高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)內(nèi)容與原理

 1.緒論

隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展，機(jī)組參數(shù)、系統(tǒng)電壓等級(jí)逐步提高，電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度、系統(tǒng)過(guò)電壓的限制水平對(duì)系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響日益突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，高壓電網(wǎng)的各種故障多是由于高壓電氣設(shè)備絕緣的損壞所致，因此了解設(shè)備絕緣特性，掌握絕緣狀況，不斷提高電氣設(shè)備絕緣水平是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的根本保證。

高壓電氣設(shè)備在運(yùn)行中必須保持良好的絕緣，為此從設(shè)備的制造開始，要進(jìn)行一系列絕緣測(cè)試。這些測(cè)試包括：在制造時(shí)對(duì)原材料的試驗(yàn)、制造過(guò)程的中間試驗(yàn)、產(chǎn)品的定性及出廠試驗(yàn)、在使用現(xiàn)場(chǎng)安裝后的交接試驗(yàn)、使用中為維護(hù)運(yùn)行而進(jìn)行的絕緣預(yù)防性試驗(yàn)等。其中電氣設(shè)備的交接試驗(yàn)和預(yù)防性試驗(yàn)是兩類重要的試驗(yàn)，中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：DL/T 596—1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》和GB 50150-91《電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 》詳細(xì)地介紹了各項(xiàng)試驗(yàn)的內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)。

2.絕緣預(yù)防性試驗(yàn)

電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn)是保證設(shè)備安全運(yùn)行的重要措施，通過(guò)試驗(yàn)，掌握設(shè)備絕緣狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣內(nèi)部隱藏的缺陷，并通過(guò)檢修加以消除，嚴(yán)重者必須予以更換，以免設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生絕緣擊穿，造成停電或設(shè)備損壞等不可挽回的損失。

絕緣預(yù)防性試驗(yàn)可分為兩大類：一類是非破壞性試驗(yàn)或稱絕緣特性試驗(yàn)，是在較低的電壓下或用其他不會(huì)損壞絕緣的辦法來(lái)測(cè)量的各種特性參數(shù)，主要包括測(cè)量絕緣電阻、泄漏電流、介質(zhì)損耗角正切值等，從而判斷絕緣內(nèi)部有無(wú)缺陷。實(shí)驗(yàn)證明，這類方法是行之有效的，但目前還不能只靠它來(lái)可靠的判斷絕緣的耐電強(qiáng)度。另一類是破壞性試驗(yàn)或稱耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)所加電壓高于設(shè)備的工作電壓，對(duì)絕緣考驗(yàn)非常嚴(yán)格，特別是揭露那些危險(xiǎn)性較大的集中性缺陷，并能保證絕緣有一定的耐電強(qiáng)度，主要包括直流耐壓、交流耐壓等。耐壓試驗(yàn)的缺點(diǎn)是會(huì)給絕緣造成一定的損傷。

3.電氣設(shè)備交接試驗(yàn)

為適應(yīng)電氣裝置安裝工程和電氣設(shè)備交接試驗(yàn)的需要，促進(jìn)電氣設(shè)備交接試驗(yàn)新技術(shù)的推廣和應(yīng)用，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50150-91《電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》詳細(xì)地介紹了各項(xiàng)試驗(yàn)的內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)。電氣設(shè)備交接試驗(yàn)除了部分絕緣預(yù)防性試驗(yàn)還有其它一些特性試驗(yàn)，例如變壓器直流電阻和變比測(cè)試、斷路器回路電阻測(cè)試等。

4.絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的基本原理

4.1絕緣電阻的測(cè)試 絕緣電阻的測(cè)試是電氣設(shè)備絕緣測(cè)試中應(yīng)用廣泛，試驗(yàn)方便的項(xiàng)目。絕緣電阻值的大小，能有效地反映絕緣的整體受潮、污穢以及嚴(yán)重過(guò)熱老化等缺陷。絕緣電阻的測(cè)試常用的儀表是絕緣電阻測(cè)試儀(絕緣電阻測(cè)試儀)。

絕緣電阻測(cè)試儀(絕緣電阻測(cè)試儀)通常有100V、250V、500V、1000V、2500V和5000V等類型。使用絕緣電阻測(cè)試儀應(yīng)按照DL/T596《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。

4.2泄漏電流的測(cè)試

一般直流絕緣電阻測(cè)試儀的電壓在2.5KV以下，比某些電氣設(shè)備的工作電壓要低得多。如果認(rèn)為絕緣電阻測(cè)試儀的測(cè)量電壓太低，還可以采用加直流高壓來(lái)測(cè)量電氣設(shè)備的泄漏電流，常用的測(cè)量泄漏電流的設(shè)備有高壓試驗(yàn)變壓器和直流高壓發(fā)生器等。當(dāng)設(shè)備存在某些缺陷時(shí)，高壓下的泄漏電流要比低壓下的大得多，亦即高壓下的絕緣電阻要比低壓下的電阻小得多。

測(cè)量設(shè)備的泄漏電流和絕緣電阻本質(zhì)上沒(méi)有多大區(qū)別，但是泄漏電流的測(cè)量有如下特點(diǎn)：

(1)試驗(yàn)電壓比絕緣電阻測(cè)試儀高得多，絕緣本身的缺陷容易暴露，能發(fā)現(xiàn)一些尚未貫通的集中性缺陷。

(2)通過(guò)測(cè)量泄漏電流和外加電壓的關(guān)系有助于分析絕緣的缺陷類型。

(3)泄漏電流測(cè)量用的微安表要比絕緣電阻測(cè)試儀精度高。

4.3直流耐壓試驗(yàn)

直流耐壓試驗(yàn)電壓較高，對(duì)發(fā)現(xiàn)絕緣某些局部缺陷具有特殊的作用，可與泄漏電流試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。

直流耐壓試驗(yàn)與交流耐壓試驗(yàn)相比，具有試驗(yàn)設(shè)備輕便、對(duì)絕緣損傷小和易于發(fā)現(xiàn)設(shè)備的局部缺陷等優(yōu)點(diǎn)。與交流耐壓試驗(yàn)相比，直流耐壓試驗(yàn)的主要缺點(diǎn)是由于交、直流下絕緣內(nèi)部的電壓分布不同，直流耐壓試驗(yàn)對(duì)絕緣的考驗(yàn)不如交流更接近實(shí)際。

4.4交流耐壓試驗(yàn)

交流耐壓試驗(yàn)對(duì)絕緣的考驗(yàn)非常嚴(yán)格,能有效地發(fā)現(xiàn)較危險(xiǎn)的集中性缺陷。它是鑒定電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度直接的方法，對(duì)于判斷電氣設(shè)備能否投入運(yùn)行具有決定性的意義,也是保證設(shè)備絕緣水平、避免發(fā)生絕緣事故的重要手段。

交流耐壓試驗(yàn)有時(shí)可能使絕緣中的一些弱點(diǎn)更加發(fā)展，因此在試驗(yàn)前必須對(duì)試品*行絕緣電阻、吸收比、泄漏電流和介質(zhì)損耗等項(xiàng)目的試驗(yàn)，若試驗(yàn)結(jié)果合格方能進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。否則,應(yīng)及時(shí)處理，待各項(xiàng)指標(biāo)合格后再進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn),以免造成不應(yīng)有的絕緣損傷。

4.5介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ測(cè)試

介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ是反映絕緣性能的基本指標(biāo)之一。介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ反映絕緣損耗的特征參數(shù)，它可以很靈敏地發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備絕緣整體受潮、劣化變質(zhì)以及小體積設(shè)備貫通和未貫通的局部缺陷。

介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ與絕緣電阻和泄漏電流的測(cè)試相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，它與試驗(yàn)電壓、試品尺寸等因素?zé)o關(guān)，更便于判斷電氣設(shè)備絕緣變化情況。因此介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ為高壓電氣設(shè)備絕緣測(cè)試的基本的試驗(yàn)之一。

介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ可以有效的發(fā)現(xiàn)絕緣的下列缺陷：

(1)受潮;(2)穿透性導(dǎo)電通道;(3)絕緣內(nèi)含氣泡的游離，絕緣分層、脫殼;(4)絕緣有臟污、劣化老化等。

常用名詞解釋

1.電介質(zhì)：又稱絕緣材料，簡(jiǎn)稱絕緣，是電工中應(yīng)用廣泛的材料之一。

2.絕緣電阻：加直流電壓于電介質(zhì)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間極化過(guò)程結(jié)束后，流過(guò)電介質(zhì)的泄漏電流對(duì)應(yīng)的電阻稱絕緣電阻。

3.吸收比： 在同一次試驗(yàn)中，60s時(shí)的絕緣電阻值與15s時(shí)的絕緣電阻值之比。

4.極化指數(shù)：在同一次試驗(yàn)中，10min時(shí)的絕緣電阻值與1min時(shí)的絕緣電阻值之比。

5.介質(zhì)損耗：在外加電壓作用下，電介質(zhì)中的一部分電能被轉(zhuǎn)換為熱能，這種現(xiàn)象稱為介質(zhì)損耗。

6.阻性電流：有損耗的介質(zhì)可以用一個(gè)理想電容和一個(gè)有效電阻的并聯(lián)電路表示，通過(guò)電阻的電流稱阻性電流。