簡述高電壓與絕緣技術的新發展

南方電網國際有限責任公司 唐書欣

由于受到各種外在條件和內在條件的影響，電氣設備長期暴露于自然環境中，若是維護不當，勢必會造成電氣設備故障乃至發生安全問題，可見強化絕緣技術是實現電氣系統運行穩定、保障電力系統質量的關鍵[1]。由于電介質具備不可分離性，從而造成高電壓缺少鮮明的界限劃分，使得絕緣體與高電壓之間形成密切的整體。若是想要確保電氣設備在電力系統運行中的穩定性，勢必要深入研究高電壓與絕緣技術，綜合考量高電壓設備外絕緣技術。

1 高電壓設備的外部絕緣技術范圍與材料

在施工作業中，大多數電氣設備都直接顯露在自然環境下，這種現象將會導致電氣設備長期裸露在空氣中，所以這一部分被稱作外絕緣范疇。根據外絕緣所處的環境，可再次將其詳細劃分成為戶外設備外絕緣與室內設備外絕緣。使用高電壓設備外絕緣材料時，由于電工陶瓷使用時間久遠且受到外部環境影響較小，所以在電力企業中獲得廣泛青睞。此外，電氣設備具有極好的電氣性能，在一定溫度下電工陶瓷還會表現出極好的穩定性。但是電工陶瓷受到其自身性質的影響較大，從而造成材料的抗沖擊能力以及可伸性能力都相對較差，這主要是因為電工陶瓷在使用中不能夠從容應對污泥以及雨水等問題。在最近這些年，電力工作者以及研究人員在開發與研究絕緣材料領域持續投入大量的物力資源和財力資源，與我國實際情況相結合，需要對絕緣材料進行改良，保證我國高電壓設備在絕緣領域中獲得顯著成就。

通過持續性的對復合絕緣結構材料進行研發，已經逐漸成為高電壓外絕緣材料研究的重要方向[2]。復合絕緣材料在電氣性能領域中表現出其所具備的優點和缺點，在很大程度上為絕緣技術發展提供支持。為了切實保障復合絕緣材料在電氣工程中的積極作用發揮出來，仍舊在日后的工作中強化完善與改進的力度，進而可以更好的達到高電壓設備對外絕緣材料所提出的要求。

2 高電壓外絕緣面臨的問題

電力系統中的絕大多數設備都在空氣中裸露著，相比較于室內的絕緣設備而言，戶外結緣設備更是存在著很大的問題，導致在實際運行中經常性的出現故障，所以在高電壓外絕緣技術研究中，戶外絕緣設備研究更為重要。戶外絕緣設備在使用中所面臨的問題基本上可以劃分為七個方面。

第一，戶外絕緣設備在雷雨天氣環境下運行，時常性的受到雷雨過電壓影響；第二，失誤操作電力系統而導致的電力系統出現過電壓現象；第三，在下雨的時候，在工作電壓之下的高電壓設備出現雨閃現象；第四，外絕緣設備在室外，由于溫度的變化而出現露水凝結，使得在正常的工作電壓環境下出現露閃現象；第五，外絕緣設備長期暴露在室外環境中，其表面位置將會不斷積淀灰塵，當周圍的環境變得潮濕，將會造成在正常的工作電壓環境下出現污閃現象。

第六，當外絕緣設備在受到地震、大風以及強降雨等惡劣地質活動以及自然環境影響的時候，其本身結構力受到破壞而發生扭結、拉伸、壓塌等各種問題，從而造成設備在瞬時電動力的作用之下呈現出機械負荷問題；第七，設備處于長期運行的狀態，若是維護不當設備的材料將會快速老化，此外因為長時間的使用設備本身也會出現性能劣化現象。

電站設備的外絕緣所存在的問題總體而言要比輸電線路所存在的問題少很多，這主要是因為電站設備相對而言比較集中，在進行故障檢測的時候也十分簡單，若是出現問題，工作人員將會在最短的時間內抵達、快速處理。在大多數情況下，污穢外絕緣水平將會直接決定著超高壓電力系統設備的外部絕緣水平。

戶內的外絕緣設備相對于戶外的外絕緣設備而言所面臨的周邊環境較為簡單，并且還能夠在使用中受到來自于房屋的保護，從而不會在運行中有雨閃、雷擊問題困擾，所以戶內的外絕緣設備所包含的問題主要有操作過電壓問題、污閃問題、電動力問題以及設備本身存在的結構力問題[3]。

3 有機外絕緣材料的使用與發展前景

3.1 高壓外絕緣中應用有機外絕緣設備

高壓外絕緣范圍中有機外絕緣材料有著十分廣闊的應用前景，凡是與電工陶瓷相關的絕緣產品都可以使用有機材料，尤為重要的是，有機材料也可以涉及到電工陶瓷以及鋼化玻璃所不能涉及的產品。在高壓外絕緣范圍中，最為成功的有機材料應用案例是棒性懸式以及線路支柱的合成絕緣子。截止到目前，全世界范圍內的輸電線路都已經不斷使用合成絕緣子。在對之前的運行經驗持續總結的前提之下，合成絕緣子技術在使用中具有很快的發展進程，并且創新生成了全新的合成絕緣子技術，在電力系統中獲得廣泛應用，也為實現使用數量的規模性增加奠定基礎[4]。

通過發展高電壓設備有機絕緣可以得知，有機絕緣技術的出現與應用，已經將傳統的電工陶瓷在絕緣中壟斷的地位打破，也為更加深入的構建完善的應用體系和研究體系奠定基礎，展現出在未來的發展中有機絕緣技術的地位。此外，通過有機外絕緣設備的發展與應用，也使得人們可以更加清楚的了解絕緣技術，感知有機絕緣技術在實際應用中的重要意義。由此可見，強化有機絕緣設備在電力工程領域中的應用是十分有必要的。所以在今后的研究中，電力企業以及政府部門應該不斷投入人力和財力，為創新發展絕緣技術奠定基礎。

3.2 有機外絕緣發展前景分析

自從研發成功有機外絕緣產品以來，產品便持續更新與發展，有機外絕緣產品的良好性能和突出優勢被全世界各個國家的電力行業所重視，并且理解與關注度越來越高。有機絕緣電子產品時代已經到來，傳統的電工陶瓷時代逐漸沒落，伴隨著有機外絕緣產品的普及和發展，有機外絕緣的研究工作逐漸演變成為一門學科，成為學術界研究的重要課題，更是現代電力系統外絕緣設備研究的重點[5]。

在高壓系統中，有機外絕緣產品的成本越來越低，傳統的電磁產品在使用中所付出的價格也更加低，使得電力系統中的有機外絕緣產品具有更加寬廣的范圍。在未來，電力系統將會朝向高壓和特高壓方向發展，有機外絕緣產品具有無限的發展空間和良好的發展潛力，通過使用有機外絕緣產品，可以顯著增強電力系統的運行質量，也能夠提高外絕緣水平，時刻影響著電力系統的外絕緣水平。

3.3 高電壓與絕緣技術需要解決的問題

外絕緣體制造材料的老化是永恒的話題，受到外部溫度環境和天氣環境的影響，有機外絕緣產品逐漸發生老化現象，但是老化現象遠不止這些，還包含有局部電暈造成的老化問題、臭氧造成的老化問題、高場強造成的老化問題等，這些問題的出現都使得局部位置的老化問題日臻嚴重，甚至不斷疊合，加重結緣設備的老化現象。所以在未來的發展中，要不斷分析與研究外絕緣因素出現老化的原因，并且持續性的提出新技術、引進新材料，尋找可以緩解老化問題的措施。此外還需要增強判別老化程度的能力，做好相應的預防措施。