探究高電壓設備絕緣老化及狀態檢修技術

羅霄

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

關鍵詞：高電壓設備；絕緣老化；狀態維修

一、高電壓設備的絕緣老化

根據目前的研究現狀來看，對于絕緣材料在電場中的老化規律還沒有一個嚴格的理論體系。而在實際的應用中，通常利用 L=K /En來充當絕緣材料老化規律的理論依據。其中K 是一個常數，大小由絕緣材料的性質來決定；E 為絕緣材料外部電場；n 主要代表了電壓負荷系數，大小主要是根據一定的電壓和溫度測定而來的。經過長期的實踐，很多專業人員都認為絕緣材料發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用人員所普遍接受，但是還有一部分的學者對此抱有不同的理念。比如部分的學者認為高電壓設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備絕緣材料在電壓超過一定數值時突然發生的電流上升現象。因此在實際應用中，有經驗產生的電場閥值在解決高電壓設備絕緣材料的電老化方面，有很廣泛的應用。

（一）熱老化

高壓電氣設備在運行中產生的熱量導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驗關系即10℃規則，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該不同，因此10℃規則不能簡單地應用于所有的絕緣系統。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，本質為一種化學反應過程，因此應當遵循化學反應速率方程1nL=1nA+B/T。其中，A、B分別是由特定老化反應所決定的常數，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果的外推提供了理論依據，彌補了Montsinger10℃規則難以區分不同條件下老化的差異的缺點。

（二）多應力聯合老化

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

二、基于絕緣老化的高電壓設備狀態維修

（一）狀態維修的意義

由于高電壓設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備絕緣材料進行傳統的定期維修和離線實驗是不可行的。傳統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，對高電壓設備絕緣材料進行以在線監測為主、離線試驗為輔的狀態維修是非常有必要的，同時也給高電壓設備絕緣材料的老化處理帶來了積極的意義。

（二）高電壓設備絕緣老化狀態維修的實現

首先，對于高電壓設備絕緣老化的狀態維修需要準確可靠、簡單易行的在線監測技術作為支持，并在維修絕緣材料的時候提供有效可行的意見。在這之中，應該對絕緣材料在各種應力和環境條件下的老化規律進行整理，并結合當前的運行環境對絕緣材料進行科學的分析，把絕緣材料的運行現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，并且還應該利用相應的理論知識把分析結果轉化為殘余擊穿電壓的形式，給高電壓設備絕緣材料的老化分析打下堅實的基礎。其次，在線監測在實際應用中還應該解決一系列的問題，比如在監測變量上的選擇等。一般來說，不同的絕緣老化監測系統的靈敏度是不一樣的，目前應用較為廣泛的是油中溶解氣體分析與油浸故障分析， 其應用方法主要包括油—紙絕緣變壓器監測和便攜式光電設備監測。此外，隨著科學技術的不斷發展，超聲探測在高電壓設備絕緣老化的莊濤維修中也開始逐漸得到應用。此種新技術相比來說更加的經濟實用，并且其檢測效果也優于以前檢測手段。 在此方面，目前應用最廣泛的就是脈沖—回聲技術，其對于材料的絕緣缺陷等方面有很強的監測力度，通常適用于多層結構的高電壓設備絕緣材料。

此外，很多的研究和應用人員都認為絕緣材料發生局部放電是其老化的重要原因，因此狀態維修應該把引起局部放電的因素考慮在內，進而構建完善的在線監測系統，從而在根源上降低高電壓設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、結束語

近年來，隨著我國工業的發展， 在電力系統穩定性、 靈活性以及智能化的研究也在逐漸的深入。 一直以來， 繼電保護技術都為促進電力系統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的建設發展， 繼電保護技術的發展方向也逐漸開始轉向保護、控制、 測量、 計算機化、 網絡化、 智能化以及數據通信一體化， 從而有效促進了電力企業的經濟效益方面的提高， 推動了企業的電網現代化的發展進程。 隨著我國電力發展工作對電氣系統要求的日益提高， 在智能電網中， 繼電保護技術也需要不斷更新和完善， 向著現代化的方向發展，以適應智能電網的發展需求。

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的極化/去極化電流特征參量[J].高電壓技術，2013（02）：336-341.