(jù)可以看出，油浸型的電氣設備（包括電纜線和變壓器）絕緣型材料，其一般是從表面周圍開始受潮，所以我們可以用電滲的基本原理來進行有效的解釋，油浸型的電力設備絕緣型材料所擁有的水分因為處于電場環(huán)境中，所以其極性為正，當對油浸型的電力設備配以正電壓，絕緣型材料所擁有的水分會從表面流出，減小了所含有的水分，今兒減小了泄漏的電流；而當對油浸型的電力設備配以負電壓，絕緣型材料所擁有的水分會從表面引入，進而被油浸型的電氣設備吸收，增加了所含有的水分，所以可以得到這些結(jié)論：第一，對于直流耐壓及泄漏電流的測量，不會受到新直流電氣設備中電壓極性對設備的影響，由于油浸型的電力設備基本上尚未受潮，還有特別少的水分，在周圍是電場的環(huán)境下，具有非常弱的電滲，所以不論是正極還是負極，其對應的泄漏電流大小都保持一致。第二，對于直流耐壓及泄漏電流的測量，會受到舊直流電氣設備中電壓極性對設備的影響，這個就可以用電滲原理來解釋。如果絕緣油紙具有嚴重的受潮現(xiàn)象，正負極性具有非常明顯的差別，因此配置負極性的電壓方式來測量泄漏電流是非常嚴格的，非常容易使得電氣設備的絕緣油紙出現(xiàn)比較小的泄漏電流，大約是小于10ma，而且沒有明顯的電滲，如果不能忽略直流電氣設備存在的電流，就需要給電氣設備配以正極性電壓，原因是如果直流電氣設備配以了正極性的電壓，則會使得電暈電壓高出了電暈電壓。地電場的高壓引線可以配以常用的棒板型電極，實際測量開始的電暈電壓為U0，而正負極性相差2兩倍，也就是U+0>U-0，原因是棒極周圍存在正的電荷，這樣就降低了正棒周圍的正電荷，增強了負棒周圍電場。

3 直流電氣設備中電極性的耐壓情況

對于直流電氣設備，還有一個指標就是耐壓特性，但是絕緣狀況是核心的檢測目標，電極對其的影響也是最大的。絕緣狀況基本原理是在配以低電壓的情況下，亦或是用那些不會損害絕緣的方法來對絕緣進行每個特性的測量，進而分析絕緣出是否存在缺陷，如果存在要及時進行彌補。如對絕緣電阻及相應介質(zhì)正切損耗角值的測量，還有對油中還有氣體色譜和局部的超聲波進行測量。實際表明，這個方法非常有效，但是不能依靠其來決定絕緣的耐壓特性。

對于電氣設備中的絕緣耐壓特性研究，其可以觀察電流量存在的變化而觀察具有大危險性的特殊缺陷，保證絕緣耐壓的探測標準。在變化電極性測試耐壓時，首先比較正負電極，給試品提供較高的電壓，使用球隙型測壓儀對電壓測試，或者是試品承受的電壓值。因為一些試品不存在非常大的電容量，所以對于測量電壓極性需要考慮一些客觀的因素。從基本理論角度，增大了容性地電流，也會提高絕緣耐壓特性；若改變了電壓的極性，絕緣特性也會減小一些，不僅改變了電壓的極性，其豎直也和其反比例的改變。針對具有高電壓和大容量標準的試品，也增大了調(diào)壓和升壓器的整體容量，所以需要在沒有破壞性檢測后進行高壓性的耐壓測試，防止了變化電壓極性而導致了經(jīng)濟發(fā)生損失。

4 分析直流電氣設備中直流耐壓特性

對于直流電氣設備來講，直流耐壓特性也受到了電極性作用。直流電氣設備中對于電壓極性數(shù)據(jù)分析可以看出，如果在具有非常不均勻且不對稱的電場環(huán)境下，同時保證相同的氣體間隙，因為存在電極性特點，負棒上正極的電壓大約大于正棒上負極電壓的一倍，如果有100cm的間隙距離，就有了2倍的正負極性電壓關(guān)系。這個電極性特點是因為電場畸變受到了電暈電荷的影響。一般情形下，電氣設備外部絕緣能力要高于內(nèi)部的絕緣能力，很明顯對電氣設備平配以負極電壓，讓外部絕緣更難出現(xiàn)閃路，更有益于使用直流耐壓對內(nèi)部絕緣存在的缺陷進行測量。在對直流電氣設備進行測量時，配以負極性測量方式比正極性測量方式更容易測量電氣設備絕緣特性，尤其是配以油浸紙的絕緣材料。而且對于一些特殊電氣設備的泄漏電流測量，如果沒有明顯的電滲，并且測量結(jié)果又受到了電流地影響，就可以使用正極性測量方式，這樣可以降低電暈電流對其產(chǎn)生的影響，分析直流耐壓特性。

5 結(jié)束語

作為一個高技術(shù)含量高的項目，直流電氣設備的電壓極性裝置，不僅具有管理、評估、監(jiān)測、診斷方面，還包括了經(jīng)濟分析及人員能力方面，而且因為電氣設備具有不一樣的工作環(huán)境，使得測試人員必須加強測量電氣的熟練度，提升測試水平，減小主客觀對其的影響，更大范圍對其耐壓的特性進行理解，并提供有效的方案進行解決。但是，對于電氣設備的研究，還有許多方面亟需解決，更要更多人進行相應的研究工作，那么在電氣技術(shù)人員的協(xié)同合作下，研究成果可以到一個新的高度，其成果也會給社會和人民引入大量的經(jīng)濟和社會效益。

參考文獻

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