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高壓電氣設備試驗內容與原理

  隨著電力工業的飛速發展,機組參數、系統電壓等級逐步提高,電氣設備的絕緣強度、系統過電壓的限制水平對系統安全經濟運行的影響日益突出。據統計,高壓電網的各種故障多是由于高壓電氣設備絕緣的損壞所致,因此了解設備絕緣特性,掌握絕緣狀況,不斷提高電氣設備絕緣水平是電力系統安全經濟運行的根本保證。
  高壓電氣設備在運行中必須保持良好的絕緣,為此從設備的制造開始,要進行一系列絕緣測試。這些測試包括:在制造時對原材料的試驗、制造過程的中間試驗、產品的定性及出廠試驗、在使用現場安裝后的交接試驗、使用中為維護運行而進行的絕緣預防性試驗等。其中電氣設備的交接試驗和預防性試驗是兩類最重要的試驗,中華人民共和國電力行業標準和國家標準:DL/T 596—1996《電力設備預防性試驗規程》和GB 50150-91《電氣設備交接試驗標準 》詳細地介紹了各項試驗的內容和標準。
  1.2 絕緣預防性試驗
  電氣設備絕緣預防性試驗是保證設備安全運行的重要措施,通過試驗,掌握設備絕緣狀況,及時發現絕緣內部隱藏的缺陷,并通過檢修加以消除,嚴重者必須予以更換,以免設備在運行中發生絕緣擊穿,造成停電或設備損壞等不可挽回的損失。
  絕緣預防性試驗可分為兩大類:一類是非破壞性試驗或稱絕緣特性試驗,是在較低的電壓下或用其他不會損壞絕緣的辦法來測量的各種特性參數,主要包括測量絕緣電阻、泄漏電流、介質損耗角正切值等,從而判斷絕緣內部有無缺陷。實驗證明 ,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度。另一類是破壞性試驗或稱耐壓試驗,試驗所加電壓高于設備的工作電壓,對絕緣考驗非常嚴格,特別是揭露那些危險性較大的集中性缺陷,并能保證絕緣有一定的耐電強度,主要包括直流耐壓、交流耐壓等。耐壓試驗的缺點是會給絕緣造成一定的損傷。
  1.3 電氣設備交接試驗
  為適應電氣裝置安裝工程和電氣設備交接試驗的需要,促進電氣設備交接試驗新技術的推廣和應用,國家標準GB 50150-91《電氣設備交接試驗標準》詳細地介紹了各項試驗的內容和標準。電氣設備交接試驗除了部分絕緣預防性試驗還有其它一些特性試驗,例如變壓器直流電阻和變比測試、斷路器回路電阻測試等。
  1.4絕緣預防性試驗的基本原理
  1.4.1 絕緣電阻的測試 絕緣電阻的測試是電氣設備絕緣測試中應用最廣泛,試驗最方便的項目。絕緣電阻值的大小,能有效地反映絕緣的整體受潮、污穢以及嚴重過熱老化等缺陷。絕緣電阻的測試最常用的儀表是絕緣電阻測試儀(兆歐表)。
  絕緣電阻測試儀(兆歐表)通常有100V、250V、500V、1000V、2500V和5000V等類型。使用兆歐表應按照DL/T596《電力設備預防性試驗規程》的有關規定。
  1.4.2泄漏電流的測試
  一般直流兆歐表的電壓在2.5KV以下,比某些電氣設備的工作電壓要低得多。如果認為兆歐表的測量電壓太低,還可以采用加直流高壓來測量電氣設備的泄漏電流。當設備存在某些缺陷時,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。
  測量設備的泄漏電流和絕緣電阻本質上沒有多大區別,但是泄漏電流的測量有如下特點:
  (1)試驗電壓比兆歐表高得多,絕緣本身的缺陷容易暴露,能發現一些尚未貫通的集中性缺陷。
  (2)通過測量泄漏電流和外加電壓的關系有助于分析絕緣的缺陷類型,如圖1-1所示。
  (3)泄漏電流測量用的微安表要比兆歐表精度高。
  曲線1:絕緣良好;曲線2:絕緣受潮;
  曲線3:絕緣中有未貫通的集中性缺陷;
  曲線4:絕緣有擊穿的危險
  1.4.3直流耐壓試驗
  直流耐壓試驗電壓較高,對發現絕緣某些局部缺陷具有特殊的作用,可與泄漏電流試驗同時進行。
  直流耐壓試驗與交流耐壓試驗相比,具有試驗設備輕便、對絕緣損傷小和易于發現設備的局部缺陷等優點。與交流耐壓試驗相比,直流耐壓試驗的主要缺點是由于交、直流下絕緣內部的電壓分布不同,直流耐壓試驗對絕緣的考驗不如交流更接近實際。
  1.4.4交流耐壓試驗
  交流耐壓試驗對絕緣的考驗非常嚴格,能有效地發現較危險的集中性缺陷。它是鑒定電氣設備絕緣強度最直接的方法,對于判斷電氣設備能否投入運行具有決定性的意義,也是保證設備絕緣水平、避免發生絕緣事故的重要手段。
  交流耐壓試驗有時可能使絕緣中的一些弱點更加發展,因此在試驗前必須對試品先進行絕緣電阻、吸收比、泄漏電流和介質損耗等項目的試驗,若試驗結果合格方能進行交流耐壓試驗。否則,應及時處理,待各項指標合格后再進行交流耐壓試驗,以免造成不應有的絕緣損傷。
  1.4.5介質損耗因數tgδ測試
  介質損耗因數tgδ是反映絕緣性能的基本指標之一。介質損耗因數tgδ反映絕緣損耗的特征參數,它可以很靈敏地發現電氣設備絕緣整體受潮、劣化變質以及小體積設備貫通和未貫通的局部缺陷。
  介質損耗因數tgδ與絕緣電阻和泄漏電流的測試相比具有明顯的優點,它與試驗電壓、試品尺寸等因素無關,更便于判斷電氣設備絕緣變化情況。因此介質損耗因數tgδ為高壓電氣設備絕緣測試的最基本的試驗之一。
  介質損耗因數tgδ可以有效的發現絕緣的下列缺陷:
  (1)受潮;(2)穿透性導電通道;(3)絕緣內含氣泡的游離,絕緣分層、脫殼;(4)絕緣有臟污、劣化老化等。

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