電氣設(shè)備絕緣的高電壓試驗與安全防護策略分析

三峽電力職業(yè)學(xué)院 莊亞娟

電氣設(shè)備的絕緣性能對其使用的安全與穩(wěn)定具有直接決定作用，受到各方面因素的影響，電氣設(shè)備在經(jīng)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(shè)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(shè)備的絕緣性能在其運行中發(fā)揮著不可替代的作用，為了確保電氣設(shè)備的絕緣性能有效運行，須進行相關(guān)高電壓實驗，通過實驗檢測電氣設(shè)備的絕緣性能，并做好相應(yīng)的安全防護工作，從而確保電氣設(shè)備能夠安全運行。

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

1 電氣設(shè)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(shè)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(shè)備的絕緣能力，同時還能檢驗相關(guān)電氣設(shè)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(shè)備進行沖擊，這樣會較大的增加試驗的難度與復(fù)雜度，而使用工頻電壓試驗?zāi)苡行Ы鉀Q這一問題，降低試驗難度與復(fù)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(lián)獲得，如需對容量較大的設(shè)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(lián)才能獲得。

在進行工頻高電壓試驗中，試驗變壓器是經(jīng)常使用的設(shè)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(jié)構(gòu)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(qū)別。

首先，試驗變壓器的容量相對要小一些，被實驗設(shè)備一旦被電流擊穿，變壓器會立刻斷關(guān)閉電源，避免產(chǎn)生電流長時間處于短路狀態(tài)[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(shè)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(jié)構(gòu)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(chǎn)生太多熱量，因此不需在試驗變壓器中安裝冷卻系統(tǒng)，這樣使得變壓器的結(jié)構(gòu)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(shè)備由單個或多個試驗變壓器串聯(lián)而成，調(diào)壓器、電壓表等都是進行工頻高電壓試驗所需的基本設(shè)備。工頻高電壓試驗的操作步驟如下：首先，需根據(jù)規(guī)定的速度不斷提高被試設(shè)備的電壓，當(dāng)使用的電壓達到額定電壓標準后，需對設(shè)備的承受時常進行計時，有時為能找出具有缺陷的被試設(shè)備的局部放電與擊穿，需保持一分鐘左右的額定電壓持續(xù)時間，不過這個時間也可根據(jù)實際情況進行調(diào)整，如在這段時間內(nèi)被試設(shè)備的一切功能保持正常，就說明這個被試設(shè)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(shù)上試驗設(shè)備的要求要更高得多，相應(yīng)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(guī)的工程試驗中使用較少，但有時為獲得更良好的測驗結(jié)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(shè)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(jīng)常受到使用，該實驗可通過一定的發(fā)生器回路產(chǎn)生高電壓，常見的沖擊高電壓的發(fā)生器回路如圖2。

圖2 沖擊電壓發(fā)生器回路

沖擊高電壓試驗對沖擊高電壓發(fā)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(fā)生器組成的重要部分，放電回路由電容器并聯(lián)，直流電源充電，之后再串聯(lián)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(fā)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(yīng)的測試規(guī)定標準對比，確保被試設(shè)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(nèi)容：在進行相關(guān)試驗時，安裝快速過流保護裝置，從而當(dāng)被實驗設(shè)備的內(nèi)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(xiàn)空氣放電現(xiàn)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(shè)置相應(yīng)的警示標志，不準其他無關(guān)人員靠近；需在試驗區(qū)域的地下安裝接地網(wǎng)，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(shè)備需要與接地網(wǎng)連接在一起；最后，試驗進行時相關(guān)設(shè)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(xiàn)放電導(dǎo)致電源系統(tǒng)損壞，相關(guān)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(shè)備，用于直流高電壓的設(shè)備和儀器體積都較小，質(zhì)量也相對較輕，在進行試驗時，除能檢測電氣設(shè)備的耐壓性和絕緣性外，還能檢測電氣設(shè)備中電流泄露的情況，了解設(shè)備中絕緣材料出現(xiàn)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(shè)備造成任何傷害，被試設(shè)備和材料也不會在試驗過程中發(fā)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(jié)合試驗的要求和被試設(shè)備的具體情況選擇適當(dāng)?shù)碾娫慈萘?，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(jié)果的準確性，運用交流高電壓試驗對被試設(shè)備進行測試時，需根據(jù)不同的設(shè)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(shè)備的絕緣功能，這是交流高電壓試驗的目的。在該實驗中，設(shè)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(xù)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(diào)壓裝置，調(diào)壓器的阻抗要適當(dāng)，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(xiàn)過電壓，并防止試驗電壓出現(xiàn)波形畸變現(xiàn)象，保證試驗過程安全可靠。

2 電氣設(shè)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(shè)備絕緣高壓測試有著相當(dāng)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(shè)備制造商所屬的位置、電氣設(shè)備的使用壽命、電氣設(shè)備的電阻大小、電氣設(shè)備是否經(jīng)過大規(guī)模的修理，如有過需找出受維修的部位，并還需了解設(shè)備是因為什么原因被維修，以及經(jīng)過維修后設(shè)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(yīng)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(jù)和參考，同時也能提高相應(yīng)的工作效率與質(zhì)量。在制定試驗方案時要嚴格遵守《電業(yè)安全工作規(guī)程》中的相關(guān)要求，并要對試驗所用的設(shè)備提前進行相關(guān)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(guān)應(yīng)急方案，以防在實驗的過程中出現(xiàn)意外。此外方案應(yīng)明確每個人員的工作職責(zé)，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(zé)，了解相關(guān)操作流程與規(guī)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(yōu)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(guān)人員須對實驗室注意事項及相關(guān)設(shè)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(shè)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(shè)備是公共設(shè)備，并不能提供給個人使用，因此在試驗開展前需對設(shè)備的使用記錄進行了解，檢查設(shè)備是否有破損的情況，在試驗完成后需仔細填寫設(shè)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(shè)備的絕緣高電壓試驗時需用到許多開關(guān)裝置，其功能是否完整將直接關(guān)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(guān)是大多數(shù)試驗中選用的裝置，這種開關(guān)能保證開關(guān)明顯斷開，同時還能幫助工作人員明確區(qū)分合閘與分閘。為確保試驗?zāi)軌虬踩?、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(fā)生安全事故。由于電氣設(shè)備的絕緣高電壓試驗具有一定的難度性與專業(yè)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(xiàn)試驗人員全為新手的情況，應(yīng)當(dāng)安排相應(yīng)具有豐富實操經(jīng)驗的專業(yè)人員一起進行試驗，在實驗工作中要加強團隊協(xié)作，進行一切操作時必須謹慎行動。

2.3 試驗結(jié)束后的安全防護措施

在試驗完成后須對所有電源開關(guān)進行關(guān)閉，為防止出現(xiàn)漏關(guān)現(xiàn)象，應(yīng)按照電源開關(guān)的序號逐一進行關(guān)閉，從而有效避免之后的實驗人員在進入實驗室時發(fā)生安全事故。將所有電源開關(guān)關(guān)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(shè)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(shè)備使用登記，仔細填寫相關(guān)使用記錄。

2.4 提高工作人員的安全意識

在進行電氣設(shè)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(guān)安全意識培訓(xùn)，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(yǎng)成良好的工作行為習(xí)慣，規(guī)范其行為。由于試驗人員的文化意識水平不統(tǒng)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(guān)工作人員的腦海中。同時應(yīng)建立相關(guān)安全管理責(zé)任制度，將安全責(zé)任細化到個人，以便出現(xiàn)任何問題時能準確找到相關(guān)負責(zé)人。

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