浅议高压电气设备的绝缘试验技术应用

王淑华

摘要：高压电气设备运行时需要面对复杂的环境，绝缘体能够起到保护屏障的作用，所以是高压电气设备正常运行的重要保障，电气设备绝缘要经受长时间的电压作用，还可能要经受冲击电压的考验，因此，绝缘的质量好坏以及在运行中造成的损坏程度，对设备的安全运行具有重大的影响，而采用绝缘试验就能够对其数据状态进行检测，以检测的数据结果来判断设备绝缘的运行状况。

关键词：高压电气设备；绝缘试验

中图分类号：F407.6文献标识码：A 文章编号：

一、绝缘试验的重要意义

电气设备在正常运行时通常是需要绝缘体的保护，但是不管是液体还是固体的绝缘材料，在长时间的运行中都会有理化形式的变化，从而使其机械性能和电气性能下降。然而高压电气设备面对的实际工作状况更复杂，致使绝缘老化的原因也随之复杂化，主要因素是电作用、热作用、机械作用和环境干扰等，这些因素不是彼此孤立的，而是共同进行影响，这样就很容易产生绝缘缺陷，设备的绝缘产生了缺陷达到一定的程度就会导致安全事故的发生，影响电力的安全运行。

绝缘的缺陷类型主要有两种：一种为集中性缺陷，比电缆发生局部放电的情况下产生缺陷；还有一种是分布性缺陷，指电气设备的整体绝缘性下降，比如变压器、机电设备、绝缘材料等，发生老化或者受潮等。这些缺陷容易造成绝缘体被击穿，使整个设备的绝缘损坏以致危机电网的安全运行。

总之，高压电气设备的内部绝缘体的材料和性能关系到电气设备的寿命和安全，电力运行的稳定，事故的发生概率，所以绝缘体的检测和评价对设备运行寿命的评估起到了重要的作用，是评估设备安全系数的主要依据。绝缘体的性能主要是指机械性能、电气性能、化学稳定性、热稳定性等，预防性试验也就是对这些性能进行检测的实验性检测。利用预防性试验的具体技术手段能够全面的对绝缘体的质量进行评估，还可以运用计算机根据各方面的技术参数来预测其发展趋势，然后用来指导预知性的修理和维护，以确保设备的安全和系统的稳定。

二、高压电气设备的绝缘试验方法

1、直流耐压试验

早先的直流高压发生器大都使用工频高压经过高压硅堆整流以后获得直流高压。这种试验方法的设备体积大，纹波系数高，稳定度差，现已经很少采用，一般只在少数实验室，精度要求不高的场合才会出现。在此基础上，研发出工频倍压整流高压发生器，具有过载能力强、电路简单、故障率低等特点，但是因为是工频倍压，所以大都没有闭环反馈，高压稳定度不强，继电器控制回路时的保护动作不快，没有达到迅速切除故障，缩小事故的影响面。

2、绝缘电阻试验

绝缘电阻试验一般是运用固定输出电压而且能够直接得到度数的仪表进行，规定加压60s以后得到的度数即为电气设备的绝缘电阻。吸收比测试，是指在测定产品不同的情况下，检测电气设备绝缘电阻比值的试验，吸收比可以反映变压器和大型机电设备的绝缘体受潮程度以及局部缺陷，得到的成果比较灵敏，一般情况下如果在常温下吸收比低于1.3的时候就可以认为绝缘体已经受潮或者有缺陷出现。

3、介质损失角试验

在一定程度上，设备的绝缘缺陷和介质损耗是密切相关的，而且和试品体积成正比关系，试验时根据测量的电位体积的tgδ，即介质损失角，就可以了解绝缘的基本情况，值的大小反映出绝缘材料单位体积里介质损耗情况，体现了其绝缘性能。

使用浸渍或是填充绝缘材料的高压电气设备，比如定子线圈、套管、线缆电压互感器等设备，由于制造工艺和运用过程里会出现冷热变化，就可能会在介质里留下间隙，而间隙中存在的空气在电场强度增大到一定程度时就开始游离，造成介质损耗，局部温度过高等，游离还可能会产生氮氧化物、臭氧等，很容易造成绝缘材料的分解、腐蚀、老化。

4、高频震荡波试验

高频震荡波试验是由国际大电网会议工作组推荐的新方法，主要使用在110kv及以上的高压电缆。高频震荡波试验的原理是通过直流的高压发生器给充电电容C1充电，等达到了预定的幅值时球隙放电給被试品充电，达到预定幅值以后球隙停止放电，试品上试验电压分别通过电感线圈和被试品电缆、电阻R1、R2形成了震荡放电回路，在试品上得到的是一个kHz数量级的电压。这种试验能够容易的通过试品得到需要的高电压，需要的现场电源用量不大，对水树类型绝缘缺陷和机械损伤发现效果比较好，但是这种装置需要的装置有高压电容、高压电抗器和球隙点火控制装置，造成现场的使用不便；高频振荡波试验没有高的效率，在遇到较长电缆线路上的高频电压波衰减问题就很难应对，即长时间传播后很难保持电压波的幅值。

5、绝缘电压分布试验

高压电气设备的绝缘方式很多，在户外时一般采用绝缘子作绝缘体的主体，绝缘子的情清洁程度决定了效果的优劣，清洁度高时电阻较大，效果也好，清洁程度差时，绝缘效果差。绝缘子的电容和散杂的电容是决定表面电压分布的主要因素。

6、局部放电试验

固体的绝缘体一般存在间隙，液体绝缘体里存在气泡，若果电场强度到达一定程度，就会发生局部放电，尽管不会立刻击穿通道，但放电产生的热量会逐渐造成绝缘体的损坏。所以，能够通过检测放电的电场强度来判断绝缘体里的裂缝和空隙。局部放电的特点是在回路里产生一些放电脉冲电流，然后采集、放大这些电流，就能够检测局部放电的强度，从而了解绝缘体的情况。

7、色谱试验

现在以绝缘油为绝缘介质的技术被广泛应用，绝缘油在常温下运行时有10%的空气及其它气体杂质。在电气检测规范中，我国规定了氢气等气体在绝缘油里的含量。在绝缘油保护下的设备发生局部放电或是发热，就会使改变绝缘油的性质，使其气体的比例失衡，所以通过绝缘油里气体的比例，可以了解设备的绝缘情况。主要流程有采集样品、脱气、色谱分析，就能够得到样品的气体含量比例，从而判断损坏程度。

三、预防性试验的不足之处

目前，常规的预测试验尚有不足之处：在进行试验的时候，给被试验设备造成了很大的负面影响，缩短了被试设备可使用的寿命；实施试验的工作量大。时间集中，带来了人力和物力的浪费；试验效果有限，比如介质损耗试验，多是在电压比较低的状况下进行。而这样的条件下，设备的故障不会显现出来，只有在高压下才有所显现；当电气设备正常运行时，一般会分析绝缘结构的剩余的电气强度大小，但是目前还没有发现它和介质损耗、绝缘电阻等参数有直接函数关系。所以，其依据试验的结果，判断电气设备的绝缘程度是很有难度的，也不能保证电气设备在今后运转中的安全。

四、绝缘试验技术的发展

目前，我国电力网的在线监测相关技术有了飞速的发展，在线监测技术可以分成三个层次：一是红外线诊断，这项技术在电力网应用十分广泛，红外线诊断方式不接触、不取样、不停运、不解体，实施起来比较方便，智能化的程度高；其次是不定期的带电测试，供电段进行的设备带电测试有：110kV电容式电压互感器和110kV耦合电容器带电测试，减少了人力和物力的浪费，克服了变电所的母线和线路停电的问题；最后是实时在线检测。

五、总结：

电气设备非常容易受到电场、化学腐蚀、环境条件、机械应力等因素影响，造成绝缘品质的劣化和绝缘系统的破坏，所以，进行绝缘试验是很有必要的。要把预防工作做好，才能确保设备长期稳定安全的运行，进行预防性试验时，必须保持认真负责，以科学的态度对待试验，对试验获得的数据综合分析，全面具体的掌握测试对象的性能变化，做出有效的预测，把预防检测作为掌控电气设备运行的措施。

参考文献：

[1] 丁德榜. 汽车爬陡坡试验方法的研究[J]. 山东工程学院学报, 2010,(04)

[2] 王西龙, 罗根松, 朱赛赛, 王玲玲. 罗茨真空泵试验方法的研究[J]. 真空, 2011,(02)

[3] 熊端锋, 高淑瑜. 交流低压电机散嵌绕组的匝间绝缘试验[J]. 电机与控制应用, 2008,(07)

[4] 李福辉, 高素霞. 热粘合换位导线的研究[J]. 变压器, 2008,(09)

[5] 王月峰. 二灰碎石抗冻性的研究[J]. 科技信息, 2008,(27)

[6] 周金宝, 汪立民, 王可, 傅耀宇. 泄气可行驶轮胎试验研究[J]. 轻型汽车技术, 2011,(Z1)