摘要:本文通過一些實(shí)例闡述了現(xiàn)有出廠絕緣試驗(yàn)對產(chǎn)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(jī)材料的大量采用,有針對性地提出了中壓開關(guān)設(shè)備的出廠絕緣試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)該增加為:沖擊耐壓試驗(yàn)、工頻耐壓試驗(yàn)、局部放電測試。
1 前言
目前國內(nèi)所用的中壓開關(guān)設(shè)備,出廠絕緣試驗(yàn)合格的判定標(biāo)準(zhǔn)一般為工頻電壓試驗(yàn)合格與否
〔1〕。在現(xiàn)場安裝后,交接絕緣試驗(yàn)合格的判定依據(jù)一般也為工頻電壓試驗(yàn)合格與否
〔2〕。所以工頻絕緣試驗(yàn)為中壓開關(guān)設(shè)備的出廠例行性試驗(yàn),對于在中壓領(lǐng)域量大面廣的空氣絕緣開關(guān)設(shè)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(yán)重,中壓開關(guān)設(shè)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(jī)絕緣材料在中壓開關(guān)設(shè)備上大量使用后,在運(yùn)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(xiàng)目已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有的使用需要,必須進(jìn)行修訂。
2 目前的產(chǎn)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(chǎn)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(yùn)行過程中,發(fā)生了絕緣擊穿燒毀現(xiàn)象。
經(jīng)專家分析,發(fā)現(xiàn)是由于該斷路器的絕緣結(jié)構(gòu)過于薄弱,過電壓耐受能力較低造成。經(jīng)過對其絕緣結(jié)構(gòu)改進(jìn)后(相間加裝絕緣隔板),在相同的運(yùn)行條件試驗(yàn)下,試品正常。
在西安國家高壓電器檢測中心進(jìn)行產(chǎn)品型式試驗(yàn)期間,發(fā)現(xiàn)一個普遍現(xiàn)象:開關(guān)設(shè)備,尤其是中壓空氣絕緣開關(guān)設(shè)備,在進(jìn)行絕緣試驗(yàn)(工頻耐壓試驗(yàn)和沖擊耐壓試驗(yàn))時,工頻很容易通過,而沖擊比較難通過。 信息來自:輸配電設(shè)備網(wǎng)
對試品絕緣結(jié)構(gòu)采取加強(qiáng)措施,如電氣間隙的增加,采用復(fù)合絕緣等,絕緣強(qiáng)度得到很大增強(qiáng),絕緣試驗(yàn)很順利的通過。
試驗(yàn)結(jié)果再次表明了:電氣設(shè)備絕緣水平由作用于設(shè)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(yán)重的一種所決定;在220kV及以下系統(tǒng)中,電氣設(shè)備的絕緣水平由雷電過電壓決定!3〕
鑒于此,根據(jù)目前中壓開關(guān)設(shè)備,特別是空氣絕緣的中壓開關(guān)設(shè)備的運(yùn)行現(xiàn)狀,建議應(yīng)該將沖擊試驗(yàn)(雷電沖擊耐壓試驗(yàn))作為設(shè)備出廠試驗(yàn)以及交接試驗(yàn)時的一個強(qiáng)制性項(xiàng)目,以保證設(shè)備運(yùn)行安全的可靠性。
現(xiàn)在有許多專家和企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識到了這一點(diǎn),國外的一些知名企業(yè)也已經(jīng)將沖擊耐受電壓作為出廠常規(guī)性試驗(yàn)項(xiàng)目。希望這種做法能得到推廣。
2.2.局部放電對開關(guān)設(shè)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(yùn)行電暈聲較大的現(xiàn)象。
在現(xiàn)場進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn),發(fā)現(xiàn):未經(jīng)運(yùn)行的產(chǎn)品,工頻耐壓合格;已經(jīng)運(yùn)行的產(chǎn)品,有個別已經(jīng)發(fā)生工頻擊穿。
經(jīng)過局放測試后,發(fā)現(xiàn)故障斷路器局部放電量嚴(yán)重超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,未經(jīng)運(yùn)行的產(chǎn)品也有局部放電量超標(biāo)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(jī)絕緣屬于固體絕緣,其在澆注的過程中可能會存在缺陷,導(dǎo)致在電場作用下發(fā)生在絕緣體內(nèi)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(chǎn)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(nèi),所以幾乎并不影響當(dāng)時整體絕緣物的擊穿電壓,但是在長期運(yùn)行過程中,導(dǎo)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(dǎo)致絕緣物的擊穿。
所以斷路器在出廠進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)時,順利通過,但在現(xiàn)場運(yùn)行一段時間后,由于局部放電現(xiàn)象的存在,導(dǎo)致了絕緣劣化,產(chǎn)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(jī)后局放合格。
這批斷路器經(jīng)過整改后,在該地運(yùn)行至今,尚未發(fā)現(xiàn)任何異常現(xiàn)象,表現(xiàn)良好。
局部放電作為絕緣試驗(yàn)的一個項(xiàng)目,對于有機(jī)絕緣結(jié)構(gòu),應(yīng)該作為電工產(chǎn)品的例行性試驗(yàn)項(xiàng)目,以保證不導(dǎo)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(yīng)用越來越廣泛地應(yīng)用于中壓領(lǐng)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(jìn)行局部放電測試,裝配而成的整機(jī)也要進(jìn)行相應(yīng)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(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》明確提出:對于現(xiàn)有的 3.6~40.5kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備要進(jìn)行局部放電的測量,就是要發(fā)現(xiàn)有機(jī)絕緣在應(yīng)用過程中所產(chǎn)生的消極影響,以便從工藝、結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn),以便提供可靠的產(chǎn)品。
3 結(jié)論
對于目前環(huán)境(空氣)的惡化,和環(huán)氧樹脂等有機(jī)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(shè)備的一些絕緣缺陷,有針對性地提出了中壓開關(guān)設(shè)備的出廠絕緣試驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)該增加為:沖擊耐壓試驗(yàn)、工頻耐壓試驗(yàn)、局部放電測試。
參考文獻(xiàn):
〔1〕GB /T11022-1999 高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求;
〔2〕GB 3906 –200X 3.6~40.5kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備
〔3〕周澤存等編,高電壓技術(shù)(第二版),北京,中國電力出版社,2004