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电力设备预防性试验的现状和进展
时间：2021-01-14
预防性试验是电力设备运行和维护工作中一个重要环节，是保证电力设备安全运行的有效手段之一。多年来，电力部门和大型工矿企业的高压电力设备基本上都是按照原电力部颁发的《电力设备预防性试验规程》(以下简称《规程》)的要求进行试验的，对及时发现、诊断设备缺陷起到重要作用。
1996年原电力部对《规程》近行了修订，修订后的电力行业标准DL/T 596—1996《电力设备预防性试验规程》已于1997年正式颁发实施。
《规程》修订沿革
《规程》自50年代至今40年中，先后共进行过5次修订，技术比较成熟。前两个版本在内容和格式方面比较“苏联化”，1985年和1996年版开始逐步“中国化”了。
《规程》内容广泛，实际上有的内容已经超出预防性试验的范围，就其性质来说，属运行维护范畴。因此有人曾建议名称改用“电力设备维护试验规程”。这里的“维护”一词包含了预防性维护、预知性维护和消缺性维护，与《规程》的实际内容比较相符，但考虑到习惯上对“维护”一词理解较窄．而"预防性试验”又用惯了，最后仍沿用老名称。
《规程》内容概要
《规程》分章规定了各种常用电力设备的试验项目、试验周期和技术要求。这些试验项目综合了近代基本诊断技术。按专业来说，分属于电气、化学、机械等技术领域，其中大部分是电气试验项目。
按试验性质来说，试验项目可分为4类。
1．定期试验 即预防性试验。这是为了及时发现设备潜在的缺陷或隐患，每隔一定时间对设备定期进行的试验。例如油中溶解气体色谱分析、绕组直流电阻、绝缘电阻、介质损耗因数、直流泄漏、直流耐压、交流耐压、绝缘油试验等。
2．大修试验 指大修时或大修后做的检查试验项目。除定期试验项目外，还需作：穿心螺栓绝缘电阻、局部放电、油箱密封试验、断路器分合闸时间和速度、电动机间隙等试验．其中有些是纯属于机械方面的检查项目。
3．查明故障试验 指定期试验或大修试验时，发现试验结果有疑问或异常，需要进一步查明故障或确定故障位置时进行的一些试验，或称诊断试验。这是在“必要时”才进行的试验项目。例如：空载电流、短路阻抗、绕组频率响应、振动、绝缘油含水量和油介损、压力释放器、氧化锌避雷器工频参考电压试验等。
4．预知性试验 这是为了鉴定设备绝缘的寿命，搞清被试设备的绝缘是否还能继续使用一段时间，或者是否需要在近期安排更换而进行的试例如：发电机或调相机定子绕组绝缘老化鉴定、变压器绝缘纸(板)聚合度、油中糠醛含量试验等。
由上述可见、《规程》所列的不少试验项目，确已超出定期预防性试验的范围。
试验项目、周期的确定和技术要求的由来
各类设备(如变压器、电容器、SF6开关设备、支持绝缘子等)的试验项目和试验周期，由设备运行的可靠性和安全情况，决定是否需要增减或修改。
技术要求的来源和依据，大体上可归纳成两类：
1．由电力系统绝缘配合设计出发制定交流耐压试验电压标准；
2．不少技术要求是由试验经验的积累，经统计分析确定，并经多年实践．逐步修改、完善的(如介损、泄漏电流、吸收比等的技术要求)。
试验结果的分析和判断
《规程》着重指出，对试验结果应进行综合分析和判断。也就是一般应进行下列三步：第一步应与历年各次试验结果比较；第二步与同类型设备试验结果比较；第三步对照《规程》技术要求和其他相关试验结果，进行综合分析，特别注意看出缺陷发展趋势，作出判断。
综合分析、判断有时有一定复杂性和难度，而不是单纯地、教条地逐项对照技术要求(技术标准)。特别当试验结果接近技术要求限值时(尚未超标)，更应考虑气候条件的影响、测量仪器可能产生的误差以及甚至要考虑操作人员的技术素质等因素。综合分析、判断的准确与否．在很大程度上决定于判断者的工作经验、理论水平、分析能力和对被试设备的结构特点，采用的试验方法、测量仪器及测量人员的素质等的了解程度。
根据综合分析，一般可对设备作出判断结论：合格、不合格或对设备有怀疑。对不合格的，应及时进行检修。为了能做到有重点地或加速处理缺陷，应根据设备结构特点，尽量做部件的分节试验，以进一步查明缺陷的部位或范围。对有怀疑或异常、一时不易确定是否合格的设备．应采用缩短试验周期的措施，或在良好天气下、或在温度较高时进行复测，来监视设备可疑缺陷的变化趋势，或验证过去测量的准确性。
近十多年来国内外的进展
近十多年来我国电力设备预防性试验工作，在试验方法、试验项目和试验仪器等方面有了不少进展。现分别举例叙述如下：
1．基本绝缘试验项目
传统的基本绝缘试验项目，如绝缘电阻、直流泄漏电流、介损、直流耐压和交流耐压试验等试验方法基本不变，仅有少数改进：
(1)绝缘电阻试验项目中，发现变压器吸收比试验不够完善，不少新出厂或检修烘燥后容量较大的变压器，绝缘电阻绝对值较高，但吸收比(R60"/R15")偏小，疑为不合格。经研究后采用国际上广泛采用的极化指数试验(R600"/R60")后，就易于作出明确判断，因此《规程》中增列了极化指数的试验项目。
从介质理论来分析，吸收比试验时间短(仅60s)，复合介质中的极化过程刚处于开始阶段，远没有形成基本格局，尚不能全面反映绝缘的真实面貌，故吸收比结果不够准确；极化指数试验时问为600s(10min)，介质极化过程虽末完成，但已初步接近基本格局，故能较准确地反映绝缘受潮情况。从技术发展历史来看，工业发达国家从40年代至今都一直采用极化指数试验，不采用吸收比试验。
(2)改进在电场干扰下测量设备介损时的抗干扰方法。如采用电子移相抵消法和异频法等新方法，且操作方便，提高了工作效率，但另一种采用电源倒向和自动计算的方法在干扰较大时，误差仍较大。
(3)6—35kV中压橡塑绝缘电力电缆(指聚氯乙烯绝缘、交联聚乙烯绝缘和乙丙橡胶绝缘电缆)，取消了投运后的直流耐压试验项目，代之以测量外护套和内衬层的绝缘电阻。
这是因为高幅值直流电压在宏观上会降低橡塑电缆绝缘寿命，不少直流耐压试验合格的橡塑电缆在运行中发生击穿事故，这已在理论和国内外的运行实践中证实。但对于35kV及以下纸绝缘电缆，多年经验表明，直流耐压试验仍是行之有效的预防性试验项目，能发现许多消在缺陷，故还应继续执行。
(4)交流耐压试验中，对大容量试品(如SF6组合电器、大型发电机等)采用工频串联谐振方法的日渐增多。
(5)总结数十年的经验表明，电力变压器的定期试验项目首先应是油中溶解气体的色谱分析。绝大部分的变压器缺陷都是从色谱分析发现的。这次修订《规程》时，把色谱分析列为电力变压器的首位试验项目。
2．大修和查明故障试验项目
在这方面先后增加了一些试验项目，举例如下：
(1)35kV固体环氧树脂绝缘的电流互感器增做局部放电试验；
(2)220kV及以上电力变压器大修后，做局部放电试验；
(3)电力变压器出口短路后，做变压器绕组频率响应试验，以检测绕组是否变形；
(4)在需要时做变压器油中含水量、油中含糠醛量和绝缘纸板聚合度试验，后两项试验的目的在于决定是否需要更换绝缘；
(5)氧化锌避雷器如果直流电压试验或交流阻性电流测试不合格，应做交流工频参考电压试验，以作出进一步判断。
3．测量仪器和试验设备的改进
这些年来国内生产的测量仪器和试验设备有了较多的改进，有的逐步走向数字化、微机操作化、自动化或半自动化，提高了测量精度和工作效率，促使应用了数十年的老仪器逐步更新换代。例如：
(1)出现了数字兆欧表，能自动计时，并能显示吸收比值和极化指数值，兼有自动放电功能。
(2)高压直流电压试验设备更趋完善。功率和电压等级均有提高，采用数字式和指针式并用表计，读数方便、准确、易于判别。
(3)出现了多种新颖的绝缘介损失角测试仪(有新式的M型试验电路和测量电压、电流相角差的电路多种)。大多用微机控制或自动计算，数字显示。抗干扰性能也有显著改进，提高了测量精度和工作简捷性，促使QS1高压电桥逐步淘汰。
(4)广泛使用新式数字式交直流高压分压器，使现场能方便地直接测量高压侧电压，能直接显示“交流电压峰值/√-2”的数值或有效值。
(5)生产了多种供大容量试品交流耐压试验用的串联谐振试验装置。
(6)测量大型电力变压器绕组直流电阻的仪器，解决了五柱式三角绕组的测量问题，采用微机控制，提高了稳流性能，显著缩短了测量时间。
(7)新开发的有载分接开关特性测试仪和高压开关测试仪，采用数字存储电子示波器的原理，显示波形和测量值，并打印出来，成为成套专用仪器。
(8)国产的电力变压器绕组变形测试仪，性能较好。
(9)氧化锌避雷器自动测试仪、变压器变比和接线组别自动测试仪、接触电阻测量仪、绝缘油介质强度自动测试器等，都有了改进。
几个工业发达国家电力公司的预防性试验工作，从整体上来看，试验项目较少，有的试验周期较长。关于绝缘方面的基本试验与我国相似，这些项目一般都由电力公司自己做。一些查明故障用的特殊试验项目(如局部放电定位、绕组变形试验等)，则委托专业试验单位或制造厂做。
国外采用的试验方法和项目，有的与我国习惯做法不尽相同，例如他们习惯于对氧化锌和普阀式(碳化硅)避雷器做介质损耗测量。实际上是对氧化锌避雷器测量5～10KV交流电压下阻性电流的损耗。此法应用得很广泛。而我国习惯于做直流电导电流1mA下电压试验。国外有的对避雷器做局部放电试验，或测量无线电干扰，发现了不少缺陷。有的对有间隙的避雷器做冲击放电电压试验。对大型电动机，广泛做直流泄漏和直流耐压试验，而不做交流耐压试验等。
国外电流公司试验班组在基本试验项目方面采用的试验仪器与我国相似，但工业发达国家的仪器和试验设备的先进性和微机化、自动化方面则优于我国，相应的测量精度也高些，有的还配备红外照相机、携带式通讯设备、笔记本电脑(有的附有分析、诊断试验数据用的"专家系统")、手提电话、传真附件和打印机等，能将重要的试验结果和发现的问题在现场向上级汇报，请求指示。
国外试验班组一般都有专用的试验用汽车。部分较重的试验设备，如交、直流耐压试验设备、介损仪、电缆故障测寻设备等固定在车上，不用搬上搬下。用轻便的高压铜轴电缆引向被试设备。
纵观国内外电力部门预防性试验工作的进展过程，从试验项目和试验周期来看，凡是一个国家生产的电力设备产品质量较好的，运行中注意维护，运行可靠性较高的，这个国家规定的试验项目就较少，试验周期也较长，有的甚至对某些设备不做试验。
目前我国电力设备质量和运行维护水平正处于逐步提高的过程，新颁发实施的DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》中，已经适当精简了部分试验项目，有的设备的试验周期也有所延长，但试验项目还是偏多的，周期也较短，有待于进一步提高。
1996年原电力部对《规程》近行了修订，修订后的电力行业标准DL/T 596—1996《电力设备预防性试验规程》已于1997年正式颁发实施。
《规程》修订沿革
《规程》自50年代至今40年中，先后共进行过5次修订，技术比较成熟。前两个版本在内容和格式方面比较“苏联化”，1985年和1996年版开始逐步“中国化”了。
《规程》内容广泛，实际上有的内容已经超出预防性试验的范围，就其性质来说，属运行维护范畴。因此有人曾建议名称改用“电力设备维护试验规程”。这里的“维护”一词包含了预防性维护、预知性维护和消缺性维护，与《规程》的实际内容比较相符，但考虑到习惯上对“维护”一词理解较窄．而"预防性试验”又用惯了，最后仍沿用老名称。
《规程》内容概要
《规程》分章规定了各种常用电力设备的试验项目、试验周期和技术要求。这些试验项目综合了近代基本诊断技术。按专业来说，分属于电气、化学、机械等技术领域，其中大部分是电气试验项目。
按试验性质来说，试验项目可分为4类。
1．定期试验 即预防性试验。这是为了及时发现设备潜在的缺陷或隐患，每隔一定时间对设备定期进行的试验。例如油中溶解气体色谱分析、绕组直流电阻、绝缘电阻、介质损耗因数、直流泄漏、直流耐压、交流耐压、绝缘油试验等。
2．大修试验 指大修时或大修后做的检查试验项目。除定期试验项目外，还需作：穿心螺栓绝缘电阻、局部放电、油箱密封试验、断路器分合闸时间和速度、电动机间隙等试验．其中有些是纯属于机械方面的检查项目。
3．查明故障试验 指定期试验或大修试验时，发现试验结果有疑问或异常，需要进一步查明故障或确定故障位置时进行的一些试验，或称诊断试验。这是在“必要时”才进行的试验项目。例如：空载电流、短路阻抗、绕组频率响应、振动、绝缘油含水量和油介损、压力释放器、氧化锌避雷器工频参考电压试验等。
4．预知性试验 这是为了鉴定设备绝缘的寿命，搞清被试设备的绝缘是否还能继续使用一段时间，或者是否需要在近期安排更换而进行的试例如：发电机或调相机定子绕组绝缘老化鉴定、变压器绝缘纸(板)聚合度、油中糠醛含量试验等。
由上述可见、《规程》所列的不少试验项目，确已超出定期预防性试验的范围。
试验项目、周期的确定和技术要求的由来
各类设备(如变压器、电容器、SF6开关设备、支持绝缘子等)的试验项目和试验周期，由设备运行的可靠性和安全情况，决定是否需要增减或修改。
技术要求的来源和依据，大体上可归纳成两类：
1．由电力系统绝缘配合设计出发制定交流耐压试验电压标准；
2．不少技术要求是由试验经验的积累，经统计分析确定，并经多年实践．逐步修改、完善的(如介损、泄漏电流、吸收比等的技术要求)。
试验结果的分析和判断
《规程》着重指出，对试验结果应进行综合分析和判断。也就是一般应进行下列三步：第一步应与历年各次试验结果比较；第二步与同类型设备试验结果比较；第三步对照《规程》技术要求和其他相关试验结果，进行综合分析，特别注意看出缺陷发展趋势，作出判断。
综合分析、判断有时有一定复杂性和难度，而不是单纯地、教条地逐项对照技术要求(技术标准)。特别当试验结果接近技术要求限值时(尚未超标)，更应考虑气候条件的影响、测量仪器可能产生的误差以及甚至要考虑操作人员的技术素质等因素。综合分析、判断的准确与否．在很大程度上决定于判断者的工作经验、理论水平、分析能力和对被试设备的结构特点，采用的试验方法、测量仪器及测量人员的素质等的了解程度。
根据综合分析，一般可对设备作出判断结论：合格、不合格或对设备有怀疑。对不合格的，应及时进行检修。为了能做到有重点地或加速处理缺陷，应根据设备结构特点，尽量做部件的分节试验，以进一步查明缺陷的部位或范围。对有怀疑或异常、一时不易确定是否合格的设备．应采用缩短试验周期的措施，或在良好天气下、或在温度较高时进行复测，来监视设备可疑缺陷的变化趋势，或验证过去测量的准确性。
近十多年来国内外的进展
近十多年来我国电力设备预防性试验工作，在试验方法、试验项目和试验仪器等方面有了不少进展。现分别举例叙述如下：
1．基本绝缘试验项目
传统的基本绝缘试验项目，如绝缘电阻、直流泄漏电流、介损、直流耐压和交流耐压试验等试验方法基本不变，仅有少数改进：
(1)绝缘电阻试验项目中，发现变压器吸收比试验不够完善，不少新出厂或检修烘燥后容量较大的变压器，绝缘电阻绝对值较高，但吸收比(R60"/R15")偏小，疑为不合格。经研究后采用国际上广泛采用的极化指数试验(R600"/R60")后，就易于作出明确判断，因此《规程》中增列了极化指数的试验项目。
从介质理论来分析，吸收比试验时间短(仅60s)，复合介质中的极化过程刚处于开始阶段，远没有形成基本格局，尚不能全面反映绝缘的真实面貌，故吸收比结果不够准确；极化指数试验时问为600s(10min)，介质极化过程虽末完成，但已初步接近基本格局，故能较准确地反映绝缘受潮情况。从技术发展历史来看，工业发达国家从40年代至今都一直采用极化指数试验，不采用吸收比试验。
(2)改进在电场干扰下测量设备介损时的抗干扰方法。如采用电子移相抵消法和异频法等新方法，且操作方便，提高了工作效率，但另一种采用电源倒向和自动计算的方法在干扰较大时，误差仍较大。
(3)6—35kV中压橡塑绝缘电力电缆(指聚氯乙烯绝缘、交联聚乙烯绝缘和乙丙橡胶绝缘电缆)，取消了投运后的直流耐压试验项目，代之以测量外护套和内衬层的绝缘电阻。
这是因为高幅值直流电压在宏观上会降低橡塑电缆绝缘寿命，不少直流耐压试验合格的橡塑电缆在运行中发生击穿事故，这已在理论和国内外的运行实践中证实。但对于35kV及以下纸绝缘电缆，多年经验表明，直流耐压试验仍是行之有效的预防性试验项目，能发现许多消在缺陷，故还应继续执行。
(4)交流耐压试验中，对大容量试品(如SF6组合电器、大型发电机等)采用工频串联谐振方法的日渐增多。
(5)总结数十年的经验表明，电力变压器的定期试验项目首先应是油中溶解气体的色谱分析。绝大部分的变压器缺陷都是从色谱分析发现的。这次修订《规程》时，把色谱分析列为电力变压器的首位试验项目。
2．大修和查明故障试验项目
在这方面先后增加了一些试验项目，举例如下：
(1)35kV固体环氧树脂绝缘的电流互感器增做局部放电试验；
(2)220kV及以上电力变压器大修后，做局部放电试验；
(3)电力变压器出口短路后，做变压器绕组频率响应试验，以检测绕组是否变形；
(4)在需要时做变压器油中含水量、油中含糠醛量和绝缘纸板聚合度试验，后两项试验的目的在于决定是否需要更换绝缘；
(5)氧化锌避雷器如果直流电压试验或交流阻性电流测试不合格，应做交流工频参考电压试验，以作出进一步判断。
3．测量仪器和试验设备的改进
这些年来国内生产的测量仪器和试验设备有了较多的改进，有的逐步走向数字化、微机操作化、自动化或半自动化，提高了测量精度和工作效率，促使应用了数十年的老仪器逐步更新换代。例如：
(1)出现了数字兆欧表，能自动计时，并能显示吸收比值和极化指数值，兼有自动放电功能。
(2)高压直流电压试验设备更趋完善。功率和电压等级均有提高，采用数字式和指针式并用表计，读数方便、准确、易于判别。
(3)出现了多种新颖的绝缘介损失角测试仪(有新式的M型试验电路和测量电压、电流相角差的电路多种)。大多用微机控制或自动计算，数字显示。抗干扰性能也有显著改进，提高了测量精度和工作简捷性，促使QS1高压电桥逐步淘汰。
(4)广泛使用新式数字式交直流高压分压器，使现场能方便地直接测量高压侧电压，能直接显示“交流电压峰值/√-2”的数值或有效值。
(5)生产了多种供大容量试品交流耐压试验用的串联谐振试验装置。
(6)测量大型电力变压器绕组直流电阻的仪器，解决了五柱式三角绕组的测量问题，采用微机控制，提高了稳流性能，显著缩短了测量时间。
(7)新开发的有载分接开关特性测试仪和高压开关测试仪，采用数字存储电子示波器的原理，显示波形和测量值，并打印出来，成为成套专用仪器。
(8)国产的电力变压器绕组变形测试仪，性能较好。
(9)氧化锌避雷器自动测试仪、变压器变比和接线组别自动测试仪、接触电阻测量仪、绝缘油介质强度自动测试器等，都有了改进。
几个工业发达国家电力公司的预防性试验工作，从整体上来看，试验项目较少，有的试验周期较长。关于绝缘方面的基本试验与我国相似，这些项目一般都由电力公司自己做。一些查明故障用的特殊试验项目(如局部放电定位、绕组变形试验等)，则委托专业试验单位或制造厂做。
国外采用的试验方法和项目，有的与我国习惯做法不尽相同，例如他们习惯于对氧化锌和普阀式(碳化硅)避雷器做介质损耗测量。实际上是对氧化锌避雷器测量5～10KV交流电压下阻性电流的损耗。此法应用得很广泛。而我国习惯于做直流电导电流1mA下电压试验。国外有的对避雷器做局部放电试验，或测量无线电干扰，发现了不少缺陷。有的对有间隙的避雷器做冲击放电电压试验。对大型电动机，广泛做直流泄漏和直流耐压试验，而不做交流耐压试验等。
国外电流公司试验班组在基本试验项目方面采用的试验仪器与我国相似，但工业发达国家的仪器和试验设备的先进性和微机化、自动化方面则优于我国，相应的测量精度也高些，有的还配备红外照相机、携带式通讯设备、笔记本电脑(有的附有分析、诊断试验数据用的"专家系统")、手提电话、传真附件和打印机等，能将重要的试验结果和发现的问题在现场向上级汇报，请求指示。
国外试验班组一般都有专用的试验用汽车。部分较重的试验设备，如交、直流耐压试验设备、介损仪、电缆故障测寻设备等固定在车上，不用搬上搬下。用轻便的高压铜轴电缆引向被试设备。
纵观国内外电力部门预防性试验工作的进展过程，从试验项目和试验周期来看，凡是一个国家生产的电力设备产品质量较好的，运行中注意维护，运行可靠性较高的，这个国家规定的试验项目就较少，试验周期也较长，有的甚至对某些设备不做试验。
目前我国电力设备质量和运行维护水平正处于逐步提高的过程，新颁发实施的DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》中，已经适当精简了部分试验项目，有的设备的试验周期也有所延长，但试验项目还是偏多的，周期也较短，有待于进一步提高。
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