高电压介损试验研究分析

【摘要】在电场作用下，电介质都会有损耗产生。通过对介质材料损耗的研究，可以了解电介质的绝缘强度、含湿量及绝缘材料的老化程度，故介损测量是绝缘监督中一个重要的试验项目。但通常在测量介损时，试验电压为10KV，在测量中易受环境干扰。另外，对于目前的我国电网来说，已运行设备最高电压等级已达到500KV。高电压介损试验对于了解在额定运行电压下，电气设备电介质的绝缘变化情况、损耗大小以及和10KV试验电压下的情况相比有多大的变化？特别对于存在缺陷的设备，如何通过高电压介损进一步研究分析缺陷，都具有一定的意义。本文结合对高电压介损的实践活动，对高电压下绝缘介质的变化进行一定的分析和探讨。总结了在高电压下介损对设备绝缘监督方面的几点结论。

【关键词】高电压;介损;绝缘

引言

高压电气设备绝缘介质损耗（tgδ）试验，始终是电力系统绝缘试验中重要试验项目之一。任何电介质（绝缘材料）在电压的作用下，都有能量损耗。介质损耗会使温度上升，造成电介质绝缘劣化，严重的甚至会使电介质失去绝缘性能，而造成所谓的“热击穿”。所以介质损耗的大小，在电气设备的绝缘监测中是衡量设备绝缘水平的一项重要物理指标。通过介损（tgδ）试验可以比较有效的监测出设备的绝缘缺陷。但是，随着高压电气设备电压等级的不断提高，大量试验结果表明，如果不能正确有效的进行测量和分析，往往容易造成误判断。这样，即可能危及高压电气设备的安全运行，又可能造成不必要的检修和更换。我们现使用的介损测量试验装置，对被试验设备施加的测试电压最高为10KV。目前，我国现有电网运行的最高电压等级已提高到500kv。为了更好的监督高压等级下的电气设备，高电压下的介损研究对分析和判断设备的绝缘状况有很强的指导意义。需进行介损试验的设备，其运行电压多数在10KV以上，设备电介质的介损在实际的运行中介损值有多大？与停电试验相比，介损有无变化？变化程度有多少？这些关于“高电压下介损”问题，目前缺少这方面的实际工作技术经验，对于运行条件下的绝缘状况评价估计都有待于进一步的深入研究。

1.高电压介损的原理：

1.1 介损测量原理

电介质可以看成由一个电阻R与一个理想的无损耗电容C并联而成的等值电路

介质耗损P与外加电压的平方和电源频率成正比。如外加电压和频率不变，则介损与tgδ也成正比。对于固定形状和结构的被试品来说，如果其电容C与介质常数ε成正比，则介损P∝εtgδ。但对同类型电介质构造的被试品来说，其ε是定值，故对同类被试品绝缘的优劣，可直接以tgδ的大小来判断。

1.2 测试仪器及原理

介损测量使用的仪器最具典型的是高压交流平衡电桥（西林电桥），

除西林电桥外，现在一些厂家生产的智能型介损测试仪，具有自动测量计算功能，但其原理还是采用对比平衡法，所以西林电桥的测试原理可以具有代表性说明介损的测试原理。

1.3 高电压介损的测试原理

高电压介损测量，仅仅是将试验电压提高，从桥臂平衡的角度，当G平衡时，有IX通过CX和R最大为10000欧姆，而CX的阻抗为Z=1/ωC，对电力系统而言，设备电容量范围为1000～40000PF，故CX的阻抗远大于R3倍，在提高试验电压后，试品承担了主要的试验电压，从而达到测试高电压下，甚至是试品额定电压下的介损情况。

2.试验步骤及安排

由于高电压介损的试验电压远高于常规试验电压，故我们采用分阶段、分步骤进行。根据初步实测数据计算分析后，再提高试验电压进行高电压介损试验。

2.1 试验步骤

（1）尽可能的搜集和挑选不同类型的，介损良好的的设备试品，进行多种电压等级下的介损试验，研究其介损变化情况。

（2）挑选在被判定绝缘有缺陷的设备，作对比性性能分析试验：

1）首先进行常规试验电压下几种电压等级的介损试验，考察试品介损变化情况。

2）超过常规试验电压，逐步提高试验电压，进行几种电压等级的高电压介损试验，考察试品介损变化情况。

3）将被试设备静置几日后，再次进行各种电压等级下的介损试验， 考察试品介损变化情况。

2.2 试验条件

（1）使用在220kv电压等级的断路器并联电容两只、使用在35KV电压等级并联电容一只、35kv多油断路器胶纸电容套管两只、60kv标准耦合电容器一只、35kv电流互感器一只等试品，进行试验。在搬运及试验过程中防止人为损坏试品绝缘，并保持设备原始状态。

（2）用西林电桥一台，智能型介损测试仪一台，高压标准电容一台，大型试验变压器连接构成介损试验装置，在试验中模拟高电压环境。

（3）为高压介损试验，准备了温度计一块，计算器一个，以便详细记录试验条件和计算试验结果。

（4）0.5A保险丝几根，防止高压造成人身伤害。

（5）准备接地线若干盘，放电棒一根，保证试验所需的接地和试验后对试品的充分放电。

2.3 试验方法

（1）试验前检查：首先对被试品进行外观检查，然后用2500V兆欧摇表测量被试品介损试验前的绝缘电阻值。

（2）在进行介损试验时，试验方法是采用介损试验正接线方法测量，将试品和高压标准电容作为两个平衡桥臂接入测量回路，经串接0.5A的保险丝后，接入低压电桥测量桥臂，测出各电压值下的介损值。同时通过这种连接方式，防止了将一次高压串进测量回路的危险，保证试验人员的人身安全。

3.试验测试阶段

外绝缘检查：首先观察试品表面有无异常状况，尤其表面是瓷绝缘的设备，仔细查看有无裂纹和缺口。然后对试品进行绝缘电阻试验，检查试品的绝缘情况。

4.数据分析