淺析電力設備的高壓試驗

冉迎春

(四川省電力公司資陽公司，四川 資陽 641300)

前言

電力設備的安全可靠運行，是電網安全可靠的保障。但是，隨著電網容量的不斷增大和用戶對供電可靠性要求的日益提高，高壓輸電已經在電網系統中占有了舉足輕重的地位。

高壓輸電工程的建設一般要經過高壓試驗研究、高壓設備研制、高壓設備試運行的考核等階段，而電力設備的高壓試驗是完成上述必經階段的基本手段和前提。電力系統中的高電壓設備，其首要任務是安全可靠的運行，任何故障或事故的發生，都會影響到工農業生產的正常進行甚至給國民經濟造成重大的損失。所以，高電壓設備必須在長年使用中保持高度的可靠性和安全性，因此對高壓設備進行一系列的高壓試驗是至關重要的。

1.電力設備高壓試驗概述

電力試驗就是用電力試驗設備按照規定的要求對電力設備進行連續或間斷的試驗，然后根據監測信息進行技術參數評估和狀態診斷。對電力設備的試驗是保證電力設備健康運行的必要手段，它關系著設備的利用率、事故率、使用壽命、人力物力財力的消耗，以及電力企業的整體效益等諸多問題。

對電力設備做高電壓試驗主要目的是:在制造廠時，對所有的原材料的試驗，制造過程的中間試驗，產品定型及出廠試驗。其目的是檢驗新的高壓電氣設備是否符合有關的技術標準規定，嚴禁不合格的高壓設備出廠。對于大修后的設備進行高電壓的各種試驗。其目的是判定設備在維修、運輸過程中是否出現絕緣損傷或性能變化，以及大修后修理部位的質量是否符合原標準。

對于正在運行中的電力設備，則按規定周期進行例行的試驗，一般將這種例行試驗稱作預防性試驗。通過預防性試驗可以及時發現電氣設備內部隱藏的缺陷，配合檢修加以消除，以避免設備絕緣在運行中由于工作電壓尤其是系統過電壓的作用被擊穿，造成嚴重的設備事故以及人身事故。這樣就能做到預防為主，使設備能長期、安全、經濟的運行。

2.試驗的分類

在絕緣故障檢測試驗中,高壓試驗是一個很重要的試驗。按照試驗目的的不同可分為型式試驗、出廠試驗、系統中進行的交接試驗和預防性試驗等。絕緣試驗又可分為絕緣特性試驗和絕緣耐壓試驗兩大類:

2.1.絕緣特性試驗

絕緣特性試驗是指在較低的電壓下或是用其它不會損傷絕緣的辦法來測量絕緣的各種特性,從而判斷絕緣內部有無缺陷。例如測量絕緣電阻、測量絕緣的介質損耗角正切值、絕緣油的物化特性、油中的氣體色譜分析、空載試驗、局部放電的超聲波測量。實踐證明,此類方法是有效的,但尚不能僅靠它來判斷絕緣的耐壓等級。

2.2.絕緣耐壓試驗

工頻耐壓試驗、感應耐壓試驗、操作波試驗、沖擊試驗等均屬破壞性試驗,它能發現那些危險性較大的集中性缺陷,確保絕緣有一定的等級。缺點是可能會在耐壓試驗時給絕緣造成一定的損傷。耐壓試驗必須在非破壞性試驗之后進行,如果非破壞性試驗已經表明絕緣存在不正常情況,則必須查明原因并加以消除后再進行耐壓試驗,以避免不應有的擊穿和經濟損失。

3.電力設備高壓試驗關鍵分析

在高電壓實驗室或戶外試驗場，工頻高電壓通常是采用高壓試驗變壓器來產生的；對于GIS、電纜和電容器等電容量較大的試品，可以采用串聯諧振設備來產生工頻高電壓。由于電力變壓器作為高電壓試驗設備并不經濟，因此，通常交流高電壓試驗設備只包括高壓試驗變壓器以及串聯諧振設備。高壓試驗電源設備應包括電力變壓器。一方面，高壓對試驗電源提出了更高的要求，當試驗變壓器和串聯諧振設備這兩種常規方案不能滿足其要求時，應考慮電力變壓器方案。另一方面，在試驗室，作為電力變壓器的一種結構型式，升壓變壓器實際上常用來作為中間變壓器匹配電源電壓和試驗所需的電壓，并具有較強的適應能力。

高壓輸電技術的試驗研究以及高壓設備的絕緣考核對交流試驗電源提出了更高的要求。通過對試驗變壓器、串聯諧振設備以及電力變壓器等三種可供選擇的交流試驗電源各自的技術經濟特點進行分析比較，指出其不同的適用范圍。試驗變壓器適用于相對較小容量試品的短時高電壓試驗;串聯諧振設備適用于容性試品的單相高電壓試驗，并能滿足相對較大容量要求:電力變壓器作為高電壓試驗設備，在結構和容量上并不經濟，但作為交流試驗電源，卻具有較強的適應能力。因此，當試驗變壓器和串聯諧振設備這兩種常規方案不能滿足特高壓交流試驗電源的基本要求時，應考慮電力變壓器方案。

高電壓設備試驗的應用軟件提供了設備臺帳或數據的錄人管理功能，并針對高壓設備試驗數據進行全面的分析功能。針對以上需求研制開發一套高電壓試驗專業軟件，除了能夠完成各種高壓電力設備的銘牌和試驗數據錄人、管理和查詢功能外，還能夠對試驗數據進行基本分析。這使得實際數據得到及時準確的處理，大大提高了電力設備高壓試驗的效率和準確率，提高了電網運行的可靠性。

電力設備的高壓試驗過程是:首先根據試驗設備的不同選取電源，并進行軟件的系統配置，對測量的參數進行初始化，根據在線監測數據(如色譜分析數據、局部放電數據、紅外測溫數據等)、設備定期預試數據以及運行工況記錄、缺陷記錄、維修記錄、出廠數據等，診斷電力設備可能出現的潛伏性故障，并做出故障的趨勢預報，由此對電力設備的實際健康狀態進行評估；根據電力設備故障性質預報高壓電力設備健康狀態，擬訂出初步的試驗測試結果，確定影響高壓電力設備的主要指標屬性或目標，采用某種決策方法進行分析。

4.電力設備高電壓大功率試驗站的發展

進行高電壓大功率試驗的專用高電壓、大功率設施，又稱高電壓強電流試驗站。它是用以研究開發高壓開關設備特別是高壓斷路器的主要設施。高電壓大功率試驗站，除了具備能提供直接試驗能力達數千MVA短時三相功率的大功率電源外，同時配備有相應的高電壓實驗設備。

雖然國外進行過大量的高壓試驗研究取得的成果可供借鑒和參考，但由于各國國情不同，試驗研究的側重點也不盡相同，取得的試驗結果不能完全被我國高壓輸變電工程所采用，必須結合我國國情系統地開展高壓輸電技術的試驗研究，包括高壓電力設備的長期帶電考核，因此，建設高壓試驗站是十分必要的。

1912年，德國AEG公司建立了第1個沖擊同步發電機試驗站；至今各國已先后建立近50座高電壓大功率試驗站。中國有4座。其中，以荷蘭電工器材試驗有限公司的KEMA高電壓大功率試驗站的功率最大，試驗項目最全，是世界性的權威機構。中國最大的高電壓大功率試驗站是1964年建成的西安高壓電器研究所試驗站，由沖擊同步發電機獲得能源。依功率大小次序還有1963年建成的沈陽高壓開關廠虎石臺試驗站，1979年建成的中國電力科學研究院大功率試驗站和1957年建成的上海華通開關廠試驗站。

5.結語

電力設備的高壓試驗是一項高技術復雜工程，它涉及管理模式、評估技術、監測技術、診斷技術、經濟分析、人員素質等多個方面，其核心是建立一套相應的規范來保證先進高壓試驗的實施，以實現對設備在高壓下運行、檢修的全方位的現代化的管理。

高壓交流試驗基地的建設為我國系統地開展交流特高壓輸變電技術的研究提供充分的試驗條，利用試驗基地可開展特高壓輸電線路電暈特性，充分發揮國家對中西部大開發的政策支持，以優質、低價、環保的電力供應促進地區經濟發展，確保國有資產保值增值。

[1]郭永基.電力系統可靠性分析[M].北京:清華大學出版社,2003.

[2]趙智大.高電壓技術[M].北京:中國電力出版社,1999.