高壓電器設備絕緣試驗技術與應用

鄭淑軍 李鐵軍

(1.平高集團有限公司，河南 平頂山 467099;2.中國平煤神馬能源化工集團有限責任公司，河南 平頂山 467099)

對高壓電器設備而言，如若絕緣工作做得不到位，極有可能引發停電甚至更大的用電事故，這將對經濟社會生活帶來突然的、不利的影響。可是，實際情況是，在有些情況下，由于電力系統運行的特殊要求，部分電力設備難以通過停電的方式完成預防性的試驗，而這種主觀或者客觀上的漏試或超周期測試是不利于發現電力設備中的缺陷和安全隱患的[1]。對電力設備的預防性試驗而言，其周期相對較長，一般為一年。因此，當設備帶電運行時，一旦產生了設備缺陷，極有可能引發設備故障，更大的事故與財產損失就有可能發生。此外，電力系統的預防性試驗在通常情況下任務強度較大，無法保證對每臺電力設備的全面試驗與分析，也就難以就此作出科學的判斷。而隨著我國電力事業的不斷發展，社會對電力的需求量和需求種類不斷提高和豐富，各類高壓電器設備不斷呈現在工業生產等相關領域。而為了實現高壓電器設備的順利安全運行，對其進行安全試驗是十分必要的，而絕緣試驗便是電網工程建設中必不可少的重要環節，只有完成了試驗操作的設備才能被用于實際的生產、生活之中。為此，本文首先闡述了高壓電器設備絕緣試驗的關鍵技術，然后對可能產生影響的因素進行分析，最后，從多個角度給出了高壓電器設備實際應用中的注意事項。旨在通過本文的工作，為時下我國高壓電器設備的絕緣試驗與應用提供一定的可供借鑒的信息。

1 高壓電器設備絕緣試驗的關鍵技術

1.1 診斷技術

不可否認，高壓電器設備的性能對于電網運行的質量產生著直接的重大的影響，如果設備的性能得不到要求，或者存在一定的安全隱患，只要條件成熟，就極有可能引發安全事故。因此，在高壓電器的絕緣試驗中需要將監測和診斷技術引入其中，這樣不但可以協助電力人員能夠相對及時的掌握高壓電器設備的運行情況，還能為此作出相應的預案，在維持高壓電器設備正常運行的前提下，完成對儀器設備的安全監測。

1.2 改造技術

在高壓電器設備絕緣試驗中，改造技術的實施往往發生在實驗結束之后，這種于試驗后才采取的技術方案主要用于對高壓電器設備結構的優化與改進，使電力系統中的絕緣能力得到進一步的加強[2]。倘若在絕緣試驗中發現了高壓電器設備正在超負荷運行，則極易引發安全事故，而在缺乏提前報警功能的情況下，電力設備的受損程度會不斷擴大。為此，需要通過添加報警裝置改造高壓設備，以便及時感應到系統中的異常信號，并及時進行搶修處理。

1.3 模擬技術

模擬技術指的是將計算機看做是整個試驗工程的管理和控制中心，以此完成對絕緣試驗操作秩序的科學規劃與調配。這種技術能夠適用于中小型的高壓電器設備和大型的高壓電器設備，在試驗的過程中都可以通過這一技術對工程建造的過程進行演示和預試。這樣一來，高壓電器設備施工現場中可能存在的安全風險就有可能被提前預知，為高壓電器設備的試驗提供科學的指導。

1.4 調試技術

調試技術指的是在高壓電器設備正式運行之前，完成對該類設備運行流程的模擬操作和調試，目的在于通過模擬操作將設備元器件中存在的安全隱患及時的反饋出來。這是因為，高壓電器開關等設備容易受到自然因素的影響，大風、持續的降雨，以及雪冰等自然災害都會對其產生影響[3];此外，對戶內和戶外電器開關設備進行調試，還能發現不同產品性能的差異之處，得出一些開關設備抗寒和抗高溫的性能特征，選擇更加適合露天作業的產品。

2 高壓電器設備絕緣的影響因素分析

2.1 電壓因素

這一因素對于高壓電器絕緣試驗的影響也是十分明顯的——如果主絕緣嚴重受潮或者其中含有離子型雜質之時，互感器的介損值將會隨著試驗電壓的不斷升高而產生具有一定差異的變化情況。其中的原因在于，由于交流電壓的存在，離子在紙層間和在油中的遷移過程被纖維所阻攔——在較低電壓時，離子的運動速度相對較慢，產生的遷移較小;相反，電壓升高之后，離子運動速度也會相應的加快，介損值也隨之減小。

2.2 溫度因素

通常情況下，油紙電容絕緣的介損值并不會對溫度的變化反應過分靈敏。并且，大量的試驗結果也證實了這一點——介損測量值良好的絕緣實驗是不用進行溫度換算的。可是，如果絕緣干燥處理的效果欠佳，油紙電容絕緣的介損值將對溫度變化表現出“積極”的反應。而對于絕緣溫度系數而言，其發揮作用的大小主要決定于絕緣本身的型式、大小與絕緣狀況。而對于特定的電壓等級與絕緣設計，因為絕緣劣化將會致使溫度系數的增加，tgδ值的溫度非線性與靈敏度都會得到不同程度的增加。

2.3 濕度因素

作為一個常識性的問題，大氣濕度與表面污穢程度會對泄漏電流產生較大的影響，這一影響甚至會遠遠的超過避雷器的實際阻性電流。而高壓電器設備的表面泄漏程度也會對介損測量產生影響，致使介損測試結果嚴重偏離正常水平。濕度和高壓電器設備表面的污穢程度會對設備的泄漏電流產生直接的影響，甚至會在較高的電壓下，產生破壞性的影響，直接關系到設備絕緣試驗的正常進行。因此，在一般預防性試驗中，要保持瓷套表面的干凈和清潔，最好將相對濕度保持在65%之下，如果超過了這一溫度，應該采取進一步的處理措施，降低危險發生的頻率[4]。

2.4 誤差因素

在高壓電器設備的絕緣試驗中，誤差因素也是十分重要的。在介質損耗測量過程中，需要選擇電壓向量作為基準信號，基準信號需要施加在試品兩端的電壓。在絕緣試驗的過程中，一般要利用現場情況，在電壓互感器的二次側獲取。而電壓互感器的測量精度和二次側負荷的高低關聯。而隨著變電站運行方式的差異，二次側負荷也會產生變化，而這一定會導致角誤差的改變。

3 高壓電器設備絕緣試驗技術的應用

在實際操作中，高壓電器設備絕緣試驗的操作人員不但要在試驗環節采取先進的措施，還應該注意到高壓電器設備在使用中的安全措施，最大限度的限制安全意外的發生。在實際應用中，安全事故注意事項一般體現在以下方面:人員保護、檢修質量和異常響聲:(1)保護人員。按照交流和直流電壓的差異，高壓電器設備的電壓范圍較高，帶點作業是容易引發安全意外事故的。因此，不論是戶外還是室內操作，當接觸高壓電器時，一定要配備相應的安全防護工具，那些參與到高壓設備檢修人員，需要穿電絕緣服、絕緣帽和絕緣手套，使其避免和設備接觸而觸電;(2)質量檢修。控制檢修質量是提高高壓電器設備安全運行的基本前提。如果電器設備因檢修不徹底，將會產生不同程度的安全隱患，極大的嚴重阻礙電網的供電和輸電的作業。為此，需要在足夠干燥的環境下進行拆裝檢修，防止雜質和水分進入設備;(3)響聲異常。如果設備在正常運行下出現了異常響聲，將是某個元器件出現故障的前兆，此時應該引起電力施工人員的高度重視。其中，如果高壓電器設備存在放電問題，且伴有異常細微聲響，應該判斷其響聲來源，同時配合放電測量數據對其進行綜合判斷。

4 結束語

近幾年來，高壓電器設備的絕緣實驗技術不斷受到人們的重視。為了提高實驗的有效性，準確的判斷出設備的狀態，除了要提高絕緣試驗系統的精度、穩定性和抗干擾能力外，還應該對影響絕緣試驗數據的因素進行深入的研究和分析，最大限度的減少人為的和客觀的誤差，通過要對難以減小的誤差進行精確的估計和修正，以便得到可以反映高壓電器設備的真實信息。

[1]Pons A et al.Electrical endurance and reliability of circuit-breaker common experience and practice of two utilities，IEEE Trans on Power delivery，2011(1):168.

[2]魏順和.高壓電器設備絕緣試驗技術研究[J].企業技術開發，2012(18):46-47.

[3]袁紅波，王紅斌.高壓設備絕緣在線監測影響因素分析[J].華北電力技術，2002(6):41-43.

[4]Ramu T S.On the estimation of life of power apparatus insulation under combined electrical and thermal stress.IEEE Trans EI，2005(1):70.