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技術文章

高壓電氣試驗
高壓電氣試驗是試驗電氣設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、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絕緣劣化學或損壞的主要原因
6.1 化學原因
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激磁電壓，降到局部放電試驗電壓(一般為Um/√3的倍數，變壓器為1.5倍，互感器為1.1～1.2倍)，持續時間幾分鐘，測局部放電量；另一種是以Um為預激磁電壓，降到局部放電試驗電壓，持續1小時，測局部放電量。后一種為變壓器所采用。預激磁電壓是模擬運行中過電壓，預激磁電壓激發的局部放電量不應由局部放電試驗電壓所延續，概念是系統上有過電壓時所激發的局部放電量不會由長期工作電壓所延續。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，變壓器的絕緣結構設計、絕緣件加工與工藝處理、帶電與接地電極表面場強、絕緣介質的承受場強等都要使局部放電量小于規定值來考慮。不能以主、縱絕緣是否放電作為依據。
以工頻耐壓作為預激磁電壓時，局部放電試驗電壓的持續時間一般較短，約1～5分鐘。延長局部放電試驗電壓持續時間對絕緣是較為嚴峻，有時會引起破壞性損壞。以Um作為預激磁電壓時局部放電試驗電壓持續時間較長，標準要求為1小時，能承受多長時間與絕緣結構的伏秒特性有關。
局部放電量一般與帶電與接地電極表面的場強有關，與電源的頻率無關。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，局部放電試驗應放在所有絕緣試驗之后，從試驗類型而言。長時感應帶局部放電試驗或短時感應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，現有標準，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。
從具體鐵心結構而言，采用三相五柱鐵心結構的變壓器，在作局部放電試驗時不能使上下鐵軛內磁通密度飽和。從絕緣結構而言，應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標準棒狀間隙截斷，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標準，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標準，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標準來考核變壓器的絕緣性能時，很多設計原則要重新考慮，工藝加工方案要相應更改，試驗工作量要大為增加。
新IEC76-3標準是總結國內外經驗而進行修訂的，貫徹這一標準的時間不會太久了，修訂主要內容已于1996年7月30日～8月1日的"沈陽IEC TC14"會議上討論了，工作組根據討論情況將作調整。下一次IEC TC14會議要通過IEC76-3修改后標準。
能進行檢測的機構有蘇州電器科學研究所、國家電器產品質量監督檢驗中心
5高壓試驗的重要性
眾所周知，電力生產的特點是發電、供電、用電同時完成。任何一個環節發生故障都會使用戶停電，給工農業生產人民的生活帶來損失。尤其在當前構建和諧的社會大氣氛中停電將會帶來更巨大的損失，為此電力生產必須***。
**生產，防止事故發生。控制手段就兩條。一是人的因素，二是設備質量可靠程度。
電力系統內的發、供、用電設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，它是電氣設備或保護設備損壞的電壓升高。在電力系統各種事故中，很大一部分是由于過電壓造成設備的絕緣損壞引起的。當絕緣有缺陷時若不及時發現排除，*終導致設備損壞造成停電事故。影響了生產和人民的安居生活。而高壓試驗的目的就是通過一定的手段依靠相關的檢測設備采用模擬的方法檢驗電氣設備絕緣性能的可靠程度為**發、供、用電提供可靠有力數據。
電氣設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、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防試驗檢查出來。所以電氣設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備絕緣變化規律及時發現缺陷。采取相應的維護和檢修措施，避免電氣設備絕緣在額定電壓與過電壓的作用下擊穿而造成停電事故。
電氣設備的絕緣預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損耗因數試驗等。后者又稱破壞性試驗，是對電氣設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備**的重要措施。
6絕緣劣化學或損壞的主要原因
目前高壓電氣設備安裝在戶外的還很多，受環境影響較大。因此電氣設備的絕緣就容易損壞，電力系統中的事故很大部分就是由于設備絕緣損壞造成。造成絕緣劣化或損壞的原因很多。但歸納起來主要有化學、溫度、機械和電氣四種：
化學原因
電氣設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、風沙、雨霧、冰雪等自然因素的侵蝕。在高壓工作的電氣設備還經常受溫度、氣壓、氣溫的變化對絕緣產生的影響。在含有化學腐蝕性氣體環境下工作的電氣設備雖然有一定的抵御能力，但長期在這些因素環境中絕緣材料會引起一系列的化學反應。使絕緣材料的性能與結構發生變化，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，電氣設備的過負荷、短路或局部介質損耗過大引起的過熱都會使絕緣材料溫度大大升高，導致熱穩定的破壞嚴重時造成熱擊穿。
電氣設備在運行中，由于負荷的變化和冷卻介質溫度的脈動使絕緣的溫度產生非常有害的頻繁變化。電氣設備中廣泛應用的有機絕緣材料，在長期溫度脈動作用下會引起絕緣介質彈性疲勞和纖維折斷。而使絕緣材料老化。
當溫度發生劇烈變化時，會使絕緣龜裂折斷或密封**。絕緣材料常與金屬材料緊密結合在一起，由于兩者的熱膨脹系數相差甚大，當溫度發生變化時，在絕緣材料的內部或兩者的結合面處將產生很大應力，引起絕緣損壞。
機械原因
電氣設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。還長期承受導線拉力的作用。隔離開關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體分隔開。絕緣的好壞也就是電氣設備耐受電壓的強弱，各種電壓等級的電氣設備都需要有相應耐電壓能力。電氣設備的絕緣強度應保證絕緣在*大工作電壓持續作用下與超過*大工作電壓一定值的短時過電壓作用下都能**運行。
7試驗人員的素質要求
(一) 認真細致地做好電氣設備的絕緣預防性試驗
周期與標準是我國電力工業還半個多世紀經驗的積累與總結。對預防性試驗具有重要的指導意義，必須認真學習和執行。
在試驗項目行選擇上應盡量**，以防帶有嚴重絕緣缺陷的設備投入運行。
由于電氣設備的運行環境不同，絕緣的劣化速度也不一樣。例如：經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) 應具備較高的分析判斷能力
試驗結果是分析判斷的依據，正確地運用試驗標準判斷絕緣的優劣，估計出絕緣缺陷發展的趨勢和嚴重程度的技術。
當個別的項目的試驗結果達不到規程要求或此設備沒有標準可參考時，應具備以下技能：
1. 應深入檢修現場，了解此設備檢修過程中有哪些缺陷，已處理了多少，還有哪些未消除，同時了解設備在運行過程中的負荷變化。溫度及環境等資料供判斷。
2. 對照往年試驗結果并了解本年運行情況，以論證自己的判斷結果。
3. 參照同類設備的各項參數，同時做同項目試驗，得出結果對比，給出確切的試驗報告。
(三)具備分析絕緣事故能力
通過對設備試驗結果的分析，得出絕緣事故產生原因。提出解決，防止再次發生絕緣事故的方案。
8作用和意義
電力系統包括眾多的電氣設備，有些電氣設備的故障甚至會威脅到整個系統的**供電。電力生產的實踐證明，對電氣設備按規定開展檢測試驗工作，是防患于未然，保證電力系統**，經濟運行的重要措施之一。“預防性試驗”由此得名。
對于新安裝和大修的電氣設備進行的試驗，稱為交接驗收試驗，其目的是鑒定電氣設備本身及其安裝和大修的質量。交接驗收試驗和預防性試驗的目的是一致的。 由于電力設備在設計和制造過程中，不免存在一些質量問題，而且在安裝過程中也可能出現損壞，由此將造成一些潛伏性缺陷。電力設備在運行中經常處于熱，化學，機械振動以及其他因素的影響，其絕緣易出現劣化，甚至失去絕緣性能，造成事故。
有關統計，電力系統60%以上的停電事故是由設備絕緣缺陷引起的。設備絕緣的劣化，都有一個發展期，在這個發展期，絕緣材料會發出一些物理，化學信息，這些信息反映出絕緣狀態的變化情況。這就需要電氣試驗人員通過電氣試驗，了解掌握絕緣情況，以便在故障發展的初期就能夠及時準確發現缺陷并處理。
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。如絕緣子的瓷質開裂；發電機的絕緣局部磨損；電纜絕緣的氣隙在電壓作用下發生局部放電。
（2）分布性缺陷。指電氣設備的整體絕緣性能下降。如發電機，套管等絕緣中的有機材料受潮，老化，變質等。
絕緣內部的缺陷存在，降低了電氣設備的絕緣水平，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上測量各種特性，從而判斷絕緣內部的缺陷。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稱為特性試驗。這類試驗主要是對電氣設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；斷路器的導電回路電阻，分合閘時間和速度試驗等。
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