摘要:本文针对绝缘摇表可发现配网线路上的部分故障,但无法发现于击穿电压较高的非贯穿性故障的问题,在分析介质击穿原理基础上,通过对比交、直流耐压试验方法,提出了将直流耐压测试应用于故障查找的方案,计算出了合适的测试电压值,通过分级加压法消除了吸收现象带来的误判。实践证明,直流耐压测试可有效发现击穿电压较高的非贯穿性故障,同时可作为送电前的“最终确认”,大大提高了故障查找的效率。
0 引言
受电、热、机械力和环境等因素影响,绝缘介质会逐渐老化,最终导致击穿,击穿通道的贯穿程度不同,其击穿电压也不同。查找故障的传统方法为使用绝缘摇表检测绝缘电阻大小,但存在击穿通道未贯穿、击穿电压高于摇表输出电压时检测不到故障点的问题。为此,本文提出应用直流耐压测试进行配网故障查找,并对测试电压值、吸收现象的影响进行了分析。
1 击穿原理
1.1固体介质故障模型
经验表明,80%的配网故障都是由绝缘击穿引起的,而配网设备又以固体绝缘居多,固体介质一旦发生击穿就不可逆转。基于固体介质击穿理论,可分析击穿电压对故障查找的影响。在电场作用下,固体介质可等效为由不随外加电压变化的线性电阻R和随外加电压变化的非线性电阻Rk串联组成,如图1所示。Rk的非线性由固体介质的电击穿原理决定。
固体介质的伏安特性曲线如图2所示。当外加电压较低时,主要是离子电导起作用,电压和电流呈线性关系(区域1);电压逐渐增加,在某个范围内仍是离子电导起作用,但电压电流呈非线性关系(区域2);电压继续增加,超过某一界限后,电子电导开始起作用,此时电压电流可近似采用线性模型代替,但是等值电阻已急剧降低为很小(区域3)。
图1中,介质故障回路等效为如下分段模型:
式中,g1、g2、u1、u2为常数;k1、k2、k3、k4为待定系数。
当电压小于u2时,回路电阻(1 /g1)为两个线性电阻的串联,Rk为线性;电压大于u1而小于u2时,可简化为二阶多项式构成的非线性函数,此时介质发生电离,非线性电阻Rk随电压升高而减小,回路电阻也随电压升高而减小;当电压大于u2时,固体介质内部存在的少量带电粒子作剧烈运行,与固体介质晶格结点上的原子发生碰撞电离,形成电子崩,导致介质击穿,回路电阻主要由尺决定(通常情况下R很小),g2近似等于1/R,u2为介质的击穿电压。