高压电气设备绝缘内部局部放电特性的试验分析

江鸿雁

摘 要 应用于电压等级在1 000V及以上的设备为高压电气设备，其在社会生产生活中的使用广泛且作用重大，安全工作、设备性能工作不容大意。基于此，本文旨在通过分析了解高压电气设备绝缘内部局部放电的特征等内容，为后续工作提供理论支持。

关键词 高压电气设备；击穿场强；局部放电

中图分类号 TM92 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）15-0132-01

在我国现行标准中，电压等级在1 000V及以上为高压电气设备，电压等级在1 000V以下的为低压电气设备，这两种设备中，后者的使用更为常见，但前者的作用更为突出，一旦出现事故，造成的危害也更大。所谓的绝缘内部局部放电，是指高压电气设备在异常情况下内部绝缘出现的局部放电现象，其可能导致电介质损坏、绝缘劣化等，分析该情况的具体内容，有利于针对性的对其进行改进。

1 高压电气设备绝缘内部局部放电的基本介绍

本节简单介绍高压电气设备绝缘内部局部放电的起因、影响和基本特点。研究人员经过对历次高压电气设备绝缘内部局部放电的分析，对其起因进行了总结，发现一般情况下，如果固体电介质中含有气体或者液体、且气体液体的局部场强在某些因素的作用下快速提升至接近击穿场强的强度，其就会开始放电，在高压电气设备绝缘内部或者表面电场快速集中就会造成局部放电，如果电场集中在绝缘体内部，则造成内部局部放电，如果电场集中在表面，则造成表面局部放电。

影响上看，无论是何种局部放电，对于设备都会带来负面影响，设备的绝缘寿命明显降低。

2 高压电气设备绝缘内部局部放电特性试验

2.1 试验方法

研究人员在进行高压电气设备绝缘内部局部放电研究时，通常采用的方法有两种，一种是电测法，一种是非电测法，应用非电测法进行研究时，由于设备反应的灵敏度较低，很多时候电流转瞬即逝或者难以捕捉，其强度也可能出现变化，因此并不精确，当前普遍采用的方法是电测法，也被称为脉冲电流法。脉冲电流法的优势十分突出，由于脈冲电流的方向不变，其强度的变化规律又带有明显的周期性和规律性，因此该方法下获得的结果往往更为精准。

2.2 试验过程

为求获得较为精确的结果，试验在理想环境下进行，即不考虑设备老化、线路电阻增加等问题。建立的试验电路图有3种，如图1、2、3所示。

电路图建立后，首先进行回路检测。在试验中观察发现，如果CX发生局部放电，电压将出现变化，此时如果CK部位电压稳定，脉冲电流将在回路中产生，对其进行捕捉并将其转化为脉冲电压，再进行采集，并通过测压设备了解电压大小以及其CX处局部放电的情况，反复试验采集5个以上数据，了解该情况下局部放电的具体情况。

在并联模式下，试验中添加了额外的电阻单元，以防止瞬间电流过大造成绝缘击穿。试验所用的是220V交流电电源，并利用变压和调压设备保持电流、电压调整的可控性。在该模式下进行试验，通过低通滤波器实现高频脉冲、电源噪声的阻隔，从而使试验数据更为精确。Z在并联模式下不放电，在串联模式下放电，为保证电流能够顺利通过，ZM处电压较之Z处略低，在电桥平衡法模式下，滤波设备更好的完成了噪音的过滤，试验结果更为精确，但试验过程的可控性较之并联模式和串联模式略有不如。采用A绝缘设备进行模拟，向设备内部充入空气，并将铁丝插入设备中，模拟空气电晕放电。并联模式、串联模式以及电桥平衡法模式下，试验均进行5次，所获数据存在细微差别，但总体差异小于1.6%，基本相同。再取两块铁片，通过粘贴橡胶使其相互之间不存在直接连接、保证绝缘，在铁片中间打孔，连接电源进行局部放电，当电流接近击穿强度时，停止试验。该试验在并联模式、串联模式以及电桥平衡法模式下，同样各自进行5次，所获数据的总体差异小于1.3%，基本上是相同的。

2.3 试验结果分析

电晕放电试验中，所获结果局限性较强，只能捕捉正半周的基础情况；铁片试验中，如果电压出现变化，脉冲电流也会出现变化，二者的变化幅度基本符合正比关系，但由于未能达到击穿场强，后续情况不得而知；通过测压设备收集电压状况，了解了电压变化情况下，电阻值大小对试验结果的影响，二者总体呈现反比关系，即电压越大，电阻的影响会降低。

通过分析试验结果，得出高压电气设备绝缘内部局部放电特性如下：

电压的大小会显著影响高压电气设备绝缘内部局部放电，二者为正比关系，即电压越大，高压电气设备绝缘内部局部放电的可能越高；

电流的大小也会显著影响高压电气设备绝缘内部局部放电，二者为正比关系，即电流越大，高压电气设备绝缘内部局部放电的可能越高；

电阻的大小同样会显著影响高压电气设备绝缘内部局部放电，二者为正比关系，即电阻越大，高压电气设备绝缘内部局部放电的可能越高。

2.4 高压电气设备绝缘内部局部放电的解决方案

通过试验分析并了解了高压电气设备绝缘内部局部放电的危害后，针对其特性给出解决方案。在实际工作中，高压电气设备绝缘内部局部放电往往会造成电力设备损坏，甚至引起后续的故障，比如电力变压器损坏等。在针对山东某地的调查中，所有电力变压器故障共计275起，其中由于高压电气设备绝缘失效造成的事故高达190起，占据事故总数的69%。现有的相关检修工作存在部分不足，包括事故实际情况与试验条件存在差别、突发性故障的频繁出现、维护存在缺陷等。后续工作中，首先要针对绝缘系统进行严密检查，确保其击穿强度高于工作地点最大额定电压、电流；所有1 000V以上变压器，出厂前均应进行放电试验，性能不达标者应视作不合格产品，不能流入市场；高压电气设备安装后，还应进行试运行，了解油气含量，如果超标，应予以淘汰，如果情况特殊不能立即淘汰更换，则进行局部放电试验，了解其工作能力，工作能力尚可的情况下，可以暂时使用直到新设备更换，如果设备工作能力不足或者存在隐患，则应暂停电力系统的工作直到新设备更换完成。

3 结论

通过分析高压电气设备绝缘内部局部放电的起因、影响、特征等，了解相关基本内容。目前来看，影响高压电气设备绝缘内部局部放电的因素包括电压、电流、电阻，其特征表现则是随着电压、电流、电阻的增大，高压电气设备绝缘内部局部放电的可能性也越大。相关部门可以针对性的采取控制手段完善设备性能。后续工作中，应用上述理论也有利于电力工作的开展。endprint