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浅谈电气设备的预防性试验

  电气预防性试验是为了发现运行中设备的隐患,预防发生事故或设备损坏;对设备进行的检查、试验或监测,包括取油样进行的试验。是电力设备运行和维护工作中一个重要环节,是保证电气设备安全运行的有效手段之一。预试试验的依据是国家《电力设备预防性试验规程》、行业的有关标准、规范及设计资料。

  1 电气设备预防性试验的必要性

  电气设备的预防性试验,是避免电气设备在运行中设备绝缘被击穿酿成停电事故,起到保证设备安全运行的作用。电气设备绝缘的预防性试验是保障电气设备安全运行的重要措施。通过此试验,可以发现电气设备绝缘内部隐藏的缺陷,以便在设备检修时加以消除,避免在运行中设备绝缘在工作电压或过电压下击穿而造成停电或设备损坏事故。

  预防性试验的目的之一是通过各种试验手段诊断电力设备的绝缘状况。电力设备的绝缘部分是薄弱环节,最容易被损坏或劣化。绝缘故障具有随机性、阶段性、隐蔽性。绝缘缺陷大多数发生在设备内部,从外表上不易观察到。微弱的绝缘缺陷,特别是早期性绝缘故障,对运行状态几乎没有影响,甚至绝缘预防性试验根本测试不到。受试验周期的限制,事故可能发生在2次预防性试验的间隔内。这就决定了定期的预防性试验无法及时准确及早发现绝缘隐患。

  预防性试验包括破坏性试验(如直流耐压、交流耐压等)和非破坏性试验(如绝缘电阻、绕组直流电阻、介质损耗等)、非破坏性试验中,一般所加的交流试验电压不超过10kV,这比目前的35~220kV电网的运行电压低很多。在运行电压下,设备的局部缺陷已发生了局部击穿现象,而在预防性试验中仍可顺利过关,但这种局部缺陷在运行电压下却不断发展,以致在预防性试验周期内可能导致重大事故。显然,随着电压等级的升高,预防性试验的实际意义已减弱。另一方面,破坏性试验则可能引入新的绝缘隐患,由于试验电压都数倍于设备的额定电压,且这种高压对绝缘造成的不同程度的损伤是不可逆转的,长此以往必将缩短电力设备的使用寿命。

  2 电气设备预防性试验

  电气设备的预防性试验是保证电气设备安全运行的重要措施,其目的在于检查电气设备在长期运行中是否保持良好状态,掌握电气设备的绝缘情况,以便发现缺陷及时处理。电气设备的预防性试验对防止电气设备在工作电压或过电压作用下击穿造成的停电及严重损坏设备的事故,起着预防作用。预防性试验方法可以分成两大类:第一类是破坏性试验,这类试验对绝缘的考验是严格的,特别是能揭露那些危险性较大的集中性缺陷,其缺点可能会因耐压试验给绝缘造成一定的损伤。第二类是非破坏性试验,是指在较低的电压下或用其它不会损伤绝缘的办法来测量绝缘的各种特性,从而判断绝缘的内部缺陷。破坏性和非坏性试验各有其特点,所反映的绝缘缺陷的性质是不同的,且对不同的绝缘结构和材料的有效性也不一样。所以,往往需要采用不同的试验方法,并对试验结果进行综合分析比较后,才能对被试绝缘材料的性能做出正确的、客观的判断。

  预防性试验的基本试验方法有:

  2.1测量直流电阻,测量直流电阻的目的是检查电气设备绕组的质量及回路的完整性, 以发现因制造质量不良或运行中的振动和机械应力等所造成的导线断裂、接头开焊、接触不良、匝间短路等缺陷。

  2.2测量绝缘电阻,测量电气设备的绝缘电阻,是检查设备绝缘状态最简便和最基本的方法。在现场普遍用兆欧表测量绝缘电阻,绝缘电阻值的大小常能灵敏地反应绝缘情况,能够有效地发现设备局部或整体受潮和脏污,以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷。对被试物进行绝缘电阻试验,一般以绝缘阻值及其吸收比来计量。因选用的兆欧表电压低于被试物工作电压,故此项试验属于非破坏性试验,且操作安全、简便,常用来初步检查被试物绝缘有无受潮及局部缺陷。

  2.3直流泄露电流及直流耐压试验,直流泄露电流试验是测量被试物在不同直流电压作用下的直流泄漏电流值。而直流耐压试验是被试物在高于几倍工作电压下,历时一定时间的一种抗电强度试验。直流泄露电流及直流耐压试验的原理与绝缘电阻试验的原理完全相同, 但是比绝缘电阻试验的优越之处在于,试验电压高并可随意调节,可以更有效地检测出绝缘受潮的情况和局部缺陷,在试验过程中可根据微安表指示,随时了解绝缘状况。

  2.4测量介质损失角正切值,介质损失角试验是评价高压电气设备绝缘状况的有效方法之一。通过介质损失角试验可以发现绝缘受潮、绝缘中含有气体以及浸渍物和油的不均匀或脏污等缺陷。适合体积较大的、由多种绝缘材料组成的被试物,对于严重的局部缺陷和受潮、绝缘老化等整体缺陷是能较灵敏、有效地检查出来。

  2.5交流耐压试验: 虽然直流耐压试验的试验电压也较高,但对保证设备安全运行还是不够的。所以为进一步暴露设备缺陷,检查设备绝缘水平和最后确定设备能否投入运行,还应进行交流耐压试验。交流耐压试验能更好地模拟被试物在实际运行中承受过电压的情况,同时比起直流耐压来,往往能更有效地发现一些被试物的局部缺陷。由于交流耐压试验的试验电压一般比运行电压高很多,对绝缘不良的被试物来说是一种破坏性试验,因此进行此项试验前,应先进行测量绝缘电阻、直流泄露电流及直流耐压试验等,初步检查绝缘的状况。若发现绝缘有缺陷时,应研究处理后再进行交流耐压试验。交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度最直接的方法,对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义,也是保证设备绝缘水平、避免发生绝缘事故的重要手段。

  2.6非破坏性试验

  非破坏性试验是在较低的电压下或者是用其它不会损伤绝缘的办法来测量绝缘的各种特性,从而判断绝缘内部的缺陷。最简单而常用的非破坏性试验就是测量被试品的绝缘电阻。

  当直流电压作用在任何介质上时,通过它的电流可包含三部分:泄漏电流、电容电流和吸收电流。后两部分是与时间有关的,其随加压的时间增长而减小,并在相当的时间后趋于零。此时总的电流便趋于稳定值,这个稳定的电流值就是泄漏电流。

  一般在绝缘预防试验中,为方便计算,不是直接测量电流大小,而是用兆欧表去测量绝缘电阻的变化。由于兆欧表内直流电压一定,故绝缘电阻与电流成反比,当被试品绝缘中存在贯穿的集中性缺陷时,反映泄漏电流的绝缘电阻明显下降在用兆欧表检查时便可发现。例如:变电站中常用的针式支持绝缘子最常见的缺陷是瓷瓶开裂、开裂后绝缘电阻明显下降,就可以用兆欧表检测出来。对于电容较大的设备,如电机、变压器、电容器等可利用吸收现象来测量它们的绝缘电阻随时间的变化,以判断绝缘状况。吸收试验反映B级绝缘和B级浸胶绝缘的局部缺陷和受潮程度比较灵敏。例如,发电机定子绝缘吸收现象是十分明显的,通常永利用吸收比来表示:K=R06/R15,即60s时兆欧表的读数与15s时兆欧表的读数之比。K值是两个绝缘电阻值之比,有利于反映绝缘状态。例如,对于干燥的B级绝缘的发电机定子线圈,在10~30℃时吸收比远大于1.3;若受潮严重, 则绝缘的电阻值显著下降,使K值大下降,K≈1;如K<1.3,则可判断为绝缘受潮。当绝缘有严重缺陷时, K值也可反映出来。但出现某些集中缺陷已发展的很严重,以致在耐压试验中被击穿,但耐压试验前测出的绝缘电阻值和吸收比均很高,这是因为这些缺陷虽然很严重,但还没有贯穿的缘故。因此,只凭绝缘电阻的测量来判断绝缘状况是不可靠的。泄漏电流试验与绝缘电阻测量原理相同,泄漏电流试验是在更高的电压下进行(高于10kV)由于在升压过程中便于检测泄漏电流值,因而易于发现集中性缺陷。

  2.7破坏性试验

  破坏性试验也叫交流耐压试验。交流耐压试验是考验被试品绝缘承受各种过电压能力, 它的电压、波形、频率和在被试品绝缘内部电压的分布均符合实际运行情况,能有效的发现绝缘缺陷,这类试验对绝缘的考虑是严格的,特别是能遏制那些危险性较大的集中缺陷,它能保证绝缘有一定的水平或裕度。缺点是耐压试验时,可能会给绝缘带来一定损伤,为了避免设备的损坏,耐压试验要在非破坏性试验之后进行,即在非破坏性试验合格后方可允许进行。绝缘的击穿电压值与加压的持续时间有关,尤其对有机绝缘特别明显,其击穿电压随加压时间的增加而逐渐下降。有关标准规定,耐压时间为1min,一方面是为了便于观察被试品情况, 使有弱点的绝缘来得及暴露。另一方面,又不致时间过长而使不应有的绝缘击穿。

  在电气设备的维护检修、运行工作中, 必须认真执行电气设备预防性试验规程, 不断提高质量, 坚持预防为主, 使设备能够长周期、安全、可靠运行, 防患于未然。另外还应坚持科学的态度, 对试验结果全面的、历史的进行综合分析, 掌握电气设备性能变化的规律和趋势, 使电气设备的绝缘性能始终处于监控、掌握、管理之中。也只有这样, 才能真正认识到电气设备预防性试验的必要性, 才能限制电气故障的扩大、减轻设备的损坏, 提高电气系统的安全性、稳定性。永利才能由事后把关向积极的事前预防转变, 由被动管理向主动管理转变, 将管结果转变为管过程, 实现全面质量管理。

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