講解高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)內(nèi)容與原理
1.緒論
隨著電力工業(yè)的飛速發(fā)展，機(jī)組參數(shù)、系統(tǒng)電壓等級(jí)逐步提高，電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度、系統(tǒng)過電壓的限制水平對(duì)系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響日益突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，高壓電網(wǎng)的各種故障多是由于高壓電氣設(shè)備絕緣的損壞所致，因此了解設(shè)備絕緣特性，掌握絕緣狀況，不斷提高電氣設(shè)備絕緣水平是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的根本保證。
高壓電氣設(shè)備在運(yùn)行中必須保持良好的絕緣，為此從設(shè)備的制造開始，要進(jìn)行一系列絕緣測(cè)試。這些測(cè)試包括：在制造時(shí)對(duì)原材料的試驗(yàn)、制造過程的中間試驗(yàn)、產(chǎn)品的定性及出廠試驗(yàn)、在使用現(xiàn)場(chǎng)安裝后的交接試驗(yàn)、使用中為維護(hù)運(yùn)行而進(jìn)行的絕緣預(yù)防性試驗(yàn)等。其中電氣設(shè)備的交接試驗(yàn)和預(yù)防性試驗(yàn)是兩類zui重要的試驗(yàn)，中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：DL/T596—1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》和GB50150-91《電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》詳細(xì)地介紹了各項(xiàng)試驗(yàn)的內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)。
2.絕緣預(yù)防性試驗(yàn)
電氣設(shè)備絕緣預(yù)防性試驗(yàn)是保證設(shè)備安全運(yùn)行的重要措施，通過試驗(yàn)，掌握設(shè)備絕緣狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)絕緣內(nèi)部隱藏的缺陷，并通過檢修加以消除，嚴(yán)重者必須予以更換，以免設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生絕緣擊穿，造成停電或設(shè)備損壞等不可挽回的損失。
絕緣預(yù)防性試驗(yàn)可分為兩大類：一類是非破壞性試驗(yàn)或稱絕緣特性試驗(yàn)，是在較低的電壓下或用其他不會(huì)損壞絕緣的辦法來測(cè)量的各種特性參數(shù)，主要包括測(cè)量絕緣電阻、泄漏電流、介質(zhì)損耗角正切值等，從而判斷絕緣內(nèi)部有無缺陷。實(shí)驗(yàn)證明，這類方法是行之有效的，但目前還不能只靠它來可靠的判斷絕緣的耐電強(qiáng)度。另一類是破壞性試驗(yàn)或稱耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)所加電壓高于設(shè)備的工作電壓，對(duì)絕緣考驗(yàn)非常嚴(yán)格，特別是揭露那些危險(xiǎn)性較大的集中性缺陷，并能保證絕緣有一定的耐電強(qiáng)度，主要包括直流耐壓、交流耐壓等。耐壓試驗(yàn)的缺點(diǎn)是會(huì)給絕緣造成一定的損傷。
3.電氣設(shè)備交接試驗(yàn)
為適應(yīng)電氣裝置安裝工程和電氣設(shè)備交接試驗(yàn)的需要，促進(jìn)電氣設(shè)備交接試驗(yàn)新技術(shù)的推廣和應(yīng)用，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50150-91《電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》詳細(xì)地介紹了各項(xiàng)試驗(yàn)的內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)。電氣設(shè)備交接試驗(yàn)除了部分絕緣預(yù)防性試驗(yàn)還有其它一些特性試驗(yàn)，例如變壓器直流電阻和變比測(cè)試、斷路器回路電阻測(cè)試等。
4.絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的基本原理
4.1絕緣電阻的測(cè)試絕緣電阻的測(cè)試是電氣設(shè)備絕緣測(cè)試中應(yīng)用zui廣泛，試驗(yàn)zui方便的項(xiàng)目。絕緣電阻值的大小，能有效地反映絕緣的整體受潮、污穢以及嚴(yán)重過熱老化等缺陷。絕緣電阻的測(cè)試zui常用的儀表是絕緣電阻測(cè)試儀（絕緣電阻測(cè)試儀）。
絕緣電阻測(cè)試儀（絕緣電阻測(cè)試儀）通常有100V、250V、500V、1000V、2500V和5000V等類型。使用絕緣電阻測(cè)試儀應(yīng)按照DL/T596《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。
4.2泄漏電流的測(cè)試
一般直流絕緣電阻測(cè)試儀的電壓在2.5KV以下，比某些電氣設(shè)備的工作電壓要低得多。如果認(rèn)為絕緣電阻測(cè)試儀的測(cè)量電壓太低，還可以采用加直流高壓來測(cè)量電氣設(shè)備的泄漏電流，常用的測(cè)量泄漏電流的設(shè)備有高壓試驗(yàn)變壓器和直流高壓發(fā)生器等。當(dāng)設(shè)備存在某些缺陷時(shí)，高壓下的泄漏電流要比低壓下的大得多，亦即高壓下的絕緣電阻要比低壓下的電阻小得多。
測(cè)量設(shè)備的泄漏電流和絕緣電阻本質(zhì)上沒有多大區(qū)別，但是泄漏電流的測(cè)量有如下特點(diǎn)：
（1）試驗(yàn)電壓比絕緣電阻測(cè)試儀高得多，絕緣本身的缺陷容易暴露，能發(fā)現(xiàn)一些尚未貫通的集中性缺陷。
（2）通過測(cè)量泄漏電流和外加電壓的關(guān)系有助于分析絕緣的缺陷類型。
（3）泄漏電流測(cè)量用的微安表要比絕緣電阻測(cè)試儀精度高。
4.3直流耐壓試驗(yàn)
直流耐壓試驗(yàn)電壓較高，對(duì)發(fā)現(xiàn)絕緣某些局部缺陷具有特殊的作用，可與泄漏電流試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。
直流耐壓試驗(yàn)與交流耐壓試驗(yàn)相比，具有試驗(yàn)設(shè)備輕便、對(duì)絕緣損傷小和易于發(fā)現(xiàn)設(shè)備的局部缺陷等優(yōu)點(diǎn)。與交流耐壓試驗(yàn)相比，直流耐壓試驗(yàn)的主要缺點(diǎn)是由于交、直流下絕緣內(nèi)部的電壓分布不同，直流耐壓試驗(yàn)對(duì)絕緣的考驗(yàn)不如交流更接近實(shí)際。
4.4交流耐壓試驗(yàn)
交流耐壓試驗(yàn)對(duì)絕緣的考驗(yàn)非常嚴(yán)格,能有效地發(fā)現(xiàn)較危險(xiǎn)的集中性缺陷。它是鑒定電氣設(shè)備絕緣強(qiáng)度zui直接的方法，對(duì)于判斷電氣設(shè)備能否投入運(yùn)行具有決定性的意義,也是保證設(shè)備絕緣水平、避免發(fā)生絕緣事故的重要手段。
交流耐壓試驗(yàn)有時(shí)可能使絕緣中的一些弱點(diǎn)更加發(fā)展，因此在試驗(yàn)前必須對(duì)試品先進(jìn)行絕緣電阻、吸收比、泄漏電流和介質(zhì)損耗等項(xiàng)目的試驗(yàn)，若試驗(yàn)結(jié)果合格方能進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。否則,應(yīng)及時(shí)處理，待各項(xiàng)指標(biāo)合格后再進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn),以免造成不應(yīng)有的絕緣損傷。
4.5介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ測(cè)試
介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ是反映絕緣性能的基本指標(biāo)之一。介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ反映絕緣損耗的特征參數(shù)，它可以很靈敏地發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備絕緣整體受潮、劣化變質(zhì)以及小體積設(shè)備貫通和未貫通的局部缺陷。
介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ與絕緣電阻和泄漏電流的測(cè)試相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，它與試驗(yàn)電壓、試品尺寸等因素?zé)o關(guān)，更便于判斷電氣設(shè)備絕緣變化情況。因此介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ為高壓電氣設(shè)備絕緣測(cè)試的zui基本的試驗(yàn)之一。
介質(zhì)損耗因數(shù)tgδ可以有效的發(fā)現(xiàn)絕緣的下列缺陷：
（1）受潮；（2）穿透性導(dǎo)電通道；（3）絕緣內(nèi)含氣泡的游離，絕緣分層、脫殼；（4）絕緣有臟污、劣化老化等。
附：交流工頻耐壓測(cè)試儀在實(shí)際工作中的試驗(yàn)方法及應(yīng)用
一、適用范圍
該試驗(yàn)方法適用于變電站、配電室、電力線路、設(shè)備安裝等工程的電氣絕緣試驗(yàn)。
二、試驗(yàn)工藝
1、試驗(yàn)分類：
（1）非破壞性試驗(yàn)絕緣試驗(yàn)：絕緣電阻、吸收比、極化指數(shù)、泄漏電流測(cè)試、介質(zhì)損失角正切。
（2）破壞性試驗(yàn)：交流耐壓試驗(yàn)、直流耐壓試驗(yàn)。
2、試驗(yàn)方法
1、絕緣電阻、吸收比和極化指數(shù)試驗(yàn)。
（1）試驗(yàn)的意義及作用
測(cè)量電氣設(shè)備的絕緣電阻能靈敏地反映絕緣情況，有效到發(fā)現(xiàn)設(shè)備局部受潮或整體受潮和贓污，以及絕緣擊穿和嚴(yán)重過熱老化等缺陷。吸收比和極化指數(shù)能反映設(shè)備受潮程度，是判斷設(shè)備是否受潮的一個(gè)重要指標(biāo)。
（2）試驗(yàn)儀器選用標(biāo)準(zhǔn)
100V以下電氣設(shè)備或回路采用250V兆歐表
500V以下至100V電氣設(shè)備或回路采用500V兆歐表
3000V以下至500V電氣設(shè)備或回路采用1000V兆歐
10000V以下至3000V電氣設(shè)備或回路采用2500V兆歐表
10000V以上電氣設(shè)備或回路采用2500V或5000V兆歐表
（3）試驗(yàn)方法及步驟
根據(jù)不同被試品接線測(cè)量：“E"接被試品的接地端，“L"接被試品的高壓端，“G"接屏蔽端。檢查兆歐表，短接“L"端和“E"端其指針指零，開路指針指“∞"時(shí)，將高壓端用絕緣工具接至被試品，同時(shí)記錄時(shí)間分別讀取15s和60s（或1min和10min）時(shí)絕緣電阻值。斷開兆歐表，對(duì)試品短接放電并接地。測(cè)量時(shí)記錄被試設(shè)備溫度、濕度、氣象情況、試驗(yàn)日期及使用儀表。
（4）試驗(yàn)接線及注意問題
測(cè)量變壓器繞組絕緣電阻時(shí)，被測(cè)繞組各引線端應(yīng)短連，非被試?yán)@組短接接地，即規(guī)程法。測(cè)量發(fā)電機(jī)繞組絕緣電阻時(shí)，試驗(yàn)被試相L端子，非被試相短接接地。發(fā)電機(jī)繞組的絕緣電阻與溫度有很大關(guān)系，一般溫度上升10℃絕緣電阻下降一半。測(cè)試前后都應(yīng)充分放電，放電時(shí)間不小于5min，否則會(huì)影響測(cè)試效果。測(cè)量電力電容器絕緣電阻時(shí)，應(yīng)在測(cè)試前后對(duì)電容器充分放電2-5min，測(cè)量時(shí)，在未斷開兆歐表引線時(shí)，不得停止搖動(dòng)手柄（或關(guān)斷數(shù)字兆歐表電源）以免損壞兆歐表。
（5）試驗(yàn)注意事項(xiàng)及影響試驗(yàn)因素分析
測(cè)量大容量電機(jī)和較長(zhǎng)電纜的絕緣電阻時(shí)，充電電流很大，因而兆歐表開始指示數(shù)很小，但并不表示被試品絕緣不良，必須經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間，才能得到正確結(jié)果，并要防止被式設(shè)備對(duì)兆歐表反充電損壞兆歐表。測(cè)量吸收比時(shí)，避免記錄時(shí)間帶來的誤差。屏蔽環(huán)裝設(shè)位置應(yīng)正確，為了避免表面泄漏的影響，測(cè)量時(shí)應(yīng)在絕緣表面加等電位屏蔽環(huán)。
兆歐表與被試品間的連線應(yīng)采用廠家為兆歐表配備的線，而且兩根線不能交叉扭絞或拖地，否則會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。為便于比較，對(duì)同一設(shè)備進(jìn)行測(cè)量時(shí)應(yīng)采用同樣型號(hào)的兆歐表，同樣的接線。兆歐表的容量對(duì)絕緣電阻、吸收比等測(cè)量結(jié)果都有一定的影響，在進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果分析比較時(shí)應(yīng)加以注意。
所測(cè)的絕緣電阻值及吸收比應(yīng)符合規(guī)程要求，但簡(jiǎn)單規(guī)定絕緣電阻值是不全面的，試驗(yàn)中應(yīng)將所測(cè)量結(jié)果與有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。如：同一設(shè)備各相間、同類設(shè)備間、出廠試驗(yàn)數(shù)據(jù)、耐壓前后數(shù)據(jù)通過比較分析，更容易發(fā)現(xiàn)異常，作到科學(xué)地分析判斷測(cè)試結(jié)果及被試物的絕緣狀況。
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