探究高電壓設(shè)備絕緣老化及狀態(tài)檢修技術(shù)

羅霄

摘 要：近年來，電力設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)不斷進步，檢修技術(shù)不斷發(fā)展，我國電網(wǎng)電力高電壓設(shè)備的運行狀態(tài)逐年穩(wěn)定。電網(wǎng)維護工作人員對電力系統(tǒng)中高電壓設(shè)備絕緣老化問題的職業(yè)水平不斷完善，檢測人員個人素養(yǎng)不斷提高，使得電網(wǎng)電力安全維護工作越來越縝密， 這大大保障了電網(wǎng)的安全運行、穩(wěn)定運行和有序運行。促進了國家電網(wǎng)的穩(wěn)定發(fā)展，提高了人們用電的穩(wěn)定性和安全性，為社會的穩(wěn)定發(fā)展作出巨大貢獻。

關(guān)鍵詞：高電壓設(shè)備；絕緣老化；狀態(tài)維修

一、高電壓設(shè)備的絕緣老化

根據(jù)目前的研究現(xiàn)狀來看，對于絕緣材料在電場中的老化規(guī)律還沒有一個嚴格的理論體系。而在實際的應(yīng)用中，通常利用 L=K /En來充當絕緣材料老化規(guī)律的理論依據(jù)。其中K 是一個常數(shù)，大小由絕緣材料的性質(zhì)來決定；E 為絕緣材料外部電場；n 主要代表了電壓負荷系數(shù)，大小主要是根據(jù)一定的電壓和溫度測定而來的。經(jīng)過長期的實踐，很多專業(yè)人員都認為絕緣材料發(fā)生電老化的原因都是因為其外部電壓大于了起始電壓，并且如果絕緣材料的電場閥值大于其所附加的外界電場，那么相應(yīng)的絕緣材料就能達到理論上的壽命無限性。上述對于電老化的理論闡述雖然被廣大的研究人員和應(yīng)用人員所普遍接受，但是還有一部分的學(xué)者對此抱有不同的理念。比如部分的學(xué)者認為高電壓設(shè)備絕緣材料的電老化是一個漸變的過程，與電場閥值并沒有太深的聯(lián)系。這種觀點測量方式較為清晰，并且理論過程也很明確，但它不能解釋高電壓設(shè)備絕緣材料在電壓超過一定數(shù)值時突然發(fā)生的電流上升現(xiàn)象。因此在實際應(yīng)用中，有經(jīng)驗產(chǎn)生的電場閥值在解決高電壓設(shè)備絕緣材料的電老化方面，有很廣泛的應(yīng)用。

（一）熱老化

高壓電氣設(shè)備在運行中產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致絕緣材料的溫度升高。溫度升高影響絕緣材料的壽命。1930 年V.M.Montsinger首次提出了絕緣材料的壽命與溫度之間的經(jīng)驗關(guān)系即10℃規(guī)則，認為溫度每升高10℃則絕緣材料的壽命約減半。但實際上，不同絕緣材料的老化速度應(yīng)該不同，因此10℃規(guī)則不能簡單地應(yīng)用于所有的絕緣系統(tǒng)。1948年Dakin提出的新觀點認為熱老化實為有聚合鏈分裂等作用的氧化效應(yīng)，本質(zhì)為一種化學(xué)反應(yīng)過程，因此應(yīng)當遵循化學(xué)反應(yīng)速率方程1nL=1nA+B/T。其中，A、B分別是由特定老化反應(yīng)所決定的常數(shù)，L為絕緣壽命，T為絕對溫度。該方程的提出，為高溫加速老化試驗及試驗結(jié)果的外推提供了理論依據(jù)，彌補了Montsinger10℃規(guī)則難以區(qū)分不同條件下老化的差異的缺點。

（二）多應(yīng)力聯(lián)合老化

高電壓設(shè)備絕緣材料的應(yīng)用經(jīng)驗表明，其老化的速度與絕緣材料的本身性質(zhì)和外加應(yīng)力的類型等有很大的關(guān)系。就目前的高電壓設(shè)備絕緣材料的應(yīng)用中，應(yīng)該根據(jù)絕緣材料的各種應(yīng)力類型與持續(xù)時間，進行深層次的研究，從而得到絕緣材料的老化規(guī)律。在此方面，很多的應(yīng)用人員都選擇電—熱聯(lián)合應(yīng)力老化的組合方式，來探究絕緣材料的老化規(guī)律。在這之中，首先應(yīng)該認識到高電壓設(shè)備中普遍存在著機械應(yīng)力，并且很容易給絕緣材料帶來裂紋和氣穴，是絕緣材料發(fā)生多應(yīng)力聯(lián)合老化的重要因素；其次對于長期工作在濕度較大的高電壓設(shè)備，其絕緣材料的老化還應(yīng)該綜合的考慮濕度的因素，從而在環(huán)境條件下探究絕緣材料的老化規(guī)律。

二、基于絕緣老化的高電壓設(shè)備狀態(tài)維修

（一）狀態(tài)維修的意義

由于高電壓設(shè)備絕緣材料的老化是一個過程，并且一旦老化嚴重，將帶來重大的事故，這就決定了對于高電壓設(shè)備絕緣材料進行傳統(tǒng)的定期維修和離線實驗是不可行的。傳統(tǒng)的維修不僅會因為盲目的維修過程而大大浪費不必要的人力物力，還會因為過度維修而給高電壓設(shè)備帶來新的故障隱患，同時還不能很好的檢測到絕緣材料的絕緣缺陷，從而給高電壓設(shè)備的正常安全運行帶來了一定程度的干擾。基于此種情況，對高電壓設(shè)備絕緣材料進行以在線監(jiān)測為主、離線試驗為輔的狀態(tài)維修是非常有必要的，同時也給高電壓設(shè)備絕緣材料的老化處理帶來了積極的意義。

（二）高電壓設(shè)備絕緣老化狀態(tài)維修的實現(xiàn)

首先，對于高電壓設(shè)備絕緣老化的狀態(tài)維修需要準確可靠、簡單易行的在線監(jiān)測技術(shù)作為支持，并在維修絕緣材料的時候提供有效可行的意見。在這之中，應(yīng)該對絕緣材料在各種應(yīng)力和環(huán)境條件下的老化規(guī)律進行整理，并結(jié)合當前的運行環(huán)境對絕緣材料進行科學(xué)的分析，把絕緣材料的運行現(xiàn)狀與變化方向直觀的展示出來。因此，對絕緣材料進行非破壞性試驗分析是非常有必要的，并且還應(yīng)該利用相應(yīng)的理論知識把分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為殘余擊穿電壓的形式，給高電壓設(shè)備絕緣材料的老化分析打下堅實的基礎(chǔ)。其次，在線監(jiān)測在實際應(yīng)用中還應(yīng)該解決一系列的問題，比如在監(jiān)測變量上的選擇等。一般來說，不同的絕緣老化監(jiān)測系統(tǒng)的靈敏度是不一樣的，目前應(yīng)用較為廣泛的是油中溶解氣體分析與油浸故障分析， 其應(yīng)用方法主要包括油—紙絕緣變壓器監(jiān)測和便攜式光電設(shè)備監(jiān)測。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，超聲探測在高電壓設(shè)備絕緣老化的莊濤維修中也開始逐漸得到應(yīng)用。此種新技術(shù)相比來說更加的經(jīng)濟實用，并且其檢測效果也優(yōu)于以前檢測手段。 在此方面，目前應(yīng)用最廣泛的就是脈沖—回聲技術(shù)，其對于材料的絕緣缺陷等方面有很強的監(jiān)測力度，通常適用于多層結(jié)構(gòu)的高電壓設(shè)備絕緣材料。

此外，很多的研究和應(yīng)用人員都認為絕緣材料發(fā)生局部放電是其老化的重要原因，因此狀態(tài)維修應(yīng)該把引起局部放電的因素考慮在內(nèi)，進而構(gòu)建完善的在線監(jiān)測系統(tǒng)，從而在根源上降低高電壓設(shè)備絕緣材料老化的速率，全面提高絕緣材料的使用性能和壽命。

三、結(jié)束語

近年來，隨著我國工業(yè)的發(fā)展， 在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、 靈活性以及智能化的研究也在逐漸的深入。 一直以來， 繼電保護技術(shù)都為促進電力系統(tǒng)的安全有效運行提供了重要的保障， 并且隨著新時期智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展， 繼電保護技術(shù)的發(fā)展方向也逐漸開始轉(zhuǎn)向保護、控制、 測量、 計算機化、 網(wǎng)絡(luò)化、 智能化以及數(shù)據(jù)通信一體化， 從而有效促進了電力企業(yè)的經(jīng)濟效益方面的提高， 推動了企業(yè)的電網(wǎng)現(xiàn)代化的發(fā)展進程。 隨著我國電力發(fā)展工作對電氣系統(tǒng)要求的日益提高， 在智能電網(wǎng)中， 繼電保護技術(shù)也需要不斷更新和完善， 向著現(xiàn)代化的方向發(fā)展，以適應(yīng)智能電網(wǎng)的發(fā)展需求。

參考文獻：

[1]楊雁，楊麗君，徐積全，吳高林，徐瑞林，郝建.用于評估油紙絕緣熱老化狀態(tài)的極化/去極化電流特征參量[J].高電壓技術(shù)，2013（02）：336-341.