电气设备绝缘的高电压试验与安全防护措施

  鸿蒙电力是一家专业研发生产试验变压器的厂家。

任何电气设备要想得到安全的运用,拥有良好的绝缘能力必不可少。但是很多电气设备在经过长期的运作后, 在工作电压和过电压的影响下, 绝缘能力或多或少都会有所降低, 再加上化学性腐蚀等各种环境条件的侵害, 绝缘品质容易变得十分低劣以至于达不到合格的绝缘要求。所以在实验室中通过模拟和操作高电压来对电气设备绝缘能力和耐压能力进行有效的测验, 确保使用的安全度意义重大。

1.电气设备绝缘的两种高电压试验对电气设备绝缘能力的检验常规有两种试验方法, 分别为工频高电压试验和冲击高电压试验, 两者在设备和试验方法上各有区别, 下面对两种试验方法进行简要介绍。

1.1 工频高电压试验

在检验电气设备的绝缘性能的试验中, 工频高电压试验用的较多一些, 利用该试验可以检验出电气设备在工频电压下的绝缘能力, 同时对设备在过电压包括雷电下的承受能力大小也可以检验出来, 直接利用过电压进行冲击的工作在复杂度和难度上都要求很高, 工频高电压试验则可以避免这种情况, 降低试验工作难度。为了获得工频高电压, 一般会将试验用高压变压器串联得到, 如果被测试的是电缆等大容量设备, 则通过串联谐振回路来得到试验所需工频高电压。作为高电压试验中的基本设备, 工频高电压试验所用的试验变压器和常规的电力变压器差不多, 一般采用油浸式变压器, 但是在结构和对工作条件的要求上有一定的区别:

( 1 试验变压器的容量不会太大。试验用的变压器的额定容量由被试验设备的容量大小所决定, 被试品在被电流击穿时, 变压器开关会立刻断开, 避免造成电流长时间的短路;

 ( 2 拭验变压器的绝缘要求高。因为工频高电压试验中, 试验变压器会承受很高的工频高电压, 因此对其绝缘能力提出了很高的要求, 但是工频高电压跨度并不大, 也不会对试验变压器施加过电压, 因此对试验变压器的绝缘裕度要求并不太局;

 ( 3 拭验变压器的结构简单, 体积较小。试验变压器只在试验中才需要运用,因此不会因产热太多需要安装冷却系统,简化了变压器结构, 同时较低的容量也使得试验用变压器上油箱本体比一般变压器要小, 不同的是试验变压器有着更长更大的高压套管。

 图1 所示即为工频高电压试验所用的基本电路, 采用的主要设备为单个或数个串联起来的试验变压器, 同时用到的基本设备有调压器( A v )、电压表( P vl、P v Z )、变压器保护电阻lR )以及组合的滤波器( fL、fC )等。

工频高电压试验的操作方法为, 按照规定的速度将被试品上的电压不断提升直到达到额定电压, 然后开始计算承受时间。有时候为了发现存在缺陷的被试品的局部放电和击穿, 在将被试品上的电压提升到额定电压后, 需要保持额定电压持续一分钟左右的时间, 具体时间可以视情况进行更改, 如果在这段时间内被试品一切正常, 那么这个被试品的工频耐压试验就合格了。

 1.2 冲击高电压试验

相对于工频高电压试验, 冲击高电压试验无论是在实验设备还是技术上要求都要更高, 成本投资也要多, 因此常规的工程试验中采用的较少, 电气设备绝缘预防性试验也对该试验不做特殊要求, 但有时候为了测试电气设备对过电压的耐压和绝缘性能, 就需要用到冲压高电压试验, 来制造雷电冲击电压波和操作冲击电压波从而对设备进行测试。作为电力设备高电压试验的基本项目之一, 冲击高电压试验可以测试电气设备在雷击过电压以及操作过电压下的绝缘能力, 在放电机理等很多研究领域也有用到, 该试验可以通过一定的发生器回路来产生很高的电压, 图2 所示即为一种常见的冲击高电压的发生器回路。冲击高电压试验对冲击电压发生器有两点要求, 一是输出的电压要足够高,一般为从几十万伏到几百万伏, 二是由于标准雷电冲击波和操作过电压波都为脉冲波, 因此要求输出的电压有一定的波形。冲击电压发生器由一定数量的电容器组成, 先将电容器并联起来, 由直流电源进行充电, 然后串联各电容器形成放电回路。在产生操作冲击电压时, 要选择相应的冲击回路元件进行配置, 避免试样的非破坏性放电电流对产生的冲击波性造成过大的干扰, 影响测试结果, 最后将得到的波形结果进行分析并和相关测试规定标准进行对比, 确定被试验设备的绝缘性能是否符合要求。此外在冲击高电压试验中, 为使试验正常进行, 保障试验的安全,需要对以下几点进行注意:

 ① 对于冲击电压发生器要安装快速过电流保护装置, 这样在试验设备的内部击穿时保护装置能够及时切断电源, 确保试验安全;

② 各个试验装置的高压部分应该和周围接地体保持在安全距离之外, 避免空气放电的产生, 试验点周围要安装警示标志, 避免闲人接近;

③试验区域的地下要安装好接地网,与布置在地下的接地电极相连接, 接地电极的电阻要足够小, 各项试验设备要与接地网相连接在一起;

④ 尽可能地用单独绝缘的隔离变压器为试验区域的用电设备进行供电, 避免冲击高电压试验中出现放电损坏电源系统。

电气设备的绝缘能力是否合格关系到日常使用中的安全, 对于电气设备的绝缘高电压试验要引起重视并严格执行, 已经运行很长时间的设备更要进行试验检查, 任何电气设备的绝缘能力都会在长期的使用过程中, 受到各种环境因素的影响变得劣化, 绝缘材料也会出现一定程度的老化, 所以适时对设备进行检查, 通过高电压试验测试电气设备的绝缘性能是否合格关系到设备的正常使用和人们的生命财产安全, 需要认真进行对待。