電源種類對電氣設(shè)備耐壓試驗的影響探討

裴永清，程航

(蘭州工業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730050)

1 引言

電氣設(shè)備在不同性質(zhì)的電源作用下表現(xiàn)出的電氣性質(zhì)是不同的。常見的電源按其存在時間長短分為持續(xù)電壓和沖擊電壓，其中持續(xù)電壓有直流電壓和工頻交流電壓，沖擊電壓有雷電沖擊電壓和操作沖擊電壓。電氣設(shè)備的耐壓試驗就是在電氣設(shè)備的兩端加上一定大小的電壓后，通過其能否穩(wěn)定承受試驗電壓或根據(jù)通過電氣設(shè)備的漏電流的大小來判斷其絕緣性能優(yōu)劣的。

2 不同試驗電源對電氣設(shè)備的影響

2.1 外加電源作用下電氣設(shè)備的電氣特性

在外加電源作用下，電氣設(shè)備可能發(fā)生極化和電導(dǎo)現(xiàn)象，伴隨著電導(dǎo)和極化，在電氣設(shè)備的電介質(zhì)(電氣間隙和絕緣零部件)中有漏電流流過，如圖1所示。此時電氣設(shè)備的電介質(zhì)(電氣間隙和絕緣零部件)會出現(xiàn)發(fā)熱等現(xiàn)象，即Q=I2Rt漏電流越大，則發(fā)熱越厲害，說明電氣設(shè)備絕緣零部件(含電氣間隙)的絕緣性能越差。

圖1 電介質(zhì)的等效電路

2.2 不通電源對電氣設(shè)備耐壓性能影響的機理分析

電氣設(shè)備在外加電壓作用下對外釋放能量，與其中流過的漏電流的大小有關(guān)，而漏電流的大小與極化的方式有關(guān)。極化有四種，而只有在發(fā)生轉(zhuǎn)向極化和空間電荷極化時才會有能量損耗，這兩種極化，都需要一定的時間，才能使電荷在電介質(zhì)中沿電場方向定向移動，形成電流。

以轉(zhuǎn)向極化為例，發(fā)生撞向極化的時間為10－6～10－2s，所以，如果試驗電源是交流電，由于其電場方向每隔0.01s發(fā)生一次周期性變化。如圖2所示，在交流電作用下，轉(zhuǎn)向極化中的偶極子勉強來得及沿電場方向排列，從而在電場作用下定向移動，形成漏電流。如果電氣設(shè)備的絕緣性能不好，偶極子很多，則出現(xiàn)的漏電流也越大。而對于空間電荷極化，由于極化過程需要更長的時間，在幾十分之一秒至幾分鐘，甚至幾小時。因此，在工頻交流電作用下，即使有帶電微粒存在，但由于其電場方向發(fā)生周期性變化，使帶電微粒來不及沿電場方向有序排列，也就不能定向移動形成電流，所以在交流電作用下，空間電荷極化不能發(fā)生。而在直流電的作用下，由于其周期為無窮大，上述兩種極化都能發(fā)生，因此，直流電可全面衡量電氣設(shè)備絕緣性能的優(yōu)劣。

圖2 偶極子式極化示意圖

3 結(jié)論

電氣設(shè)備的絕緣性能與其電氣間隙場強的均勻程度、電壓大小、間隙的距離大小、環(huán)境溫度、介質(zhì)及其質(zhì)量等因素有關(guān)，但在電氣設(shè)備設(shè)計、制造完成以后，這些都是確定的，其質(zhì)量優(yōu)劣也是確定的。因此，在直流電壓作用下，可使各種電氣性能發(fā)生，因而可以較全面的檢驗電氣設(shè)備的絕緣性能。這也是很多用戶尤其是真空滅弧室使用單位采用直流電源檢驗所采購電氣產(chǎn)品的原因。

[1]周澤存.高電壓技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2007.

[2]沈詩佳.高電壓技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2007.