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技術(shù)文章

高壓電氣試驗
高壓電氣試驗是試驗電氣設(shè)備絕緣性能好壞的電氣方面試驗。需要試驗的部件有變壓器、開關(guān)、避雷器、互感器。試驗過程需屏蔽來減小濕度。
目 錄
1局部放電試驗
2截波沖擊試驗
3全波沖擊試驗
4操作波試驗
5高壓試驗的重要性
6絕緣劣化學(xué)或損壞的主要原因
6.1 化學(xué)原因
6.2 溫度原因
6.3 機械原因
6.4 電氣原因
7試驗人員的素質(zhì)要求
8作用和意義
1局部放電試驗
局部放電試驗是非破壞性試驗項目，目前有兩類試驗方法，一種是以工頻耐壓作為預(yù)激磁電壓，降到局部放電試驗電壓(一般為Um/√3的倍數(shù)，變壓器為1.5倍，互感器為1.1～1.2倍)，持續(xù)時間幾分鐘，測局部放電量；另一種是以Um為預(yù)激磁電壓，降到局部放電試驗電壓，持續(xù)1小時，測局部放電量。后一種為變壓器所采用。預(yù)激磁電壓是模擬運行中過電壓，預(yù)激磁電壓激發(fā)的局部放電量不應(yīng)由局部放電試驗電壓所延續(xù)，概念是系統(tǒng)上有過電壓時所激發(fā)的局部放電量不會由長期工作電壓所延續(xù)。這一方法是使變壓器或互感器在Um/√3長期工作電壓下無局部放電量，以保證變壓器能**運行，使局部放電起始電壓與局部放電熄滅電壓都能高于Um/√3。
因此，變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計、絕緣件加工與工藝處理、帶電與接地電極表面場強、絕緣介質(zhì)的承受場強等都要使局部放電量小于規(guī)定值來考慮。不能以主、縱絕緣是否放電作為依據(jù)。
以工頻耐壓作為預(yù)激磁電壓時，局部放電試驗電壓的持續(xù)時間一般較短，約1～5分鐘。延長局部放電試驗電壓持續(xù)時間對絕緣是較為嚴(yán)峻，有時會引起破壞性損壞。以Um作為預(yù)激磁電壓時局部放電試驗電壓持續(xù)時間較長，標(biāo)準(zhǔn)要求為1小時，能承受多長時間與絕緣結(jié)構(gòu)的伏秒特性有關(guān)。
局部放電量一般與帶電與接地電極表面的場強有關(guān)，與電源的頻率無關(guān)。試驗地點的背境噪聲要小，電源的局部放電量要隔離。
從試驗順序而言，局部放電試驗應(yīng)放在所有絕緣試驗之后，從試驗類型而言。長時感應(yīng)帶局部放電試驗或短時感應(yīng)帶局部放電試驗之一要作為變壓器出廠試驗。從變壓器的Um等級而言，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，Um≥252kV起要作局部放電試驗，正在修訂的IEC76-3，Um≥126kV起要作局部放電試驗。
從具體鐵心結(jié)構(gòu)而言，采用三相五柱鐵心結(jié)構(gòu)的變壓器，在作局部放電試驗時不能使上下鐵軛內(nèi)磁通密度飽和。從絕緣結(jié)構(gòu)而言，應(yīng)能承受三相法作局部放電試驗的要求。
2截波沖擊試驗
一般是波尾截斷的波形，可用IEC標(biāo)準(zhǔn)棒狀間隙截斷，也可用多極點火截斷裝置截斷。用多極點火截斷裝置截斷時，可獲得較準(zhǔn)的截斷時間，示傷波的截斷時間差異大于0.15μS，截波沖擊試驗結(jié)果就有問題。用棒狀間隙截斷就不易從截斷時間的差異來判斷是否能通過試驗。
截波試驗電壓為110%全波試驗電壓時，如截斷時間小于等于3μS時，兩者強度相同。與GIS聯(lián)的變壓器必須要考慮截波試驗。
截波試驗必須與全波試驗交替進行。一般采用負極性截波。
3全波沖擊試驗
正在修訂的IEC76--3標(biāo)準(zhǔn)，已將全波沖擊試驗列為Um≥126kV變壓器的出廠試驗項目。要進行突發(fā)短路試驗(特殊試驗項目之一)的變壓器，要在短路試驗后作全波沖擊試驗。
4操作波試驗
正在修訂的IEC76－3標(biāo)準(zhǔn)，已將操作波試驗列為Um≥252kV變壓器的出廠試驗項目。由于不作操作波試驗的Um=252kV變壓器的相間絕緣決定于全波沖擊試驗或長時感應(yīng)帶局部放電測量的試驗。要進行操作波試驗時，外部空氣間隙的相間絕緣尺寸就要由操作波試驗電壓決定，可能要比不考核操作波試驗時外部空氣間隙要放大。
從以上分析可知，按新IEC76－3標(biāo)準(zhǔn)來考核變壓器的絕緣性能時，很多設(shè)計原則要重新考慮，工藝加工方案要相應(yīng)更改，試驗工作量要大為增加。
新IEC76-3標(biāo)準(zhǔn)是總結(jié)國內(nèi)外經(jīng)驗而進行修訂的，貫徹這一標(biāo)準(zhǔn)的時間不會太久了，修訂主要內(nèi)容已于1996年7月30日～8月1日的"沈陽IEC TC14"會議上討論了，工作組根據(jù)討論情況將作調(diào)整。下一次IEC TC14會議要通過IEC76-3修改后標(biāo)準(zhǔn)。
能進行檢測的機構(gòu)有蘇州電器科學(xué)研究所、國家電器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心
5高壓試驗的重要性
眾所周知，電力生產(chǎn)的特點是發(fā)電、供電、用電同時完成。任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生故障都會使用戶停電，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人民的生活帶來損失。尤其在當(dāng)前構(gòu)建和諧的社會大氣氛中停電將會帶來更巨大的損失，為此電力生產(chǎn)必須***。
**生產(chǎn)，防止事故發(fā)生。控制手段就兩條。一是人的因素，二是設(shè)備質(zhì)量可靠程度。
電力系統(tǒng)內(nèi)的發(fā)、供、用電設(shè)備除了長期在額定電壓下運行之外，必須具備在過電壓下的絕緣強度。過電壓是指超過正常運行電壓，它是電氣設(shè)備或保護設(shè)備損壞的電壓升高。在電力系統(tǒng)各種事故中，很大一部分是由于過電壓造成設(shè)備的絕緣損壞引起的。當(dāng)絕緣有缺陷時若不及時發(fā)現(xiàn)排除，*終導(dǎo)致設(shè)備損壞造成停電事故。影響了生產(chǎn)和人民的安居生活。而高壓試驗的目的就是通過一定的手段依靠相關(guān)的檢測設(shè)備采用模擬的方法檢驗電氣設(shè)備絕緣性能的可靠程度為**發(fā)、供、用電提供可靠有力數(shù)據(jù)。
電氣設(shè)備的絕緣的缺陷大致分為兩類：一類是整體性缺陷如絕緣老化、變質(zhì)、受潮和臟污等使絕緣性能完全下降;另一類是局部缺陷，如：絕緣局部受損、受潮和臟污等使絕緣性能下降。不論何類絕緣缺陷都能通過高壓預(yù)防試驗檢查出來。所以電氣設(shè)備在運行了一定時間都要進行定期檢測試驗。這是目前我國對電氣設(shè)備**運行采取的有力保證措施重要措施。通過高壓試驗掌握電氣設(shè)備絕緣變化規(guī)律及時發(fā)現(xiàn)缺陷。采取相應(yīng)的維護和檢修措施，避免電氣設(shè)備絕緣在額定電壓與過電壓的作用下?lián)舸┒斐赏ｋ娛鹿省?br>電氣設(shè)備的絕緣預(yù)防試驗一般分為絕緣性能的特性試驗和強度試驗兩種。前者又稱為非破壞性試驗，是指在較低電壓作用下或用其他不損傷絕緣的辦法。從不同角度對設(shè)備絕緣各種特性進行的試驗。如絕緣電阻試驗，泄漏電流試驗和介質(zhì)損耗因數(shù)試驗等。后者又稱破壞性試驗，是對電氣設(shè)備的絕緣在較高電壓作用下的一種耐壓試驗。如直流耐壓試驗和交流耐壓試驗等。高壓試驗是判斷運行中的電氣設(shè)備**的重要措施。
6絕緣劣化學(xué)或損壞的主要原因
目前高壓電氣設(shè)備安裝在戶外的還很多，受環(huán)境影響較大。因此電氣設(shè)備的絕緣就容易損壞，電力系統(tǒng)中的事故很大部分就是由于設(shè)備絕緣損壞造成。造成絕緣劣化或損壞的原因很多。但歸納起來主要有化學(xué)、溫度、機械和電氣四種：
化學(xué)原因
電氣設(shè)備的絕緣均為有機絕緣材料(如橡膠、塑料、纖維、瀝青、油漆、蠟等)和無機絕緣材料(如云母、石棉、石英、陶瓷、玻璃等)組成。這些材料長期在戶外工作耐受著日照、風(fēng)沙、雨霧、冰雪等自然因素的侵蝕。在高壓工作的電氣設(shè)備還經(jīng)常受溫度、氣壓、氣溫的變化對絕緣產(chǎn)生的影響。在含有化學(xué)腐蝕性氣體環(huán)境下工作的電氣設(shè)備雖然有一定的抵御能力，但長期在這些因素環(huán)境中絕緣材料會引起一系列的化學(xué)反應(yīng)。使絕緣材料的性能與結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，降低絕緣的電氣和機械性能。
溫度原因
溫度升高是造成絕緣老化的重要因素，電氣設(shè)備的過負荷、短路或局部介質(zhì)損耗過大引起的過熱都會使絕緣材料溫度大大升高，導(dǎo)致熱穩(wěn)定的破壞嚴(yán)重時造成熱擊穿。
電氣設(shè)備在運行中，由于負荷的變化和冷卻介質(zhì)溫度的脈動使絕緣的溫度產(chǎn)生非常有害的頻繁變化。電氣設(shè)備中廣泛應(yīng)用的有機絕緣材料，在長期溫度脈動作用下會引起絕緣介質(zhì)彈性疲勞和纖維折斷。而使絕緣材料老化。
當(dāng)溫度發(fā)生劇烈變化時，會使絕緣龜裂折斷或密封**。絕緣材料常與金屬材料緊密結(jié)合在一起，由于兩者的熱膨脹系數(shù)相差甚大，當(dāng)溫度發(fā)生變化時，在絕緣材料的內(nèi)部或兩者的結(jié)合面處將產(chǎn)生很大應(yīng)力，引起絕緣損壞。
機械原因
電氣設(shè)備的絕緣除承受電場作用外，還要受到外界機械負荷，電動力和機械振動等作用。輸電線的絕緣子起絕緣作用。還長期承受導(dǎo)線拉力的作用。隔離開關(guān)支柱絕緣子在分合閘操作時需承受扭曲力矩的作用。在外界機械力與電動力作用下會造成絕緣材料裂紋，使絕緣的電氣性能大大降低，甚至造成重大事故。
電氣原因
絕緣的作用是將電位不等的導(dǎo)體分隔開。絕緣的好壞也就是電氣設(shè)備耐受電壓的強弱，各種電壓等級的電氣設(shè)備都需要有相應(yīng)耐電壓能力。電氣設(shè)備的絕緣強度應(yīng)保證絕緣在*大工作電壓持續(xù)作用下與超過*大工作電壓一定值的短時過電壓作用下都能**運行。
7試驗人員的素質(zhì)要求
(一) 認(rèn)真細致地做好電氣設(shè)備的絕緣預(yù)防性試驗
周期與標(biāo)準(zhǔn)是我國電力工業(yè)還半個多世紀(jì)經(jīng)驗的積累與總結(jié)。對預(yù)防性試驗具有重要的指導(dǎo)意義，必須認(rèn)真學(xué)習(xí)和執(zhí)行。
在試驗項目行選擇上應(yīng)盡量**，以防帶有嚴(yán)重絕緣缺陷的設(shè)備投入運行。
由于電氣設(shè)備的運行環(huán)境不同，絕緣的劣化速度也不一樣。例如：經(jīng)常操作的斷路器需每年試驗;正常運行的變壓器在5~10年里需試驗，發(fā)電機繞組由于在運行中受振動影響，也必須每年進行一次交流耐壓試驗。
(二) 應(yīng)具備較高的分析判斷能力
試驗結(jié)果是分析判斷的依據(jù)，正確地運用試驗標(biāo)準(zhǔn)判斷絕緣的優(yōu)劣，估計出絕緣缺陷發(fā)展的趨勢和嚴(yán)重程度的技術(shù)。
當(dāng)個別的項目的試驗結(jié)果達不到規(guī)程要求或此設(shè)備沒有標(biāo)準(zhǔn)可參考時，應(yīng)具備以下技能：
1. 應(yīng)深入檢修現(xiàn)場，了解此設(shè)備檢修過程中有哪些缺陷，已處理了多少，還有哪些未消除，同時了解設(shè)備在運行過程中的負荷變化。溫度及環(huán)境等資料供判斷。
2. 對照往年試驗結(jié)果并了解本年運行情況，以論證自己的判斷結(jié)果。
3. 參照同類設(shè)備的各項參數(shù)，同時做同項目試驗，得出結(jié)果對比，給出確切的試驗報告。
(三)具備分析絕緣事故能力
通過對設(shè)備試驗結(jié)果的分析，得出絕緣事故產(chǎn)生原因。提出解決，防止再次發(fā)生絕緣事故的方案。
8作用和意義
電力系統(tǒng)包括眾多的電氣設(shè)備，有些電氣設(shè)備的故障甚至?xí){到整個系統(tǒng)的**供電。電力生產(chǎn)的實踐證明，對電氣設(shè)備按規(guī)定開展檢測試驗工作，是防患于未然，保證電力系統(tǒng)**，經(jīng)濟運行的重要措施之一。“預(yù)防性試驗”由此得名。
對于新安裝和大修的電氣設(shè)備進行的試驗，稱為交接驗收試驗，其目的是鑒定電氣設(shè)備本身及其安裝和大修的質(zhì)量。交接驗收試驗和預(yù)防性試驗的目的是一致的。 由于電力設(shè)備在設(shè)計和制造過程中，不免存在一些質(zhì)量問題，而且在安裝過程中也可能出現(xiàn)損壞，由此將造成一些潛伏性缺陷。電力設(shè)備在運行中經(jīng)常處于熱，化學(xué)，機械振動以及其他因素的影響，其絕緣易出現(xiàn)劣化，甚至失去絕緣性能，造成事故。
有關(guān)統(tǒng)計，電力系統(tǒng)60%以上的停電事故是由設(shè)備絕緣缺陷引起的。設(shè)備絕緣的劣化，都有一個發(fā)展期，在這個發(fā)展期，絕緣材料會發(fā)出一些物理，化學(xué)信息，這些信息反映出絕緣狀態(tài)的變化情況。這就需要電氣試驗人員通過電氣試驗，了解掌握絕緣情況，以便在故障發(fā)展的初期就能夠及時準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)缺陷并處理。
9分類
按試驗的作用和要求不同，電氣試驗可分為絕緣試驗和特性試驗兩大類。
絕緣試驗
電氣設(shè)備的絕緣缺陷，一種是制造時潛伏下來的；一種是在外界作用下發(fā)展起來的。外界作用有工作電壓，過電壓，潮濕，機械力，熱作用，化學(xué)作用等等。
上述各種原因造成的缺陷，可分為兩大類
（1）集中性缺陷。如絕緣子的瓷質(zhì)開裂；發(fā)電機的絕緣局部磨損；電纜絕緣的氣隙在電壓作用下發(fā)生局部放電。
（2）分布性缺陷。指電氣設(shè)備的整體絕緣性能下降。如發(fā)電機，套管等絕緣中的有機材料受潮，老化，變質(zhì)等。
絕緣內(nèi)部的缺陷存在，降低了電氣設(shè)備的絕緣水平，我們可以通過試驗的方法，把隱藏的缺陷檢查出來。試驗方法一般分兩類：
（1）非破壞性試驗。是指在較低的電壓下，或在不破壞絕緣的基礎(chǔ)上測量各種特性，從而判斷絕緣內(nèi)部的缺陷。實踐證明，這類方法是有效的，但由于試驗電壓較低，缺陷不能充分暴露，目前還不能只靠它判斷絕緣水平。
（2）破壞性試驗，或稱耐壓試驗。這類試驗對絕緣的考驗是嚴(yán)格的，特別是能揭露那些危險性較高的集中性缺陷。通過這類試驗，能保證絕緣有一定的水平和裕度，其缺點是有可能在試驗中給被試設(shè)備的絕緣造成損傷。但目前仍是絕緣試驗中的一項主要方法。 為了避免破壞性試驗對絕緣的損傷，破壞性試驗要在非破壞性試驗之后進行。
特性試驗
通常把絕緣以外的試驗統(tǒng)稱為特性試驗。這類試驗主要是對電氣設(shè)備的電氣機械方面的某些特性進行測試，如變壓器的變比試驗，極性試驗；線圈的直流電阻；斷路器的導(dǎo)電回路電阻，分合閘時間和速度試驗等。
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