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完善高压试验以适用于特高压领域 交流或直流电压试验对输电线路绝缘子

October 30, 2015 • HV/HP Testing / 高压/高能试验, 最近文章汇总

在过去的约100年间, 高压试验经历了令人瞩目的发展, 迫使必须不断适用于新技术。 回顾最早期的输电线路仅使用交流或直流电压试验对绝缘子以及电力设备进行检 验。事实上, 直到经过了一段时间之后才开始重视绝缘配合, 这主要是因为缺乏对 绝缘设备上雷击或冲击强度的信息。所以, 采用了基于现场经验以及专家提出的观 点的经验方法。但造成的其中一个问题是, 但凡遭遇雷击, 经过上述试验验证的高 压输电线路绝缘子便显露出了运行中的缺陷。 解决方法是通过增加更多的伞盘提高绝缘子串的绝缘强度。这种方法有助于提高 线路的可靠性, 但却为变电站带来了更多的问题, 例如, 某些设备发生故障, 特别是 变压器。显然有必要从雷电冲击的角度验证高压绝缘子以及其他设备的表现, 这意 味着冲击电压发生器变得不可缺少。1915年, Peek进行了首次高压冲击试验, 但 直到1924年Erwin Otto Marx发明了冲击电压发生器后冲击试验才取得了真正 的进展。‘Marx发生器’能够从相对较低的直流电压供电中产生高电压冲击波。 当然, 很难定义正确代表雷击造成的复杂的过电压的冲击波形。事实上, 美国的 AIEE于1931年提出了多种不同形状的冲击波, 并最终统一为ASA C68/1-1953标 准中所选的1.5/40μs冲击波, 这一标准尽可能考虑了既具有代表性也切实可行。 欧洲也进行了与此并行的发展过程。IEC之后总结了所有提案, 达成了将1.5/50μs 冲击波形标准化的共识 (IEC 60标准1962)。 20世纪下半叶, 人们开始发展超高压输电系统。这很快凸显出绝缘子与其他设备 的另一个薄弱环节, 即在严酷运行环境下, 例如下雨或湿润污秽下的外绝缘问题。 仅仅使用交流 (干与湿) 和雷击试验来验证绝缘子并不能保证设备的运行性能足够 可靠。随着更高电压系统下操作过电压产生的负面影响相对增多这一事实, 人们认 识到了操作过电压 (SO) 所起的作用。电力公司与生产厂家携手进行了仔细的研 究, 目的是分析操作过电压的波形。经过大量讨论之后, 双指数250/2500μs冲击 波形被选为超高压范围的代表, 并且于1973年形成标准, 收入IEC60的修订稿中。 这为我们在使用标准雨时, 提供了验证干燥与湿润情况下设备绝缘性能的方法。 在世界各地的大型实验室中, 也对绝缘子在直流与交流电压下的污秽特 性进行了研究。在研究过程中, 很快就在盐雾法的支持者与其它方法 (在 实验开始前, 对样品进行涂污) 的支持者之中引起了争论。在1973年IEC60 的修订稿中, 最终规定了污秽试验预处理方法的标准, 接着, 在1975年与 1993年分别规定了交流(IEC 507)与直流(IEC 61245)污秽试验的标准。 IEC60系列 (目前已到IEC60060) 的第三版于2010年面世。但是, 用于特 高压时很快显露出了某些缺陷。因此, CIGRE D1.36工作组“特高压设备 电介质试验的特殊要求”应运而生, 在对这些标准的再修订期间给予IEC 相关的支持。在特高压应用中尤其值得特别关注以下方面: • 由于试验回路的电感较大以及试验过程中设备的容升效应, 要产生满足标准要 求的LI波形非常困难; • 现有标准的LI与SI冲击波形在特高压领域的代表性; • 鉴于试验样品尺寸大且施加电压高, 在现有的规定误差范围内, 雨闪试验的可行性; • 现有的方法是否适用于大气修正。 最新得到的结论将很快收入CIGRE手册中, 并作为IEC60060下一个修订版的基础。

与上述过程相同的问题可能会一直持续下去。例如,  由于种种优点,  相较于假设永远不会明显老化的无机陶瓷绝缘材料,  有机复合绝缘 ( 即材料会出现老化)  的应用

日益增多。到目前为止,  大多数高压试验针对评估全新的设备,  并且假设陶瓷绝缘子在运行期间的性能不会出现显著的变化。因此,  对于那些由有机材料制成的组件来说,  高压试验或许不再同样有效。事实上,  很多绝缘子即便通过了所有必须的全新型式试验,  其现场运行情况却不尽如人意。

或许,  目前我们面前最大的挑战之一是:由于有机材料的绝缘性能会随着时间而改变,  因此需要成功地定义哪些高压试验能够有效地评价有机材料的长期性能。

Alberto Pigini

pigini@ieee.org

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