NAWJD AI助推无局放耐压试验成套装置的新发展

关键词： 无局放试验变压器；工频耐压试验；高电压试验技术；SF6绝缘；高电压试验变压器耐压成套装置，充气式试验变压器，高电压试验变压器耐压成套装置，高电压试验变压器成套装置，充气式交直流试验变压器，充气试验变压器

AI助推无局放耐压试验成套装置的新研究成果表述

摘要

随着特高压输电、新能源发电、电力电子装备及电工产品的快速发展，电力设备绝缘性能评价技术正向高精度、高可靠性和智能化方向迈进。局部放电试验作为评价电气设备绝缘状态的重要手段，其检测精度和试验电源质量直接决定试验结果的可靠性。针对传统油浸式高压试验设备存在体积大、重量重、局部放电背景值高、现场适应性差等问题，研发了一种基于SF₆气体绝缘技术的工频无局放高电压耐压试验成套装置。该设备采用新型绝缘结构设计、低局放电磁场控制技术及高压屏蔽工艺，实现了高电压输出条件下极低局部放电量的稳定运行，为变压器、互感器、电缆、GIS、开关设备及新能源电气装备提供高质量试验电源。本文系统阐述了设备研发背景、局部放电理论基础、关键技术创新及工程应用成果。

一、研究背景

在电力系统中，绝缘系统的可靠性直接关系到电网运行安全。

近年来，随着我国电网向超高压、特高压方向发展，大容量变压器、高压电缆、GIS组合电器、换流阀设备等电力装备对绝缘性能提出了更高要求。

实践表明：绝大多数绝缘故障并非瞬间击穿形成，而是由局部放电长期发展演变而来。

因此，在设备出厂试验、交接试验及状态检修过程中，局部放电检测已成为评价绝缘系统健康状态的重要依据。

依据国际标准：

* IEC 60270《高压试验技术——局部放电测量》

* IEC 60060《高电压试验技术》

* GB/T 7354《局部放电测量》

* JB/T 9641《试验变压器技术条件》

均对局部放电试验电源提出严格要求：试验电源本身产生的局部放电量必须远低于被试品允许局放水平。因此，高品质无局放高压试验设备成为现代高压试验领域的重要研究方向。

二、局部放电理论基础

2.1 局部放电定义

局部放电（Partial Discharge，PD）是指：

绝缘系统内部或表面局部区域发生的不击穿现象。

其特点为：

* 放电范围有限

* 未形成完整导电通道

* 不会立即导致绝缘失效

* 长期作用将加速绝缘老化

局部放电主要表现为：

气隙放电

绝缘内部气泡产生电离。

放电

电场集中区域产生电晕。

表面放电

沿绝缘表面形成放电通道。

悬浮电位放电

金属悬浮部件引起局部电场畸变。

2.2 局部放电对设备的危害

局部放电会产生：

* 高频电脉冲

* 紫外辐射

* 臭氧

* 热效应

* 化学分解产物

长期作用将导致：

* 绝缘介质老化

* 树枝状放电发展

* 绝缘击穿

* 设备故障停运

统计表明：约70%以上的高压设备绝缘故障与局部放电活动密切相关。

因此，局部放电检测被誉为：电气设备绝缘系统的“CT扫描”。

三、无局放高压试验电源研发需求

局部放电试验过程中，若试验电源自身产生放电，则会导致：

* 背景噪声升高

* 测量误差增大

* 无法判断被试品真实放电量

* 试验结果失真

因此必须采用：无局放试验变压器

要求：

* 放电量极低

* 电场均匀

* 输出波形稳定

* 绝缘裕度高

通常要求：

* 试验电压下局放量≤5pC

* 部分设备要求≤2pC

四、新型无局放高电压耐压试验装置研发成果

4.1 SF₆气体绝缘技术创新

研发团队经过多年研究，将SF₆气体绝缘技术引入试验变压器领域。

SF₆具有：

* 介电强度

* 优异灭弧能力

* 良好热稳定性

* 不燃烧

* 不助燃

其绝缘强度约为空气的：2.5～3倍

因此显著提高设备绝缘水平。

4.2 新型高压绝缘结构设计

设备采用：

* 多级圆柱框式铁芯

* 高强度绝缘筒

* 塔式连续绕组结构

高压绕组采用：QZ型漆包导线连续绕制工艺。

其优势：

* 电场分布均匀

* 消除局部效应

* 减少电晕放电

* 降低杂散电容

从源头控制局部放电产生。

4.3 无局放电场优化技术

研发过程中应用：三维电场仿真分析

通过有限元分析软件建立：

* 绕组模型

* 套管模型

* 屏蔽结构模型

实现：

* 电场均匀化设计

* 场强控制

* 电位梯度优化

显著降低局放发生概率。

4.4 轻量化结构成果

与传统油浸式设备相比：设备重量降低：20%～60%

实现：

* 现场运输方便

* 安装效率提升

* 维护成本降低

特别适用于：

* 电网现场交接试验

* 变电站预防性试验

* GIS现场检测

* 电缆耐压试验

五、工频耐压与局部放电联合试验技术

现代绝缘评价通常采用：

阶段局部放电试验

检测：

* 起始放电电压(PDIV)

* 熄灭电压(PDEV)

* 放电量(pC)

判断绝缘缺陷。

第二阶段

工频耐压试验施加规定工频电压。

考核：

* 绝缘强度

* 耐受能力

* 运行可靠性

两种试验结合可实现：

定量评价局放水平分析。定性评价绝缘耐压能力验证。形成完整绝缘状态评估体系。

六、设备工作原理

装置主要由：

* 调压系统

* 无局放试验变压器

* 高压测量系统

* 局部放电检测系统

* 安全保护系统组成。

输入电源经自耦调压器升压后进入试验变压器一次侧。

依据电磁感应原理：

高压绕组输出工频高压。

当进行局放试验时：

输出纯净工频交流电压。

当进行直流耐压试验时：

通过内置高压硅堆整流及滤波系统获得稳定直流高压。

实现：

* 工频交流耐压

* 直流耐压

* 局部放电试验一体化功能。

七、工程应用成果

目前该系列无局放高电压试验装置已广泛应用于：

* 电力科研院所

* 实验室

* 高压电器制造企业

* 电缆生产企业

* 变压器制造企业

* 新能源装备研发机构

成功完成：

* GIS局放试验

* 电力电缆局放检测

* 电容器局放试验

* 互感器局放试验

* 变压器感应耐压及局放试验等多种高压试验项目。

设备运行结果表明：

* 输出电压稳定

* 背景噪声低

* 局放测量精度高

* 现场适应能力强

获得用户广泛认可。

八、结论

局部放电是高压电气设备绝缘劣化和故障发展的重要前兆，无局放高压试验电源则是保证局部放电检测准确性的核心基础设备。基于SF₆气体绝缘技术研发的新一代工频无局放高电压耐压试验成套装置，通过优化绝缘结构、电场分布和屏蔽设计，实现了高电压、低局放、高可靠性的技术目标。

该成果不仅满足现代电力设备对高品质试验电源的需求，而且推动了我国高电压试验技术向智能化、轻量化、高精度方向发展，为输变电装备制造、状态检修及新能源电力装备检测提供了可靠的技术支撑。