电网高压试验分析

叶小刚

（佛山供电局试验研究所，广东 佛山528000）

前言

目前大量使用高电压等级的电力电缆在制造厂家已经过严格的试验,但在装货、运输、存储、安装等环节,尤其是电缆终端和中间接头的现场安装过程中,有可能对电缆及附件造成损坏或安装不正确,因此必须对新的电缆线路进行严格的竣工试验,以后还要定期检修。因此,为了确保高电压设备能长期、安全、经济的运行,必须对设备按设计的规格进行一系列的试验,绝缘试验则是其中必不可少的试验项目。

1 常见高压试验

1.1 局部放电试验

局部放电试验是非破坏性试验项目，目前有两类试验方法，一种是以工频耐压作为预激磁电压，降到局部放电试验电压(一般为 Um/√3的倍数，变压器为 1.5倍，互感器为 1.1～1.2倍)，持续时间几分钟，测局部放电量；另一种是以Um为预激磁电压，降到局部放电试验电压，持续 1小时，测局部放电量。后一种为变压器所采用。预激磁电压是模拟运行中过电压，预激磁电压激发的局部放电量不应由局部放电试验电压所延续，概念是系统上有过电压时所激发的局部放电量不会由长期工作电压所延续。这一方法是使变压器或互感器在 Um/√3长期工作电压下无局部放电量，以保证变压器能安全运行，使局部放电起始电压与局部放电熄灭电压都能高于 Um/√3。因此，变压器的绝缘结构设计、绝缘件加工与工艺处理、带电与接地电极表面场强、绝缘介质的承受场强等都要使局部放电量小于规定值来考虑。不能以主、纵绝缘是否放电作为依据。以工频耐压作为预激磁电压时，局部放电试验电压的持续时间一般较短，约 1～5分钟。延长局部放电试验电压持续时间对绝缘是较为严峻，有时会引起破坏性损坏。以 Um作为预激磁电压时局部放电试验电压持续时间较长，标准要求为 1小时，能承受多长时间与绝缘结构的伏秒特性有关。局部放电量一般与带电与接地电极表面的场强有关，与电源的频率无关。试验地点的背境噪声要小，电源的局部放电量要隔离。

1.2 截波冲击试验

一般是波尾截断的波形，可用 IEC标准棒状间隙截断，也可用多极点火截断装置截断。用多极点火截断装置截断时，可获得较准的截断时间，示伤波的截断时间差异大于 0.15μS，截波冲击试验结果就有问题。用棒状间隙截断就不易从截断时间的差异来判断是否能通过试验。截波试验电压为 110%全波试验电压时，如截断时间小于等于 3μS时，两者强度相同。与GIS联的变压器必须要考虑截波试验。截波试验必须与全波试验交替进行。一般采用负极性截波。

1.3 全波冲击试验

正在修订的 IEC76---3标准，已将全波冲击试验列为 Um≥126kV变压器的出厂试验项目。要进行突发短路试验(特殊试验项目之一)的变压器，要在短路试验后作全波冲击试验。

2 试验的分类

2.1 绝缘特性试验

绝缘特性试验是指在较低的电压下或是用其它不会损伤绝缘的办法来测量绝缘的各种特性,从而判断绝缘内部有无缺陷。例如测量绝缘电阻、测量绝缘的介质损耗角正切值、绝缘油的物化特性、油中的气体色谱分析、空载试验、局部放电的超声波测量。实践证明,此类方法是有效的,但尚不能仅靠它来判断绝缘的耐压等级。

2.2 绝缘耐压试验

工频耐压试验、感应耐压试验、操作波试验、冲击试验等均属破坏性试验,它能发现那些危险性较大的集中性缺陷,确保绝缘有一定的等级。缺点是可能会在耐压试验时给绝缘造成一定的损伤。耐压试验必须在非破坏性试验之后进行,如果非破坏性试验已经表明绝缘存在不正常情况,则必须查明原因并加以消除后再进行耐压试验,以避免不应有的击穿和经济损失。

3 绝缘试验的方法探讨

电力电缆、GIS和大型电机等是电力系统的重要设备,由于其具有较大的电容量,如用50Hz工频电压对它们的主绝缘进行现场试验,则需要很大容量的试验变压器和低压试验电源,这使得现场工频试验非常困难,于是,人们不得不研究用其它的试验方法对其进行试验。目前,用于现场的试验系统有工频交流试验系统、直流试验系统、超低频试验系统和振荡电压试验系统。

3.1 工频交流试验系统

用于工频交流高电压试验的装置主要由电源控制器、调压器、升压变压器、保护球隙等组成。其中,调压器主要用来调节工频试验电压的大小和升降速度,试验变压器用来升高电压供给被试品所需的高电压,球隙测压器用来测量高电压或保护被试品免受过电压。此类装置在工频试验中有着重要的作用,但它也存在一些缺点,如对于某些被试品大容量、高电压的要求,调压器、升压变压器的容量也要相应的增大,这就使这些仪器非常笨重,且所占面积较大,不便运输,因此对于现场测试就显得尤为不便。

3.2 直流耐压试验系统

早期的直流高压发生器一般采用工频高压经高压硅堆整流而获得直流高压。这种方式因设备体积大、稳定度差、纹波系数高而早已不被采用。现在只见于少数实验室自制、精度要求不高的场合。在工频整流技术的基础上,发展了工频倍压整流高压发生器。其特点是电路简单,过载能力强,故障率低,但由于是工频倍压,一般无闭环反馈,因而高压稳定度差,且继电器控制回路的保护动作较慢。

3.3 0.1HZ超低频交流耐压试验系统

由于直流耐压存在与交流耐压等效性问题,考虑到有些被试品的电容量很大,工频试验时所需试验变压器的容量也就很大,这导致了试验设备笨重,现场试验使用不方便。于是提出采用0.1HZ超低频试验装置,从理论上讲,由于容性电流随着试验电压的频率的降低成正比的减小,因此,0.1Hz超低频试验电源的容量仅为工频时的1/50。这就使试验电源的重量大大减轻,非常适用于现场试验。超低频(0.1Hz)耐压试验仍是交流试验,推荐用于中压XLPE绝缘电力电缆试验。一方面该试验不会在电缆XLPE绝缘中聚集空间电荷,畸变局部电场。另一方而,该试验能够在较低的试验电压中发现电缆绝缘水树枝老化等缺陷,故其对XLPE绝缘的损害程度较小。

3.4 高频震荡波(OSI)试验

高频震荡波耐压试验方法是1990年国际大电网会议第21.09.1工作组推荐的适用于高压聚合物绝缘电力电缆敷设后现场试验的新方法,也适用于定期预防性试验。目前,此方法主要用于110kV及以上的高压电缆。高频震荡波耐压试验方法原理为:通过直流高压发生器对充电电容C1进行充电,达到预定幅值时使球隙放电,对被试品进行充电,达到预定幅值时球隙停止放电,此时,试品上的试验电压通过电感线圈、被试品电缆(Cx),电阻Rl,R2形成振荡放电回路,从而在试品上得到的电压是一个kHz数量级的衰减振荡波电压。

4 电气设备绝缘在线检测技术的可行性分析

电气设备在线检测技术是一种采用运行电压来对高压设备绝缘状况进行试验的方法，它可以大大提高试验的真实性与灵敏度，及时发现缺陷。通常在线检测仪器或系统是由传感系统、信号采集系统、分析诊断系统所组成。传感系统是用来感知所需要的电气参量和非电气参量，目前常用的传感器有：电磁型、力学量型、声参数型、热参数型和化学量型几种。信息采集系统是将传感器的模拟量转换成数字量进行传输，应用数字滤波技术对采集到的信号进行滤波处理，抑制和消除外界干扰和背景噪声，提取真实信号，并进行信号的还原。分析诊断系统是对所采集的信号进行分析、处理和诊断，从而得到所测电气设备绝缘的当前状况，并根据需要进行绝缘诊断和寿命评估。运用的方法有：小波分析技术、神经网络技术、模糊诊断技术、专家分析技术

5 结语

在线检测技术必将成为电气设备绝缘检测的重要组成部分，它将在很多方面弥补仅靠定期停电预防性试验所带来的种种不足，给高压试验工作带来一次质的飞跃。

[1]许乃峰.试论电网高压试验的方法与安全措施.黑龙江科技信息,2010年3期.