高壓電氣設(shè)備絕緣性能判定技術(shù)分析
隨著電網(wǎng)運行電壓的不斷提高，運行事故不斷發(fā)生，絕緣是引起電氣設(shè)備故障原因之一，高壓設(shè)備的壽命主要取決于絕緣性能的好壞，因此絕緣性能是電氣設(shè)備一項重要指標。在電氣設(shè)備試驗中，絕緣測試是相當重要的。同時應(yīng)加強絕緣技術(shù)監(jiān)督工作，電氣絕緣技術(shù)監(jiān)督（以下簡稱“絕緣監(jiān)督”）工作是保證電氣設(shè)備健康和正常運行的重要環(huán)節(jié)，是確保電力設(shè)備安全的重要措施，也是電力工業(yè)技術(shù)管理的一項重要基礎(chǔ)工作。
檢查電氣設(shè)備絕緣性能的絕緣試驗大致可分為絕緣特性試驗和絕緣強度試驗。絕緣特性試驗是在較低的電壓下，以比較簡單的手段，從各種不同的角度鑒定絕緣的性能。絕緣特性試驗一般包括：絕緣電阻測量、吸收比測量、極化指數(shù)測量、介質(zhì)損耗因數(shù)測量。絕緣特性試驗主要用來判斷絕緣的質(zhì)量狀態(tài)及發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的或整體缺陷，以判斷設(shè)備是否能繼續(xù)絕緣強度試驗的一個輔助判斷手段，出廠前的絕緣特性測量可作為日后維護上有價值的資料，以判斷設(shè)備是否老化、受潮及其他原因引起的絕緣劣化等。
1絕緣性能判定技術(shù)
1.1絕緣電阻測量法
絕緣電阻是外施電壓除以全電流后的值，由于電流是隨時間變化的量。該電流通常由三部分組成：位移電流、吸收電流、泄漏電流組成。位移電流即電容電流，一般經(jīng)0.5s基本衰減完畢；吸收電流是絕緣介質(zhì)的極化，衰減較慢；泄漏電流是介質(zhì)內(nèi)部或表面移動的帶電粒子產(chǎn)生的傳導(dǎo)電流，一般不隨時間變化。全電流的這種衰減現(xiàn)象稱之為介質(zhì)的吸收。
該方法為最基本而常用的非破壞性試驗方法：通常使用兆歐表測量被試驗的絕緣電阻。通電氣設(shè)備的絕緣都為多層，這些多層絕緣體，在外施直流電壓下，就有吸收現(xiàn)象，即電流逐漸減小，而趨于某一恒定值（泄漏電流）。因為通過介質(zhì)的電流與介質(zhì)電阻的測量值成反比，如被試品絕緣狀況愈好，吸收過程進行得愈慢，吸收現(xiàn)象便愈明顯，如被試品嚴重受潮或其中有集中性導(dǎo)電通道，由于絕緣電阻顯著降低，泄漏電流增大，吸收過程快。這樣流過絕緣的電流便迅速變?yōu)橐惠^大的泄漏電流。因此可根據(jù)被試品的電流變化情況來判斷被試品的絕緣狀況。
當被試品絕緣中存在貫穿的集中性缺陷時，反映泄漏電流的絕緣電阻明顯下降，用兆歐表檢查時便發(fā)現(xiàn)。例如：變電站中的針式絕緣子最常見的缺陷是瓷質(zhì)開裂，開裂后絕緣電阻明顯下降，一般就可用兆歐表檢測出來；而發(fā)電機的絕緣往往變動甚大，它和被試品的體積、尺寸、空氣狀況等有關(guān)，往往難以給出一定的絕緣電阻值的判斷標準。
由于測量時受到表面污穢或周圍大氣條件（特別是相對溫度較高時）的影響，常會使得絕緣電阻降低很多，在實際測量中應(yīng)充分考慮這些因素。一般在試驗后，必須將電極短路接地10min以上，將剩余電荷盡量放完，然后再進行下一試驗。
絕緣電阻、吸收比及極化指數(shù)的測量是評價電氣設(shè)備絕緣質(zhì)量的方法之一。由于絕緣電阻測試只需一個兆歐表就可以進行，而且是一種非破壞性試驗，在現(xiàn)場使用十分方便，因此被廣泛采用，通過絕緣電阻的測量有助于對絕緣狀況做出正確的分析判斷。絕緣電阻在某一電壓范圍內(nèi)大致為不變的值，當絕緣介質(zhì)受潮劣化或絕緣介質(zhì)中存在缺陷時，在較低的電壓下，絕緣電阻就呈現(xiàn)較低值。絕緣電阻的測定結(jié)果與溫度有關(guān)，當溫度上升時，絕緣電阻下降，一般測量溫度要求在10-40度，溫度小于85%。
1.2交流耐壓試驗
交流耐壓試驗是檢驗電氣設(shè)備絕緣耐受工頻電壓作用能力的試驗。對220kv及以下電氣設(shè)備也用它來檢驗絕緣耐受操作過電壓，暫時過電壓的能力。試驗時，按規(guī)定將被試品接入試驗回路，逐步升高電壓至標準規(guī)定的額定工頻耐受電壓值，保持1min，然后迅速、均勻地降壓到零。在規(guī)定的時間內(nèi)，被試品絕緣未發(fā)生擊穿或表面閃絡(luò)，則認為通過了該項試驗。工頻交流耐壓試驗所施電壓高出電氣設(shè)備額定工作電壓，通過這一試驗可以發(fā)現(xiàn)很多絕緣缺陷，尤其對局部缺陷更為有效，其缺點是可能在耐壓試驗時給絕緣帶來一定損傷，所以應(yīng)在絕緣電阻、介質(zhì)損耗因數(shù)等項目試驗合格后，才可進行工頻交流耐壓試驗。
電力設(shè)備在運行中，絕緣長期受著電場、溫度和機械振動的作用會逐漸發(fā)生劣化，其中包括整體劣化和部分劣化，形成缺陷。工頻交流耐壓試驗是鑒定電力設(shè)備絕緣強度最有效和最直接的方法，是預(yù)防性試驗的一項重要內(nèi)容。此外，由于交流耐壓試驗電壓一般比運行電壓高，因此通過試驗后，設(shè)備有較大的安全裕度，因此交流耐壓試驗是保證電力設(shè)備安全運行的一種重要手段。
在外施耐壓試驗時，如果未發(fā)現(xiàn)內(nèi)部絕緣擊空或局部損傷，則試驗合格。目前，在工頻耐壓試驗中主要還是依賴儀表指示的變化和被試品有否異常聲響來進行判斷。在試驗過程中，儀表指示穩(wěn)定不變，被試品無異常聲響則可以判斷試品通過外施耐壓試驗。如果儀表指示發(fā)生變化，被試品內(nèi)部有放電聲響則說明有問題，未能通過試驗。在試驗過程中，如儀表無明顯變化，但試品內(nèi)部有異響，應(yīng)重復(fù)試驗，并找出原因，消除異響。
1.3直流耐壓試驗
直流耐壓試驗也能確定絕緣的電氣強度，與交流耐壓試驗相比，它的特點是：試驗設(shè)備輕小，其次在絕緣進行直流耐壓試驗的同時，可通過測量泄漏電流來觀察內(nèi)部的絕緣缺陷。
直流耐壓試驗的原理與絕緣電阻試驗的原理相同，只是試驗電源由高壓整流裝置供給，泄露電流用微安表測量。在被試物上加上高于工作電壓一定倍數(shù)的試驗電壓并經(jīng)歷一定時間的一種絕緣強度試驗。在升壓過程中，分階段讀取在該電壓下的泄露電流值，繪出直流電壓和泄露電流的關(guān)系曲線，用以衡量在直流試驗電壓下的絕緣情況。絕緣良好的被試品泄露電流曲線是近似直線，當絕緣受潮或有缺陷時，電流急劇增加。
現(xiàn)場直流耐壓試驗電壓測量裝置（系統(tǒng)）一般有高阻器與微安表串聯(lián)的測量系統(tǒng)、電阻分壓器與低壓電壓表的測量系統(tǒng)，以及高壓靜電電壓表。測量用的高阻器和電阻分壓器的高壓臂電阻器的阻值，既要盡可能大，以減小測量裝置的功率損耗，又要考慮高阻器阻值過大，可能帶來的測量誤差。高阻器的阻值應(yīng)該是穩(wěn)定的，一般按工作電流0.5～1ma，至少不小于200μa選擇其電阻值。高阻器的絕緣套管最好不要分段，上端應(yīng)有均壓裝置，下端應(yīng)有屏蔽環(huán)。測量裝置（系統(tǒng)）的測量誤差應(yīng)滿足國家標準gb311.4-83中規(guī)定的要求，即直流試驗電壓平均值的測量誤差不大于3%。
當高阻器與直流微安表串聯(lián)的測量系統(tǒng)的電阻元件暴露在空氣中，并且靠近直流高壓導(dǎo)線時，導(dǎo)線的離子流會引起測量誤差。如果電阻元件裝
在絕緣套管里，可以減小或消除離子流引起的測量誤差。帶交流電壓的導(dǎo)體的電場不會引起上述直流電壓測量系統(tǒng)的電壓平均值的測量誤差。
當采用電阻分壓器與有效值電壓表的測量系統(tǒng)，并且靠近交流高壓導(dǎo)體時，交流高壓導(dǎo)體的電場會引起直流電壓平均值的測量誤差，用遠離交流高壓導(dǎo)體的辦法減小或消除交流高壓導(dǎo)體電場引起的測量誤差的估算方法。
1.4局部放電測量
傳統(tǒng)的觀點認為，設(shè)備在經(jīng)受短時工頻耐壓和沖擊耐壓后，便可保證長期運行，但隨著電壓等級的不斷提高，在大量的運行事故中發(fā)現(xiàn)，一些電氣在沒有遭受任何過電壓的情況下，也會發(fā)生絕緣故障。造成這些故障的原因是在長期運行過程中，其內(nèi)部絕緣的某些薄弱部位在高場強作用下發(fā)生了局部放電，從而導(dǎo)致絕緣性能下降，在嚴重的局部放電長期作用下，甚至造成擊穿。
因此，對于一些高壓電氣設(shè)備在長期工作下能否安全可靠運行，僅通過短時工頻耐壓和沖擊耐壓試驗考核是不夠的，尚須考核其局部放電性能。
制造廠對這項測試技術(shù)非常重視，現(xiàn)場也通過局放試驗發(fā)現(xiàn)了多起運行中的或新安裝的設(shè)備中的缺陷。
在實際測量中，為避免因測試系統(tǒng)的靈敏度不同而造成測試結(jié)果的不可對比，一般規(guī)定一個放電量水平，當放電達到或一出現(xiàn)就超過這個水平時的外施電壓有效值就作為局部放電起始電壓，當放電低于這個水平時的漆黑一團電壓的最高值作為局部放電熄滅電壓。對油紙絕緣，通過起始放電電壓高于額定電壓，而對于固體絕緣，放電電壓與額定電壓相差不大。
局部放電測量方法分為電測法和非電測法兩大類。電測法應(yīng)用較多的是脈沖電流法和無線電干擾電壓法。非電測法主要有聲測法、光測法等。目前，電測法已廣泛用于局部放電的定量測量。非電測法由于至今沒有一個標準的局部放電定量方法，使其應(yīng)用受到限制。但通過測量非電信號，可測定局部放電部位。
只要不產(chǎn)生擊穿并且不出現(xiàn)長時間的特別高的局部放電，則試驗是非破壞性的。當局部放電不能滿足驗收判斷標準時應(yīng)盡量查明原因。
局部放電測量過程中，可能由于嚴重的干擾信號導(dǎo)致無法進行，一般干擾來源較多，如電源網(wǎng)絡(luò)、電磁場輻射、接觸不良、接地系統(tǒng)及懸浮電位的金屬體等，一般采用的抗干擾措施如濾波、屏蔽及接地等。
2結(jié)論
高壓電氣設(shè)備絕緣性能的判定對于電氣設(shè)備的運行具有重要意義，因此，如果能夠及時的發(fā)下設(shè)備的缺陷，將對電網(wǎng)的安全運行具有重要意義。