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毛?峰?王?璐

（國網(wǎng)河南省電力公司超高壓公司，河南鄭州  450000）

 

摘?要：本文對電氣設備絕緣的高電壓試驗和安全防護策略進行了研究。首先，介紹了高電壓試驗的原理和目的，然后分析了電氣設備絕緣故障的原因和種類，接著討論了高電壓試驗的方法和標準，最后提出了針對電氣設備絕緣的高電壓試驗的安全防護策略。本研究對提高電氣設備的安全性和可靠性具有實際指導意義。

關鍵詞：電氣設備，絕緣，高電壓試驗，安全防護

中圖分類號：TM835 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2024）10-0008-03

 

0引言

高電壓設備在電力系統(tǒng)扮演著非常重要的角色，其安全運行直接關系到整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟性。絕緣老化是高電壓設備中最常見的問題之一，它會導致絕緣材料的性能下降，從而影響設備的正常運行。因此，探究高電壓設備絕緣老化及其狀態(tài)的重要性不言而喻。

1高電壓試驗的原理和目的

1.1 高電壓試驗的原理

高電壓試驗是通過對電氣設備的絕緣材料施加高于正常運行電壓的電壓，來檢測絕緣材料是否能夠承受額定電壓下的工作條件，以及是否存在潛在的絕緣故障隱患。高電壓試驗的原理基于電絕緣材料的擊穿特性，當絕緣材料中的電場強度超過一定閾值時，會導致絕緣材料發(fā)生擊穿，從而破壞絕緣性能。通過高電壓試驗，可以模擬絕緣材料在實際工作電壓下的電場強度，檢測絕緣材料是否能夠正常工作，以及是否存在局部缺陷或損傷。

1.2 高電壓試驗的目的

高電壓試驗的主要目的是確保電氣設備的絕緣系統(tǒng)在工作電壓下能夠正常運行，保證設備的安全可靠性。通過高電壓試驗，可以檢測絕緣材料是否存在缺陷、損傷或其他潛在的故障，以及評估絕緣材料的耐受能力和可靠性。高電壓試驗可以驗證絕緣材料的性能是否符合標準和要求，以及評估設備的老化程度和壽命。此外，高電壓試驗還可以用于研究絕緣材料的性能特性和改進措施，提高絕緣材料的性能。通過開展高電壓試驗，可以確保電氣設備在工作過程中的安全運行，減少故障發(fā)生，提高設備的可靠性和經(jīng)濟性^[1]。

2電氣設備絕緣故障的原因和種類 

2.1 絕緣故障的原因

電氣設備發(fā)生絕緣故障，通常是由多種因素共同作用的結果。首先，物理損傷是一個重要因素。由于在運輸、安裝和維修過程中可能發(fā)生的機械損傷，如裂紋、劃痕和孔洞，這些損傷會削弱絕緣材料的性能，從而增加絕緣故障的風險。其次，環(huán)境因素對絕緣材料的影響也不容忽視。長期暴露在高溫、高濕、腐蝕性氣體等惡劣環(huán)境中，會導致絕緣材料的老化和變質，進而影響其絕緣性能。環(huán)境污染和高濕度可能導致絕緣材料表面臟污，形成導電通道，進一步誘發(fā)絕緣故障。設備老化是另一個導致絕緣故障的關鍵因素，長期承受高電壓作用的絕緣材料，其分子鏈可能會斷裂，交聯(lián)密度降低，分子量分布變窄，這些結構變化會降低絕緣材料的性能，加速其老化過程。此外，設計和制造缺陷，如不合理的絕緣結構、選用不當?shù)慕^緣材料、不規(guī)范的制造工藝等，都可能導致絕緣性能不穩(wěn)定，增加發(fā)生故障的可能性。最后，操作和維護不當也是引發(fā)絕緣故障的常見原因。操作人員的不當操作和維護人員的不及時或不當維護，都可能導致設備絕緣性能下降，從而產生故障^[2]。

2.2 絕緣故障的種類

絕緣故障是電氣設備中最常見的問題之一，其表現(xiàn)形式和產生原因各異。局部放電故障通常發(fā)生在絕緣材料中的電場強度局部超過擊穿電場強度時，這種放電現(xiàn)象會導致絕緣材料性能下降，并可能進一步發(fā)展成絕緣擊穿。滲漏電流故障則是由于絕緣材料表面或內部存在缺陷、污染等原因，導致絕緣電阻降低，從而產生較大的滲漏電流。過大的滲漏電流會引起絕緣材料發(fā)熱，加速老化，降低絕緣性能。絕緣擊穿故障發(fā)生在電場強度超過擊穿電場強度時，導致絕緣性能完全喪失。這種情況可能會引發(fā)火災、爆炸等嚴重事故，對設備和人員安全造成極大威脅。在長期運行過程中，絕緣材料會因受到電、熱、環(huán)境等因素的影響而逐漸老化和變質，導致絕緣性能下降。這種絕緣老化故障不僅會縮短設備壽命，還會增加維修成本。此外，由于設計和制造缺陷導致的絕緣結構故障也是一個重要問題。不合理的絕緣結構或存在缺陷的絕緣結構會導致絕緣性能不穩(wěn)定，容易引發(fā)絕緣故障。因此，為了確保電氣設備的可靠性和安全性，及時發(fā)現(xiàn)并解決絕緣故障至關重要^[3]。通過定期檢測、維護和采取適當?shù)念A防措施，可以降低絕緣故障的發(fā)生率，延長設備的使用壽命。

3高電壓試驗的方法和標準

3.1 高電壓試驗的方法

高電壓試驗是電氣設備絕緣性能評估的關鍵手段，其目的是確保設備在實際工作電壓下的安全可靠運行。該試驗方法主要包括工頻試驗、沖擊試驗、雷電沖擊試驗、局部放電試驗、絕緣電阻測試和電容量測試。工頻試驗是在工頻（50Hz或60Hz）下對絕緣材料施加高電壓，以檢測絕緣材料在正常工作頻率下的絕緣性能。這種試驗方法能夠有效地發(fā)現(xiàn)絕緣材料中的局部缺陷和損傷，如裂紋、劃痕、孔洞等，從而評估絕緣材料在長期運行中的可靠性。沖擊試驗是對絕緣材料施加模擬雷電或操作過程中的瞬態(tài)過電壓的脈沖電壓，以檢測絕緣材料在瞬態(tài)過電壓作用下的性能。沖擊試驗能夠評估絕緣材料的耐沖擊能力和安全性，確保設備在極端條件下的穩(wěn)定運行。雷電沖擊試驗是對絕緣材料施加模擬雷電沖擊的電壓波形，以檢測絕緣材料在雷電沖擊作用下的性能，這種試驗能夠評估絕緣材料的雷電防護能力和安全性，減少雷電對設備的影響^[4]。局部放電試驗是通過檢測絕緣材料中的局部放電活動，評估絕緣材料的局部放電水平和潛在故障風險。局部放電試驗能夠發(fā)現(xiàn)絕緣材料中的微小缺陷和安全隱患，從而及時采取修復措施，確保設備安全運行。絕緣電阻測試是通過測量絕緣材料的絕緣電阻值，評估絕緣材料的絕緣性能。絕緣電阻測試能夠發(fā)現(xiàn)絕緣材料的老化和劣化情況，為設備的維護和更換提供依據(jù)。電容量測試是通過測量絕緣材料的電容量，評估絕緣材料的介電性能。電容量測試能夠發(fā)現(xiàn)絕緣材料中的局部缺陷和損傷，從而及時采取措施進行修復，確保設備的安全運行。

3.2 高電壓試驗的標準

高電壓試驗的標準是確保電氣設備絕緣性能評估準確性和可靠性的重要指導。這些標準涵蓋了多種試驗方法，如工頻試驗、沖擊試驗、雷電沖擊試驗、局部放電試驗、絕緣電阻測試和電容量測試等。這些試驗方法的目的是檢測絕緣材料在各種工作條件下的性能，以確保設備的安全運行。IEC標準是由國際電工委員會（International Electrotechnical Commission，IEC）制定的，包括IEC 60243-1、IEC 60243-2、IEC 60243-3等。這些標準詳細規(guī)定了高電壓試驗的方法、試驗電壓的施加、試驗時間的持續(xù)、試驗結果的判定等技術要求，為全球范圍內的電氣設備絕緣性能評估提供了統(tǒng)一標準。IEEE標準是由美國電氣和電子工程師協(xié)會（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）制定的，包括IEEE 4、IEEE 5、IEEE 6等。這些標準主要針對特定類型的高電壓試驗，如沖擊試驗、局部放電試驗等，為美國及全球范圍內的電氣設備絕緣性能評估提供了重要的參考依據(jù)。國家標準是由各國根據(jù)自身國情和需求制定的，如中國的GB/T 16927、GB/T 3048等。這些標準規(guī)定了高電壓試驗的具體要求和操作規(guī)程，為各國的電氣設備絕緣性能評估提供了本土化標準^[5]。

4電氣設備絕緣的高電壓試驗安全防護策略

4.1 安全防護設施的設置

在進行高電壓試驗時，設置安全防護設施至關重要。首先，需要確保試驗場所的安全距離，避免人員接觸試驗電壓；其次，應配備專業(yè)的絕緣手套、絕緣鞋、絕緣墊等防護用品，以保護操作人員的安全；再次，還需安裝漏電保護裝置和過載保護裝置，以防止設備故障引發(fā)的安全事故；最后，應設置安全警示標志和防護欄桿，提醒人員注意安全，并防止無關人員進入試驗區(qū)域^[6]。

4.2 安全操作程序的制定與執(zhí)行

制訂并執(zhí)行嚴格的安全操作程序是保障高電壓試驗安全的關鍵。操作人員應熟悉試驗設備的操作方法，并在試驗前進行充分的安全培訓。在試驗過程中，操作人員應按照操作規(guī)程進行操作，不得擅自更改試驗參數(shù)。同時，應設置專人負責監(jiān)督試驗過程，確保操作人員嚴格遵守操作規(guī)程。試驗結束后，應對試驗設備進行安全檢查，確認無安全隱患后方可離開現(xiàn)場。

4.3 應急預案的制定與實施

應急預案的制訂與實施是應對高電壓試驗中可能出現(xiàn)的緊急情況的必要措施。首先，應根據(jù)試驗設備的特性、試驗環(huán)境和可能發(fā)生的故障類型，制訂針對性應急預案；其次，組織人員進行應急預案培訓和演練，確保在緊急情況下能夠迅速、有效地采取措施；最后，應確保應急預案中涉及的工具和設備處于良好狀態(tài)，以便在緊急情況下能夠迅速投入使用。通過制訂和實施應急預案，可以降低高電壓試驗中可能出現(xiàn)的緊急情況對人員和設備造成的損害^[7]。

5結語

本文通過對電氣設備絕緣的高電壓試驗和安全防護策略的研究，提出了預防和延緩絕緣老化，提高設備的可靠性和安全性的措施。通過高電壓試驗，可以及時發(fā)現(xiàn)設備的故障和安全隱患，提高設備的可靠性和安全性。同時，通過制訂和執(zhí)行安全防護策略，可以降低設備在試驗過程中的安全風險，保障操作人員的安全。這些措施有助于降低設備的維修成本和停機時間，延長設備的使用壽命，提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。因此，本文的研究對于提高電氣設備的安全性和可靠性具有重要的實際意義。

 

參考文獻

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[2] 陳清朗.電氣設備絕緣的高電壓試驗與安全防護[J].電力系統(tǒng)裝備,2022(11):22-24.

[3] 魏軍華.電壓互感器試驗設備技術改進與分析[J].農村電氣化,2023(1):13-15.

[4] 吳洪生,張華磊.淺析高壓電氣設備在線檢測技術[J].中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(全文版)工程技術,2022(6):5.

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[7] 孫立群,張燦.變電站高電壓試驗設備故障診斷方法研究[J].電氣傳動自動化,2022,44(6):30-32.

作者簡介：毛峰（1984—），男，河南南陽人，研究方向：電氣工程及其自動化，高電壓絕緣。

 

 

High Voltage Testing and Safety Protection Strategies for Electrical Equipment Insulation

MAO Feng,WANG Lu

(State Grid Henan Electric Power Company Ultra High Voltage Company, Zhengzhou  Henan  450000)

Abstract:This article studies the high-voltage testing and safety protection strategies of electrical equipment insulation. Firstly, the principle and purpose of high-voltage testing were introduced, followed by an analysis of the causes and types of insulation faults in electrical equipment. Then, the methods and standards of high-voltage testing were discussed, and finally, safety protection strategies for high-voltage testing of electrical equipment insulation were proposed. This study has practical significance for improving the safety and reliability of electrical equipment.

Key words:electrical equipment;insulation;high voltage test;safety protection