中压开关设备的出厂绝缘试验

 1 前言

  目前国内所用的中压开关设备,出厂绝缘试验合格的判定标准一般为工频电压试验合格与否

〔1〕。在现场安装后,交接绝缘试验合格的判定依据一般也为工频电压试验合格与否

〔2〕。所以工频绝缘试验为中压开关设备的出厂例行性试验,对于在中压领域量大面广的空气绝缘开关设备更是如此。

  但是随着工业的发展和环境的恶化,空气污染越发严重,中压开关设备的绝缘事故频繁发生。

  随着新材料的广泛采用,也暴露出了一些问题,如环氧树脂等有机绝缘材料在中压开关设备上大量使用后,在运行过程中,频繁引发绝缘事故。

  所以,原有的出厂绝缘测试项目已经无法满足现有的使用需要,必须进行修订。

  2 目前的产品在使用过程中暴露出来的问题

  2.1.冲击耐压能力不足产生绝缘击穿

  某公司2005年供与西北某地的ZN12-40.5型真空断路器在运行过程中,发生了绝缘击穿烧毁现象。

  经专家分析,发现是由于该断路器的绝缘结构过于薄弱,过电压耐受能力较低造成。经过对其绝缘结构改进后(相间加装绝缘隔板),在相同的运行条件试验下,试品正常。

  在西安国家高压电器检测中心进行产品型式试验期间,发现一个普遍现象:开关设备,尤其是中压空气绝缘开关设备,在进行绝缘试验(工频耐压试验和冲击耐压试验)时,工频很容易通过,而冲击比较难通过。 信息来自:输配电设备网

  对试品绝缘结构采取加强措施,如电气间隙的增加,采用复合绝缘等,绝缘强度得到很大增强,绝缘试验很顺利的通过。

  试验结果再次表明了:电气设备绝缘水平由作用于设备上的最大工作电压、雷电过电压及操作过电压三者中最严重的一种所决定;在220kV及以下系统中,电气设备的绝缘水平由雷电过电压决定。〔3〕

  鉴于此,根据目前中压开关设备,特别是空气绝缘的中压开关设备的运行现状,建议应该将冲击试验(雷电冲击耐压试验)作为设备出厂试验以及交接试验时的一个强制性项目,以保证设备运行安全的可靠性。

  现在有许多专家和企业已经认识到了这一点,国外的一些知名企业也已经将冲击耐受电压作为出厂常规性试验项目。希望这种做法能得到推广。

  2.2.局部放电对开关设备的绝缘影响

  某公司近年供与西北某地的ZW-40.5型真空断路器频繁出现CT运行电晕声较大的现象。

  在现场进行工频耐压试验,发现:未经运行的产品,工频耐压合格;已经运行的产品,有个别已经发生工频击穿。

  经过局放测试后,发现故障断路器局部放电量严重超过相关标准要求,未经运行的产品也有局部放电量超标现象。

  该型断路器所配置的CT为环氧树脂浇注而成,由于环氧树脂有机绝缘属于固体绝缘,其在浇注的过程中可能会存在缺陷,导致在电场作用下发生在绝缘体内局部区域中的放电现象,而绝缘体整体部分并未发生贯穿性放电,仍然保持绝缘性能,即产生局部放电现象。

  由于局部放电分散地发生在极微小的空间内,所以几乎并不影响当时整体绝缘物的击穿电压,但是在长期运行过程中,导致发生绝缘显著劣化的现象,发展到一定程度,就可能导致绝缘物的击穿。

  所以断路器在出厂进行工频耐压试验时,顺利通过,但在现场运行一段时间后,由于局部放电现象的存在,导致了绝缘劣化,产生绝缘事故。

  最后决定将同一类型的断路器所配用CT全部更换,并要求:CT出厂局放合格,装配整机后局放合格。

  这批断路器经过整改后,在该地运行至今,尚未发现任何异常现象,表现良好。

  局部放电作为绝缘试验的一个项目,对于有机绝缘结构,应该作为电工产品的例行性试验项目,以保证不导致因局部放电而发生绝缘显著劣化的现象。

  随着环氧树脂的应用越来越广泛地应用于中压领域,如,绝缘子、互感器、固封极柱等等,所以不仅这些元器件要进行局部放电测试,装配而成的整机也要进行相应测试,防止电场发生变化对局部放电的影响加剧。

  目前正在修订的《GB 3906 –200X 3.6~40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》明确提出:对于现有的 3.6~40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备要进行局部放电的测量,就是要发现有机绝缘在应用过程中所产生的消极影响,以便从工艺、结构上进行改进,以便提供可靠的产品。

  3 结论

  对于目前环境(空气)的恶化,和环氧树脂等有机材料的大量采用,考虑到工频耐受电压可以有效地发现电气设备的一些绝缘缺陷,有针对性地提出了中压开关设备的出厂绝缘试验项目应该增加为:冲击耐压试验、工频耐压试验、局部放电测试。

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