為什么要進行電氣設備絕緣預防性試驗
電氣設備絕緣性能的好壞直接影響到電力系統(tǒng)的安全、可靠運行。為了保證電力系統(tǒng)長期安全、穩(wěn)定運行，所有供、用電設備都必須做到在長期運行電壓下有足夠的絕緣強度，不發(fā)生絕緣故障而直接導致電力系統(tǒng)停電；同時要保證在電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種過電壓作用下，具有足夠的絕緣強度，不會發(fā)生有害的放電導致絕緣破壞，從而保證電力系統(tǒng)的安全可靠支行。為此，所有供、用電設備都必須經(jīng)過嚴格的絕緣試驗。在生產(chǎn)制造過程中，必須通過各種型式試驗，以考驗設備絕緣是否達到設計要求，檢驗設備對于工頻過電壓、雷電沖擊波電壓、操作沖擊波電壓等是否具有規(guī)定水平以上的絕緣強度。同時，要進行各種絕緣特性的測試，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)工藝中出現(xiàn)的缺陷。
電力設備運輸?shù)绞褂矛F(xiàn)場之后，必須經(jīng)過一系列交接試驗來檢查設備經(jīng)過運輸過程、安裝過程有否發(fā)生異常，以及絕緣特性惡化的跡象。在設備投入運行之后，根據(jù)不同設備的特點，要進行定期或不定期的各種絕緣試驗，檢查其絕緣是否受潮、老化以及發(fā)生局部放電等事故隱患，及時采取措施予以消除。設備經(jīng)過一段時間運行后，需要做定期檢修，更換設備中的某些部件或單元，也必須通過絕緣試驗來檢驗檢修質(zhì)量，決定是否可以重新投入使用。
由此看來，能否通過絕緣試驗是保證供、用電設備能否可靠運行的關鍵檢驗手段，而對于電力系統(tǒng)的運行人員，更重要的是如何對運行中的設備進行維護和管理，使電力設備的絕緣事故防患于未然，達到電力系統(tǒng)安全運行的目的。
一、絕緣預防性試驗的意義
預防性試驗是電力設備運行和維護工作中的一個重要環(huán)節(jié)，是保證電力系統(tǒng)安全運行的有效手段之一。通過定期（有些試驗是根據(jù)需要進行）試驗，掌握設備的絕緣性能的變化情況，及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷，采取相慶措施進行維護與檢修，保證設備的安全可靠運行。
絕緣試驗的目的就是檢驗設備在長期額定電壓作用下絕緣性能的可靠程度，以及即使在外界過電壓作用下，也不致發(fā)生有害的放電，導致絕緣擊穿。絕緣試驗一般可分為絕緣強度試驗和絕緣性能試驗。換句話說，可分為破壞性試驗和非破壞性試驗。破壞性試驗如雷電沖擊試驗、操作沖擊試驗、工頻耐壓試驗，主要是考驗設備的絕緣強度，發(fā)現(xiàn)較大的制造工藝上失誤、運輸過程等環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的變形、局部絕緣損壞、絕緣子斷裂等集中性的缺陷。www.2a8b.com它能保證絕緣有一定的裕度，但這種試驗對絕緣本身會有不同程度的損害。非破壞性試驗主要是針對絕緣質(zhì)量監(jiān)督，如設備整體絕緣性能下降，電機、變壓器、套管等絕緣材料受潮、老化引起的絕緣劣化等。實踐證明、非破壞性試驗對盡早發(fā)現(xiàn)異常、及時采取措施進行維護、提高設備運行可靠性是有效的。下面分別對這二種類型的試驗進行敘述。
二、絕緣強度試驗
根據(jù)電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)過電壓的類型，絕緣強度試驗大致分為雷電沖擊電壓試驗、操作沖擊電壓試驗、工頻交流耐壓試驗。
（1）雷電沖擊電壓試驗。是模擬發(fā)生在電力系統(tǒng)中的雷電波的電壓波形而進行的試驗，其目的是驗證在雷電造成的瞬時過電壓時設備的絕緣強度。標準的雷電波形根據(jù)國家標準GB311.1“高壓輸變電設備的絕緣配合”規(guī)定為1.2/50μs。這個波形規(guī)定為當一個雷電波沿著一定輸電線傳播，到達設備時的電壓波形。這個試驗尤其對非自恢復絕緣的設備（如變壓器，電抗器）更為重要。在沖擊電壓作用下，變壓器的層間、餅間、匝間各縱絕緣上的電壓分布很不均勻。因此在設計變壓器縱絕緣時應根據(jù)在沖擊電壓下各部分縱絕緣上實際可能出現(xiàn)的梯度來考慮。輸電系統(tǒng)的絕緣配合主要是由系統(tǒng)各部分對于沖擊電壓的絕緣強度來決定的。
（2）操作沖擊電壓試驗。是模擬由于輸電系統(tǒng)發(fā)生的操作過電壓的實驗。特別對超高壓設備，由于絕緣結(jié)構(gòu)更加緊湊，同時采用降低絕緣的方法來提高經(jīng)濟性，輸電系統(tǒng)發(fā)生的操作過電壓與沖擊電壓的差別縮小了，因此在進行絕緣設計時，應特別注意操作過電壓。操作沖擊試驗是驗證被試設備在規(guī)定的試驗電壓下不發(fā)生絕緣破壞。對不同的試品，操作波形的參數(shù)也不同。通常，電力變壓器采用的操作波頭時間大于100μs，波尾時間大于1000μs；氣體絕緣金屬封閉電器采用的操作波頭時間大于250μs，波尾時間大于2500μs。
（3）交流耐壓試驗。該試驗的目的是檢驗電力設備的絕緣強度和確定長期使用的安全性。通常是規(guī)定在一定的試驗電壓下耐壓1min。試驗電壓主要是根據(jù)絕緣配合、避雷器的保護水平來決定的。一般認為，經(jīng)過1min工頻耐壓，絕緣能夠承受住，說明具有一定的絕緣裕度，可以保證設備安全運行。www.2a8b.com所以它是確定絕緣可靠行的最簡單的方法。
由于短時耐壓試驗不能檢驗在正常工作電壓下的長時間耐壓問題，對檢驗絕緣結(jié)構(gòu)的可靠性不夠充分，也不是系統(tǒng)工頻過電壓的反應，絕緣由于長時間內(nèi)部放電而引起破壞，介質(zhì)損耗或泄漏電流而引起熱破壞造成絕緣破壞都需要較長時間，為了考核長時間運行電壓下絕緣性能的變化，采用長時間交流耐壓試驗配合局部放電測量是有效的。
長期以來，工頻耐壓試驗一直是作為考核絕緣強度的主要手段，確實發(fā)現(xiàn)了許多絕緣缺陷，特別對低壓試驗，不進行雷電沖擊和操作沖擊試驗，1min工頻耐壓就成為考核絕緣的唯一手段。設備無論是在出廠試驗或是投入運行時的交接試驗；或是經(jīng)過大修后都需通過這一試驗加以考核。隨著電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，提高系統(tǒng)電壓，降低沖擊電壓水平是發(fā)展趨勢，為了保證設備投入運行后的可靠性，越來越要求進行長時間耐壓試驗并進行局部放電測量，如果在運行中不發(fā)生局部放電或局部放電水平?jīng)]有發(fā)生變化，就能保證絕緣的運行壽命。
在工頻耐壓中，有些設備如變壓器，由于采用分級絕緣，需進行感應耐壓試驗。為了防止勵磁電流過大，可采用高于額定頻率的頻率，一般為10～300Hz之間。試驗持續(xù)時間是當試驗頻率為額定頻率2倍以內(nèi)時間為1min，超過2倍則按下面公式計算
試驗時間（s）＝120×額定頻率/試驗頻率（但最少為20s）
絕緣強度試驗除上述三種試驗外，還有直流電壓試驗，特別是對大容量試品如電纜等，這些試品交流耐壓的電容電流很大，需要大容量試驗設備，有一定困難。進行直流耐壓試驗同時測量泄漏電流也可以直到考驗絕緣強度的作用。
絕緣強度試驗對設備絕緣的考驗是非常嚴格的，它能夠有效地發(fā)現(xiàn)設備內(nèi)部明顯的缺陷，對保證設備安全運行起到關鍵作用。但是，設備經(jīng)過沖擊、耐壓之后，絕緣受到不同程度的損傷，因此，它們不可能是長期進行絕緣監(jiān)督的手段。隨著絕緣質(zhì)量管理水平、維護和測試技術不斷提高，新的絕緣特性試驗方法已逐漸得到推廣使用，采用更多的非破壞性試驗來檢測設備的絕緣特性，從而判斷絕緣的內(nèi)部缺陷是可能的。將各種不同的試驗方法適當配合，針對設備不同特點，確定可靠性最高的試驗方法，從而使絕緣得到最合理的保證是至關重要的。
三、絕緣特性試驗
電力設備經(jīng)過長時間運行，可能由于絕緣受潮、老化、或者局部過熱引起絕緣劣化。絕緣特性試驗是從各種不同角度鑒定絕緣的性能，判斷絕緣缺陷，盡快查明原因加以消除，以保證設備的運行安全。下面介紹幾種常用的絕緣特性試驗。
（1）絕緣電阻試驗。由于絕緣介質(zhì)受潮、污穢或開裂后，介質(zhì)內(nèi)的離子增加，傳導電流劇增，絕緣電阻明顯下降。通過測量絕緣電阻的大小可以了解絕緣的狀況，通常采用兆歐表測量。設備在進行耐壓試驗前、后測量絕緣電阻值，可以檢驗設備的通電是否良好，對運行中的設備而言，則可以初步反應絕緣材料吸潮、污穢等狀況。如瓷的支柱絕緣子，一旦瓷質(zhì)明顯開裂，難以給出一定的絕緣電阻判斷標準，因此應與以往的測量結(jié)果相比較或進行相同條件下的不同相的比較來發(fā)現(xiàn)問題。
許多電力設備的絕緣是多層介質(zhì)，如電機絕緣中用的云母帶，www.2a8b.com是用膠把紙或綢布和云母片粘合而成，變壓器的絕緣有油和紙等。這種多層介質(zhì)在進行絕緣電阻測量時，當直流電壓一加上，開始電流很大，以后逐漸減少，經(jīng)過一段時間后趨于穩(wěn)定。試品容量越大，這個過程越長。這種絕緣在充電過程中逐漸吸收電荷的現(xiàn)象稱為吸收現(xiàn)象。因此測量絕緣電阻隨時間的變化，可以更有利于判斷絕緣狀態(tài)。通常用1min的絕緣電阻值與15s的絕緣電阻值之比來表示，叫“吸收比”，或用10min的絕緣電阻值與1min的絕緣電阻值之比來表示，叫“極化指數(shù)”。
有些情況下絕緣已經(jīng)損傷，但沒有構(gòu)成貫穿性的通道，絕緣電阻值仍很高，吸收比也很明顯，這時候，僅用絕緣電阻測量已不能正確反應絕緣的優(yōu)劣狀況了。因此，只憑絕緣電阻測量來判斷絕緣是不可靠的。但它是一種簡便的有一定效果的方法，仍是預防性試驗中的主要項目。
（2）泄漏電流測量。該試驗主要用來分析絕緣有無缺陷和受潮。其測量原理和絕緣電阻用兆歐表試驗相同。只是試驗電壓較高，更易暴露出絕緣本身的弱點。在升壓過程中，可隨時監(jiān)視電流的變化。圖4-7-1示出絕緣電阻（Rnp）、傳導電流（Inp）與外施電壓（Unp）的關系。www.2a8b.com當電壓在一定范圍內(nèi)時，電流與電壓的關系是直線關系，絕緣電阻保持不變。電壓升到某一值時，隨著電壓的增加，Inp急劇上升，Rnp迅速下降，產(chǎn)生更多的損耗，以致絕緣擊穿。這一點電壓稱為拐點電壓Unp。泄漏電流試驗時，施加的電壓不能超過拐點電壓，對于良好的絕緣，在這一電壓范圍內(nèi)， 其伏安特性是直線關系，當有絕緣缺陷存在時，以此來判斷絕緣受潮程度。
（3）介質(zhì)損失角正切測量。用來判斷絕緣受潮、干燥程度、油質(zhì)劣化變質(zhì)、絕緣中氣隙放電等。在交流電路中的介質(zhì)總是有損耗存在的，通常把絕緣的功率因數(shù)角的余角稱為介質(zhì)損失角，以符號δ表示，其正切叫做介質(zhì)損失角正切（tgδ）。它與功率因數(shù)相對應，利用測量交流電壓下的tgδ－電壓特性及tgδ－溫度特性來檢查絕緣的受潮、污穢和存在氣泡等狀況，判斷絕緣的劣化程度。
1）tgδ與電壓的關系：如圖4-7-2所示。在一定電壓范圍內(nèi)，tgδ與電壓無關，隨著電壓的增加超過Uc（Uc為氣隙開始放電的施加電壓）值，隨電壓的增加，tgδ就急劇上升。tgδ的變化可以反映出絕緣老化的情況。如油紙電容器，電機線棒等，由于內(nèi)部有氣隙存在，可能在較低的電壓下出現(xiàn)游離放電，tgδ急增，從而可 以判斷出絕緣老化程度。
2）tgδ與溫度T的關系：一般情況下，各種性質(zhì)的絕緣材料具有固定的tgδ－T關系。通常隨著溫度的增加，多數(shù)介質(zhì)的tgδ也增加。當絕緣受潮時，由于離子導電變得顯著，溫度升高，tgδ數(shù)值增加很大。如絕緣油的tgδ受溫度的影響很大。溫度高時，不同質(zhì)量的油tgδ差別更大。對于劣質(zhì)油，溫度升高，tgδ增加很快。因此，要求絕緣油測量90℃下的tgδ，觀察tgδ隨溫度的變化來判斷油質(zhì)的優(yōu)劣。
采用tgδ值判斷絕緣狀況時，必須著重與該設備歷年的數(shù)值相比較，與同樣運行條件下的同類設備相比較，即使tgδ沒有超過標準，但有明顯的突然增大也必須進行處理，否則可能在運行中發(fā)生事故。
近些年來，帶電測量tgδ的技術發(fā)展很快，用于經(jīng)常性的絕緣監(jiān)督，對保證設備安全駝行起了很好的作用。當在線監(jiān)測發(fā)現(xiàn)有問題時，應采取其他方法進行綜合判斷。
（4）局部放電試驗。局部放電是指在電場作用下，絕緣的部分區(qū)域中發(fā)生放電短路現(xiàn)象，它可以發(fā)生在絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部下氣隙、油膜中或?qū)w（電極）邊緣上，但在電極之間不形成通道。如果在運行電壓下，設備內(nèi)部存在局部放電，就會逐漸損壞絕緣，最后導致?lián)舸瑖乐貢r可能引起擊穿短路停電故障。
對電力設備進行局部放電測量，可以預先發(fā)現(xiàn)設備內(nèi)部存在的缺陷。www.2a8b.com如由于制造工藝過程造成的絕緣損傷、尖端、導電雜質(zhì)等；也可以發(fā)現(xiàn)設備在運輸過程中出現(xiàn)的絕緣損壞，以及在安裝過程中遺留的事故隱患。隨著電力系統(tǒng)電壓等級越來越高，更有必要進行局部放電試驗，限制放電強度在一定限值時，是保證運行可靠性的有效手段。
絕緣的破壞或局部劣化，多數(shù)是以局部放電開始的。如固體絕緣，在電場作用下發(fā)展成樹枝狀爬電現(xiàn)象，最后構(gòu)成放電通道；油紙絕緣中氣泡放電，損耗增加，出現(xiàn)絕緣老化現(xiàn)象以及氣體絕緣電器中導電雜質(zhì)的放電等，都會構(gòu)成長時間運行電壓下的電力設備發(fā)生擊穿事故的隱患。局部放電通常伴隨著電、熱和化學的過程，使絕緣性能下降。所以檢測局部放電的強度極為重要。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電力設備朝著高電壓、小體積方向發(fā)展，絕緣所承受的工作場強越來越高，產(chǎn)生局部放電的可能性也越來越大。另一方面，澆鑄絕緣、有機絕緣材料日益增多，也要求加強局部放電試驗，以確保運行中的安全。
局部放電試驗要求被試設備在規(guī)定電壓下不發(fā)生超過某一規(guī)定值的放電量；測量局部放電的起始電壓和熄滅電壓以及在規(guī)定試驗電壓下的放電強度。局部放電試驗電壓比交流耐受電壓低得多，對設備絕緣的危害性少得多。同時，通過測量可以找到放電產(chǎn)生的部位，是最有效的絕緣診斷方法之一。當前，世界各國隨著特高壓輸電系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)多采用降低絕緣水平，在此情況下，1min交流耐壓試驗電壓和額定運行電壓相差縮小了，與大氣過電壓，操作過電壓不同，運行中工頻過電壓是不能依靠避雷器來保護的。因此，局部放電試驗可能比1min工頻耐壓更為合理些，也可能是一種最有效的試驗方法之一。
由于受各種試驗條件的限制，以及運行現(xiàn)場干擾的影響，有些設備在現(xiàn)場進行局部放電測量比較困難。采用超聲波法、振動法等非電氣測量方法對運行中設備進行帶電監(jiān)控，可以發(fā)現(xiàn)一些潛伏性的放電故障隱患，作為一種內(nèi)部放電的手段也是非常有效的。www.2a8b.com目前，用超聲波法探測套管、互感器等少油設備局部放電取得很好的效果。用振動法對氣體絕緣金屬封閉電器進行內(nèi)部放電的監(jiān)測也是很有效的。
（5）絕緣油的氣相色譜分析。對充油設備如變壓器、互感器、斷路器、充油套管等，當設備內(nèi)部有局部過熱或局部放電缺陷時，其缺陷附近絕緣就會分解而產(chǎn)生氣體。這些氣體溶解于絕緣油中。通過對油中溶解氣體組分和含量的分析試驗，可以了解設備中絕緣故障。不同的故障表現(xiàn)出的特征氣體不同，含量也不同。
油的氣相色譜分析試驗可以發(fā)現(xiàn)充油設備中一些用tgδ等方法所不能發(fā)現(xiàn)的局部缺陷如局部過熱和局部放電。試驗方法簡單，可以帶電取油樣分析，準確性高。多年來已為變壓器、互感器、套管等充油設備早期的絕緣故障隱患進行了預報，及時排除隱患，起到不可忽略的作用。
通常，油中溶解氣體主要以氫氣（H2）、甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）、乙烷（C2H6）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）……等來表征不同缺陷。例如絕緣內(nèi)部裸金屬過熱，變壓器中分接開關、鐵芯、裸接頭、箱殼等局部過熱引起油分解時，油中溶解氣體的總烴含量增高，www.2a8b.com其中以CH4、C2H4突出；如果是固體絕緣過熱，如引線、絕緣紙板、穿芯螺栓過熱等，溶解氣體以CO、CO2的含量增加。CO和CO2含量是反映固體絕緣過熱、老化、熱分解的主要特征氣體。當有局部放電發(fā)生及產(chǎn)生電弧時，C2H2含量明顯增高，H2含量也會增高。C2H2是局部放電和電弧放電的主要特征氣體。
我國從60年代開始就對油中溶解氣體的色譜分析進行大量的研究工作?，F(xiàn)在，這一試驗已在全國各省局、各供電部門以及各運行單位普及，對變壓器、互感器等充油設備經(jīng)常性的監(jiān)視工作有效地防止停電事故的發(fā)生。
油中氣體色譜分析方法對于判斷慢性局部潛伏性故障很有效，但對于某些突發(fā)性故障如突發(fā)匝間短路，由于故障潛伏期很短，來不及在色譜中反映。盡管如此，色譜分析作為一個有效的試驗手段是大家所公認的。
隨著檢測技術的發(fā)展，在線進行油中溶解氣體色譜分析的技術已逐步推廣應用，如在線監(jiān)測H2含量的變化，可以及時對絕緣狀況進行初步分析，一旦發(fā)現(xiàn)有異常時，可以增加測量次數(shù)或是決定進一步試驗的方案。
除上述絕緣特性試驗外，還有一些試驗項目和測量絕緣子表面電位分布等可以發(fā)現(xiàn)絕緣子的劣化情況。
信息來源：www.2a8b.com 信息整理：揚州拓普電氣科技有限公司生技部
電力設備運輸?shù)绞褂矛F(xiàn)場之后，必須經(jīng)過一系列交接試驗來檢查設備經(jīng)過運輸過程、安裝過程有否發(fā)生異常，以及絕緣特性惡化的跡象。在設備投入運行之后，根據(jù)不同設備的特點，要進行定期或不定期的各種絕緣試驗，檢查其絕緣是否受潮、老化以及發(fā)生局部放電等事故隱患，及時采取措施予以消除。設備經(jīng)過一段時間運行后，需要做定期檢修，更換設備中的某些部件或單元，也必須通過絕緣試驗來檢驗檢修質(zhì)量，決定是否可以重新投入使用。
由此看來，能否通過絕緣試驗是保證供、用電設備能否可靠運行的關鍵檢驗手段，而對于電力系統(tǒng)的運行人員，更重要的是如何對運行中的設備進行維護和管理，使電力設備的絕緣事故防患于未然，達到電力系統(tǒng)安全運行的目的。
一、絕緣預防性試驗的意義
預防性試驗是電力設備運行和維護工作中的一個重要環(huán)節(jié)，是保證電力系統(tǒng)安全運行的有效手段之一。通過定期（有些試驗是根據(jù)需要進行）試驗，掌握設備的絕緣性能的變化情況，及時發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷，采取相慶措施進行維護與檢修，保證設備的安全可靠運行。
絕緣試驗的目的就是檢驗設備在長期額定電壓作用下絕緣性能的可靠程度，以及即使在外界過電壓作用下，也不致發(fā)生有害的放電，導致絕緣擊穿。絕緣試驗一般可分為絕緣強度試驗和絕緣性能試驗。換句話說，可分為破壞性試驗和非破壞性試驗。破壞性試驗如雷電沖擊試驗、操作沖擊試驗、工頻耐壓試驗，主要是考驗設備的絕緣強度，發(fā)現(xiàn)較大的制造工藝上失誤、運輸過程等環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的變形、局部絕緣損壞、絕緣子斷裂等集中性的缺陷。www.2a8b.com它能保證絕緣有一定的裕度，但這種試驗對絕緣本身會有不同程度的損害。非破壞性試驗主要是針對絕緣質(zhì)量監(jiān)督，如設備整體絕緣性能下降，電機、變壓器、套管等絕緣材料受潮、老化引起的絕緣劣化等。實踐證明、非破壞性試驗對盡早發(fā)現(xiàn)異常、及時采取措施進行維護、提高設備運行可靠性是有效的。下面分別對這二種類型的試驗進行敘述。
二、絕緣強度試驗
根據(jù)電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)過電壓的類型，絕緣強度試驗大致分為雷電沖擊電壓試驗、操作沖擊電壓試驗、工頻交流耐壓試驗。
（1）雷電沖擊電壓試驗。是模擬發(fā)生在電力系統(tǒng)中的雷電波的電壓波形而進行的試驗，其目的是驗證在雷電造成的瞬時過電壓時設備的絕緣強度。標準的雷電波形根據(jù)國家標準GB311.1“高壓輸變電設備的絕緣配合”規(guī)定為1.2/50μs。這個波形規(guī)定為當一個雷電波沿著一定輸電線傳播，到達設備時的電壓波形。這個試驗尤其對非自恢復絕緣的設備（如變壓器，電抗器）更為重要。在沖擊電壓作用下，變壓器的層間、餅間、匝間各縱絕緣上的電壓分布很不均勻。因此在設計變壓器縱絕緣時應根據(jù)在沖擊電壓下各部分縱絕緣上實際可能出現(xiàn)的梯度來考慮。輸電系統(tǒng)的絕緣配合主要是由系統(tǒng)各部分對于沖擊電壓的絕緣強度來決定的。
（2）操作沖擊電壓試驗。是模擬由于輸電系統(tǒng)發(fā)生的操作過電壓的實驗。特別對超高壓設備，由于絕緣結(jié)構(gòu)更加緊湊，同時采用降低絕緣的方法來提高經(jīng)濟性，輸電系統(tǒng)發(fā)生的操作過電壓與沖擊電壓的差別縮小了，因此在進行絕緣設計時，應特別注意操作過電壓。操作沖擊試驗是驗證被試設備在規(guī)定的試驗電壓下不發(fā)生絕緣破壞。對不同的試品，操作波形的參數(shù)也不同。通常，電力變壓器采用的操作波頭時間大于100μs，波尾時間大于1000μs；氣體絕緣金屬封閉電器采用的操作波頭時間大于250μs，波尾時間大于2500μs。
（3）交流耐壓試驗。該試驗的目的是檢驗電力設備的絕緣強度和確定長期使用的安全性。通常是規(guī)定在一定的試驗電壓下耐壓1min。試驗電壓主要是根據(jù)絕緣配合、避雷器的保護水平來決定的。一般認為，經(jīng)過1min工頻耐壓，絕緣能夠承受住，說明具有一定的絕緣裕度，可以保證設備安全運行。www.2a8b.com所以它是確定絕緣可靠行的最簡單的方法。
由于短時耐壓試驗不能檢驗在正常工作電壓下的長時間耐壓問題，對檢驗絕緣結(jié)構(gòu)的可靠性不夠充分，也不是系統(tǒng)工頻過電壓的反應，絕緣由于長時間內(nèi)部放電而引起破壞，介質(zhì)損耗或泄漏電流而引起熱破壞造成絕緣破壞都需要較長時間，為了考核長時間運行電壓下絕緣性能的變化，采用長時間交流耐壓試驗配合局部放電測量是有效的。
長期以來，工頻耐壓試驗一直是作為考核絕緣強度的主要手段，確實發(fā)現(xiàn)了許多絕緣缺陷，特別對低壓試驗，不進行雷電沖擊和操作沖擊試驗，1min工頻耐壓就成為考核絕緣的唯一手段。設備無論是在出廠試驗或是投入運行時的交接試驗；或是經(jīng)過大修后都需通過這一試驗加以考核。隨著電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，提高系統(tǒng)電壓，降低沖擊電壓水平是發(fā)展趨勢，為了保證設備投入運行后的可靠性，越來越要求進行長時間耐壓試驗并進行局部放電測量，如果在運行中不發(fā)生局部放電或局部放電水平?jīng)]有發(fā)生變化，就能保證絕緣的運行壽命。
在工頻耐壓中，有些設備如變壓器，由于采用分級絕緣，需進行感應耐壓試驗。為了防止勵磁電流過大，可采用高于額定頻率的頻率，一般為10～300Hz之間。試驗持續(xù)時間是當試驗頻率為額定頻率2倍以內(nèi)時間為1min，超過2倍則按下面公式計算
試驗時間（s）＝120×額定頻率/試驗頻率（但最少為20s）
絕緣強度試驗除上述三種試驗外，還有直流電壓試驗，特別是對大容量試品如電纜等，這些試品交流耐壓的電容電流很大，需要大容量試驗設備，有一定困難。進行直流耐壓試驗同時測量泄漏電流也可以直到考驗絕緣強度的作用。
絕緣強度試驗對設備絕緣的考驗是非常嚴格的，它能夠有效地發(fā)現(xiàn)設備內(nèi)部明顯的缺陷，對保證設備安全運行起到關鍵作用。但是，設備經(jīng)過沖擊、耐壓之后，絕緣受到不同程度的損傷，因此，它們不可能是長期進行絕緣監(jiān)督的手段。隨著絕緣質(zhì)量管理水平、維護和測試技術不斷提高，新的絕緣特性試驗方法已逐漸得到推廣使用，采用更多的非破壞性試驗來檢測設備的絕緣特性，從而判斷絕緣的內(nèi)部缺陷是可能的。將各種不同的試驗方法適當配合，針對設備不同特點，確定可靠性最高的試驗方法，從而使絕緣得到最合理的保證是至關重要的。
三、絕緣特性試驗
電力設備經(jīng)過長時間運行，可能由于絕緣受潮、老化、或者局部過熱引起絕緣劣化。絕緣特性試驗是從各種不同角度鑒定絕緣的性能，判斷絕緣缺陷，盡快查明原因加以消除，以保證設備的運行安全。下面介紹幾種常用的絕緣特性試驗。
（1）絕緣電阻試驗。由于絕緣介質(zhì)受潮、污穢或開裂后，介質(zhì)內(nèi)的離子增加，傳導電流劇增，絕緣電阻明顯下降。通過測量絕緣電阻的大小可以了解絕緣的狀況，通常采用兆歐表測量。設備在進行耐壓試驗前、后測量絕緣電阻值，可以檢驗設備的通電是否良好，對運行中的設備而言，則可以初步反應絕緣材料吸潮、污穢等狀況。如瓷的支柱絕緣子，一旦瓷質(zhì)明顯開裂，難以給出一定的絕緣電阻判斷標準，因此應與以往的測量結(jié)果相比較或進行相同條件下的不同相的比較來發(fā)現(xiàn)問題。
許多電力設備的絕緣是多層介質(zhì)，如電機絕緣中用的云母帶，www.2a8b.com是用膠把紙或綢布和云母片粘合而成，變壓器的絕緣有油和紙等。這種多層介質(zhì)在進行絕緣電阻測量時，當直流電壓一加上，開始電流很大，以后逐漸減少，經(jīng)過一段時間后趨于穩(wěn)定。試品容量越大，這個過程越長。這種絕緣在充電過程中逐漸吸收電荷的現(xiàn)象稱為吸收現(xiàn)象。因此測量絕緣電阻隨時間的變化，可以更有利于判斷絕緣狀態(tài)。通常用1min的絕緣電阻值與15s的絕緣電阻值之比來表示，叫“吸收比”，或用10min的絕緣電阻值與1min的絕緣電阻值之比來表示，叫“極化指數(shù)”。
有些情況下絕緣已經(jīng)損傷，但沒有構(gòu)成貫穿性的通道，絕緣電阻值仍很高，吸收比也很明顯，這時候，僅用絕緣電阻測量已不能正確反應絕緣的優(yōu)劣狀況了。因此，只憑絕緣電阻測量來判斷絕緣是不可靠的。但它是一種簡便的有一定效果的方法，仍是預防性試驗中的主要項目。
（2）泄漏電流測量。該試驗主要用來分析絕緣有無缺陷和受潮。其測量原理和絕緣電阻用兆歐表試驗相同。只是試驗電壓較高，更易暴露出絕緣本身的弱點。在升壓過程中，可隨時監(jiān)視電流的變化。圖4-7-1示出絕緣電阻（Rnp）、傳導電流（Inp）與外施電壓（Unp）的關系。www.2a8b.com當電壓在一定范圍內(nèi)時，電流與電壓的關系是直線關系，絕緣電阻保持不變。電壓升到某一值時，隨著電壓的增加，Inp急劇上升，Rnp迅速下降，產(chǎn)生更多的損耗，以致絕緣擊穿。這一點電壓稱為拐點電壓Unp。泄漏電流試驗時，施加的電壓不能超過拐點電壓，對于良好的絕緣，在這一電壓范圍內(nèi)， 其伏安特性是直線關系，當有絕緣缺陷存在時，以此來判斷絕緣受潮程度。
（3）介質(zhì)損失角正切測量。用來判斷絕緣受潮、干燥程度、油質(zhì)劣化變質(zhì)、絕緣中氣隙放電等。在交流電路中的介質(zhì)總是有損耗存在的，通常把絕緣的功率因數(shù)角的余角稱為介質(zhì)損失角，以符號δ表示，其正切叫做介質(zhì)損失角正切（tgδ）。它與功率因數(shù)相對應，利用測量交流電壓下的tgδ－電壓特性及tgδ－溫度特性來檢查絕緣的受潮、污穢和存在氣泡等狀況，判斷絕緣的劣化程度。
1）tgδ與電壓的關系：如圖4-7-2所示。在一定電壓范圍內(nèi)，tgδ與電壓無關，隨著電壓的增加超過Uc（Uc為氣隙開始放電的施加電壓）值，隨電壓的增加，tgδ就急劇上升。tgδ的變化可以反映出絕緣老化的情況。如油紙電容器，電機線棒等，由于內(nèi)部有氣隙存在，可能在較低的電壓下出現(xiàn)游離放電，tgδ急增，從而可 以判斷出絕緣老化程度。
2）tgδ與溫度T的關系：一般情況下，各種性質(zhì)的絕緣材料具有固定的tgδ－T關系。通常隨著溫度的增加，多數(shù)介質(zhì)的tgδ也增加。當絕緣受潮時，由于離子導電變得顯著，溫度升高，tgδ數(shù)值增加很大。如絕緣油的tgδ受溫度的影響很大。溫度高時，不同質(zhì)量的油tgδ差別更大。對于劣質(zhì)油，溫度升高，tgδ增加很快。因此，要求絕緣油測量90℃下的tgδ，觀察tgδ隨溫度的變化來判斷油質(zhì)的優(yōu)劣。
采用tgδ值判斷絕緣狀況時，必須著重與該設備歷年的數(shù)值相比較，與同樣運行條件下的同類設備相比較，即使tgδ沒有超過標準，但有明顯的突然增大也必須進行處理，否則可能在運行中發(fā)生事故。
近些年來，帶電測量tgδ的技術發(fā)展很快，用于經(jīng)常性的絕緣監(jiān)督，對保證設備安全駝行起了很好的作用。當在線監(jiān)測發(fā)現(xiàn)有問題時，應采取其他方法進行綜合判斷。
（4）局部放電試驗。局部放電是指在電場作用下，絕緣的部分區(qū)域中發(fā)生放電短路現(xiàn)象，它可以發(fā)生在絕緣結(jié)構(gòu)內(nèi)部下氣隙、油膜中或?qū)w（電極）邊緣上，但在電極之間不形成通道。如果在運行電壓下，設備內(nèi)部存在局部放電，就會逐漸損壞絕緣，最后導致?lián)舸瑖乐貢r可能引起擊穿短路停電故障。
對電力設備進行局部放電測量，可以預先發(fā)現(xiàn)設備內(nèi)部存在的缺陷。www.2a8b.com如由于制造工藝過程造成的絕緣損傷、尖端、導電雜質(zhì)等；也可以發(fā)現(xiàn)設備在運輸過程中出現(xiàn)的絕緣損壞，以及在安裝過程中遺留的事故隱患。隨著電力系統(tǒng)電壓等級越來越高，更有必要進行局部放電試驗，限制放電強度在一定限值時，是保證運行可靠性的有效手段。
絕緣的破壞或局部劣化，多數(shù)是以局部放電開始的。如固體絕緣，在電場作用下發(fā)展成樹枝狀爬電現(xiàn)象，最后構(gòu)成放電通道；油紙絕緣中氣泡放電，損耗增加，出現(xiàn)絕緣老化現(xiàn)象以及氣體絕緣電器中導電雜質(zhì)的放電等，都會構(gòu)成長時間運行電壓下的電力設備發(fā)生擊穿事故的隱患。局部放電通常伴隨著電、熱和化學的過程，使絕緣性能下降。所以檢測局部放電的強度極為重要。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，電力設備朝著高電壓、小體積方向發(fā)展，絕緣所承受的工作場強越來越高，產(chǎn)生局部放電的可能性也越來越大。另一方面，澆鑄絕緣、有機絕緣材料日益增多，也要求加強局部放電試驗，以確保運行中的安全。
局部放電試驗要求被試設備在規(guī)定電壓下不發(fā)生超過某一規(guī)定值的放電量；測量局部放電的起始電壓和熄滅電壓以及在規(guī)定試驗電壓下的放電強度。局部放電試驗電壓比交流耐受電壓低得多，對設備絕緣的危害性少得多。同時，通過測量可以找到放電產(chǎn)生的部位，是最有效的絕緣診斷方法之一。當前，世界各國隨著特高壓輸電系統(tǒng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)多采用降低絕緣水平，在此情況下，1min交流耐壓試驗電壓和額定運行電壓相差縮小了，與大氣過電壓，操作過電壓不同，運行中工頻過電壓是不能依靠避雷器來保護的。因此，局部放電試驗可能比1min工頻耐壓更為合理些，也可能是一種最有效的試驗方法之一。
由于受各種試驗條件的限制，以及運行現(xiàn)場干擾的影響，有些設備在現(xiàn)場進行局部放電測量比較困難。采用超聲波法、振動法等非電氣測量方法對運行中設備進行帶電監(jiān)控，可以發(fā)現(xiàn)一些潛伏性的放電故障隱患，作為一種內(nèi)部放電的手段也是非常有效的。www.2a8b.com目前，用超聲波法探測套管、互感器等少油設備局部放電取得很好的效果。用振動法對氣體絕緣金屬封閉電器進行內(nèi)部放電的監(jiān)測也是很有效的。
（5）絕緣油的氣相色譜分析。對充油設備如變壓器、互感器、斷路器、充油套管等，當設備內(nèi)部有局部過熱或局部放電缺陷時，其缺陷附近絕緣就會分解而產(chǎn)生氣體。這些氣體溶解于絕緣油中。通過對油中溶解氣體組分和含量的分析試驗，可以了解設備中絕緣故障。不同的故障表現(xiàn)出的特征氣體不同，含量也不同。
油的氣相色譜分析試驗可以發(fā)現(xiàn)充油設備中一些用tgδ等方法所不能發(fā)現(xiàn)的局部缺陷如局部過熱和局部放電。試驗方法簡單，可以帶電取油樣分析，準確性高。多年來已為變壓器、互感器、套管等充油設備早期的絕緣故障隱患進行了預報，及時排除隱患，起到不可忽略的作用。
通常，油中溶解氣體主要以氫氣（H2）、甲烷（CH4）、乙烯（C2H4）、乙烷（C2H6）、乙炔（C2H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）……等來表征不同缺陷。例如絕緣內(nèi)部裸金屬過熱，變壓器中分接開關、鐵芯、裸接頭、箱殼等局部過熱引起油分解時，油中溶解氣體的總烴含量增高，www.2a8b.com其中以CH4、C2H4突出；如果是固體絕緣過熱，如引線、絕緣紙板、穿芯螺栓過熱等，溶解氣體以CO、CO2的含量增加。CO和CO2含量是反映固體絕緣過熱、老化、熱分解的主要特征氣體。當有局部放電發(fā)生及產(chǎn)生電弧時，C2H2含量明顯增高，H2含量也會增高。C2H2是局部放電和電弧放電的主要特征氣體。
我國從60年代開始就對油中溶解氣體的色譜分析進行大量的研究工作?，F(xiàn)在，這一試驗已在全國各省局、各供電部門以及各運行單位普及，對變壓器、互感器等充油設備經(jīng)常性的監(jiān)視工作有效地防止停電事故的發(fā)生。
油中氣體色譜分析方法對于判斷慢性局部潛伏性故障很有效，但對于某些突發(fā)性故障如突發(fā)匝間短路，由于故障潛伏期很短，來不及在色譜中反映。盡管如此，色譜分析作為一個有效的試驗手段是大家所公認的。
隨著檢測技術的發(fā)展，在線進行油中溶解氣體色譜分析的技術已逐步推廣應用，如在線監(jiān)測H2含量的變化，可以及時對絕緣狀況進行初步分析，一旦發(fā)現(xiàn)有異常時，可以增加測量次數(shù)或是決定進一步試驗的方案。
除上述絕緣特性試驗外，還有一些試驗項目和測量絕緣子表面電位分布等可以發(fā)現(xiàn)絕緣子的劣化情況。
信息來源：www.2a8b.com 信息整理：揚州拓普電氣科技有限公司生技部
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