江鴻雁

摘 要 應(yīng)用于電壓等級(jí)在1 000V及以上的設(shè)備為高壓電氣設(shè)備，其在社會(huì)生產(chǎn)生活中的使用廣泛且作用重大，安全工作、設(shè)備性能工作不容大意。基于此，本文旨在通過(guò)分析了解高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電的特征等內(nèi)容，為后續(xù)工作提供理論支持。

關(guān)鍵詞 高壓電氣設(shè)備；擊穿場(chǎng)強(qiáng)；局部放電

中圖分類號(hào) TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）15-0132-01

在我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中，電壓等級(jí)在1 000V及以上為高壓電氣設(shè)備，電壓等級(jí)在1 000V以下的為低壓電氣設(shè)備，這兩種設(shè)備中，后者的使用更為常見(jiàn)，但前者的作用更為突出，一旦出現(xiàn)事故，造成的危害也更大。所謂的絕緣內(nèi)部局部放電，是指高壓電氣設(shè)備在異常情況下內(nèi)部絕緣出現(xiàn)的局部放電現(xiàn)象，其可能導(dǎo)致電介質(zhì)損壞、絕緣劣化等，分析該情況的具體內(nèi)容，有利于針對(duì)性的對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

1 高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電的基本介紹

本節(jié)簡(jiǎn)單介紹高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電的起因、影響和基本特點(diǎn)。研究人員經(jīng)過(guò)對(duì)歷次高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電的分析，對(duì)其起因進(jìn)行了總結(jié)，發(fā)現(xiàn)一般情況下，如果固體電介質(zhì)中含有氣體或者液體、且氣體液體的局部場(chǎng)強(qiáng)在某些因素的作用下快速提升至接近擊穿場(chǎng)強(qiáng)的強(qiáng)度，其就會(huì)開(kāi)始放電，在高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部或者表面電場(chǎng)快速集中就會(huì)造成局部放電，如果電場(chǎng)集中在絕緣體內(nèi)部，則造成內(nèi)部局部放電，如果電場(chǎng)集中在表面，則造成表面局部放電。

影響上看，無(wú)論是何種局部放電，對(duì)于設(shè)備都會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響，設(shè)備的絕緣壽命明顯降低。

2 高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電特性試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)方法

研究人員在進(jìn)行高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電研究時(shí)，通常采用的方法有兩種，一種是電測(cè)法，一種是非電測(cè)法，應(yīng)用非電測(cè)法進(jìn)行研究時(shí)，由于設(shè)備反應(yīng)的靈敏度較低，很多時(shí)候電流轉(zhuǎn)瞬即逝或者難以捕捉，其強(qiáng)度也可能出現(xiàn)變化，因此并不精確，當(dāng)前普遍采用的方法是電測(cè)法，也被稱為脈沖電流法。脈沖電流法的優(yōu)勢(shì)十分突出，由于脈沖電流的方向不變，其強(qiáng)度的變化規(guī)律又帶有明顯的周期性和規(guī)律性，因此該方法下獲得的結(jié)果往往更為精準(zhǔn)。

2.2 試驗(yàn)過(guò)程

為求獲得較為精確的結(jié)果，試驗(yàn)在理想環(huán)境下進(jìn)行，即不考慮設(shè)備老化、線路電阻增加等問(wèn)題。建立的試驗(yàn)電路圖有3種，如圖1、2、3所示。

電路圖建立后，首先進(jìn)行回路檢測(cè)。在試驗(yàn)中觀察發(fā)現(xiàn)，如果CX發(fā)生局部放電，電壓將出現(xiàn)變化，此時(shí)如果CK部位電壓穩(wěn)定，脈沖電流將在回路中產(chǎn)生，對(duì)其進(jìn)行捕捉并將其轉(zhuǎn)化為脈沖電壓，再進(jìn)行采集，并通過(guò)測(cè)壓設(shè)備了解電壓大小以及其CX處局部放電的情況，反復(fù)試驗(yàn)采集5個(gè)以上數(shù)據(jù)，了解該情況下局部放電的具體情況。

在并聯(lián)模式下，試驗(yàn)中添加了額外的電阻單元，以防止瞬間電流過(guò)大造成絕緣擊穿。試驗(yàn)所用的是220V交流電電源，并利用變壓和調(diào)壓設(shè)備保持電流、電壓調(diào)整的可控性。在該模式下進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)低通濾波器實(shí)現(xiàn)高頻脈沖、電源噪聲的阻隔，從而使試驗(yàn)數(shù)據(jù)更為精確。Z在并聯(lián)模式下不放電，在串聯(lián)模式下放電，為保證電流能夠順利通過(guò)，ZM處電壓較之Z處略低，在電橋平衡法模式下，濾波設(shè)備更好的完成了噪音的過(guò)濾，試驗(yàn)結(jié)果更為精確，但試驗(yàn)過(guò)程的可控性較之并聯(lián)模式和串聯(lián)模式略有不如。采用A絕緣設(shè)備進(jìn)行模擬，向設(shè)備內(nèi)部充入空氣，并將鐵絲插入設(shè)備中，模擬空氣電暈放電。并聯(lián)模式、串聯(lián)模式以及電橋平衡法模式下，試驗(yàn)均進(jìn)行5次，所獲數(shù)據(jù)存在細(xì)微差別，但總體差異小于1.6%，基本相同。再取兩塊鐵片，通過(guò)粘貼橡膠使其相互之間不存在直接連接、保證絕緣，在鐵片中間打孔，連接電源進(jìn)行局部放電，當(dāng)電流接近擊穿強(qiáng)度時(shí)，停止試驗(yàn)。該試驗(yàn)在并聯(lián)模式、串聯(lián)模式以及電橋平衡法模式下，同樣各自進(jìn)行5次，所獲數(shù)據(jù)的總體差異小于1.3%，基本上是相同的。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

電暈放電試驗(yàn)中，所獲結(jié)果局限性較強(qiáng)，只能捕捉正半周的基礎(chǔ)情況；鐵片試驗(yàn)中，如果電壓出現(xiàn)變化，脈沖電流也會(huì)出現(xiàn)變化，二者的變化幅度基本符合正比關(guān)系，但由于未能達(dá)到擊穿場(chǎng)強(qiáng)，后續(xù)情況不得而知；通過(guò)測(cè)壓設(shè)備收集電壓狀況，了解了電壓變化情況下，電阻值大小對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，二者總體呈現(xiàn)反比關(guān)系，即電壓越大，電阻的影響會(huì)降低。

通過(guò)分析試驗(yàn)結(jié)果，得出高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電特性如下：

電壓的大小會(huì)顯著影響高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電，二者為正比關(guān)系，即電壓越大，高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電的可能越高；

電流的大小也會(huì)顯著影響高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電，二者為正比關(guān)系，即電流越大，高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電的可能越高；

電阻的大小同樣會(huì)顯著影響高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電，二者為正比關(guān)系，即電阻越大，高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電的可能越高。

2.4 高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電的解決方案

通過(guò)試驗(yàn)分析并了解了高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電的危害后，針對(duì)其特性給出解決方案。在實(shí)際工作中，高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電往往會(huì)造成電力設(shè)備損壞，甚至引起后續(xù)的故障，比如電力變壓器損壞等。在針對(duì)山東某地的調(diào)查中，所有電力變壓器故障共計(jì)275起，其中由于高壓電氣設(shè)備絕緣失效造成的事故高達(dá)190起，占據(jù)事故總數(shù)的69%。現(xiàn)有的相關(guān)檢修工作存在部分不足，包括事故實(shí)際情況與試驗(yàn)條件存在差別、突發(fā)性故障的頻繁出現(xiàn)、維護(hù)存在缺陷等。后續(xù)工作中，首先要針對(duì)絕緣系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)密檢查，確保其擊穿強(qiáng)度高于工作地點(diǎn)最大額定電壓、電流；所有1 000V以上變壓器，出廠前均應(yīng)進(jìn)行放電試驗(yàn)，性能不達(dá)標(biāo)者應(yīng)視作不合格產(chǎn)品，不能流入市場(chǎng)；高壓電氣設(shè)備安裝后，還應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)行，了解油氣含量，如果超標(biāo)，應(yīng)予以淘汰，如果情況特殊不能立即淘汰更換，則進(jìn)行局部放電試驗(yàn)，了解其工作能力，工作能力尚可的情況下，可以暫時(shí)使用直到新設(shè)備更換，如果設(shè)備工作能力不足或者存在隱患，則應(yīng)暫停電力系統(tǒng)的工作直到新設(shè)備更換完成。

3 結(jié)論

通過(guò)分析高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電的起因、影響、特征等，了解相關(guān)基本內(nèi)容。目前來(lái)看，影響高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電的因素包括電壓、電流、電阻，其特征表現(xiàn)則是隨著電壓、電流、電阻的增大，高壓電氣設(shè)備絕緣內(nèi)部局部放電的可能性也越大。相關(guān)部門可以針對(duì)性的采取控制手段完善設(shè)備性能。后續(xù)工作中，應(yīng)用上述理論也有利于電力工作的開(kāi)展。endprint