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

一、高壓試驗中電壓極性的研究依據(jù)

  目前我國和世界上多數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)國家都具有2250KV的試驗變壓器，個別國家的試驗變壓器的電壓已達(dá)到3000KV。而對于直流高壓試驗的電壓極性的研究，其基本理論依據(jù)是什么？適用范圍多大？對于這些問題，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)時他把兩個直立的玻璃筒插入一堆濕黏土中。然后,在玻璃筒中注滿水,并插入金屬電極。當(dāng)加上電勢時，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。這種在外加電場作用下，液體通過多孔固體的運動現(xiàn)象，稱為電滲，是膠體常見的電動現(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。在外加電場作用下，液體對固體就發(fā)生相對移動。在羅伊斯的觀察中，由于電勢為負(fù)極性時水面升高,故可判定水是帶正電的，相反，黏土粒子是帶負(fù)電的。

高壓試驗中存在的電滲現(xiàn)象也可以通過簡單的電滲裝置進(jìn)行模擬。先將一根銅線在素?zé)赏餐饷姝h(huán)繞幾圈作為外電極，瓷筒里面灌注蒸餾水，然后插入銅線作內(nèi)電極，再往瓷筒兩電極間施加300～400V的直流電源，就會發(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關(guān)，反過來改變電源的電壓極性，就會發(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。上述實驗現(xiàn)象表明：在不同極性電壓作用下，水能通過多孔固體（如黏土、素?zé)赏?、油浸紙等）向不同方向運動。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、直流高壓試驗的電壓極性試驗分析

  高壓電流的運行流量數(shù)據(jù)值對比表明，電纜線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始的。我們可以根據(jù)電滲現(xiàn)象原理來對此進(jìn)行解釋，電纜線或變壓器絕緣材料中的水分在電場作用下帶正電，當(dāng)電纜芯或變壓器繞組施加正極性電壓時，絕緣材料中的水分被其排斥而滲向外皮或外殼，使其水分含量相對減小，繼而導(dǎo)致泄漏電流減小；電纜芯或變壓器繞組施加負(fù)極性電壓時，絕緣中的水分被其吸引而滲過絕緣材料向電纜芯或變壓器繞組移動，使其絕緣材料中的高場強區(qū)的水分相對增大。我們通過分析可以得出如下結(jié)論：

（一）直流高壓試驗中電壓極性對新的電纜和變壓器泄漏電流的測量結(jié)果無影響。因為新電纜和變壓器的絕緣基本沒有受潮，所含的水分甚微，在電場作用下，電滲現(xiàn)象很弱，故而在正、負(fù)極性試驗電壓下的泄漏電流會相同。

（二）直流高壓試驗中電壓極性對舊電纜和變壓器泄漏電流的測量結(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)極性試驗電壓進(jìn)行泄漏電流量測算較為嚴(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?。?lt;10MA），且電滲現(xiàn)象不明顯，當(dāng)直流高壓試驗引線的電暈電流不可忽視時，以采用正極性直流試驗電壓為宜。這是因為直流高壓試驗施加正極性電壓時，引線的起始電暈電壓比負(fù)極性為高。高壓引線對地電場可用典型的棒板電極等效，實測棒—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減弱，而使負(fù)棒附近的電場增強。

  由此導(dǎo)致外加的直流高壓試驗的電壓極性不同時，高壓引線的電暈電流是不同的。表一列出了在不同極性試驗電壓下，高壓引線電暈電流的測量結(jié)果。由表可見，40KV下的電暈電流負(fù)極性較正極性高出50%-80%，這對泄漏電流較小的電力設(shè)備泄漏電流測量結(jié)果將有舉足輕重的影響，有時甚至導(dǎo)致出現(xiàn)負(fù)值現(xiàn)象。同時，可以得到結(jié)論:加40KV負(fù)極試驗電壓時,線端為刷狀的空載泄漏電流比在同樣電壓下測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中引線部分的電極不同所致，特別是引線端頭電暈電流影響。

  電力設(shè)備的高壓試驗是一項高技術(shù)復(fù)雜工程，它涉及管理模式、評估技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)、診斷技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析、人員素質(zhì)等多個方面，同時，由于高壓試驗工作環(huán)境的非凡性，這就要求參試人員增強對電氣試驗的熟悉程度，提高試驗技術(shù)水平，克服各種主客觀因素帶來的影響，從各種角度理解高壓試驗的中必須解決的測量泄漏電流和直流耐壓試驗的問題。