简述高压电气设备试验内容与原理

李政伟/黑龙江省送变电工程公司

简述高压电气设备试验内容与原理

李政伟/黑龙江省送变电工程公司

一、绪论

随着电力工业的飞速发展，机组参数、系统电压等级逐步提高，电气设备的绝缘强度、系统过电压的限制水平对系统安全经济运行的影响日益突出。据统计，高压电网的各种故障多是由于高压电气设备绝缘的损坏所致，因此了解设备绝缘特性，掌握绝缘状况，不断提高电气设备绝缘水平是电力系统安全经济运行的根本保证。

高压电气设备在运行中必须保持良好的绝缘，为此从设备的制造开始，要进行一系列绝缘测试。这些测试包括：在制造时对原材料的试验、制造过程的中间试验、产品的定性及出厂试验、在使用现场安装后的交接试验、使用中为维护运行而进行的绝缘预防性试验等。其中电气设备的交接试验和预防性试验是两类最重要的试验，中华人民共和国电力行业标准和国家标准：DL/T596—2006《电力设备预防性试验规程》和GB50150-2006《电气设备交接试验标准》详细地介绍了各项试验的内容和标准。

二、绝缘预防性试验

电气设备绝缘预防性试验是保证设备安全运行的重要措施，通过试验，掌握设备绝缘状况，及时发现绝缘内部隐藏的缺陷，并通过检修加以消除，严重者必须予以更换，以免设备在运行中发生绝缘击穿，造成停电或设备损坏等不可挽回的损失。

绝缘预防性试验可分为两大类：一类是非破坏性试验或称绝缘特性试验，是在较低的电压下或用其他不会损坏绝缘的办法来测量的各种特性参数，主要包括测量绝缘电阻、泄漏电流、介质损耗角正切值等，从而判断绝缘内部有无缺陷。实验证明，这类方法是行之有效的，但目前还不能只靠它来可靠的判断绝缘的耐电强度。另一类为破坏性试验或称耐压试验，试验所加电压高于设备的工作电压，对绝缘考验非常严格，特别是揭露那些危险性较大的集中性缺陷，并能保证绝缘有一定的耐电强度，主要包括直流耐压、交流耐压、局部放电等。耐压试验的缺点是会给绝缘造成一定的损伤。

三、绝缘预防性试验的基本原理

1.绝缘电阻的测试。绝缘电阻的测试是电气设备绝缘测试中应用最广泛，试验最方便的项目。绝缘电阻值的大小，能有效地反映绝缘的整体受潮、污秽以及严重过热老化等缺陷。绝缘电阻的测试最常用的仪表是绝缘电阻测试仪（兆欧表）。

绝缘电阻测试仪（兆欧表）通常有100V、250V、500V、1000V、2500V和5000V等类型。使用兆欧表应按照DL/T596-2006《电力设备预防性试验规程》的有关规定。

2.泄漏电流的测试。一般直流兆欧表的电压在2.5K V以下，比某些电气设备的工作电压要低得多。如果认为兆欧表的测量电压太低，还可以采用加直流高压来测量电气设备的泄漏电流。当设备存在某些缺陷时，高压下的泄漏电流要比低压下的大得多，亦即高压下的绝缘电阻要比低压下的电阻小得多。

测量设备的泄漏电流和绝缘电阻本质上没有多大区别，但是泄漏电流的测量有如下特点：

（1）试验电压比兆欧表高得多，绝缘本身的缺陷容易暴露，能发现一些尚未贯通的集中性缺陷（2）通过测量泄漏电流和外加电压的关系有助于分析绝缘的缺陷类型，如图1-1所示。

（3）泄漏电流测量用的微安表要比兆欧表精度高。

图1-1 某设备绝缘泄漏电流曲线

3.介质损耗因数tgδ测试。 介质损耗因数tgδ是反映绝缘性能的基本指标之一。介质损耗因数tgδ反映绝缘损耗的特征参数，它可以很灵敏地发现电气设备绝缘整体受潮、劣化变质以及小体积设备贯通和未贯通的局部缺陷。

介质损耗因数tgδ与绝缘电阻和泄漏电流的测试相比具有明显的优点，它与试验电压、试品尺寸等因素无关，更便于判断电气设备绝缘变化情况。因此介质损耗因数tgδ为高压电气设备绝缘测试的最基本的试验之一。

介质损耗因数tgδ可以有效的发现绝缘的下列缺陷：

（1）受潮；（2）穿透性导电通道；（3）绝缘内含气泡的游离，绝缘分层、脱壳；（4）绝缘有脏污、劣化老化等。

4.直流耐压试验。 直流耐压试验电压较高，对发现绝缘某些局部缺陷具有特殊的作用，可与泄漏电流试验同时进行。

直流耐压试验与交流耐压试验相比，具有试验设备轻便、对绝缘损伤小和易于发现设备的局部缺陷等优点。与交流耐压试验相比，直流耐压试验的主要缺点是由于交、直流下绝缘内部的电压分布不同，直流耐压试验对绝缘的考验不如交流更接近实际。

5.交流耐压试验。 交流耐压试验对绝缘的考验非常严格，能有效地发现较危险的集中性缺陷。它是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法，对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义，也是保证设备绝缘水平、避免发生绝缘事故的重要手段。

交流耐压试验有时可能使绝缘中的一些弱点更加发展，因此在试验前必须对试品先进行绝缘电阻、吸收比、泄漏电流和介质损耗等项目的试验，若试验结果合格方能进行交流耐压试验。否则，应及时处理，待各项指标合格后再进行交流耐压试验，以免造成不应有的绝缘损伤。

6.局放试验。电力设备绝缘中部分被击穿的电气放电，可以发生在导体附近，也可以发生在其他的地方，称为局部放电。通过局部放电试验，能及时发现设备绝缘内部是否存在局放放电、严重程度及部位，及时采取处理措施，达到防患于未然的目的。

电气设备的平板电极施加交流工频电压时，气泡上电压由电容进行分压，并随外施电压变化而产生变化，当气泡被击穿时气泡发生放电，并使气泡中气体电离，产生正负离子或电子，由于一次的放电时间很短，放电后的气泡又会随着电压的升高出现第二次放电这样在1/4周期内可能出现多次放电。

由于局部放电试验的电压相对高一些，所以局部放电是介于非破坏试验和破坏试验之间。当局部放电产生严重时属于破坏性试验，将绝缘由爬电寻致击穿。而内部局部放电轻微时，属于非破坏试验。

总结：通过我们所掌握的上述各类的试验项目和检测手段，我们在实际应用中就可以发现并确定电气设备内部是否存在问题，这些试验利用各自精密的仪器的原理和功能在耐受电压的设备上施加最小的短时的电压检测其设备性能，以便在以后的运行中能更加安全、可靠。国家电网运行中的各个等级的高压、超高压、特高压变电站和高压线路之所以能够安全高效的运行，一个是生产厂家的技术不断改进产品质量逐年提高、安装单位的劳动生产率和先进的机械化作业得到了改善、最重要的一点是通过我们的高知人才越来越多检测技术和仪器越来越先进。这些因素是我们国家电网坚强电网智能电网成为可能。