基于高压电气设备绝缘预防性试验的研究

基于高压电气设备绝缘预防性试验的研究

黄勋

（福建省送变电工程有限公司福建福州350001）

摘要：随着电力行业的不断发展，社会对电能的需求量不断增加，这就需要确保电力设备的安全稳定运行。而高压电气设备绝缘预防性试验工作是电力设备运行管理中不可缺的一项基础性工作，对电力设备的长期稳定安全运行起着决定作用。基于此，本文就高压电气设备绝缘预防性试验进行深入探究，以供参考。

关键词：电气设备；绝缘；预防性试验

电气设备的正常运行很大程度上能够保证电气系统的运行，其质量对于电力系统的安全性、可靠性都会产生巨大影响。而在电气设备的运行中，电压、温度、机械等因素都会影响设备的运行效果。许多设备的绝缘性会受到直接影响，有一些绝缘性会减弱，更有些会失去绝缘性，这都将导致事故的发生几率大大增加。因此，对电器设备进行绝缘预防性试验十分有必要。高压电器设备由于其本身特性较易出现故障，下面笔者将分析高压电气设备绝缘预防性试验的相关内容。

1绝缘预防性试验的重要性及分类

1.1绝缘预防性试验的重要性

随着我国电力用电客户的增加，电力系统的规模和容量为了适应电力客户的发展也在不断的扩大，但一旦停电则所导致的损失也会更加严重。目前我国电力系统中导致停电事故发生的绝大部分因素都来自于设备绝缘缺陷。电力设备绝缘缺陷的发生并不是一时的行为，其需要一个发展周期，在这个发展周期内绝缘材料会在物理、化学信息和电气信息等多个方面对绝缘状态的变化情况进行有效反映，这就对电气试验人员提出了更高的要求。需要在设备投入运行前和投入运行过程中利用电气试验来对电气设备的绝缘情况进行充分的掌握，这样就能够在绝缘劣化的初期就能及时发现并进行有效的处理。目前电力系统都是通过电气设备绝缘预防性试验来对设备的绝缘特性进行了解，对绝缘状况进行掌握，从而有效的提高电气设备的绝缘水平，确保电力系统安全、经济的运行。利用绝缘预防性试验可以对绝缘内部存在的安全隐患进行及时处理，对于危及安全的部件则要进行及时更换，这样就有效的确保了设备运行过程中绝缘的稳定性，减少了绝缘被击穿的机率，避免了电气设备出现停电及损坏的可能性。

1.2绝缘预防性试验的主要分类

（1）非破坏性试验：指在较低电压下，用不损伤设备绝缘的方法来判断绝缘缺陷的试验。这类试验对发现缺陷有一定的作用与有效性，但此类试验电压较低，发现缺陷的灵敏性还有待于提高。但目前这类试验仍是一种必要的手段。

（2）破坏性试验：如交流耐压、直流耐压试验，用较高的试验电压来考验设备的绝缘水平。此类试验的优点是易于发现设备的集中性缺陷，缺点在于电压较高，个别情况下有可能给被试设备造成一定损伤。应当指出破坏性试验必须在非破坏性试验合格后进行，以避免对绝缘的无辜损伤乃至击穿。

2高压电气设备的绝缘预防性试验方法

2.1绝缘电压分布测试

高压电气设备绝缘形式具有多样性的特点，处于室外的高压电气设备绝缘主体多以绝缘子为主，在绝缘子表面具有较好清洁性时，其绝缘效果也较好。运行中的绝缘子由于自身所具备的电容和杂散电容，这也使其表面电压分布具有一定的特征。因此在对绝缘性能判断时可以利用绝缘电压分布测试方法，在不停电情况下即可以完成绝缘性能检测。

2.2交流耐压试验

利用交流耐压试验来对绝缘性能进行检验时，不仅试验非常严格，而且对于一些危险和集中的缺陷能够有效发现，是当前鉴定高压电气设备绝缘强度最直接有效的方法。由于交流耐压试验较为严格，因此需要在试验开始前对试品的绝缘电阻、吸收比、泄露电流及介质损耗等进行试验，避免在试验中绝缘薄弱处会继续发展。当以上试验结束后才能进行交流耐压试验，经过交流耐压试验后绝缘性能合格的设备即可以投入运行。可以说利用交流耐压试验能够有效检验或衡量高压电气设备的绝缘水平，能够有效的减少及避免绝缘损坏事故的发生。

2.3直流耐压试验

通过对试验对象进行施加直流电压，并在对电压调整过程中测量电流通过设备的情况，同时计算绝缘电阻。由于直流耐压试验过程中电压处于较高水平，能够及时发现绝缘局部缺陷。在实际检测工作中，通常将其与泄漏电流试验同时进行应用。直流耐压试验过程中所需要的试验设备较为轻便，不易对设备绝缘带来损坏，能够有效的发现设备存在的局部绝缘缺陷。但相较于交流耐压试验，在对绝缘考验方面还有所欠缺。

2.4绝缘电阻测试

一般情况下绝缘电阻测试都是通过兆欧表（主要有100V、250V、500V、1000V、2500V以及5000V等等）测设出设备绝缘电阻值的情况，通过兆欧表所得结果反映出设备是否出现老化、过热、受潮以及杂污等问题。如果电气设备的绝缘体受潮之后，兆欧表所测得的绝缘电阻值就会有所下降。但只是在两极间贯穿性导电通道具有绝缘缺陷存在时，所测得的电阻值才会发生比较明显的浮动。如果绝缘缺陷只是局部存在，在两极间还有很多位置具有比较好的绝缘性能，那么所测的电阻值就不会发生比较明显的下降，某些时间也不会出现变化。在使用数字摇表进行测量时一定要防止摇表和被测设备之间发生连线接地的情况，否则会出现比较严重的误差。例如在进行某地换流站对地绝缘电阻测试过程中，因为受到现场地形的影响造成加压线具有比较大的悬空难度，于是将加压线拉直之后再进行悬空。在对表计观察35s后摇表的指数出现了比较大的降幅，于是立即停止测量查找原因。经过查找之后发现原来悬空的加压线由于支撑点松落出现了接地的情况，具体如图1所示。

图1接地故障情况

其中Rx表示测试样品的绝缘电阻值，R1表示的是单根导线的绝缘电阻值。从图1中可以得知，如果R1趋向于无穷大时，所测得的绝缘电阻值R就等于Rx。但是在实际测量中R都是比Rx稍小一些。所以在进行绝缘电阻值测试过程中，所测试出的绝缘电阻值越大越好。除此之外，温度也会在一定程度上影响到绝缘电阻值的测量结果。随着温度的上升，介质内部自身运动所形成的杂质就会顺着两极进行延伸，从而使得导电性能有所增加，测量所得绝缘电阻值就有所降低。另外，在正式测试之前将测试样品的表面进行较好的清理也能够很大程度上提升测量电阻值。

2.5泄露电流的测试

（1）泄露电流测试的特点。从原理上看，泄露电流的测试和绝缘电阻的测试在本质上是相同的，并且在缺陷检验方面的性质也是相同的。但对于泄露电流测量来说，其采用的电源正常情况下是通过高压整流设备所提供的，并且采用微安表对泄露电流进行直接的读取，所以其具有自身的特点为：试验电压比较高，并且能够随意进行调节。在进行泄露电流测试过程中主要是对相应电压等级的被测设备施加对应的试验电压，此电压要远远高于兆欧表额定电压，因此通过泄露电流和电压的关系曲线更容易发现绝缘自身的缺陷，高压设备绝缘泄露电流曲线如图2所示。

图2高压设备绝缘泄露电流曲线

其中，曲线1表示绝缘良好状态；曲线2表示绝缘受潮状态；曲线3表示绝缘中有没有贯通的集中性缺陷；曲线4表示绝缘有击穿的危险。另外，可以通过微安表对泄露电流进行随时的监视，具有比较高的灵敏度，并且测量重复性较好。按照泄露电流情况可以进行绝缘电阻值的换算，但是采用兆欧表所测出的绝缘电阻值无法换算成泄露电流值。

（2）金属氧化物避雷器的泄露电流测试。对于换流站来说，金属氧化物避雷器是比较常见的高压电气设备，并且其也是进行预防性试验的重点对象之一。因为金属氧化物避雷器并不存在放电间隙，所以氧化锌电阻片会长时间承受运行电压的影响，同时会有泄露电流流经金属氧化物避雷器所有的串联电阻片。泄露电流的大小是由金属氧化物避雷器热稳定性以及电阻片的老化程度所决定的。若是金属氧化物避雷器在动作负载下发生了劣化，那么就会降低对地绝缘的能力，造成泄漏电流增加，直至发展成为金属氧化物避雷器的击穿损坏。如果金属氧化物避雷器在质量方面存在相应问题，那么经过金属氧化物避雷器电阻片的泄露电流就会有所增加，所以可以将测量金属氧化物避雷器的泄露电流当成判定金属氧化物避雷器质量的重要方式。

（3）泄露电流测试注意事项。对于金属氧化物避雷器泄露电流进行测试主要是在0.75U1mA直流电压情况下来读取的，因为此直流电压值要高于最大工作相电压，所以在此电压下对长期允许工作电流进行检测是满足标准要求的，并且此电流和金属氧化物避雷器寿命有直接关系。但是能够影响金属氧化物避雷器泄露电流的因素比较多，所以要给予足够重视。主要包括：

①金属氧化物避雷器外表面污垢的影响。在金属氧化物避雷器外表面的污垢除了能够影响到电阻片柱的电压分布之外，也会造成内部泄露电流的增加，这就会造成测试精度的误差。

②湿度的影响。在湿度比较大的情况下不但会增加金属氧化物避雷器瓷套的泄露电流，同时也会增加芯体电流，特别是在雨雪天气更会大幅增加金属氧化物避雷器芯体以及瓷套的电流。

③测试点电磁场的影响。在测试点电磁场比较强烈的时候会对阻性电流峰值造成较大影响，造成无法准确判断金属氧化物避雷器的质量情况。通过泄露电流的测量能够发现相应的缺陷。

2.6介质损耗因数tgδ以及电容量的测试

（1）介质损耗因数tgδ以及电容量测试可发现缺陷。介质损耗因数的测量是绝缘预防性试验中非常重要的组成部分，可以及时发现相应的缺陷，例如电力设备绝缘整体受潮、劣化变质、小体积被试设备贯通以及未贯通等等。介质损耗因数tgδ能够反映出绝缘损耗的特征参数，能够很敏锐的发现电气设备绝缘缺陷问题。主要包括：受潮、绝缘分层和脱壳、穿透性导电通道、绝缘内具有气泡游离、绝缘有脏污以及劣化老化等等。

（2）介质损耗因数tgδ以及电容量测试的注意事项。在进行介质损耗因数tgδ以及电容量测试过程中，要尽可能确保高压引线和试品夹角接近90°，如图3所示。

从图3中可知，在高压引线和试品之间具有杂散电容CO，如果在瓷套表面具有脏污并且在受潮的情况下就会造成杂散电容具有有功分量，从而造成介质损耗因数的测量误差。所以为了提升测量准确性，要最大程度上降低高压引线和试品之间的杂散电容，特别是对于气候条件比较差的情况下更是如此。在高压引线和试品夹角为90°时的杂散电容是最小的，所得测量结果也是最接近实际介质损耗因数tgδ。

图3测量介质损耗因数的接线图

2.7色谱测试

色谱测试主要是针对绝缘油中氢气和烃类气体含量不同来对设备绝缘性能进行综合判断。一旦设备存在局部发热或是放电情况，则会使绝缘油中气体比例出现变化，因此通过色谱测试来检测中绝缘油中的气体比例就能够对绝缘情况进行准确判断，并有效判断出故障的严重程度。

2.8局部放电测试

当绝缘体中存在间隙及气泡时，在电气强度达到一定数值时则会有局部放电现象发生，局部放电会导致发热，从而对绝缘体带来损坏，严重时还会击穿它。因此通过局部放电测试来对绝缘体内部是否存在空隙及气泡情况进行判断，从而掌握绝缘体内部的基本情况。

3高压电气设备绝缘预防性试验的安全措施

3.1保证安全的技术措施

高压电气设备绝缘预防性试验时的安全非常关键，为了确保试验的安全进行，通常需要采取有效的安全防护措施，如停电、进行必要的接地、悬挂警示牌和进行遮拦等。因此在绝缘预防性试验开始之前，试验设备需要做好接地处理，而且在保证接地的良好性，试验完成后，还要针对试验设备放电，确保试验人员自身的安全。在试验现场需要装设遮拦及围绳，并装设标示牌，设置专人进行看守。试验结束后，要对自装的接地线进行拆除，并对试验而断开的设备接头进行恢复，做好设备现场的清理和检查工作。

3.2保证安全的组织措施

每次试验都需要严格遵循相关的安全规范，并制定有效的安全措施，进一步对各种制度进行完善。在试验开始之前要做好工作票填写工作，并遵照工作票进行试验作业。试验开始前，试验负责人要布置好调试过程中的安全注意事项，并指定监护人员，做好试验现场监护工作，有效避免试验过程中突发情况对人身和设备所带来的伤害。

4结束语

在电力设备运行管理工作中，绝缘预防性试验作为其中非常重要的一项工作内容，能够有效保证电力设备运行的稳定性和可靠性。因此需要做好电气设备绝缘预防性试验人员的培训工作，努力提高试验人员的专业技能和业务素质，确保试验结果的准确性。另外还要加强试验设备的更新和校验，保证试验设备具有良好性能，为电力系统正常、稳定的运行奠定良好的基础。

参考文献:

[1]陈浩，石雅松．高压电气设备交流耐压试验中的特殊情况[J]．电世界，2015，02(02):10～11．

[2]俞晖，黄婷婷．高压电气设备的绝缘预防性试验浅析[J]．科技与企业，2013，20(03):318．

[3]李霞，张宝伟．电力设备预防性试验结果的判断与分析[J]．中国石油和化工标准与质量，2011(6)．

[4]袁仕能.高压电气设备绝缘预防性试验及影响研究[J].企业技术开发，2017（04）：15~17.

[5]郑春兰，罗竞.浅析高压电气设备的绝缘预防性试验[J].中国新技术新产品，2013（08）：18~19.

作者介绍：

黄勋（1990.08.05—）男，莆田仙游人，汉族，本科，学士，助理工程师，一次技术员。研究方向：电气试验。单位:福建省送变电工程有限公司。