淺談電氣設(shè)備的高壓試驗(yàn)

陳小飛++高堃

摘要：電力系統(tǒng)必須可靠的運(yùn)行，其中電氣設(shè)備的絕緣水平至關(guān)重要。電氣絕緣水平達(dá)標(biāo)，能保證電氣運(yùn)行時(shí)設(shè)備不會(huì)被擊穿。衡量絕緣水平的高低，需要做各種試驗(yàn)。試驗(yàn)包括絕緣特性試驗(yàn)和耐壓試驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：擊穿；耐壓；試驗(yàn)變壓器；沖擊電壓

一、電氣設(shè)備的絕緣

各種電氣設(shè)備都需要用到絕緣材料，絕緣體俗稱電介質(zhì)，是指具有很高電阻率的物質(zhì)。在電氣系統(tǒng)中使用電介質(zhì)當(dāng)做絕緣材料。按照形態(tài)分為固體，液體和氣體三種。固體如玻璃，陶瓷，橡膠，塑料等。液體有各種油，如變壓器油，電容器油等。氣體有空氣，六氟化硫等。很多時(shí)候?yàn)榱颂岣呓^緣性能，也采用組合絕緣，即固體加液體，固體加氣體等形式。絕緣體有良好的絕緣性能，但它的電氣強(qiáng)度是有限的，超過它的臨界限度，絕緣就會(huì)被擊穿變成導(dǎo)體。在超強(qiáng)電場作用下，電介質(zhì)可能會(huì)放電、閃絡(luò)、擊穿等。為了保證電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，要對各種設(shè)備在出廠前做各種試驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后才允許使用。

二、高壓試驗(yàn)概述

掌握電氣設(shè)備絕緣特性，努力提高電氣設(shè)備運(yùn)行的可靠性能保證電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。當(dāng)今高壓專業(yè)的電氣試驗(yàn)理論還在不停的完善，不同的絕緣材料 的電氣性能還不能簡單地依靠理論上的分析計(jì)算，必須借助于各種高壓絕緣試驗(yàn)來分析判斷。通常絕緣的缺陷有兩種類型：一類是集中性缺陷，包括氣泡，裂縫、小孔等 ；另一類是分布性缺陷，不是集中在絕緣的某處，而是指整體絕緣性能受損，包括絕緣的老化，受潮等。高壓電氣設(shè)備在實(shí)際的運(yùn)行中必須保持良好的絕緣，要進(jìn)行多種絕緣測試。如在制造時(shí)對原材料的試驗(yàn)、制造過程中的試驗(yàn)、及出廠試驗(yàn)；在現(xiàn)場安裝使用時(shí)的交接試驗(yàn)；在電力系統(tǒng)運(yùn)行中進(jìn)行的絕緣預(yù)防性試驗(yàn)；以及時(shí)間更長久的是電氣設(shè)備在其帶電運(yùn)行過程中的在線檢測。

三、高壓試驗(yàn)

3.1絕緣電阻的試驗(yàn)

測量絕緣電阻可以采用兆歐表或者絕緣電阻測試儀。兆歐表俗稱搖表。測量時(shí)被側(cè)絕緣電阻接在兆歐表的L線端子和E地端子之間。通過搖動(dòng)手柄，兆歐表里德發(fā)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生電流，流過被測絕緣材料，通過讀取表頭，記載絕緣電阻的大小。

絕緣電阻表示絕緣材料在電壓下抵抗漏電流的能力，是代表所有絕緣電介質(zhì)最基本的綜合性特性參數(shù)。在日常工作中，電氣設(shè)備的絕緣很多都采用組合絕緣，因而在直流電壓下有明顯的吸收現(xiàn)象，在外電路中有一個(gè)隨時(shí)間而慢慢變小的吸收電流。如果在電流的衰減過程中的兩個(gè)瞬間測得兩個(gè)電流值或兩個(gè)相應(yīng)的絕緣電阻值，則利用其比值可判斷絕緣是否存在缺陷或者受潮。使用兆歐表或者絕緣電阻測試儀測量絕緣電阻是現(xiàn)在生產(chǎn)工作中應(yīng)用最廣泛的方法。這種方法能夠有效地揭示絕緣整體的受潮，局部受潮和嚴(yán)重?zé)崂匣瘜W(xué)老化，和絕緣被擊穿等缺陷。

3.2泄露電流的試驗(yàn)

測量泄露電流要通過專業(yè)的試驗(yàn)圖接線。被試品串聯(lián)微安表，串聯(lián)整流元件，并聯(lián)靜電電壓表等。接通線路后，通過讀取微安表來判斷絕緣性能的好壞。測量高壓電氣設(shè)備絕緣的泄漏電流和測量其絕緣電阻的原理基本是相同的，因?yàn)樾孤╇娏鞯拇笮哪撤矫娣从吵鼋^緣電阻的大小。雖然測量電氣設(shè)備的泄漏電流和測量電氣設(shè)備的絕緣電阻在原理上沒有多大區(qū)別，但泄漏電流的測量有它自己的一些特點(diǎn)。1）電氣設(shè)備的試驗(yàn)電壓比兆歐表自己產(chǎn)生的的電壓高得多，因此絕緣本身的缺陷更加容易被發(fā)現(xiàn)，能檢查出某些尚未貫穿的集中性缺陷，能夠發(fā)現(xiàn)兆歐表所不能發(fā)現(xiàn)的缺陷。2）施加在被試品上的直流電壓是慢慢變大的，這樣能夠在加壓過程中判斷電流的變化趨勢。通過測量泄漏電流和外加電壓的相互聯(lián)系有助于判斷絕緣的缺陷類型。3）在泄漏電流試驗(yàn)中測量用的微安表要比兆歐表精度靈敏很多。

3.3局部放電試驗(yàn)

局部放電測量檢查方法很多，可概括為非電檢測和電氣檢測兩大類。一般采用局部放電測試儀，通過連接某種回路，讀取電介質(zhì)的放電量，通過發(fā)電量大小判斷絕緣情況好壞。局部放電是指高電壓電氣設(shè)備中的絕緣材料在超高電場作用下，在絕緣內(nèi)部出現(xiàn)某些微弱的發(fā)電現(xiàn)象。絕緣材料中的局部放電是導(dǎo)致絕緣老化的非常重要的原因之一。電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部很可能不可避免地有一些小缺陷，比如在一些絕緣內(nèi)部容易出現(xiàn)小氣隙或者液體絕緣中的微小的氣泡等。由于空氣的擊穿場強(qiáng)和介電常數(shù)都比固體絕緣材料的小，因此在外加電壓作用下這些氣隙等小缺陷會(huì)首先發(fā)生放電，從而引起局部放電。因?yàn)榉烹姷哪芰亢芪⑷?，所以不影響設(shè)備的教短時(shí)絕緣的強(qiáng)度，但時(shí)間久了會(huì)產(chǎn)生老化，最后可能引起整個(gè)絕緣在正常電壓下發(fā)生貫穿性的擊穿。

3.4耐壓試驗(yàn)

耐壓試驗(yàn)屬于破壞性試驗(yàn)。是指給被試品加很大的電壓，如沖擊電壓，交流或直流高壓，判斷絕緣好壞的試驗(yàn)。試驗(yàn)包括工頻高壓試驗(yàn)，直流耐壓試驗(yàn)，沖擊耐壓試驗(yàn)等。不同的試驗(yàn)采用的設(shè)備不同。工頻高壓試驗(yàn)采用試驗(yàn)變壓器，直流耐壓試驗(yàn)采用串級直流高壓發(fā)生器，沖擊耐壓試驗(yàn)采用沖擊電壓發(fā)生器。在對固體電介質(zhì)做交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，可能會(huì)是原本存在的小缺點(diǎn)進(jìn)一步增加，可能會(huì)導(dǎo)致絕緣強(qiáng)度衰減。因此，必須正確地選擇試驗(yàn)電壓的標(biāo)準(zhǔn)和耐壓時(shí)間。試驗(yàn)電壓太高了，發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的可能性是提高了，同時(shí)被試品被擊穿的可能性也增加了，積累效應(yīng)也會(huì)更加嚴(yán)重。反之，如果所加試驗(yàn)電壓太低，則難以有效發(fā)現(xiàn)某個(gè)局部缺陷從而使電氣設(shè)備在運(yùn)行中擊穿的可能性變大。

四、試驗(yàn)舉例

4.1試驗(yàn)的對象

本試驗(yàn)的對象為某型號6KV真空斷路器。真空斷路器的絕緣材料為真空。該斷路器一般用于電壓等級比較低的廠用電配置中。

4.2試驗(yàn)的儀器

本試驗(yàn)的儀器是絕緣電阻測試儀。秒表在高壓輸出后的15秒、60秒、每隔60秒報(bào)時(shí)。便于操作者記錄。

4.3試驗(yàn)結(jié)果

五、小結(jié)

電力是一種安全干凈的能源，與我們的日常生活息息相關(guān)。電力系統(tǒng)必須可靠的運(yùn)行，那就需要保證電氣設(shè)備的絕緣水平。電氣絕緣水平達(dá)標(biāo)，能保證電氣運(yùn)行時(shí)設(shè)備不會(huì)被擊穿。為了保證電氣設(shè)備的絕緣水平，需要做各種試驗(yàn)。只有在試驗(yàn)中證明電氣設(shè)備的絕緣水平，才能保證電力設(shè)備的安全運(yùn)行。

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