高壓試驗(yàn)是電力設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)的重要試驗(yàn)項(xiàng)目，它包括測(cè)量泄漏電流和直流耐壓試驗(yàn)。我國(guó)最新的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》(DC/T596- 1996)中對(duì)直流高壓試驗(yàn)的電極性有明確的規(guī)定：“在進(jìn)行直流高壓試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)采用負(fù)極接線(xiàn)"。對(duì)于直流高壓試驗(yàn)中電壓極性問(wèn)題，也是直流高壓試驗(yàn)研究者共同關(guān)心的問(wèn)題，鑒于此，本論文試圖對(duì)高壓試驗(yàn)中電壓的極性展開(kāi)研究，以期為高壓試驗(yàn)的工程應(yīng)用提供可供借鑒的方法與經(jīng)驗(yàn)。

一、高壓試驗(yàn)中電壓極性的研究依據(jù)

  目前我國(guó)和世界上多數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都具有2250KV的試驗(yàn)變壓器，個(gè)別國(guó)家的試驗(yàn)變壓器的電壓已達(dá)到3000KV。而對(duì)于直流高壓試驗(yàn)的電壓極性的研究，其基本理論依據(jù)是什么？適用范圍多大？對(duì)于這些問(wèn)題，本文作者根據(jù)多年的研究結(jié)果提出用電滲現(xiàn)象來(lái)解釋。什么是電滲現(xiàn)象？這是F.羅伊斯在1809年觀察到的，當(dāng)時(shí)他把兩個(gè)直立的玻璃筒插入一堆濕黏土中。然后,在玻璃筒中注滿(mǎn)水,并插入金屬電極。當(dāng)加上電勢(shì)時(shí)，負(fù)極處的水面升高,正極處的水面卻降低,而且在正極處還吸上了一些懸浮的黏土。這種在外加電場(chǎng)作用下，液體通過(guò)多孔固體的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，稱(chēng)為電滲，是膠體常見(jiàn)的電動(dòng)現(xiàn)象之一。電滲現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于多孔固體在與液體接觸的交界面處，因吸附離子或本身的電離而帶電荷，液體則帶相反電荷。在外加電場(chǎng)作用下，液體對(duì)固體就發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。在羅伊斯的觀察中，由于電勢(shì)為負(fù)極性時(shí)水面升高,故可判定水是帶正電的，相反，黏土粒子是帶負(fù)電的。

高壓試驗(yàn)中存在的電滲現(xiàn)象也可以通過(guò)簡(jiǎn)單的電滲裝置進(jìn)行模擬。先將一根銅線(xiàn)在素?zé)赏餐饷姝h(huán)繞幾圈作為外電極，瓷筒里面灌注蒸餾水，然后插入銅線(xiàn)作內(nèi)電極，再往瓷筒兩電極間施加300～400V的直流電源，就會(huì)發(fā)現(xiàn)如下現(xiàn)象：如將外電極接通電源負(fù)極，內(nèi)電極接通電源正極，便可以看到水從素?zé)赏矁?nèi)往外滲出；若借助電極性變換開(kāi)關(guān)，反過(guò)來(lái)改變電源的電壓極性，就會(huì)發(fā)現(xiàn)瓷筒里面的水不但停止?jié)B出，而且連瓷筒表面的水也向瓷筒內(nèi)滲入。上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明：在不同極性電壓作用下，水能通過(guò)多孔固體（如黏土、素?zé)赏病⒂徒埖龋┫虿煌较蜻\(yùn)動(dòng)。這種現(xiàn)象也就是所謂的電滲現(xiàn)象，這也就是解釋為什么測(cè)量泄漏電流要用負(fù)極性電壓作為研究的理論基礎(chǔ)。

二、直流高壓試驗(yàn)的電壓極性試驗(yàn)分析

  高壓電流的運(yùn)行流量數(shù)據(jù)值對(duì)比表明，電纜線(xiàn)或變壓器等油浸式電力設(shè)備的絕緣材料，其受潮通常是從外皮或外殼附近開(kāi)始的。我們可以根據(jù)電滲現(xiàn)象原理來(lái)對(duì)此進(jìn)行解釋?zhuān)娎|線(xiàn)或變壓器絕緣材料中的水分在電場(chǎng)作用下帶正電，當(dāng)電纜芯或變壓器繞組施加正極性電壓時(shí)，絕緣材料中的水分被其排斥而滲向外皮或外殼，使其水分含量相對(duì)減小，繼而導(dǎo)致泄漏電流減?。浑娎|芯或變壓器繞組施加負(fù)極性電壓時(shí)，絕緣中的水分被其吸引而滲過(guò)絕緣材料向電纜芯或變壓器繞組移動(dòng)，使其絕緣材料中的高場(chǎng)強(qiáng)區(qū)的水分相對(duì)增大。我們通過(guò)分析可以得出如下結(jié)論：

（一）直流高壓試驗(yàn)中電壓極性對(duì)新的電纜和變壓器泄漏電流的測(cè)量結(jié)果無(wú)影響。因?yàn)樾码娎|和變壓器的絕緣基本沒(méi)有受潮，所含的水分甚微，在電場(chǎng)作用下，電滲現(xiàn)象很弱，故而在正、負(fù)極性試驗(yàn)電壓下的泄漏電流會(huì)相同。

（二）直流高壓試驗(yàn)中電壓極性對(duì)舊電纜和變壓器泄漏電流的測(cè)量結(jié)果有明顯的影響，這是電滲現(xiàn)象所致。絕緣油紙受潮越嚴(yán)重，-dc與+dc的差別越顯著,所以采用負(fù)極性試驗(yàn)電壓進(jìn)行泄漏電流量測(cè)算較為嚴(yán)格，也更易于發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備中絕緣油紙存在的絕緣方面的缺陷。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)某些電力設(shè)備，如110KV及以上的少油斷路器，由于其本身的泄漏電流值較小（<10MA），且電滲現(xiàn)象不明顯，當(dāng)直流高壓試驗(yàn)引線(xiàn)的電暈電流不可忽視時(shí)，以采用正極性直流試驗(yàn)電壓為宜。這是因?yàn)橹绷鞲邏涸囼?yàn)施加正極性電壓時(shí)，引線(xiàn)的起始電暈電壓比負(fù)極性為高。高壓引線(xiàn)對(duì)地電場(chǎng)可用典型的棒板電極等效，實(shí)測(cè)棒—板電極的起始電暈電壓U0，負(fù)極性和正極性分別為2.25KV和4KV，即U-0<U+0。這是由于棒極附近正空間電荷的影響。正空間電荷使緊貼正棒附近的電場(chǎng)減弱，而使負(fù)棒附近的電場(chǎng)增強(qiáng)。

  由此導(dǎo)致外加的直流高壓試驗(yàn)的電壓極性不同時(shí)，高壓引線(xiàn)的電暈電流是不同的。表一列出了在不同極性試驗(yàn)電壓下，高壓引線(xiàn)電暈電流的測(cè)量結(jié)果。由表可見(jiàn)，40KV下的電暈電流負(fù)極性較正極性高出50%-80%，這對(duì)泄漏電流較小的電力設(shè)備泄漏電流測(cè)量結(jié)果將有舉足輕重的影響，有時(shí)甚至導(dǎo)致出現(xiàn)負(fù)值現(xiàn)象。同時(shí)，可以得到結(jié)論:加40KV負(fù)極試驗(yàn)電壓時(shí),線(xiàn)端為刷狀的空載泄漏電流比在同樣電壓下測(cè)得的少油斷路器的泄漏電流還要大。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是高壓試驗(yàn)中引線(xiàn)部分的電極不同所致，特別是引線(xiàn)端頭電暈電流影響。

  電力設(shè)備的高壓試驗(yàn)是一項(xiàng)高技術(shù)復(fù)雜工程，它涉及管理模式、評(píng)估技術(shù)、監(jiān)測(cè)技術(shù)、診斷技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析、人員素質(zhì)等多個(gè)方面，同時(shí)，由于高壓試驗(yàn)工作環(huán)境的非凡性，這就要求參試人員增強(qiáng)對(duì)電氣試驗(yàn)的熟悉程度，提高試驗(yàn)技術(shù)水平，克服各種主客觀因素帶來(lái)的影響，從各種角度理解高壓試驗(yàn)的中必須解決的測(cè)量泄漏電流和直流耐壓試驗(yàn)的問(wèn)題。