电气设备绝缘的高电压试验与安全防护策略分析

三峡电力职业学院 庄亚娟

电气设备的绝缘性能对其使用的安全与稳定具有直接决定作用，受到各方面因素的影响，电气设备在经过长久的使用后，期绝缘性能受到外界影响会大幅度降低，而电气设备的绝缘性能降低，将会引起一系列的绝缘故障、造成安全事故。由此可见，电气设备的绝缘性能在其运行中发挥着不可替代的作用，为了确保电气设备的绝缘性能有效运行，须进行相关高电压实验，通过实验检测电气设备的绝缘性能，并做好相应的安全防护工作，从而确保电气设备能够安全运行。

电气设备在运行期间经常与外界各类因素发生作用，这种作用或是直接的或是间接的，但都会对电气设备的性能产生影响，导致设备极易出现故障，使供电运行发生中断，根据相关研究表明，我国供电系统发生中断的主要原因是由于电气设备绝缘出现故障，因此为有效解决这一问题，避免出现停电现象，需开展相关实验对电气设备的绝缘性能进行检测，并明确电气设备对外界因素的抵御能力，从而保障电气设备的安全运行[1]。

1 电气设备绝缘的高电压试验

1.1 工频高电压试验

本试验是对电气设备进行绝缘性能检测所常用的一种试验方法，可有效检验在遭受工频电压的情况下电气设备的绝缘能力，同时还能检验相关电气设备在遭受过电压和雷电时的抗击能力。在检测时如直接使用过电压对电气设备进行冲击，这样会较大的增加试验的难度与复杂度，而使用工频电压试验能有效解决这一问题，降低试验难度与复杂度。在实验中为获得工频电压，通常需通过将高压变压器进行串联获得，如需对容量较大的设备进行检测，这时试验所需的工频高电压需通过谐振回路串联才能获得。

在进行工频高电压试验中，试验变压器是经常使用的设备之一，这种变压器与普通的电力变压器相差不大，通常都是使用油浸式变压器，但试验变压器与普通的变压器也有部分差异，如其结构与与普通的电力变压器不同，对工作条件的要求也与普通电力变压器有着区别。

首先，试验变压器的容量相对要小一些，被实验设备一旦被电流击穿，变压器会立刻断关闭电源，避免产生电流长时间处于短路状态[2]；其次，对绝缘性能的要求方面，由于试验变压器在试验进行的过程中需承受较高的工频高电压，试验变压器对设备的绝缘性能有着更高的要求，不过工频高电压的跨度不大，不需施加过电压，因此对于绝缘裕度方面试验变压器的要求并不高；最后，试验变压器的结构相对来说更简单，体积也较小。试验变压器只是用于实验中，由于其不会产生太多热量，因此不需在试验变压器中安装冷却系统，这样使得变压器的结构更加简化，同时由于试验变压器的容量不高、其油箱本体也较小，只不过试验变压器的高压套管要更长更大。

图1为工频高电压试验的基本电路，其主要设备由单个或多个试验变压器串联而成，调压器、电压表等都是进行工频高电压试验所需的基本设备。工频高电压试验的操作步骤如下：首先，需根据规定的速度不断提高被试设备的电压，当使用的电压达到额定电压标准后，需对设备的承受时常进行计时，有时为能找出具有缺陷的被试设备的局部放电与击穿，需保持一分钟左右的额定电压持续时间，不过这个时间也可根据实际情况进行调整，如在这段时间内被试设备的一切功能保持正常，就说明这个被试设备的工频耐压试验合格。

图1 工频高压试验基本电路图

1.2 冲击高电压试验

与工频高电压试验相比，冲击高电压实验对技术上试验设备的要求要更高得多，相应的成本投资需要也更多，受这些因素的影响，冲击高电压试验在常规的工程试验中使用较少，但有时为获得更良好的测验结果，需通过冲击高电压试验制造雷电冲击电压波与操作冲击电压波，以更好的检测电气设备的耐压性与绝缘性[3]。此外，在放电机理等方面，冲击高电压试验也经常受到使用，该实验可通过一定的发生器回路产生高电压，常见的冲击高电压的发生器回路如图2。

图2 冲击电压发生器回路

冲击高电压试验对冲击高电压发生器也有一定的要求：首先，该实验要求足够高的电压，需要达到的程度位于几十万伏至几百万伏之间；其次，由于标准雷电冲击波与操作过电压波都属于脉冲波，因此该实验要求输出的电压也需具备一定的波形。电容器是冲击电压发生器组成的重要部分，放电回路由电容器并联，直流电源充电，之后再串联各个电容器而形成。在制造操作冲击电压时，需将冲击回路元件与冲击高电压发生器进行配置，以试验过程受到干扰，降低其检测的准确度；最后还需对所得的波形进行分析，并与相应的测试规定标准对比，确保被试设备的绝缘性能符合标准。

此外，在实验的过程中，为确保进行高电压试验时一切工作安全可靠，需做好以下几个方面内容：在进行相关试验时，安装快速过流保护装置，从而当被实验设备的内部被击穿时，该装置可在第一时间快速切断电源，使得整个实验过程中的安全性得到保障；为避免出现空气放电现象，实验装置的高压部分要与周围接地体保持一定的安全距离，并还需在试验点周围设置相应的警示标志，不准其他无关人员靠近；需在试验区域的地下安装接地网，与地下接地电极相连接，减低电机的电阻不能过大、要尽可能小，同时所有试验设备需要与接地网连接在一起；最后，试验进行时相关设备部与仪器需通过供电才能运行，在进行供电时，为防止在实验过程中出现放电导致电源系统损坏，相关人员需使用单独绝缘隔离变压器。

1.3 直流高电压试验

通常用来检测一些容量较小的设备，用于直流高电压的设备和仪器体积都较小，质量也相对较轻，在进行试验时，除能检测电气设备的耐压性和绝缘性外，还能检测电气设备中电流泄露的情况，了解设备中绝缘材料出现的问题。直流高电压试验没有破坏性，在进行试验时不会对被试设备造成任何伤害，被试设备和材料也不会在试验过程中发生分解和老化的情况。进行直流高电压试验时，电源的容量有所变化，需结合试验的要求和被试设备的具体情况选择适当的电源容量，提升试验的精准度，并要加强对电路的保护。

1.4 交流高电压试验

为保证实验结果的准确性，运用交流高电压试验对被试设备进行测试时，需根据不同的设备采取不同程度的电压频率，通过绝缘击穿试验检测被试设备的绝缘功能，这是交流高电压试验的目的。在该实验中，设置电压时需模仿雷电或其它过电压的形式，其电压相对较高，变压器不能连续工作、需间断进行。此外，交流高电压试验需使用性能较好的调压装置，调压器的阻抗要适当，阻抗过大或过小都不能使用，同时在试验进行时要加强观测，避免出现过电压，并防止试验电压出现波形畸变现象，保证试验过程安全可靠。

2 电气设备高电压试验的安全防护措施

2.1 试验前的安全防护措施

由于进行电气设备绝缘高压测试有着相当严格的要求，因此在试验工作正式开展前，须对此次试验的目的进行了解，并明确在本次实验中需解决哪些问题，还需对实验对象进行了解，如了解电气设备制造商所属的位置、电气设备的使用寿命、电气设备的电阻大小、电气设备是否经过大规模的修理，如有过需找出受维修的部位，并还需了解设备是因为什么原因被维修，以及经过维修后设备的运行状况等。

其次，试验是否能够成功完成离不开试验开展前的精心准备，因此要提前制定好相应的实验方案，合理的方案制度是一切工作顺利开展的前提条件与保障，能为试验工作提供依据和参考，同时也能提高相应的工作效率与质量。在制定试验方案时要严格遵守《电业安全工作规程》中的相关要求，并要对试验所用的设备提前进行相关测试和检验，由于实验过程中具有许多不确定性因素，还需制定相关应急方案，以防在实验的过程中出现意外。此外方案应明确每个人员的工作职责，将实验过程中的工作进行详细划分，落实到每个人身上，促使每位参与试验的工作人员都能明确自身工作与职责，了解相关操作流程与规范。

最后，试验方案制定完成后要与试验团队共同讨论，找出方案中的不足之处并及时进行完善和优化，从而确保方案的可实施性与实用性。在试验工作开始前，相关人员须对实验室注意事项及相关设备和仪器的使用说明进行仔细阅读，由于每个实验室的安全情况与设备仪器的使用方式有一定的差异性，在试验开始前须先对这些情况进行详细了解[4]。另外，实验室中的设备是公共设备，并不能提供给个人使用，因此在试验开展前需对设备的使用记录进行了解，检查设备是否有破损的情况，在试验完成后需仔细填写设备的使用记录。

2.2 实验过程中的安全防护措施

在开展电气设备的绝缘高电压试验时需用到许多开关装置，其功能是否完整将直接关系到工作人员的生命安全，决定试验是否能成功，因此双极开关是大多数试验中选用的装置，这种开关能保证开关明显断开，同时还能帮助工作人员明确区分合闸与分闸。为确保试验能够安全、顺利的开展，在实验过程中需加强对工作人员的人身安全保障，可采取过流保护装置，从而有效防止在实验过程中发生安全事故。由于电气设备的绝缘高电压试验具有一定的难度性与专业性，在进行高电压试验时须对试验人员进行合理安排，不能出现试验人员全为新手的情况，应当安排相应具有丰富实操经验的专业人员一起进行试验，在实验工作中要加强团队协作，进行一切操作时必须谨慎行动。

2.3 试验结束后的安全防护措施

在试验完成后须对所有电源开关进行关闭，为防止出现漏关现象，应按照电源开关的序号逐一进行关闭，从而有效避免之后的实验人员在进入实验室时发生安全事故。将所有电源开关关闭后还需对实验室进行打扫和清理，将试验用具清扫干净，并将所使用的的仪器与设备放回其原本的位置，方便之后的人进行使用，最后须做好设备使用登记，仔细填写相关使用记录。

2.4 提高工作人员的安全意识

在进行电气设备的绝缘高电压实验中，试验人员的安全意识对整个试验工作的开展起着重要决定作用，因此在进行试验前须加强提升工作人员的安全意识，可开展相关安全意识培训，帮助工作人员树立安全理念、认识到其安全意识对试验工作开展的重要性，从而促使其养成良好的工作行为习惯，规范其行为。由于试验人员的文化意识水平不统一，因此还需对全体试验人员进行安全教育，使安全理念与意识深深植入相关工作人员的脑海中。同时应建立相关安全管理责任制度，将安全责任细化到个人，以便出现任何问题时能准确找到相关负责人。

综上，在进行试验时要做好安全防护措施，制定相应的试验方案和应急管理计划，实验过程中严格遵守相关流程和标准开展工作，实验结束后要做好相应的清理，关闭电源并做好设备使用登记。