淺談電氣設備的高壓試驗

陳小飛++高堃

摘要：電力系統必須可靠的運行，其中電氣設備的絕緣水平至關重要。電氣絕緣水平達標，能保證電氣運行時設備不會被擊穿。衡量絕緣水平的高低，需要做各種試驗。試驗包括絕緣特性試驗和耐壓試驗。

關鍵詞：擊穿；耐壓；試驗變壓器；沖擊電壓

一、電氣設備的絕緣

各種電氣設備都需要用到絕緣材料，絕緣體俗稱電介質，是指具有很高電阻率的物質。在電氣系統中使用電介質當做絕緣材料。按照形態分為固體，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。很多時候為了提高絕緣性能，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，但它的電氣強度是有限的，超過它的臨界限度，絕緣就會被擊穿變成導體。在超強電場作用下，電介質可能會放電、閃絡、擊穿等。為了保證電氣設備的正常運行，要對各種設備在出廠前做各種試驗，檢驗合格后才允許使用。

二、高壓試驗概述

掌握電氣設備絕緣特性，努力提高電氣設備運行的可靠性能保證電力系統安全經濟地運行。當今高壓專業的電氣試驗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算，必須借助于各種高壓絕緣試驗來分析判斷。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。高壓電氣設備在實際的運行中必須保持良好的絕緣，要進行多種絕緣測試。如在制造時對原材料的試驗、制造過程中的試驗、及出廠試驗；在現場安裝使用時的交接試驗；在電力系統運行中進行的絕緣預防性試驗；以及時間更長久的是電氣設備在其帶電運行過程中的在線檢測。

三、高壓試驗

3.1絕緣電阻的試驗

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。測量時被側絕緣電阻接在兆歐表的L線端子和E地端子之間。通過搖動手柄，兆歐表里德發電機會產生電流，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最基本的綜合性特性參數。在日常工作中，電氣設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象，在外電路中有一個隨時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瞬間測得兩個電流值或兩個相應的絕緣電阻值，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在生產工作中應用最廣泛的方法。這種方法能夠有效地揭示絕緣整體的受潮，局部受潮和嚴重熱老化，化學老化，和絕緣被擊穿等缺陷。

3.2泄露電流的試驗

測量泄露電流要通過專業的試驗圖接線。被試品串聯微安表，串聯整流元件，并聯靜電電壓表等。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，因為泄漏電流的大小從某方面反映出絕緣電阻的大小。雖然測量電氣設備的泄漏電流和測量電氣設備的絕緣電阻在原理上沒有多大區別，但泄漏電流的測量有它自己的一些特點。1）電氣設備的試驗電壓比兆歐表自己產生的的電壓高得多，因此絕緣本身的缺陷更加容易被發現，能檢查出某些尚未貫穿的集中性缺陷，能夠發現兆歐表所不能發現的缺陷。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系有助于判斷絕緣的缺陷類型。3）在泄漏電流試驗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

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，讀取電介質的放電量，通過發電量大小判斷絕緣情況好壞。局部放電是指高電壓電氣設備中的絕緣材料在超高電場作用下，在絕緣內部出現某些微弱的發電現象。絕緣材料中的局部放電是導致絕緣老化的非常重要的原因之一。電氣設備絕緣內部很可能不可避免地有一些小缺陷，比如在一些絕緣內部容易出現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和介電常數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首先發生放電，從而引起局部放電。因為放電的能量很微弱，所以不影響設備的教短時絕緣的強度，但時間久了會產生老化，最后可能引起整個絕緣在正常電壓下發生貫穿性的擊穿。

3.4耐壓試驗

耐壓試驗屬于破壞性試驗。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。試驗包括工頻高壓試驗，直流耐壓試驗，沖擊耐壓試驗等。不同的試驗采用的設備不同。工頻高壓試驗采用試驗變壓器，直流耐壓試驗采用串級直流高壓發生器，沖擊耐壓試驗采用沖擊電壓發生器。在對固體電介質做交流耐壓試驗時，可能會是原本存在的小缺點進一步增加，可能會導致絕緣強度衰減。因此，必須正確地選擇試驗電壓的標準和耐壓時間。試驗電壓太高了，發現絕緣缺陷的可能性是提高了，同時被試品被擊穿的可能性也增加了，積累效應也會更加嚴重。反之，如果所加試驗電壓太低，則難以有效發現某個局部缺陷從而使電氣設備在運行中擊穿的可能性變大。

四、試驗舉例

4.1試驗的對象

本試驗的對象為某型號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試驗的儀器

本試驗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秒報時。便于操作者記錄。

4.3試驗結果

五、小結

電力是一種安全干凈的能源，與我們的日常生活息息相關。電力系統必須可靠的運行，那就需要保證電氣設備的絕緣水平。電氣絕緣水平達標，能保證電氣運行時設備不會被擊穿。為了保證電氣設備的絕緣水平，需要做各種試驗。只有在試驗中證明電氣設備的絕緣水平，才能保證電力設備的安全運行。

參考文獻：

[1]趙智大，《高電壓技術》，中國電力出版社，2000-05， ISBN：7801258746

[2]張紅，《高電壓技術》，中國電力出版社，2009-03，ISBN：9787508384702

[3]李玉清， 《高電壓技術》，黃河水利出版社 ，2009-07，ISBN：9787807346548endprint