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毛?峰?王?璐

（國(guó)網(wǎng)河南省電力公司超高壓公司，河南鄭州  450000）

 

摘?要：本文對(duì)電氣設(shè)備絕緣的高電壓試驗(yàn)和安全防護(hù)策略進(jìn)行了研究。首先，介紹了高電壓試驗(yàn)的原理和目的，然后分析了電氣設(shè)備絕緣故障的原因和種類(lèi)，接著討論了高電壓試驗(yàn)的方法和標(biāo)準(zhǔn)，最后提出了針對(duì)電氣設(shè)備絕緣的高電壓試驗(yàn)的安全防護(hù)策略。本研究對(duì)提高電氣設(shè)備的安全性和可靠性具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備，絕緣，高電壓試驗(yàn)，安全防護(hù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM835 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2024）10-0008-03

 

0引言

高電壓設(shè)備在電力系統(tǒng)扮演著非常重要的角色，其安全運(yùn)行直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。絕緣老化是高電壓設(shè)備中最常見(jiàn)的問(wèn)題之一，它會(huì)導(dǎo)致絕緣材料的性能下降，從而影響設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，探究高電壓設(shè)備絕緣老化及其狀態(tài)的重要性不言而喻。

1高電壓試驗(yàn)的原理和目的

1.1 高電壓試驗(yàn)的原理

高電壓試驗(yàn)是通過(guò)對(duì)電氣設(shè)備的絕緣材料施加高于正常運(yùn)行電壓的電壓，來(lái)檢測(cè)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(yàn)的原理基于電絕緣材料的擊穿特性，當(dāng)絕緣材料中的電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)一定閾值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致絕緣材料發(fā)生擊穿，從而破壞絕緣性能。通過(guò)高電壓試驗(yàn)，可以模擬絕緣材料在實(shí)際工作電壓下的電場(chǎng)強(qiáng)度，檢測(cè)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(yàn)的目的

高電壓試驗(yàn)的主要目的是確保電氣設(shè)備的絕緣系統(tǒng)在工作電壓下能夠正常運(yùn)行，保證設(shè)備的安全可靠性。通過(guò)高電壓試驗(yàn)，可以檢測(cè)絕緣材料是否存在缺陷、損傷或其他潛在的故障，以及評(píng)估絕緣材料的耐受能力和可靠性。高電壓試驗(yàn)可以驗(yàn)證絕緣材料的性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)和要求，以及評(píng)估設(shè)備的老化程度和壽命。此外，高電壓試驗(yàn)還可以用于研究絕緣材料的性能特性和改進(jìn)措施，提高絕緣材料的性能。通過(guò)開(kāi)展高電壓試驗(yàn)，可以確保電氣設(shè)備在工作過(guò)程中的安全運(yùn)行，減少故障發(fā)生，提高設(shè)備的可靠性和經(jīng)濟(jì)性^[1]。

2電氣設(shè)備絕緣故障的原因和種類(lèi) 

2.1 絕緣故障的原因

電氣設(shè)備發(fā)生絕緣故障，通常是由多種因素共同作用的結(jié)果。首先，物理?yè)p傷是一個(gè)重要因素。由于在運(yùn)輸、安裝和維修過(guò)程中可能發(fā)生的機(jī)械損傷，如裂紋、劃痕和孔洞，這些損傷會(huì)削弱絕緣材料的性能，從而增加絕緣故障的風(fēng)險(xiǎn)。其次，環(huán)境因素對(duì)絕緣材料的影響也不容忽視。長(zhǎng)期暴露在高溫、高濕、腐蝕性氣體等惡劣環(huán)境中，會(huì)導(dǎo)致絕緣材料的老化和變質(zhì)，進(jìn)而影響其絕緣性能。環(huán)境污染和高濕度可能導(dǎo)致絕緣材料表面臟污，形成導(dǎo)電通道，進(jìn)一步誘發(fā)絕緣故障。設(shè)備老化是另一個(gè)導(dǎo)致絕緣故障的關(guān)鍵因素，長(zhǎng)期承受高電壓作用的絕緣材料，其分子鏈可能會(huì)斷裂，交聯(lián)密度降低，分子量分布變窄，這些結(jié)構(gòu)變化會(huì)降低絕緣材料的性能，加速其老化過(guò)程。此外，設(shè)計(jì)和制造缺陷，如不合理的絕緣結(jié)構(gòu)、選用不當(dāng)?shù)慕^緣材料、不規(guī)范的制造工藝等，都可能導(dǎo)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(hù)不當(dāng)也是引發(fā)絕緣故障的常見(jiàn)原因。操作人員的不當(dāng)操作和維護(hù)人員的不及時(shí)或不當(dāng)維護(hù)，都可能導(dǎo)致設(shè)備絕緣性能下降，從而產(chǎn)生故障^[2]。

2.2 絕緣故障的種類(lèi)

絕緣故障是電氣設(shè)備中最常見(jiàn)的問(wèn)題之一，其表現(xiàn)形式和產(chǎn)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(chǎng)強(qiáng)度局部超過(guò)擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，這種放電現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致絕緣材料性能下降，并可能進(jìn)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(nèi)部存在缺陷、污染等原因，導(dǎo)致絕緣電阻降低，從而產(chǎn)生較大的滲漏電流。過(guò)大的滲漏電流會(huì)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(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，導(dǎo)致絕緣性能完全喪失。這種情況可能會(huì)引發(fā)火災(zāi)、爆炸等嚴(yán)重事故，對(duì)設(shè)備和人員安全造成極大威脅。在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，絕緣材料會(huì)因受到電、熱、環(huán)境等因素的影響而逐漸老化和變質(zhì)，導(dǎo)致絕緣性能下降。這種絕緣老化故障不僅會(huì)縮短設(shè)備壽命，還會(huì)增加維修成本。此外，由于設(shè)計(jì)和制造缺陷導(dǎo)致的絕緣結(jié)構(gòu)故障也是一個(gè)重要問(wèn)題。不合理的絕緣結(jié)構(gòu)或存在缺陷的絕緣結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)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(shè)備的可靠性和安全性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決絕緣故障至關(guān)重要^[3]。通過(guò)定期檢測(cè)、維護(hù)和采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，可以降低絕緣故障的發(fā)生率，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

3高電壓試驗(yàn)的方法和標(biāo)準(zhǔn)

3.1 高電壓試驗(yàn)的方法

高電壓試驗(yàn)是電氣設(shè)備絕緣性能評(píng)估的關(guān)鍵手段，其目的是確保設(shè)備在實(shí)際工作電壓下的安全可靠運(yùn)行。該試驗(yàn)方法主要包括工頻試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、雷電沖擊試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)、絕緣電阻測(cè)試和電容量測(cè)試。工頻試驗(yàn)是在工頻（50Hz或60Hz）下對(duì)絕緣材料施加高電壓，以檢測(cè)絕緣材料在正常工作頻率下的絕緣性能。這種試驗(yàn)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(píng)估絕緣材料在長(zhǎng)期運(yùn)行中的可靠性。沖擊試驗(yàn)是對(duì)絕緣材料施加模擬雷電或操作過(guò)程中的瞬態(tài)過(guò)電壓的脈沖電壓，以檢測(cè)絕緣材料在瞬態(tài)過(guò)電壓作用下的性能。沖擊試驗(yàn)?zāi)軌蛟u(píng)估絕緣材料的耐沖擊能力和安全性，確保設(shè)備在極端條件下的穩(wěn)定運(yùn)行。雷電沖擊試驗(yàn)是對(duì)絕緣材料施加模擬雷電沖擊的電壓波形，以檢測(cè)絕緣材料在雷電沖擊作用下的性能，這種試驗(yàn)?zāi)軌蛟u(píng)估絕緣材料的雷電防護(hù)能力和安全性，減少雷電對(duì)設(shè)備的影響^[4]。局部放電試驗(yàn)是通過(guò)檢測(cè)絕緣材料中的局部放電活動(dòng)，評(píng)估絕緣材料的局部放電水平和潛在故障風(fēng)險(xiǎn)。局部放電試驗(yàn)?zāi)軌虬l(fā)現(xiàn)絕緣材料中的微小缺陷和安全隱患，從而及時(shí)采取修復(fù)措施，確保設(shè)備安全運(yùn)行。絕緣電阻測(cè)試是通過(guò)測(cè)量絕緣材料的絕緣電阻值，評(píng)估絕緣材料的絕緣性能。絕緣電阻測(cè)試能夠發(fā)現(xiàn)絕緣材料的老化和劣化情況，為設(shè)備的維護(hù)和更換提供依據(jù)。電容量測(cè)試是通過(guò)測(cè)量絕緣材料的電容量，評(píng)估絕緣材料的介電性能。電容量測(cè)試能夠發(fā)現(xiàn)絕緣材料中的局部缺陷和損傷，從而及時(shí)采取措施進(jìn)行修復(fù)，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。

3.2 高電壓試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)

高電壓試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)是確保電氣設(shè)備絕緣性能評(píng)估準(zhǔn)確性和可靠性的重要指導(dǎo)。這些標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了多種試驗(yàn)方法，如工頻試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、雷電沖擊試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)、絕緣電阻測(cè)試和電容量測(cè)試等。這些試驗(yàn)方法的目的是檢測(cè)絕緣材料在各種工作條件下的性能，以確保設(shè)備的安全運(yùn)行。IEC標(biāo)準(zhǔn)是由國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrotechnical Commission，IEC）制定的，包括IEC 60243-1、IEC 60243-2、IEC 60243-3等。這些標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了高電壓試驗(yàn)的方法、試驗(yàn)電壓的施加、試驗(yàn)時(shí)間的持續(xù)、試驗(yàn)結(jié)果的判定等技術(shù)要求，為全球范圍內(nèi)的電氣設(shè)備絕緣性能評(píng)估提供了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。IEEE標(biāo)準(zhǔn)是由美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）制定的，包括IEEE 4、IEEE 5、IEEE 6等。這些標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)特定類(lèi)型的高電壓試驗(yàn)，如沖擊試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)等，為美國(guó)及全球范圍內(nèi)的電氣設(shè)備絕緣性能評(píng)估提供了重要的參考依據(jù)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是由各國(guó)根據(jù)自身國(guó)情和需求制定的，如中國(guó)的GB/T 16927、GB/T 3048等。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了高電壓試驗(yàn)的具體要求和操作規(guī)程，為各國(guó)的電氣設(shè)備絕緣性能評(píng)估提供了本土化標(biāo)準(zhǔn)^[5]。

4電氣設(shè)備絕緣的高電壓試驗(yàn)安全防護(hù)策略

4.1 安全防護(hù)設(shè)施的設(shè)置

在進(jìn)行高電壓試驗(yàn)時(shí)，設(shè)置安全防護(hù)設(shè)施至關(guān)重要。首先，需要確保試驗(yàn)場(chǎng)所的安全距離，避免人員接觸試驗(yàn)電壓；其次，應(yīng)配備專業(yè)的絕緣手套、絕緣鞋、絕緣墊等防護(hù)用品，以保護(hù)操作人員的安全；再次，還需安裝漏電保護(hù)裝置和過(guò)載保護(hù)裝置，以防止設(shè)備故障引發(fā)的安全事故；最后，應(yīng)設(shè)置安全警示標(biāo)志和防護(hù)欄桿，提醒人員注意安全，并防止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入試驗(yàn)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(yán)格的安全操作程序是保障高電壓試驗(yàn)安全的關(guān)鍵。操作人員應(yīng)熟悉試驗(yàn)設(shè)備的操作方法，并在試驗(yàn)前進(jìn)行充分的安全培訓(xùn)。在試驗(yàn)過(guò)程中，操作人員應(yīng)按照操作規(guī)程進(jìn)行操作，不得擅自更改試驗(yàn)參數(shù)。同時(shí)，應(yīng)設(shè)置專人負(fù)責(zé)監(jiān)督試驗(yàn)過(guò)程，確保操作人員嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)對(duì)試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行安全檢查，確認(rèn)無(wú)安全隱患后方可離開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)。

4.3 應(yīng)急預(yù)案的制定與實(shí)施

應(yīng)急預(yù)案的制訂與實(shí)施是應(yīng)對(duì)高電壓試驗(yàn)中可能出現(xiàn)的緊急情況的必要措施。首先，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)設(shè)備的特性、試驗(yàn)環(huán)境和可能發(fā)生的故障類(lèi)型，制訂針對(duì)性應(yīng)急預(yù)案；其次，組織人員進(jìn)行應(yīng)急預(yù)案培訓(xùn)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(yīng)確保應(yīng)急預(yù)案中涉及的工具和設(shè)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(guò)制訂和實(shí)施應(yīng)急預(yù)案，可以降低高電壓試驗(yàn)中可能出現(xiàn)的緊急情況對(duì)人員和設(shè)備造成的損害^[7]。

5結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)電氣設(shè)備絕緣的高電壓試驗(yàn)和安全防護(hù)策略的研究，提出了預(yù)防和延緩絕緣老化，提高設(shè)備的可靠性和安全性的措施。通過(guò)高電壓試驗(yàn)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障和安全隱患，提高設(shè)備的可靠性和安全性。同時(shí)，通過(guò)制訂和執(zhí)行安全防護(hù)策略，可以降低設(shè)備在試驗(yàn)過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，保障操作人員的安全。這些措施有助于降低設(shè)備的維修成本和停機(jī)時(shí)間，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，本文的研究對(duì)于提高電氣設(shè)備的安全性和可靠性具有重要的實(shí)際意義。

 

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作者簡(jiǎn)介：毛峰（1984—），男，河南南陽(yáng)人，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)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