DQZHAN技術(shù)訊：電氣絕緣基礎(chǔ)理論

簡述

絕緣是指利用絕緣材料和構(gòu)件將電位不等的導(dǎo)體分隔開，使其沒有電氣連接以保持不同的電位，從而保證帶電部件能夠正常運(yùn)行。絕緣是電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。具有絕緣作用的材料稱為絕緣材料（電介質(zhì)），電氣設(shè)備的絕緣就是各種絕緣材料構(gòu)成的。

一、絕緣基礎(chǔ)知識

絕緣是指利用絕緣材料和構(gòu)件將電位不等的導(dǎo)體分隔開，使其沒有電氣連接以保持不同的電位，從而保證帶電部件能夠正常運(yùn)行。絕緣是電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。具有絕緣作用的材料稱為絕緣材料（電介質(zhì)），電氣設(shè)備的絕緣就是各種絕緣材料構(gòu)成的。

電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時，電氣設(shè)備絕緣是長期處在工作電壓作用之下的。但是，由于各種原因，電力線路中的電壓有時會出現(xiàn)短時升高的現(xiàn)象，即產(chǎn)生過電壓。過電壓可分為：雷電過電壓和內(nèi)過電壓。

雷電過電壓：由于設(shè)備遭受雷擊造成的或在設(shè)備附近發(fā)生雷擊而感應(yīng)產(chǎn)生的過電壓；內(nèi)過電壓有分為暫時過電壓和操作過電壓。暫時過電壓是由于系統(tǒng)中發(fā)生事故或發(fā)生諧振而引起的過電壓；操作過電壓是由于系統(tǒng)中的操作（投、切）引起的過電壓。

過電壓的作用時間雖然很短，但過電壓的數(shù)值卻大大超過正常工作電壓，因此，易造成絕緣的破壞。所以，設(shè)備絕緣應(yīng)能耐受工作電壓的持續(xù)作用外，還必須能耐受過電壓的作用。

為了電氣設(shè)備**可靠地運(yùn)行，除應(yīng)搞清楚過電壓的數(shù)值、波形等參數(shù)并設(shè)法降低或限制作用于設(shè)備上的過電壓的數(shù)值外，還要保證及提高絕緣本身的耐受電壓，這兩個方面就構(gòu)成了高電壓技術(shù)的主要內(nèi)容。如何保證及提高設(shè)備絕緣的耐受電壓，設(shè)計出先進(jìn)的絕緣結(jié)構(gòu)則是高電壓絕緣所討論的內(nèi)容。

在工作電壓和過電壓作用下，絕緣會發(fā)生電導(dǎo)、極化、損耗、老化、放電擊穿等現(xiàn)象。為了設(shè)計出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理而又**可靠的絕緣結(jié)構(gòu)，首先必須掌握各類絕緣材料在電場作用下的電氣物理性能，絕緣材料在強(qiáng)電場中的擊穿特性及其規(guī)律尤為重要。只有知道了絕緣材料本身耐受電壓的規(guī)律之后，才能進(jìn)行絕緣的設(shè)計（考慮絕緣結(jié)構(gòu)、選擇絕緣距離或絕緣厚度等）。其次，絕緣的破壞決定于作用在其上的電場強(qiáng)度，在滿足電氣設(shè)備基本要求的前提下，應(yīng)設(shè)法改善絕緣結(jié)構(gòu)，使其電場分布盡可能地均勻，以減少電場強(qiáng)度。另外，采用新型絕緣材料。

二、絕緣的缺陷及試驗種類

電氣設(shè)備必須在常年使用中保持高度的可靠性，為此，必須對設(shè)備按設(shè)計的規(guī)格進(jìn)行各種試驗。在制造廠有：對所有原材料的試驗，制造過程的中間試驗，產(chǎn)品定型及出廠試驗；在使用場合有：安裝后的交接試驗，使用中為維護(hù)運(yùn)行**而進(jìn)行的絕緣預(yù)防性試驗等。通過試驗，掌握電氣設(shè)備絕緣情況，可保證產(chǎn)品質(zhì)量或及早發(fā)現(xiàn)其缺陷，從而進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)與檢修，以保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

電氣設(shè)備的絕緣缺陷，有些是制造時潛伏下的，另一些則是運(yùn)行中在外界作用影響下發(fā)展起來的，即累積效應(yīng)。外界作用有：工作電壓、過電壓、大氣影響（如潮濕等）、機(jī)械力、熱、化學(xué)等，當(dāng)然這些外界作用的影響程度亦和制造質(zhì)量有關(guān)。目前，還不能做到使電氣設(shè)備的絕緣在運(yùn)行中不發(fā)生明顯的劣化，所以，在電力系統(tǒng)中經(jīng)常進(jìn)行預(yù)防性試驗，及時發(fā)現(xiàn)缺陷，可減少許多事故的發(fā)生。

絕緣的缺陷通常可分為兩大類

**類：集中性缺陷。例如懸式絕緣子的瓷質(zhì)開裂；發(fā)電機(jī)絕緣局部磨損、擠壓破裂；電纜由于局部有氣隙在工作電壓作用下發(fā)生局部放電而損壞，以及其他的機(jī)械損傷、受潮等。

**類是分布性的缺陷，指電氣設(shè)備整體絕緣性能下降，如電機(jī)、變壓器、套管等絕緣中的有機(jī)材料受潮、老化、變質(zhì)等等。

絕緣內(nèi)部有上述兩種類型缺陷后，它的特性就往往發(fā)生一定的變化。這樣，我們就可以通過一些試驗把隱藏的缺陷檢查出來。

絕緣試驗

絕緣特性試驗

（非破壞性試驗）

絕緣電阻試驗

介質(zhì)損失角正切值的試驗

局部放電試驗

介質(zhì)損失角正切值的局部放電試驗

絕緣耐壓試驗

交流電壓試驗

直流電壓試驗

雷電沖擊電壓試驗

操作沖擊電壓試驗

絕緣特性試驗亦稱非破壞性試驗，是指在較低的電壓下或使用其他不會損傷絕緣的辦法來測量絕緣的各種特性，從而判斷絕緣內(nèi)部有無缺陷。實(shí)踐證明，這類方法是有效的，但目前還不能只靠它來可靠地判斷絕緣的耐壓水平。

絕緣耐壓試驗亦稱破壞性試驗，這類試驗對絕緣的考驗是嚴(yán)格的，特別是能揭露那些危險性較大的集中性缺陷，它能保證絕緣有一定的水平或裕度，缺點(diǎn)是可能會在耐壓試驗時給絕緣造成一定的損傷。耐壓試驗是在絕緣特性試驗之后才進(jìn)行，如果非破壞性試驗已表明絕緣存在不正常情況，則必須在查明原因并加以消除后再進(jìn)行耐壓試驗，以避免不應(yīng)有的擊穿。例如套管大修時，當(dāng)用非破壞性試驗判斷出絕緣受潮后，首先是進(jìn)行干燥，待受潮現(xiàn)象消除后才做耐壓試驗。

以上主要內(nèi)容主要介紹各種絕緣試驗方法的基本原理以及能發(fā)現(xiàn)什么樣的缺陷。在具體判斷電氣設(shè)備的絕緣狀況時，應(yīng)注意對各項試驗結(jié)果進(jìn)行綜合判斷，并注意和歷史資料（出廠及往年數(shù)據(jù)）以及該設(shè)備的其它相進(jìn)行互相比較。為便于歷次試驗結(jié)果相互比較，*好在相近溫度和試驗條件下進(jìn)行試驗，以免因溫度換算帶來誤差。

試驗應(yīng)盡量在良好天氣下進(jìn)行，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)有：

GB50150--2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》

DL/T596--1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》

DL/T393--2010《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》

狀態(tài)檢修工作的核心是確定設(shè)備的狀態(tài)，依據(jù)設(shè)備的狀態(tài)開展相應(yīng)的試驗、檢修工作?！皯?yīng)修必修，修必修好”。

三、高壓設(shè)備的絕緣水平及試驗方法

高壓設(shè)備絕緣能否**可靠地運(yùn)行，起主要作用的是其耐受電壓的能力。各種額定電壓等級的設(shè)備，絕緣都需要具有相應(yīng)的耐受電壓的能力。設(shè)備絕緣耐受電壓能力的大小稱為絕緣水平。電氣身背的絕緣水平應(yīng)保證絕緣在*大工作電壓的持續(xù)作用下和過電壓的短時作用下都能**運(yùn)行。

影響絕緣水平的因素有：

（1）工作電壓的持續(xù)作用下的老化是決定絕緣使用壽命的主要條件；

（2）雷電過電壓下的沖擊，時間短但數(shù)值高；

（3）暫時過電壓下的沖擊，如諧振，持續(xù)時間較長；

（4）操作過電壓下的沖擊。

對絕緣水平考核的試驗方法有：

（1）雷電過電壓試驗--雷電沖擊電壓模擬裝置；

（2）操作沖擊試驗—操作沖擊試驗?zāi)M裝置；

（3）工頻電壓等效試驗為了檢驗絕緣在暫時過電壓作用下運(yùn)行的可靠性，通常用短時工頻電壓等效地來進(jìn)行試驗，判斷其絕緣水平的高低。

各種設(shè)備的一分鐘耐壓就是根據(jù)電力系統(tǒng)中內(nèi)過電壓的大小制定的。其*大的有點(diǎn)就是適合于在現(xiàn)場進(jìn)行設(shè)備的試驗。

我國現(xiàn)行的絕緣預(yù)防性試驗項目：

（1）測定絕緣電阻；

（2）測量泄露電流；

（3）直流耐壓試驗；

（4）測量介損（介質(zhì)損耗角正切值δ）；

（5）絕緣油介電強(qiáng)度試驗；

（6）微量水分測定；

（7）油中溶解氣體色譜分析；

（8）局部放電試驗；

（9）交流耐壓試驗。

以上試驗均是在停電（離線）狀態(tài)下進(jìn)行，通過試驗預(yù)判電氣設(shè)備的絕緣性能。通常絕緣要開展三個項目：

事故搶修---亡羊補(bǔ)牢；

預(yù)防性試驗---居安思危；

狀態(tài)檢修---需修即修。