第二节 高压电气设备的安全要求
一、绝缘材料的电气性能
电阻率、介电常数、介质损耗、耐压强度，老化性能都是绝缘材料的电气性能指标，具体见表3-3和表3-4所示数值。
表3-3 气体和液体电介质的基本电气性能
续表
*0℃、106Hz下测得。
表3-4 固体电介质基本电气性能
①试验电源频率106Hz。
②试验电源频率103Hz。
③常态试验值。
二、高压输变电设备的绝缘要求
国标规定的高压输变电设备的绝缘配合适用于额定电压3～220kV三相交流电力系统中使用的下列户外及户内输变电设备，且仅包括相对地绝缘：电力变压器、并联电抗器、消弧线圈和电磁式电压互感器等变压器类；断路器、隔离开关、负荷开关、接地短路器、熔断器、限流电抗器、电流互感器、全封闭组合电器和组合电器等高压电器类；耦合电容器（包括电容式电压互感器）和并联电容器类；高压电力电缆；电气瓷绝缘、穿墙套管；避雷器瓷套。
该标准规定的绝缘水平，仅用于下列使用条件下运行的设备：最高空气温度不超过40℃；安装地点的海拔不超过1000m。对于拟用于环境空气温度高于40℃的设备，其外绝缘在干燥状态下的试验电压应取该标准的额定耐受电压值乘以温度校正系数Kt，有：
Kt＝1＋0.003T
式中 T——高于40℃的温度值，℃。
对于拟用于海拔高于1000m，但不超过4000m处的设备的外绝缘及干式变压器的绝缘，其试验电压应按该标准规定耐受电压乘以海拔校正系数K。，有：
式中 H——安装地点的海拔高度，m。
（一）绝缘水平
3～220kV电压范围内输变电设备的基准绝缘水平列于表3-5中。
表3-5 3～220kV输变电设备的基准绝缘水平（kV）
注 1.用于15kV及20kV电压等级的发电机回路的设备，其额定短时工频耐受电压一般提高1～2级。
2.对于额定短时工频耐受电压，干试和湿试选用同一数值。
*仅用于变压器类设备的内绝缘。
（1）在不接地架空线的系统和工业装置中，系统中性点经消弧线圈接地，只在特定系统中安装适当的过电压保护装置。
（2）在只经变压器直接接到架空线上的系统和工业装置中，变压器低压侧的电缆每相对地电容至少为0.05μF，当电缆对地电容不足时，应尽量靠近变压器接线端增设附加电容器，使每相总电容达0.05μF，并应用适当的避雷器保护。
设备的绝缘水平与设备的类型有关。各类输变电设备的绝缘水平可根据具体情况，选取与变压器相同或比变压器高一些的绝缘。
根据以上原则和表3-5，规定了3～220kV各类设备的雷电冲击耐受电压、短时工频耐受电压和操作冲击耐受电压，分别列于表3-6至表3-7。表3-8列出了电力变压器中性点的绝缘水平。
表3-6 3～220kV输变电设备的雷电冲击耐受电压（kV）
注 1.对高压电力电缆，是指在热状态下的耐受电压值。其雷电冲击耐受电压值应不超过相应电压等级中所列最高值。如需要更高的绝缘水平，可用更高电压等级的电缆。
2.对应于220kV变压器。耐受电压为950kV的高压电器的冲击耐压值，对老型号的产品可取为850kV，但对该标准颁发后改型的产品，必须取950kV。
3.目前220kV电磁式电压互感器主要采用950kV的水平。
*仅用于变压器类设备的内绝缘。
表3-7 3～220kV输变电设备的1min工频耐受电压（kV，有效值）
注 斜线上的数值适用于该类设备的外绝缘。斜线下的数值适用于该类设备的内绝缘。
*仅用于电磁式电压互感器的内绝缘。
表3-8 电力变压器中性点绝缘水平（kV）
注 特殊中性点的绝缘水平，由用户和制造厂协商确定。
（二）过电压保护装置
绝缘配合应考虑过电压保护装置的特性。可以根据设备的电压等级、重要性、供电中断的后果等因素选用不同型式的保护装置，以限制作用于设备的过电压，降低对设备绝缘水平的要求。通常选用避雷器、放电间隙等做过电压保护装置。
三、泄漏电流
泄漏电流是线路或设备在外加电压作用下，流经绝缘部分的电流。在交接验收工作中，同步发电机、35kV及以上的变压器和断路器、电力电缆、部分电工安全用具应按规定进行泄漏电流试验。
（1）油浸电力变压器泄漏电流试验的试验电压见表3-9。泄漏电流约在数十至数百μA之间。其值随着温度和电压的升高而增大。
表3-9 变压器泄漏电流试验电压标准（kV）
（2）断路器泄漏电流试验的试验电压为40kV，泄漏电流不得大于10μA。
（3）电力电缆泄漏电流试验可参考表3-10所列数值。试验时，泄漏电流应稳定，不得急剧上升。
表3-10 电缆泄漏电流
加直流电压于被试物时，漏导电流保持不变，使充电电流随着时间的增长而逐渐衰减至零，因此，一般加压1min，待稳定后读数。
四、介质损耗
介质损耗试验即介质损耗角正切值tgδ试验。如图3-1所示，δ是绝缘材料功率因数角的余角，tgδ是绝缘材料中有功电流Ir与无功电流In的比值，即：
图3-1 tgδ示意图
当绝缘材料轻微受潮，老化或有局部缺陷时，有功电流Ir明显增加。因为Ir《In，所以尽管Ir明显增加，总电流I变化不大。就是说，tgδ比总电流I能更好地反映绝缘质量。因此，只在要求高的场合才进行介质损耗试验。
在交接验收试验中，35kV及以上的变压器、互感器、油断路器应进行介质损耗试验。
变压器tgδ的允许值见表3-11。电压互感器tgδ的允许值见表3-12，电流互感器的tgδ在20℃时，35kV的不应大于3%（胶纸电容式套管的不应大于2.5%）；60～220kV的不应大于2%。35kV多油断路器的tgδ在20℃时不应大于5.5%。绝缘油的tgδ，新油及再生油70℃时不应大于0.5%；运行中的油70℃时不应大于2%。
表3-11 变压器tgδ允许值（%）
表3-12 电压互感器tgδ允许值（%）
如测量时的温度与出厂试验温度不一致，则应按表3-13换算后再作比较。
表3-13 tgδ温度换算系数
除上面介绍的各项绝缘试验外，对于高压产品，有的还要进行淋雨试验，有的还要进行局部放电试验。对于绝缘材料，还包括电阻率测量、介电常数测量、击穿强度测量、耐电弧性能试验和老化试验。其中，大部分试验所用设备和方法与耐压试验基本相同，故不予重复。
五、高压电器长期工作时的发热限定
额定电压3kV及以上，交流频率为50Hz的长期工作制电器，包括断路器、隔离开关、组合电器、封闭式组合电器、金属封闭开关设备、负荷开关、高压接触器等应符合下列要求：
（1）电气设备的正常使用环境条件规定为：周围空气温度不高于＋40℃，海拔不超过1000m。当电气设备使用在周围空气温度高于＋40℃（但不高于＋60℃）时，在符合表3-14规定的最高允许温度下，允许降低负荷长期工作。推荐周围空气温度每增高1K，减少额定电流负荷的1.8%。
当电器设备使用环境条件为风速小于0.5m/s，日照强度大于0.1W/cm2，周围空气温度＋40℃时，其长期工作电流负荷应降低到额定负荷的80%。当电气设备使用在周围空气温度低于＋40℃时，在符合表3-14规定的最高允许温度下，允许过负荷长期工作。推荐周围空气温度每降低1K，可增加额定电流负荷的0.5%，但其最大过负荷不得超过额定电流负荷的20%。
当电气设备使用在海拔超过1000m（但不超过4000m）且最高周围空气温度为＋40℃时，制造厂应按表3-14规定的允许温升，每超过100m（以海拔1000m为起点）降低0.3%。
表3-14 电气设备各部位允许温升
续表
①相同零件、材料及介质其属于表3-14中所列的几种不同类别时，其最高允许温度和温升按各类别中最低值考虑。
②表3-14中数值不适用于处于真空中的零件和材料。
③封闭式组合电器、金属封闭开关设备等外壳的最高允许温度和温升由其相应的标准规定。
④以不损害周围的绝缘材料为限。
⑤当动、静触头有不同镀层时，其允许温度和温升应先取表3-14中允许值较低的镀层之值。
⑥涂、镀触头，在按电器的相应标准进行下列试验后，接触表面仍应保留镀层，否则按裸触头处理。
a）关合试验和开断试验（如果有的话）。
b）热稳定试验。
c）机械寿命试验。
⑦当两种不同镀层的金属材料紧固联结时，允许温升值以较高者计。
⑧其值应根据材料的特性来决定。
⑨此值不受所联外部导体端子涂镀情况的影响。
⑩以油的上层部位为准。
⑾当采用低闪点的油时，其温升值的确定应考虑油的汽化和氧化作用。
⑿以不损害材料之弹性为限。
⒀绝缘材料的耐热分级按现行国标的规定执行。
⒁对不需要考虑发热对机械强度影响的铜、铜合金、铝、铝合金最高允许温度既不高于所接触的绝缘材料的最高允许
温度亦不得高于本表中序号8项b所规定的值。
⒂耐热等级超过H级者以不导致周围零件损坏为限。
⒃表3-14中的裸铜合金和裸铝合金是指铜基和铝基合金，均不包括粉末冶金件，粉末冶金件的最高允许温度由制造厂
在产品技术条件中规定。
当电气设备使用地点的海拔和最高周围空气温度符合表3-15的条件时，由于周围空气温度降低值足够补偿海拔对温升的影响，其额定电流值可以保持不变。
表3-15 电气设备在海拔高度使用的允许温度
（2）电器中各零件、材料及介质的最高允许温度及温升不应超过表3-14中所规定的数值。
空气和SF6用作高压电器产品的介质时，其长期工作时的最高允许温度和温升不需限制。
（3）当电器各部分的温升不超过表3-14规定时，电器应能正常工作。