探析電氣高壓試驗(yàn)設(shè)備的技術(shù)要點(diǎn)及改進(jìn)措施

宋山茂

摘 要：電氣高壓設(shè)備作為國(guó)家電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能源傳輸?shù)妮d體，在我國(guó)電力改革進(jìn)程中發(fā)揮著舉足輕重的作用，其安全性直接影響著整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定。鑒于此，在電氣高壓設(shè)備投入運(yùn)行使用之前，往往會(huì)對(duì)其進(jìn)行直流電阻試驗(yàn)、介損試驗(yàn)、直流耐壓試驗(yàn)、極性試驗(yàn)以及交流耐壓試驗(yàn)等各種檢查，從而確保高壓設(shè)備運(yùn)行的安全性。該文簡(jiǎn)要介紹了目前電氣高壓試驗(yàn)設(shè)備的技術(shù)現(xiàn)狀，并且總結(jié)了幾種常見(jiàn)的電氣高壓試驗(yàn)方法，最后就如何改進(jìn)試驗(yàn)方法提出了自己的意見(jiàn)和觀點(diǎn)，希望能夠提高高壓電氣設(shè)備的檢測(cè)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：電氣高壓 試驗(yàn)設(shè)備 技術(shù)要點(diǎn) 改進(jìn)措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TM411 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）10（a）-0130-02

隨著我國(guó)電力改革程度地不斷加劇，電氣高壓設(shè)備被廣泛地應(yīng)用于電力系統(tǒng)的各個(gè)領(lǐng)域，在電能的傳輸以及轉(zhuǎn)換過(guò)程中，電氣高壓設(shè)備發(fā)揮著舉足輕重，無(wú)可替代地作用。與此同時(shí)，由于高壓設(shè)備自身的性質(zhì)原因，其工作運(yùn)行常處于極端苛刻的環(huán)境之中，設(shè)備所需要承受的電壓和電流都非常之大，因此如何保證高壓電氣設(shè)備的運(yùn)行安全是目前的當(dāng)務(wù)之急。鑒于此，為保證電氣高壓設(shè)備能夠穩(wěn)定安全地運(yùn)行，一般來(lái)說(shuō)，這些設(shè)備都會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的吸收比試驗(yàn)、直流泄露試驗(yàn)、極性試驗(yàn)以及交流耐壓試驗(yàn)等高壓試驗(yàn)，只有通過(guò)試驗(yàn)、符合要求的設(shè)備才能夠投入到電力系統(tǒng)之中進(jìn)行使用，所以電力部門(mén)要進(jìn)一步完善電氣高壓設(shè)備的試驗(yàn)檢測(cè)工作，維護(hù)電力輸送的橋梁，從而實(shí)現(xiàn)電力輸送的安全穩(wěn)定和企業(yè)效益的不斷攀升。

1 電氣高壓試驗(yàn)設(shè)備的現(xiàn)狀

隨著人們對(duì)電力能源需求地不斷攀升，電力系統(tǒng)贏來(lái)了前所未有的發(fā)展空間，一些高壓傳輸設(shè)備如雨后春筍般出現(xiàn)在電力網(wǎng)絡(luò)之中，由于電氣高壓設(shè)備自身的特殊性，為了確保電能傳輸?shù)陌踩€(wěn)定，這些電氣高壓設(shè)備在投入使用之前都要進(jìn)行高壓試驗(yàn)和檢測(cè)。就目前我國(guó)電氣高壓試驗(yàn)設(shè)備而言，主要分為以下兩類(lèi)：一是高壓電氣試驗(yàn)車(chē)；二是常規(guī)試驗(yàn)設(shè)備[1]。

（1）高壓電氣試驗(yàn)車(chē)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以車(chē)載設(shè)備為主要手段的高壓電氣試驗(yàn)車(chē)開(kāi)始嶄露頭角，該車(chē)將利用計(jì)算機(jī)集成技術(shù)將操控、電源和接線集成整合到同一模塊之中，操作人員只需要通過(guò)控制電腦軟件界面即可完成高壓試驗(yàn)，該設(shè)備具有適用范圍廣、檢測(cè)精度高以及人員操作安全性高等優(yōu)點(diǎn)。首先，操控集成是將車(chē)載設(shè)備的所有開(kāi)關(guān)和調(diào)度命令集中于中央控制平臺(tái)之上，操作者可以方便快捷地下達(dá)檢測(cè)操控指令，從而完成高壓設(shè)備試驗(yàn)檢測(cè)工作；其次，該車(chē)還將所有的試驗(yàn)電源進(jìn)行了集成，整合出一套大功率、高適應(yīng)性的試驗(yàn)電源，從而代替了原有各設(shè)備自帶的內(nèi)置電源，這套集成電源可以應(yīng)用于高壓電氣試驗(yàn)的各個(gè)領(lǐng)域，真正具有“一電多用”的效果；最后，接線集成是將試驗(yàn)車(chē)內(nèi)的引接線進(jìn)行了匯總歸并，利用智能化和數(shù)字化手段優(yōu)化接線線路，減少收線理線的繁雜工序，從而提高檢測(cè)效率。圖1為電氣高壓試驗(yàn)設(shè)備模塊集成圖。

（2）常規(guī)電氣高壓試驗(yàn)設(shè)備。

雖然高壓電器試驗(yàn)車(chē)在技術(shù)上取得了較大發(fā)展，但是目前我國(guó)電氣高壓試驗(yàn)仍然沿用常規(guī)試驗(yàn)設(shè)備，例如對(duì)電氣高壓設(shè)備進(jìn)行絕緣耐壓試驗(yàn)時(shí)，就要選用直流高壓發(fā)生器、干式試驗(yàn)變壓器和交直流數(shù)字高壓表等眾多檢測(cè)試驗(yàn)設(shè)備。相比較于高壓電氣試驗(yàn)車(chē)，常規(guī)試驗(yàn)設(shè)備具有設(shè)備體積大、自動(dòng)化程度低以及特殊環(huán)境不便操作等明顯缺點(diǎn)，同時(shí)，常規(guī)試驗(yàn)設(shè)備對(duì)于操作人員的工作素養(yǎng)和個(gè)人能力要求較高，一旦操作人員存在著些許的判斷失誤就會(huì)對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果造成嚴(yán)重的偏差。另外，常規(guī)試驗(yàn)設(shè)備知識(shí)孤立存在，并未與計(jì)算機(jī)相連接，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存只能夠手動(dòng)記錄，并且無(wú)法利用電腦對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析。值得注意的是，常規(guī)電氣高壓試驗(yàn)設(shè)備在運(yùn)行成本上遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于試驗(yàn)車(chē)，這就是很多電力企業(yè)寧愿選擇落后的檢測(cè)設(shè)備也不愿更換試驗(yàn)車(chē)的根本原因。就目前電氣高壓試驗(yàn)設(shè)備的現(xiàn)狀而言，如何將常規(guī)設(shè)備和試驗(yàn)車(chē)進(jìn)行整合利用[2]，一方面降低試驗(yàn)車(chē)的生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)用；另一方面提高常規(guī)試驗(yàn)設(shè)備自動(dòng)化程度，這將是未來(lái)電氣高壓實(shí)驗(yàn)設(shè)備發(fā)展的關(guān)鍵。

2 電氣高壓試驗(yàn)的技術(shù)方法

為了確保高壓設(shè)備投入運(yùn)行的安全和穩(wěn)定，在設(shè)備使用之前要對(duì)其進(jìn)行電氣高壓試驗(yàn)，具體項(xiàng)目包括直流電阻試驗(yàn)、介損試驗(yàn)、交流耐壓試驗(yàn)和直流泄露試驗(yàn)等，其目的是提高高壓設(shè)備的安全性能。

（1）直流電阻試驗(yàn)。

直流電阻試驗(yàn)時(shí)一種非損傷的高壓設(shè)備檢測(cè)試驗(yàn)，其目的是為了檢驗(yàn)高壓設(shè)備各個(gè)接頭、線圈以及開(kāi)關(guān)等零部件接觸焊接質(zhì)量以及是否存在短路現(xiàn)象，這是許多大型高壓設(shè)備投入使用之前必須經(jīng)過(guò)的一道關(guān)鍵檢測(cè)試驗(yàn)。一般來(lái)說(shuō)，直流電阻試驗(yàn)通常采用電橋法和壓降法測(cè)定待測(cè)電阻，即將待測(cè)直流電阻串入到電路圖中，通過(guò)測(cè)定電阻前后的電壓差降來(lái)判斷直流電阻的性能[3]。由于電橋法和壓降法都費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且不能夠直接得出數(shù)據(jù)，目前一般不采用這兩種方法來(lái)進(jìn)行直流電阻試驗(yàn)，而是選用更為方便快捷的直流電阻測(cè)試儀來(lái)完成檢驗(yàn)工作。直流電阻測(cè)試儀采用A/D轉(zhuǎn)換器技術(shù)，將直流電阻的電壓降轉(zhuǎn)換為電信號(hào)在儀器表盤(pán)中顯示出來(lái)，操作人員只需要將被測(cè)試樣與測(cè)試儀的電源正負(fù)極相連，就可以方便快捷地直接讀出示數(shù)。圖2為直流電阻測(cè)試儀電路原理圖。

（2）介損試驗(yàn)。

由于電氣高壓設(shè)備通常要承載較大負(fù)荷的電壓，因此高壓設(shè)備在投入使用時(shí)一定要確保其絕緣性能處于安全范圍之內(nèi)。介損試驗(yàn)是一種衡量高壓電氣設(shè)備絕緣性的常規(guī)方法，介損值越大則說(shuō)明設(shè)備絕緣性能下降地越快，從而可以進(jìn)一步判斷出絕緣性下降的因素，從而大幅度地提升高壓設(shè)備的安全穩(wěn)定性能。通常采用抗干擾介損測(cè)量?jī)x進(jìn)行對(duì)高壓設(shè)備的介損進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量，其原理框圖如圖3所示。該儀器的試驗(yàn)原理歸根到底是矢量電壓法，具體來(lái)說(shuō)是利用高精度的電流傳感器將CN和CX電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，而后利用A/D轉(zhuǎn)化技術(shù)和FFT數(shù)學(xué)運(yùn)算，從而分別求出了被測(cè)電流信號(hào)iN和iX的矢量夾角δ，因?yàn)镃N為已知的標(biāo)準(zhǔn)電容，從而就可以方便地得到被測(cè)設(shè)備的電容CX和介損失角tanδ等參數(shù)。

（3）直流耐壓試驗(yàn)。

直流耐壓試驗(yàn)是一項(xiàng)破壞性的試驗(yàn)，其目的的為了檢測(cè)高壓設(shè)備所能夠承受的極限電壓值，從而確定高壓設(shè)備的適用范圍和量程選擇[4]，圖4為直流耐壓試驗(yàn)接線圖。在對(duì)試樣進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，首先要檢查各個(gè)儀器元件處于正常狀態(tài)，待檢查無(wú)誤之后在將地線、直流高壓發(fā)生器、微安表等元件連接起來(lái)；其次將電壓升到所需測(cè)量電壓的90%作用，而后緩慢升壓，最終在數(shù)顯表上讀出電壓數(shù)值。值得注意的是，一旦控制版面的紅燈熄滅，綠燈亮起，即為保護(hù)效應(yīng)，此時(shí)迅速需要關(guān)閉電源，將電壓調(diào)檔至零位，待電容充分放電之后在重啟電源，而后方可繼續(xù)進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。

3 高壓試驗(yàn)設(shè)備的改進(jìn)措施

從目前高壓試驗(yàn)設(shè)備的現(xiàn)狀來(lái)看，出于運(yùn)行成本的考慮，高集成自動(dòng)化的試驗(yàn)車(chē)還未全面應(yīng)用到高壓設(shè)備試驗(yàn)之中，常規(guī)試驗(yàn)設(shè)備仍然是目前大多數(shù)電力公司的首要選擇，但其自動(dòng)化程度和精密度都不高，若能夠建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)并開(kāi)發(fā)出相關(guān)軟件將其應(yīng)用到常規(guī)設(shè)備之中必將成為未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵。

（1）建立狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。

由于常規(guī)高壓設(shè)備所測(cè)定的數(shù)據(jù)無(wú)法儲(chǔ)存，常常進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)之后并未對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，因此經(jīng)常造成數(shù)據(jù)丟失難以查找的尷尬局面。就算一些電力公司對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)信息了歸納，也只是用紙筆進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，在調(diào)閱查看的過(guò)程中也存在著諸多不便，因此高壓設(shè)備試驗(yàn)數(shù)據(jù)要形成統(tǒng)一的狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，從而驗(yàn)證整個(gè)檢測(cè)工作和結(jié)果。數(shù)據(jù)庫(kù)的建立可以以時(shí)間日期作為命名建立試驗(yàn)工作臺(tái)賬，一旦測(cè)試結(jié)束之后，每個(gè)變電站都要對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行上報(bào)匯總，并且手動(dòng)輸入至計(jì)算機(jī)電腦之中，此時(shí)電腦程序自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存分析和比對(duì)，對(duì)于同種設(shè)備的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)驗(yàn)證，從而進(jìn)一步分析試驗(yàn)的規(guī)律性，從而繪制出特性曲線，形成一套高壓設(shè)備的達(dá)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）開(kāi)發(fā)相關(guān)應(yīng)用軟件。

隨著科學(xué)進(jìn)步地不斷發(fā)展，應(yīng)用軟件能夠極大地節(jié)省眾多的人力物力和財(cái)力，大大地增加工作效率，因此電力部門(mén)要積極開(kāi)發(fā)相關(guān)的試驗(yàn)軟件，提高試驗(yàn)檢測(cè)的精度和準(zhǔn)確性。目前常規(guī)設(shè)備并沒(méi)有數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存功能，如若能夠基于高壓設(shè)備試驗(yàn)之上開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的程序軟件，那么常規(guī)設(shè)備也就可以對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行儲(chǔ)存分析，這將會(huì)極大地提高試驗(yàn)檢測(cè)的效率，同時(shí)對(duì)于一些問(wèn)題的分析處理也可以提供原始數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)地不斷升級(jí)，電氣高壓試驗(yàn)設(shè)備必將會(huì)朝向高精度、高效率以及高實(shí)用性的方向發(fā)展，在未來(lái)的一段時(shí)間，如何擺脫常規(guī)試驗(yàn)設(shè)備不能儲(chǔ)存數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)的境地，這將是電氣高壓試驗(yàn)設(shè)備發(fā)展的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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