高压试验中绝缘性测试的方法及其发展

廖梓羽

广东电网有限责任公司潮州供电局

摘要：随着我国经济的快速发展，电力行业已经成为国民经济发展中的支柱性产业。电网改、扩工程不断加快，变电站的数量呈现不断增长趋势。在实际运行过程中，电力系统发生故障的情况时有发生，如何保证变电站的安全稳定运行，对变电设备的高压试验成为必不可少的一个环节，以保证电力系统的安全稳定性。绝缘性测试是电力设备运行和维护工作中的一个重要环节，是保证电力设备安全稳定运行的重要措施。本文就高压试验中绝缘性测试的方法及其发展进行探讨。

关键词：高压试验；绝缘性测试；测试方法；发展

前言

随着我国经济的快速发展，电力行业已经成为国民经济发展中的支柱性产业。电网改、扩工程不断加快，变电站的数量呈现不断增长趋势。在实际运行过程中，电力系统发生故障的情况时有发生，如何保证变电站的安全稳定运行，对变电设备的高压试验成为必不可少的一个环节，以保证电力系统的安全稳定性。

绝缘性测试是电力设备运行和维护工作中的一个重要环节，是保证电力设备安全稳定运行的重要措施。预防损坏、判断电气设备能否继续投入运行，及时发现绝缘内部隐藏的缺陷并及时消除，避免设备在运行时发生绝缘击穿，避免造成停电或设备损坏等损失，使设备保持在较高的绝缘水平上，是保证电气设备可靠工作和变电站安全稳定运行的重要条件。

1、电力系统中高压试验的分类

根据高压试验的要求及作用的不同，可以将高压试验分为绝缘性测试及特性测试两类。绝缘性测试是在较低的电压下检测设备绝缘的各种特性或表征量，如绝缘电阻及吸收比、油中各种气体含量、泄漏电流等，进而判断设备绝缘的状态和可能的缺陷。特性测试是指除了绝缘性测试以外的所有测试，例如变压器的变比测试、断路器的机械特性测试等。本文主要讨论的是绝缘性测试。

2、电力设备进行绝缘性测试的意义

在我国当前用电量不断增加的同时，一些地区的用电负荷依然存在不稳定性，一方面是受地方发展限制无法提供足够的供电量，在用电高峰期要进行错峰用电；另一方面是电网的稳定性还有提升的空间。当电力设备发生故障的情况下，就会影响到整个电力系统的供电可靠性。据有关统计分析，电力系统中60%以上的停电事故是由于设备的绝缘缺陷所引起的，由此可见定期对电力设备进行绝缘性测试的重要性。

3、高压试验中绝缘性测试的方法及其原理

在电网运行过程中，由于设备绝缘损坏问题导致了很多电气设备故障，严重影响了电力系统的安全稳定运行。绝缘是电气设备的一项重要性能指标，它直接影响着设备的使用寿命。在日常的工作中，我们可以从以下几种方法来检测电气设备的绝缘性。

（1）测量电气设备的绝缘电阻及吸收比。

这是检查电气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。绝缘电阻值的大小能灵敏地反应绝缘情况，能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。测量绝缘电阻一般使用绝缘电阻表，绝缘电阻表的输出电压通常有250V、500V、1000V、2500V、5000V和10000V等多种。

吸收比是指在同一次试验中,60s时的绝缘电阻值与15s时的绝缘电阻值之比，可以从吸收比进行一步判断绝缘是否潮湿，污秽或有局部缺陷。在常温的状态下，吸收比小于3：1，就可以判断设备的绝缘存在异常。

每测完一次绝缘电阻后应将被测试设备充分放电，放电时间应大于充电时间，以便将剩余电荷放尽。否则在重复测量时由于剩余电荷的影响，其充电电流和吸收电流将比第一次测量时小，因而造成吸收比减小、绝缘电阻值增大的虚假现象。

绝缘电阻值及吸收比的测量是常规试验项目中的最基本的项目。根据测得的绝缘电阻值及吸收比可以初步估计设备的绝缘状况通常也可决定是否能继续进行其他施加电压的绝缘试验项目等。

（2）局部放电测量。

局部放电是指发生在电极之间但并未贯穿电极的放电，它是由于设备绝缘内部存在弱点或生产过程中造成的缺陷，在高电场强度作用下发生重复击穿和熄灭的现象。它表现为绝缘内气体的击穿，小范围内固体或液体介质的局部击穿或金属表面的边缘及尖角部位场强集中引起的局部击穿放电等。这种放电的能量是很小的，所以它的短时存在并不影响到电气设备的绝缘强度。但若电气设备在运行电压下不断出现局部放电，这些微弱的放电将产生累积效应会使绝缘的介电性能逐渐劣化并使局部缺陷扩大，最后导致整个绝缘击穿。虽然局部放电会使绝缘劣化而导致损坏，但它的发展是需要一定时间，所以需定期测局部放电。

根据局部放电产生各种物理、化学现象，人们提出了很多测量局部放电方法，归纳起来分为两大类：电测法和非电测法。电测法是根据局部放电产生的各种电的信息来测量的方法。目前主要有脉冲电流法、无线电干扰法和放电能量法。非电测法是利用局部放电产生各种非电信息来测定局部放电的方法，目前主要有超声波法、超高频法、绝缘油气体色谱分析法和测SF6气体分解（或生成）物法。

（3）介质损失角测试。

电介质即绝缘材料，任何绝缘材料在电压的作用下，总会流过一定的电流，所以产生能量损耗。我们把在电压作用下电介质产生的一切损耗称为介质损耗或介质损失。如果介质损失很大，则促使材料发生老化，丧失绝缘能力，导致热击穿，因此电介质损耗的大小是衡量绝缘介质的一项重要指标。

介质损失角正切值（tgδ）表示电介质在交流电压下的有功损耗和无功损耗之比，值越大，介质损耗越大，它反映了电介质在交流电压下的损耗性能。测量介质损失角是一项灵敏度很高的试验项目，它可以发现电力设备绝缘整体受潮、劣化变质以及小体积被试设备贯通和未贯通的局部缺陷。

（4）泄漏电流测试。

电介质中有极少数束缚很弱的或自由的离子当介质在直流电压作用下正负离子就分别向两极移动而形成电流称为泄漏电流或传导电流。通常采用数显电流测试仪测量设备的泄漏电流，当不能满足测试要求时，可通过直流高压测试。若泄露电流明显偏低，很可能设备本身存在隐藏的缺陷，需要进行缺陷消除。

（5）非破坏性耐压测试。

非破坏性耐压测试包括直流耐压测试和交流耐压测试。

直流耐压试验虽然试验电压比较高，对发现绝缘某些局部缺陷具有特殊的作用，但是由于电力设备的绝缘大多数都是组合电介质，在直流电压的作用下，其电压是按电阻分布的，所以交流电力设备在交流电场下，使用直流作试验就不一定能够发现。

交流耐压试验对绝缘的考验非常严格,能有效地发现较危险的集中性缺陷。它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。

交流耐压试验符合电力设备在运行中所承受的电气状况，同时交流耐压试验一般比运行电压高，因此通过试验后，设备有较大的安全裕度，所以这种试验已经成为保证安全运行的一个重要手段。但是由于交流耐压试验所采用的试验电压比运行电压高得多，过高的电压会使绝缘介质损失增大、发热、放电，会加速绝缘缺陷的发现，同时交流耐压试验有时可能使绝缘中的一些薄弱环节被击破，因此在试验前必须对试品先进行绝缘电阻、吸收比、泄漏电流和介质损耗等项目的试验，若试验结果合格方能进行交流耐压试验。否则,应及时处理，待各项指标合格后再进行交流耐压试验,以免造成不应有的绝缘损伤。

（6）破坏性耐压试验。

破坏性耐压试验包括工频耐压和感应耐压。

工频耐压是指对电气设备进行绝缘测试的一种手段，它通过一定的设备，以工频的频率将电压升到一定值，比把这个电压施加到被试设备上，并检查设备的绝缘性能。

感应耐压是指在低压绕组上加足够的电压，是高压绕组感应出所需的试验电压。感应耐压试验是出厂试验的重要项目之一。

工频耐压和感应耐压都属于破坏性耐压试验，但两者存在着不同。前者对检查变压器主绝缘强度和局部缺陷，具有决定性的作用；后者能够检查全绝缘变压器的纵绝缘和分级绝缘变压器的主绝缘和纵绝缘。可见工频交流耐压试验，只能测试主绝缘的电气强度；而感应耐压试验除可测试主绝缘外，还可测试纵绝缘，是颇为重要的试验项目。

4、电气设备绝缘在线监测技术的发展

目前，新的绝缘性测试新技术主要分为以下几类：

（1）红外线诊断。这是一种不接触、不取样、不停电、不解体的在线监测技术，其优点为使用范围大，实施方便且集智能化于一体。

（2）不定期带电测试。

（3）实时在线监测技术，通过实时监测，运用数据分析平台掌握电气设备的具体绝缘缺陷部位，采取有效的防治手段，使电力设备长期安全稳定运行。

随着科技和社会的不断发展，电网结构正在扩大，虽然有很多种高压电气设备绝缘测试的方法，但仍存在不足之处，常规性停电进行预防性测试已经开始面临以下几个问题：

（1）设备不断增加，开始出现超过试验周期的现象，使设备安全稳定中出现了一定的隐患。

（2）更高电压等级的新型电气设备正在不断投入，原来一直沿用的绝缘检测方法不能准确反映出电气设备的实际情况。

（3）南方电网公司的新规程和新标准中，延长了预防性试验的周期，对高压试验中的绝缘测试方法提出来新的要求。

电气设备绝缘在线监测技术的应用，在线对运行中的设备进行绝缘状态检验，恰恰是实现绝缘检测的有效手段之一，是常规性停电预防性测试的补充，能够实现以下几点：

（1）实行在线监测，防止突发性绝缘事故，为电网设备管理提供基础数据支撑，大大提高供电可靠性。

（2）合理安排检修，减少设备停电时间，节约设备维修费用。

（3）对已经消除的绝缘事故，可以进行在线追踪，确保设备安全可靠运行。

（4）电力设备日益增加和工人的短缺，更需要依赖在线监测产品提高管理水平。

（5）迅速锁定发生绝缘击穿的设备及部位，减少消除缺陷的时间，减少停电检修时间。

高压电气设备绝缘在线监测技术，能够迅速检测出设备内部绝缘的变化，并在超出正常范围时发出警报，确保了绝缘故障能及时处理，保证了电网的安全稳定运行。

5、展望

随着科技的快速发展，高压电气设备的现代化水平也越来越高，绝缘性测试技术也在不断改进。通过绝缘性测试，一方面可以发现运行中的设备隐患，预防发生事故或设备损坏，另一方面也可以及时发现绝缘内部隐藏的缺陷，并通过消除缺陷来避免设备在运行中发生绝缘击穿，避免造成设备的停电。认真地做好每一次的预防性测试，以严谨的态度对待每一个需要绝缘性测试的设备，勇于新的绝缘性测试新技术运用到实际的工作中去，才能做到防范于未然，才能保证设备实现长期安全稳定运行。

参考文献

[1]刘艳芳.试分析电力设备高压试验的分类与方法［J］.价值工程,2013（31）。

[2]严璋，高压电气设备绝缘预防性试验方法的研究[J].高电压技术，2010。

[3]《电气试验》，中国电力出版社，2008年7月版。

[4]黎瑞明.电力设备的高压试验探讨[J].科技创新导报，2008。

[5]赵辉.高压电气设备绝缘在线监测技术及应用[J].宁夏机械，2009(3)。