摘要:文章介绍了高压设备、超高压输电线路的相关高压试验常用设备和试验内容(输变电设备电气绝缘、电晕干扰、带电作业和对变压器进行的高压冲击试验等)，探讨了工频高压试验设备和冲击高压试验设备的选型，对比了新、旧试验标准。
关键词：高压试验设备；试验选型；要求标准
1高压试验内容
高压试验通常是在电力部门的高电压试验基地内完成。试验基地主要由高压试验大厅、高压试验小厅、污秽试验室等组成。
试验大厅主要完成330kV及330kV以下输变电设备的电晕干扰、电气绝缘、带电作业等试验，110kV/31. 5MVA变压器的高压冲击试验以及中性点工频耐压试验。其主要的试验项目有:
(1)输变电设备内、外绝缘工频耐压试验。
(2)输变电设备内、外绝缘雷电全波及截波冲击耐压
试验。
(3)输变电设备外绝缘在淋雨条件下的工频耐压试验。
(4)输变电设备外绝缘在干、湿条件下的操作冲击耐受试验。
(5)输变电设备局部放电试验及介质损失角正切值的
测量。
(6)输变电设备起始电晕电压及无线电干扰试验。
(7)输电线路及变电站设备外绝缘间闪络事故分析。
(8)输电导线、金具、绝缘子的电晕电压试验。
(9)输电线路中空气间隙安全距离研究。
(10)带电作业安全距离研究及带电作业工具耐压试
验。
试验小厅主要完成ll0kV及110kV以下输变电设备的绝缘相关试验。其主要试验项目有:
(1)输变电设备内、外绝缘工频耐压试验。
(2)输变电设备内、外绝缘在雷电冲击条件下的耐压试验。
(3)输变电设备局部放电试验以及介质损失角正切值测量。
(4)输变电设备起始电晕电压和无线电干扰试验。
污秽试验室完成330kV及330kV以下绝缘子及相关设备的交流污闪试验。其主要试验项目有:
(1)运行中被污染时，绝缘子及相关设备在蒸发雾、清水雾湿润条件下的交流闪络电压试验。
(2)人工污染后，绝缘子及相关设备在蒸发雾、清水雾湿润条件下的交流闪络电压试验。
2高压试验设备选型
2.1工频高压试验设备
工频高电压由高电压试验变压器产生，作用于被试电气设备的绝缘时可考核其在长时间工作电压和瞬间内部过电压条件下的绝缘能力；同时，高电压试验变压器还可对高压输电线路的气体绝缘间隙、静电感应、电晕损耗等项目进行试验研究。
高电压试验室采用的工频试验变压器电压值需满足内部过电压要求，因此试验变压器的工频输出电压将远超电力变压器标称电压。工频试验变压器额定电压为:
Un = k1k2k3Umax=1005kV
式中，Un为工频试验变压器的额定电压，k V； k1为考虑变压器长期运行后绝缘老化的安全系数，取1.1；k2为考虑变压器串级运行电压分布不均匀的系数，取1.05；k3为考虑外绝缘放电等研究性试验的绝缘裕度系数，取1. 3；U max为最高试验电压，k V, 330kV等级产品最高工频干/湿耐受电压为669kV(考虑海拔高度影响)。
工频试验变压器额定电流为:
In=Umax W C * 10-9
式中,In为工频试验变压器的额定电流，A； C为试品的工频电容和试验变压器本体、高压引线等的杂散电容之和。对于330kV等级套管、避雷器或绝缘子，其电容量一般不大于1 000 pF，杂散电容一般不大于1 OOOpF，故C取2 OOOpF，计算可得In=0. 42A。考虑研究性试验的绝缘裕度系数k3 =1. 3，则In=0. 55A。
目前所选变压器为绝缘筒式两级串联试验变压器，每级额定电压为500kV，两级串联额定电压可达1 OOOkV,能够满足在高原地区进行330kV及以下电压等级产品的干/湿耐受试验和放电研究试验的要求。考虑到今后更高电压等级产品的试验需要，预留1台500kV串级试验变压器的位置。
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绝缘筒式两级串联试验变压器主要技术参数如下:
(1)局部放电量，在80%UH下大于10 pC。
(2)电压分布不均匀度不大于5%。
(3)额定电压、电流条件下，可运行30min（环境温度）；2/3额定电压、电流条件下，可以连续运行。
(4)上级阻抗电压为4.7%，下级阻抗电压为3.42%,
串级时为10.3 % 。
(5)波形畸变率小于3%。
(6)其余参数符合ZBK41006-93《试验变压器》规定。
2.2冲击电压试验设备
电力输电线路及相关设备常会受到由雷电、操作、瞬变过程等引起的高压冲击。因此，除了对设备进行常规的工频过电压试验外，还要进行高压冲击试验，以检验设备绝缘耐受过电压的能力。试验电压的波形可以分为雷电冲击全波、操作冲击电压波、截波。
冲击电压发生器额定电压为:
Un = k1k2k3Umax/η=2 745～3 050kV
式中，Ｕn为冲击电压发生器的额定电压，k V；k1为考虑冲击电压发生器长期工作后绝缘老化的安全系数，取1.1；k2为考虑各级充电电压分布不均匀的系数，取1. 05 ；k3为考虑外绝缘放电等研究性试验的绝缘裕度系数，取1. 3 ；η为冲击电压发生器的效率，雷电冲击时取0.8，操作冲击时取0. 65 ；U max为最高试验电压，雷电冲击时取1 625kV，操作冲击时取1 188kVo
冲击电压发生器冲击电容为:
C1=(5～10)Ｃ２=10 000～ 20 OOO p F
式中，C２为负荷电容，包括试品的入口电容、分压器的入口电容及发生器本体、高压引线等的对地杂散电容。试品的入口电容一般不超过700pF，分压器的入口电容一般约为300pF，杂散电容约为1 OOO p F，故Ｃ２取2 OOO p F。
按照实际经验，闪络试验时，若主电容较小，会不利于电弧通道的形成，且弧压降较大，放电电压偏高，试验数据误差将增大。因此冲击电压发生器多采用较大的冲击电容，一般使Cｎ值大于0.03pF。
冲击电压发生器产生冲击电压波，用于设备耐受大气过电压和操作过电压时绝缘性能的试验。所选的冲击电压发生器额定电压3 600kV，能产生雷电冲击电压全波、截波、操作冲击电压波。
该发生器为环氧支柱塔式组合结构，由充电装置、本体、陡波装置、截波装置、控制装置、测量设备等组成。充电装置包括恒流装置、可控硅(晶闸管)、充电变压器、保护电阻、高压硅堆、自动接地装置、直流电阻分压器；本体则是不对称充电方式，将波头、波尾电阻分散至各级回路中形成高效率的放电回路。
该冲击电压发生器为可以产生多种波形的成套装置，自动化程度高，操作方便，试验结果可靠性及准确度高。其主要技术参数如下:
(1)额定级电压为200kV，最大充电电流为100mA。
(2)输出电压波形。
(3)在不同额定电压和一定负荷电容时，能产生±1.2/50us的雷电冲击全波及±250/2 500us的操作冲击电压波。
(4)利用多球截波装置能获得2～5us的雷电冲击电压截波，截波时间分散性的标准偏差不小于150ns。
(5)在2/3额定电压以上，充放电每2min进行1次，可连续运行；在2/3额定电压以下，充放电每1 min进行1次，可连续运行。
(6)在不同负荷电容下配备一定的冲击电容，产生1. 2/50us的雷电冲击全波及250/2 500us操作冲击电压波时，利用系数分别不小于0.85,0.7。
3高压试验相关标准
GB/T 16927.1-1997根据IEC60-1:1989《高电压试验技术，第一部分:一般试验要求》进行修订，在技术内容及编写规则上都和IEC标准保持一致，同时用GB/T16927.1-1997《高电压试验技术，第一部分:一般试验要求》取代GB 311.2-3-83《高电压试验技术，第一部分:一般试验条件和要求；第二部分:试验程序》。和旧版本相比，新标准在技术上汲取了现代高电压技术在放电机理方面的研究成果，修正了大气校正因数，并且增加了人工污秽试验，同时保持了原标准中的试验程序。国际标准IEC60 -1的采用使我国的高电压试验技术与国际保持了一致性，为技术经济交流提供了便利。
4结束语
高压试验设备是超高压输电线路进行相关试验研究的工具，以此为基础的高压试验内容包括了对输变电设备电气绝缘、点电晕干扰、带电作业和对变压器进行的高压冲击试验等；同时，新的试验相关标准汲取了新的研究成果，使我国的试验技术与国际接轨。
参考文献：
[1] 廖银娟.高压电气试验设备现状分析及技术改进[J].技术与市场. 2011(10).
[2] 罗国敏.针对高压电气试验设备现状分析及技术改进[J].科技展望.2016(16).
论文作者:李想
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/18
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