某电缆试验现场,200kV直流高压发生器正在做110kV电缆的直流耐压试验。电压升到120kV的时候,控制箱"啪"的一声跳了,过流保护灯亮。操作员按了复位重新升压,结果到118kV又跳了。两次几乎在同一个位置,现场气氛一下子紧张起来——是电缆有问题,还是仪器出了故障?

现场直流高压发生器电缆耐压试验接线
现场直流高压发生器电缆耐压试验接线

第一步:开路试验排除试品问题

先怀疑试品。把高压端从电缆上拆下来悬空做开路升压——电缆有问题的话,开路应该能稳稳升到额定电压。结果开路升到90kV又跳了,电缆排除。

再查放电棒、均压球、高压引线毛刺和周围接地体,用红外测温扫了一遍倍压筒表面,没有局部发热点,绝缘子也没有爬电痕迹。矛头指向仪器本身。

直流高压发生器倍压筒顶部均压球
直流高压发生器倍压筒顶部均压球

第二步:控制箱里找答案——误判还是真过流?

过流跳闸有两种可能:真过流,或者保护电路误动作。量了电流采样回路关键电阻,阻值都正常;把过流保护整定值调大一档再升压,还是在同一电压点跳。说明不是误判,确实有真实过流。

开路状态下正常泄漏电流只有几百微安到几毫安,达不到保护动作值。过流从哪来?倍压筒内部——高压整流硅堆和储能电容串联,某一级硅堆击穿或电容漏电,等效内阻下降,电流就会变大。而且这种故障电压低时不明显,升到阈值突然恶化,和"60%额定电压就跳"对得上。

拆开倍压筒:硅堆软击穿的典型特征

不拆机也能判断:分别量每节倍压筒的正反电阻,正常硅堆正向小、反向大,正反都偏小就是击穿。第二节倍压筒正反电阻都只有几兆欧(正常应在几百兆欧以上)。拆开一看,那一级整流硅堆表面有细微裂纹,管芯发黑。

典型的软击穿——低电压下PN结还能凑合,反向漏电流略大;电压一高漏电流急剧增大,发热进一步破坏结面,恶性循环,最后整机跳闸。这种故障用万用表量正反电阻就能初步判断,正常硅堆正向几千欧、反向几百兆欧以上,正反都只有几兆欧就是击穿了。

原因可能是用完没等冷却就装箱、没充分放电,冷热交替加残余电荷加速了硅堆老化,也不排除器件本身早期缺陷。

换件修复后的三个现场提醒

换同型号高压整流硅堆,同节均压电阻一起换——击穿时的大电流可能冲击串联元件。重装后空载升到200kV,全程稳,泄漏电流不到1mA,电缆耐压试验顺利完成。

三条经验记一下:跳闸后别反复复位升压,跳两次还不行就停下来查,反复硬顶可能把软击穿顶成彻底击穿,甚至烧坏倍压筒里的电容;开路试验一分钟就能定位是试品还是仪器问题,高压端悬空还跳,直接查仪器;倍压筒存放别糊弄,用完充分放电、冷却再装箱,潮湿地区定期通电驱潮,硅堆和电容能用得久。

倍压筒内部故障建议联系正规直流高压发生器维修机构,维修后须做完整耐压和泄漏测试才能投用。

作者:周工(工业设备采购顾问)

安全提示:直流高压试验属于高压危险作业,须由持证人员严格按照电业安全工作规程执行。试验前检查接地可靠性,试验区域设置围栏和警示牌,试验完毕充分放电后方可接触。本文为技术经验分享,不替代专业培训和规程要求。

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