摘要:本文通過一些實例闡述了現(xiàn)有出廠絕緣試驗對產品合格判定的不足,對于目前環(huán)境(空氣)的惡化,和環(huán)氧樹脂等有機材料的大量采用,有針對性地提出了中壓開關設備的出廠絕緣試驗項目應該增加為:沖擊耐壓試驗、工頻耐壓試驗、局部放電測試。
1 前言
目前國內所用的中壓開關設備,出廠絕緣試驗合格的判定標準一般為工頻電壓試驗合格與否
〔1〕。在現(xiàn)場安裝后,交接絕緣試驗合格的判定依據一般也為工頻電壓試驗合格與否
〔2〕。所以工頻絕緣試驗為中壓開關設備的出廠例行性試驗,對于在中壓領域量大面廣的空氣絕緣開關設備更是如此。
但是隨著工業(yè)的發(fā)展和環(huán)境的惡化,空氣污染越發(fā)嚴重,中壓開關設備的絕緣事故頻繁發(fā)生。
隨著新材料的廣泛采用,也暴露出了一些問題,如環(huán)氧樹脂等有機絕緣材料在中壓開關設備上大量使用后,在運行過程中,頻繁引發(fā)絕緣事故。
所以,原有的出廠絕緣測試項目已經無法滿足現(xiàn)有的使用需要,必須進行修訂。
2 目前的產品在使用過程中暴露出來的問題
2.1.沖擊耐壓能力不足產生絕緣擊穿
某公司2005年供與西北某地的ZN12-40.5型真空斷路器在運行過程中,發(fā)生了絕緣擊穿燒毀現(xiàn)象。
經專家分析,發(fā)現(xiàn)是由于該斷路器的絕緣結構過于薄弱,過電壓耐受能力較低造成。經過對其絕緣結構改進后(相間加裝絕緣隔板),在相同的運行條件試驗下,試品正常。
在西安國家高壓電器檢測中心進行產品型式試驗期間,發(fā)現(xiàn)一個普遍現(xiàn)象:開關設備,尤其是中壓空氣絕緣開關設備,在進行絕緣試驗(工頻耐壓試驗和沖擊耐壓試驗)時,工頻很容易通過,而沖擊比較難通過。 信息來自:輸配電設備網
對試品絕緣結構采取加強措施,如電氣間隙的增加,采用復合絕緣等,絕緣強度得到很大增強,絕緣試驗很順利的通過。
試驗結果再次表明了:電氣設備絕緣水平由作用于設備上的最大工作電壓、雷電過電壓及操作過電壓三者中最嚴重的一種所決定;在220kV及以下系統(tǒng)中,電氣設備的絕緣水平由雷電過電壓決定!3〕
鑒于此,根據目前中壓開關設備,特別是空氣絕緣的中壓開關設備的運行現(xiàn)狀,建議應該將沖擊試驗(雷電沖擊耐壓試驗)作為設備出廠試驗以及交接試驗時的一個強制性項目,以保證設備運行安全的可靠性。
現(xiàn)在有許多專家和企業(yè)已經認識到了這一點,國外的一些知名企業(yè)也已經將沖擊耐受電壓作為出廠常規(guī)性試驗項目。希望這種做法能得到推廣。
2.2.局部放電對開關設備的絕緣影響
某公司近年供與西北某地的ZW-40.5型真空斷路器頻繁出現(xiàn)CT運行電暈聲較大的現(xiàn)象。
在現(xiàn)場進行工頻耐壓試驗,發(fā)現(xiàn):未經運行的產品,工頻耐壓合格;已經運行的產品,有個別已經發(fā)生工頻擊穿。
經過局放測試后,發(fā)現(xiàn)故障斷路器局部放電量嚴重超過相關標準要求,未經運行的產品也有局部放電量超標現(xiàn)象。
該型斷路器所配置的CT為環(huán)氧樹脂澆注而成,由于環(huán)氧樹脂有機絕緣屬于固體絕緣,其在澆注的過程中可能會存在缺陷,導致在電場作用下發(fā)生在絕緣體內局部區(qū)域中的放電現(xiàn)象,而絕緣體整體部分并未發(fā)生貫穿性放電,仍然保持絕緣性能,即產生局部放電現(xiàn)象。
由于局部放電分散地發(fā)生在極微小的空間內,所以幾乎并不影響當時整體絕緣物的擊穿電壓,但是在長期運行過程中,導致發(fā)生絕緣顯著劣化的現(xiàn)象,發(fā)展到一定程度,就可能導致絕緣物的擊穿。
所以斷路器在出廠進行工頻耐壓試驗時,順利通過,但在現(xiàn)場運行一段時間后,由于局部放電現(xiàn)象的存在,導致了絕緣劣化,產生絕緣事故。
最后決定將同一類型的斷路器所配用CT全部更換,并要求:CT出廠局放合格,裝配整機后局放合格。
這批斷路器經過整改后,在該地運行至今,尚未發(fā)現(xiàn)任何異,F(xiàn)象,表現(xiàn)良好。
局部放電作為絕緣試驗的一個項目,對于有機絕緣結構,應該作為電工產品的例行性試驗項目,以保證不導致因局部放電而發(fā)生絕緣顯著劣化的現(xiàn)象。
隨著環(huán)氧樹脂的應用越來越廣泛地應用于中壓領域,如,絕緣子、互感器、固封極柱等等,所以不僅這些元器件要進行局部放電測試,裝配而成的整機也要進行相應測試,防止電場發(fā)生變化對局部放電的影響加劇。
目前正在修訂的《GB 3906 –200X 3.6~40.5kV交流金屬封閉開關設備和控制設備》明確提出:對于現(xiàn)有的 3.6~40.5kV交流金屬封閉開關設備和控制設備要進行局部放電的測量,就是要發(fā)現(xiàn)有機絕緣在應用過程中所產生的消極影響,以便從工藝、結構上進行改進,以便提供可靠的產品。
3 結論
對于目前環(huán)境(空氣)的惡化,和環(huán)氧樹脂等有機材料的大量采用,考慮到工頻耐受電壓可以有效地發(fā)現(xiàn)電氣設備的一些絕緣缺陷,有針對性地提出了中壓開關設備的出廠絕緣試驗項目應該增加為:沖擊耐壓試驗、工頻耐壓試驗、局部放電測試。
參考文獻:
〔1〕GB /T11022-1999 高壓開關設備和控制設備標準的共用技術要求;
〔2〕GB 3906 –200X 3.6~40.5kV交流金屬封閉開關設備和控制設備
〔3〕周澤存等編,高電壓技術(第二版),北京,中國電力出版社,2004