電力設備高壓試驗關鍵點及安全保障探究

國網(wǎng)錦州供電公司 郝舒洋

1 引言

在我國科學技術持續(xù)升級的背景下，新的電力設備材料、制造工藝不斷應用到電力設備當中，致使電力設備氣體絕緣性能、滅弧性能、不燃性顯著提高。但是，作為一種功能特殊的設備，在電力設備正式應用前期必須開展高壓試驗。在高壓試驗開展過程中，存在著諸多技術和安全隱患。因此，探究電力設備高壓試驗關鍵點及安全保障措施具有重要的意義。

2 電力設備高壓試驗的流程

電力設備高壓試驗流程如下：第一步，根據(jù)電力設備組裝原理圖，正確連接引線，保障控制接地與電力設備可靠性；第二步，檢查電力設備各部位接線，確保控制調(diào)壓器達到標準水平；第三步，接通電力變壓器電源，觀察指示燈變化，在指示燈為紅色時繼續(xù)等待升壓，在指示燈為綠色時按下啟動按鈕；第四步，順時針調(diào)整調(diào)壓手柄，調(diào)整過程中觀察試品運轉(zhuǎn)情況，記錄儀表指示數(shù)據(jù)；第五步，將電壓調(diào)至零位，按下停止電鈕，切斷電源，解開試驗連接引線[1]。

3 電力設備高壓試驗的內(nèi)容

3.1 泄漏電流

泄漏電流是電力設備高壓試驗主要內(nèi)容，多借助額定工作電壓小于2.5kV 的數(shù)顯泄漏電流測試儀器或加直流高壓試驗方法。一般在高壓情況下，電力設備泄漏電流顯著超過電壓情況下的電流，則電力設備高壓絕緣電阻低于絕緣電阻，電力設備防泄露功能無法滿足使用要求。如在非被試繞組短路接地情況下，利用ZGS 直流高壓試驗裝置，在油溫為22℃、濕度為46%時，設定試驗電壓分別為20kV、40kV，得出泄漏電流，見表1。

表1 電力變壓器繞組連同套管直流泄漏電流結(jié)果

如表1所示，在試驗電壓為20kV 時，電力變壓器繞組連同套管直流泄漏電流為1μA，在試驗電壓為40kV 時，電力變壓器繞組連同套管直流泄漏電流為7μA。

3.2 絕緣電阻

絕緣電阻測量是電力設備高壓試驗中較為便捷的預防性試驗，受絕緣整體受潮程度、污穢情況、過熱老化程度、溫度變化的影響。一般在受潮后，電力設備絕緣吸收比將出現(xiàn)不規(guī)則變化；而在溫度超出35℃或出現(xiàn)污穢時，干燥絕緣吸收比下降。

以110kV SFSZ11-25000電力變壓器為對象，其高壓側(cè)絕緣水平為LI/AC 480/200kV，中性點絕緣水平為LI/AC 325/140kV，低壓側(cè)絕緣水平為LI/AV 75/35kV。在油溫為22℃、濕度為46%時，以非被試繞組短路接地為對象，利用3125兆歐表，對加壓繞組對應時間下的絕緣電阻進行測試，得出結(jié)果見表2。

表2 電力變壓器繞組絕緣電阻

3.3 變壓比

變壓比電橋法、雙電壓表法是電力設備變壓比測量主要用方法，前者多用于現(xiàn)場試驗，可規(guī)避電源穩(wěn)定程度限制，靈敏度、準確度、安全度較高；后者多用于連續(xù)組別試驗，反映較為直觀，使用較為便捷。如利用BCSM63變比測試儀，在油溫為22℃、濕度為46%時，測試繞組變壓比，得出結(jié)果見表3。

表3 繞組變壓比

3.4 局部放電

作為一種典型非破壞性試驗項目，電力設備局部放電試驗時需要將工頻耐壓作為預激磁電壓，在局部放電試驗電壓水平內(nèi)持續(xù)10～15min，測定局部放電量[2]。或者將模擬運行階段電壓作為預激磁電壓，在局部放電試驗電壓水平內(nèi)持續(xù)1～1.2h，測量電力設備長期工作電壓下是否出現(xiàn)局部放電情況，提高電力設備運行安全性。需要注意的是，在電力設備局部放電試驗中，受絕緣介質(zhì)承受場強、絕緣結(jié)構(gòu)設計、帶電與接地電極表面場、絕緣件加工等因素影響，局部放電量多小于規(guī)定值，試驗者應避免將主絕緣或縱絕緣是否放電作為依據(jù)。特別是在電力變壓器局部放電試驗中，若預激磁電壓為工頻耐壓，試驗電壓持續(xù)時間為15min，則需要延長局部放電試驗的電壓持續(xù)時間；若變壓器絕緣性能不符合標注要求，則需要設定預激磁電壓為模擬運行過電壓，并設定局部放電的電壓持續(xù)時間為60min，避免變壓器破壞性損壞。

3.5 介質(zhì)損耗因數(shù)

在電力設備高壓基本絕緣預防性試驗項目中，介質(zhì)損耗因數(shù)測試是重要類型，需要根據(jù)介質(zhì)損耗因數(shù)推測電力設備絕緣性能。一般在電力設備無運行故障情況下，介質(zhì)損耗因數(shù)變化受絕緣損耗影響，試驗者可以根據(jù)試驗結(jié)果推測電力設備絕緣整體受潮、劣化變質(zhì)。如利用AI-6000E 抗干擾介損測試儀，在油溫為22℃、濕度為46%時，測定加壓繞組介質(zhì)損耗因數(shù)。得出：在試驗電壓為10kV 時，電容為14.35nF，介質(zhì)損耗系數(shù)為0.241%，絕緣性能較佳。

3.6 交流耐壓試驗

電力設備交流耐壓試驗多用于設備絕緣強度鑒定，可直接反映電力設備集中性能缺陷，規(guī)避電力設備絕緣老化引發(fā)的安全事故。試驗者可以在電力設備交流耐壓試驗前對設備泄漏電流、絕緣電阻、介質(zhì)損耗因數(shù)進行測試，根據(jù)測試結(jié)果，利用專門裝置，在適宜環(huán)境中開展交流耐壓試驗[3]。如利用BP-300變頻試驗電源裝置，在溫度為19℃、濕度為46%時，對高壓側(cè)中性點交流耐壓進行測試，經(jīng)過60s 后，得出非被試繞組短路接地順利通過交流耐壓，達到合格標準。

4 電力設備高壓試驗關鍵點

4.1 充足準備

在電力設備高壓試驗前，試驗者應根據(jù)試驗性質(zhì)及項目，學習作業(yè)指導書，了解試驗內(nèi)容、標準、安全注意事項以及被測試電力設備出廠、歷史試驗數(shù)據(jù)，推測電力設備狀況，同時根據(jù)現(xiàn)場工作內(nèi)容正確填寫。

在了解電力設備高壓試驗內(nèi)容后，試驗者可以準備處于校驗周期的試驗用儀器、儀表。

如誤差在±1℃以內(nèi)的溫濕度計、2500V（或5000V）數(shù)字兆歐表、調(diào)壓器、升壓器、0.2級變壓器直流電阻測試儀（輸出電流值大于20A）、0.2級變壓比測試儀、電壓表、導線及地線。

4.2 注重細節(jié)把控

4.2.1 拆除引線

在電力設備高壓試驗時，引線拆除至關重要。特別是在斷路器斷口電容器介質(zhì)損耗因數(shù)測量時，若無法及時去除固定引線用的料帶，將導致測量數(shù)據(jù)不合格，具體表現(xiàn)為被測試電力設備絕緣電阻超過10000MΩ。這主要是由于料帶本身帶有近百MΩ 的絕緣電阻，將其用于引線固定，將致使設備上并聯(lián)電阻，致使電力設備介質(zhì)損耗增加。因此，試驗者應注重電力設備引線固定用絕緣料帶去除。除此之外，在220kV 主變中性點避雷器高壓電器檢測時，試驗者應在斷開引線的基礎上，及時拆除引線接頭，并重新測量引線，規(guī)避引線拆除不完全引發(fā)的電流泄露、微安電表測量偏差。

4.2.2 裝設屏蔽環(huán)

《魯迅小說》前100、字中獨有的17字為：“眼、便、吃、幾、見、老、兩、年、氣、卻、三、聲、十、四、似、太、阿”；《北語字表》獨有的17字為：“種、當、兒、爾、發(fā)、會、開、能、情、如、身、斯、特、現(xiàn)、意、用、把”。

在高壓試驗時，試驗者可以將等電位屏蔽環(huán)裝設在絕緣表面靠近上端子位置，利用兆歐表在加壓15s、60s 時記錄絕緣電阻值，進而計算絕緣吸收比，降低表面泄漏電流的負面影響[4]。

4.3 合理選擇測量方法

根據(jù)電力設備類型的差異，電力設備高壓試驗方法也具有一定差異，只有選擇適宜的試驗方法，才可以獲得準確的結(jié)果。如在油浸式串聯(lián)電抗器交接試驗中，若選擇三相電源電流電壓測試法，加壓后電流值可以達到10A，滿足標準三相電抗要求，而選擇電容電感測試儀，因其他兩相繞組懸空，鐵芯耦合作用易產(chǎn)生空載電流，最終導致電抗器繞組電抗值與標準直相差甚大，且絕緣電阻、介質(zhì)損耗、直流電壓正常。

再如，電力變壓器高壓試驗包括繞組絕緣電阻、鐵芯及夾件絕緣電阻、繞組直流電阻、繞組電壓比及極性、繞組交流耐壓幾個項目。在繞組絕緣電阻測量時，試驗者可以在測量記錄環(huán)境溫濕度后，將被測繞組短路接地，并對被測設備充分放電。進而將各非被測繞組短路接地，促使被測繞組引出端短路，測量記錄60s 絕緣電阻值。隨后斷開測量線并關閉兆歐表，對被測繞組回路對地放電，測量其他繞組；在鐵芯及夾件絕緣電阻測試時，試驗者可以在測量環(huán)境溫濕度后，利用2500V 兆歐表，利用地線端子連接變壓器外殼、接地線，并利用絕緣把手促使火線、被測變壓器鐵芯相連接，連續(xù)測量60s，記錄絕緣電阻值，隨后關閉兆歐表，并進行被測電力變壓器鐵芯放電操作[5]。

一般絕緣電阻值、出廠值應無顯著差異（低于500MΩ），若出現(xiàn)過低或過高情況，應進一步處理；在繞組直流電阻測量時，試驗者可以利用變壓器直流電阻測試儀，在根據(jù)試驗原理接線圖完成直流接線后，經(jīng)測試線完成測量設備、被測繞組可靠連接，開始測量并記錄數(shù)值。測量完畢后，對被測繞組進行充分放電。需要注意的是，在繞組直流電阻測量時，應利用電阻溫度常數(shù)，將測量值換算到同一交接試驗時變壓器環(huán)境溫度下的電阻值；在繞組電壓比及極性測量時，試驗者可以根據(jù)接線圖準確連接變壓比測試儀、被測變壓器的高壓繞組與低壓繞組，并根據(jù)被測電力設備型號以及銘牌參數(shù)，設置參數(shù)，獲得被測變壓器變壓比、極性、接線級別，最終得出的變壓器額定分接電壓比偏差應小于±0.5%；在繞組交流耐壓試驗時，試驗者可以直接根據(jù)規(guī)定工頻電壓調(diào)整調(diào)壓器、升壓器，在60s 內(nèi)完成耐壓測試。一般試驗中電力設備應無擊穿、閃絡現(xiàn)象，且絕緣電阻值維持恒定。

5 電力設備高壓試驗的安全保障措施

5.1 可靠接地

在電力設備高壓試驗中，試驗設備、被測試設備接地對試驗環(huán)境安全具有直接影響，一旦接地錯誤或接地不良，將對試驗者人身安全造成威脅。特別是在對干擾要求較高的高壓試驗開展時，試驗者應避免同時將試驗電力設備保護接地、工作接地連接在電源工作接地上，對于被試驗設備（耦合電容器、電壓互感器等電容性設備），試驗者可直接將線路、電壓互感器連接。若電力設備接地開關接觸不良，則需要在保證試驗接地系統(tǒng)良好的前提下，控制接地電阻小于0.5Ω。即將試驗環(huán)境視為特殊等電位體，將試驗環(huán)境內(nèi)設備外殼、金屬儀器良好接地，并標注接地點位置，避免試驗中人員觸電。需要注意的是，因兆歐表L 端、E 端子接線無法對調(diào)，利用兆歐表測量電力設備絕緣電阻時，試驗者應連接L 端子、被測試設備與大地絕緣導電部分，E 端子則與被測試設備接地端相連接，避免將兆歐表、被測試設備鉸接或拖地。

除試驗設備接地不可靠外，結(jié)束試驗時或變更試驗接線時未斷開電源，均易對試驗者人身安全造成威脅。在結(jié)束試驗后，試驗者應將試驗臨時電源接線拆除，并檢查被測試電力設備上是否存在試驗用導地線、工器具遺留，確認無誤后，將被測試設備一次接線與二次接線恢復到正常水平。隨后清點試驗儀器工具，打掃試驗場地，并將安全圍欄拆除。

5.2 防感應電壓及放電反擊

在電力設備高壓試驗中，感應電壓是威脅操作者安全的又一因素，多出現(xiàn)在試驗設備和其他設備之間。為防止感應電壓，試驗者可將試驗設備與其他設備、儀器進行短接后可靠接地。可靠接地主要是根據(jù)試驗要求，在專門的短路接地系統(tǒng)或短路接地井內(nèi)，進行操作。考慮到電力設備高壓試驗多處于封閉六面屏蔽體環(huán)境，瞬間放電現(xiàn)象發(fā)生概率較高。為避免瞬間放電威脅操作者人身安全，試驗者可以將15m 及以上長度的金屬管增設到試驗環(huán)境內(nèi)高壓電纜上，并將高壓電纜埋入地下敷設。同時，每間隔5m 與接地極連接，形成良好的防放電反擊環(huán)境。特別是在交流耐壓試驗過程中，因電壓處于較高水平，周邊設備易產(chǎn)生感應電壓，試驗者應在被測試設備非破壞性試驗符合標準后，控制每秒升壓值在試驗電壓的2%以內(nèi)。

5.3 控制安全影響因素

5.3.1 選擇適宜環(huán)境

5.3.2 加強人員管理

在電力設備高壓試驗中，除了防止電力設備運行負載超標、短路情況外，試驗人員還需要考慮絕緣材料與絕緣油在電火花或高溫環(huán)境下發(fā)生的膨脹、分解致氣化、外殼爆炸現(xiàn)象。

除此之外，試驗者進入現(xiàn)場不佩戴安全帽或穿著絕緣鞋，或者與帶電設備距離過近、未設置安全圍欄致使非試驗人員進入現(xiàn)場以及登高作業(yè)防護不完全，均會引發(fā)人員傷害事故。因此，進入電力設備高壓試驗現(xiàn)場，試驗人員應佩戴安全帽，并穿著絕緣鞋，同時執(zhí)行工作票制度、工作許可制度、工作間斷及終結(jié)制度，將遮攔、圍欄裝設到現(xiàn)場，懸掛“止步，高壓危險！”的標志牌，并由專人監(jiān)護，限制非高壓試驗者進入試驗場地。在現(xiàn)場試驗工作開展時，根據(jù)帶電設備電壓等級的差異，試驗者應與帶電體保持一定的安全距離。若需登高，試驗人員應做好高空摔跤的安全措施。

整個試驗過程中，試驗人員應保持高度集中的注意力，規(guī)避異常事故出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)異常事故，則試驗人員應第一時間停止試驗，追蹤原因并消除后繼續(xù)進行試驗。特別是在外接直流電源試驗時，試驗人員應規(guī)避串入運行直流系統(tǒng)。

5.3.3 加強設備管理

試驗設備是影響電力設備高壓試驗安全的重要因素之一。試驗裝置電源開關應選擇具有顯著斷開點的雙極刀閘，并配備過載保護裝置。同時，在結(jié)束試驗或變更接線后，試驗人員應對被測試設備進行充分放電。如在絕緣電阻測量后，試驗人員應將加壓設備調(diào)壓器歸到零位，進而短卡電源側(cè)道閘，同時在試驗設備、加壓設備輸出端進行放電接地。

綜上所述，電力設備高壓試驗的科學開展，可以綜合評估設備工作性能，增強電力設備性能可靠性，降低故障發(fā)生率。因此，試驗人員應根據(jù)電力設備高壓試驗流程，利用恰當儀器與技術，檢測泄漏電流、絕緣電阻與局部放電、介質(zhì)損耗、交流耐壓情況。同時，由于電力設備高壓試驗過程中蘊含著諸多風險因素，試驗人員應注重試驗前期、中期、后期風險因素控制，為電力設備高壓試驗操作的順利進行提供依據(jù)。