高電壓設(shè)備絕緣老化及其狀態(tài)檢修技術(shù)分析

張振宇

摘要：近年來(lái)，我國(guó)對(duì)電能的需求不斷增加，電力設(shè)備的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，電力設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)也在不斷發(fā)展，高電壓設(shè)備絕緣老化與狀態(tài)檢修技術(shù)已經(jīng)成為社會(huì)各界關(guān)注的重點(diǎn)，是確保供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定的根本。高壓設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行在一定程度上直接影響著電源的穩(wěn)定性和可靠性。大多數(shù)高壓設(shè)備采用絕緣在線檢測(cè)技術(shù)，更好地解決高壓設(shè)備面臨的絕緣老化問(wèn)題，保證高壓設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：高電壓設(shè)備;絕緣老化;狀態(tài)檢修

引言

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的逐步提高以及電氣設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)的不斷進(jìn)步，高電壓設(shè)備的狀態(tài)檢修技術(shù)以及絕緣老化受到社會(huì)各界人士廣泛的關(guān)注。目前在國(guó)內(nèi)外因?yàn)楦唠妷涸O(shè)備絕緣老化引起的電網(wǎng)安全事故屢見(jiàn)不鮮，不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，也對(duì)公民的人身安全造成威脅。電網(wǎng)的安全保障就是變電站中高電壓設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為使電網(wǎng)的安全運(yùn)行實(shí)現(xiàn)，需要根據(jù)絕緣材料的特性運(yùn)用絕緣狀態(tài)檢修技術(shù)對(duì)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，盡早發(fā)現(xiàn)安全隱患并予以消除。只有充分了解高電壓設(shè)備絕緣老化的規(guī)律，才可以增加電力企業(yè)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，提高電力企業(yè)在社會(huì)中的信譽(yù)。

一、絕緣老化主要類(lèi)型

（一）熱老化

高電壓設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中通常產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致絕緣材料溫度升高。一般來(lái)講，絕緣材料的使用壽命與使用過(guò)程中溫度損害有直接關(guān)系。V.M.Montsinger在1930年提出的10℃規(guī)則中指出：絕緣材料受溫度損害十分嚴(yán)重，溫度每提升10℃，通常材料的生命周期就縮短一半。雖然因絕緣材料的材質(zhì)不同受到該規(guī)則影響不同，但是絕緣材料溫度損害依然十分嚴(yán)重。由Dakin在1948年提出的新觀點(diǎn)：絕緣材料熱老化的本質(zhì)是材料的一系列氧化化學(xué)反應(yīng)。這一理論得到廣泛贊同。

（二）電老化

受到電場(chǎng)作用，某些絕緣體就會(huì)呈現(xiàn)電老化的趨勢(shì)。一般情況下，電老化現(xiàn)象通常涉及到絕緣材質(zhì)、電壓耐受的系數(shù)、外加電場(chǎng)及其他相關(guān)常數(shù)。局部性的絕緣放電很有可能來(lái)源于外部電壓，進(jìn)而引發(fā)了絕緣老化。如果外溫處于恒定狀態(tài)，那么絕緣體本身的電場(chǎng)閾值就會(huì)十分接近外加電場(chǎng)，因此有助于延長(zhǎng)絕緣體本身的運(yùn)行壽命。另外的情況下，如果外部電場(chǎng)并沒(méi)有超過(guò)擊穿強(qiáng)度，那么電場(chǎng)也不會(huì)因此而遭受擊穿的影響，耐電強(qiáng)度將會(huì)變得相對(duì)更強(qiáng)。在特定的氣穴位置上，高電壓攜帶的電流將會(huì)引發(fā)表層過(guò)熱的不良現(xiàn)象，而施加于設(shè)備外部的較強(qiáng)電場(chǎng)就有可能引發(fā)電導(dǎo)率的改變，進(jìn)而產(chǎn)生了緩慢老化。

（三）多應(yīng)力聯(lián)合老化

電力工作人員在對(duì)高電壓設(shè)備絕緣性能進(jìn)行研究時(shí)，往往會(huì)從絕緣材料的外加應(yīng)力類(lèi)型以及絕緣材料本身的材質(zhì)特性這兩個(gè)方向入手加以深入分析，以便能夠發(fā)現(xiàn)高電壓設(shè)備絕緣材料的老化規(guī)律。絕緣材質(zhì)不同，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響也有所不同，因此在使用過(guò)程中，絕緣材質(zhì)特性決定了其所受到外界干擾以及破壞難易的程度。已知材料的外加應(yīng)力有很多類(lèi)型，對(duì)材料造成的影響也各不相同，在外界機(jī)械應(yīng)力的影響下，絕緣材料極易發(fā)生氣穴、裂縫問(wèn)題。特別是絕緣材料長(zhǎng)期受到外界溫度、濕度的影響，也進(jìn)一步加劇了高電壓設(shè)備絕緣材料的實(shí)際老化速度。要想做好高電壓設(shè)備絕緣老化的預(yù)防工作，必須要從高電壓設(shè)備絕緣材料的多應(yīng)力聯(lián)合老化因素加以探討。

二、絕緣檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)與技術(shù)組成

（一）技術(shù)特點(diǎn)

高電壓設(shè)備絕緣檢測(cè)技術(shù)具有眾多顯著的特征，一般包括：停電周期大幅減短，在一定程度上減少了控制開(kāi)關(guān)的數(shù)量。這一顯著的特征能夠有效的增加電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性和可靠性，對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其在一定程度上大幅增加了電力系統(tǒng)整體的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)絕緣檢測(cè)技術(shù)對(duì)高電壓設(shè)備的絕緣性能實(shí)施檢測(cè)，可以有效避免定期檢修造成的資源浪費(fèi)以及維修時(shí)間安排不合理的問(wèn)題。與此同時(shí)，該技術(shù)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備中存在的絕緣缺陷問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的反饋和檢修，保證了檢修的高效率，降低維修的成本，增加電力設(shè)備正常運(yùn)行的可靠性。使用檢測(cè)技術(shù)對(duì)高電壓設(shè)備的絕緣性能實(shí)施檢測(cè)，能夠?yàn)樵O(shè)備的檢修計(jì)劃提高可靠的數(shù)據(jù)支持，盡可能減少檢修過(guò)程中停電的次數(shù)，這樣才能確保設(shè)備絕緣性能的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間，同時(shí)節(jié)省了大量的人力以及物力。

（二）技術(shù)組成

絕緣檢測(cè)技術(shù)一般是由絕緣材料的數(shù)據(jù)處理技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及數(shù)據(jù)收集技術(shù)等共同組成。數(shù)據(jù)的收集技術(shù)一般都需要大量的檢測(cè)傳感器的支持，使用傳感器對(duì)全部絕緣材料的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行匯總及收集數(shù)據(jù)，通過(guò)特殊的通信技術(shù)把收集到的信息與數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)中。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析技術(shù)將整個(gè)線路中絕緣數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一與歸納，之后使用特定的數(shù)據(jù)處理技術(shù)把計(jì)算完成的數(shù)據(jù)儲(chǔ)藏在系統(tǒng)制定的區(qū)域，供后續(xù)工作參考以及借鑒。工作人員通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)與分析，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)隱患危險(xiǎn)點(diǎn)以及故障原因，從而進(jìn)行老化故障排除以及維護(hù)處理工作。絕緣檢測(cè)技術(shù)實(shí)際上就是一種數(shù)據(jù)濾波技術(shù)。在收集到的全部數(shù)據(jù)中把干擾數(shù)據(jù)以及無(wú)效數(shù)據(jù)篩選出去，收集有效的數(shù)據(jù)。使用這種方式對(duì)絕緣檢測(cè)到的信息以及數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的分析與處理，分析電氣設(shè)備絕緣材料的使用壽命以及老化程度。在對(duì)絕緣材料相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集的過(guò)程中，這種檢測(cè)技術(shù)的重要組成部分就是收集數(shù)據(jù)的傳感器，因此，選用高精度的傳感器特別重要。傳感器的靈敏度決定了收集數(shù)據(jù)的精確性和靈活性，這樣才可以保證最終的研究成果是穩(wěn)定的、正確的。

三、高電壓設(shè)備的狀態(tài)檢修技術(shù)

（一）預(yù)測(cè)絕緣壽命與狀態(tài)檢修

在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，高電壓設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間往往高于設(shè)計(jì)使用年限。這種問(wèn)題常出現(xiàn)在變壓器、發(fā)電機(jī)等設(shè)備中，在確保絕緣材料性能優(yōu)異的前提下可以繼續(xù)使用。因此，電力工作人員要對(duì)高電壓設(shè)備絕緣壽命進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，盡可能延長(zhǎng)高電壓設(shè)備使用壽命，但是，一旦高壓電源設(shè)備絕緣壽命延長(zhǎng)到了一定時(shí)限后就不可繼續(xù)增加，以免發(fā)生安全隱患問(wèn)題。高電壓設(shè)備的絕緣老化現(xiàn)象是一個(gè)逐漸演變的過(guò)程，因此僅采用傳統(tǒng)離線試驗(yàn)、定期檢驗(yàn)方法，不但會(huì)造成大量人力、物力的浪費(fèi)，還會(huì)因?yàn)檫^(guò)度檢修給高電壓設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行留下巨大隱患，加大高電壓設(shè)備絕緣材料的檢測(cè)難度。利用狀態(tài)檢修技術(shù)，輔以離線試驗(yàn)方式，不僅能大大提高高電壓設(shè)備檢修的可靠性，還能獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，因此，做好高電壓設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)尤為重要。

（二）高電壓設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

①對(duì)于高電壓設(shè)備絕緣老化狀態(tài)的檢修必須依靠簡(jiǎn)單易行、準(zhǔn)確可靠的在線檢測(cè)技術(shù)作為基石，同時(shí)在檢修絕緣材料的過(guò)程中提供確實(shí)可行的意見(jiàn)。其中，必須對(duì)絕緣材料在各種環(huán)境條件以及應(yīng)力下的老化規(guī)律進(jìn)行整理，并根據(jù)運(yùn)行環(huán)境對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的分析，將絕緣材料的變化方向和運(yùn)行現(xiàn)狀直觀地展示出來(lái)。所以，必須對(duì)絕緣材料實(shí)施非破壞性的試驗(yàn)分析。除此之外，還必須使用相關(guān)的知識(shí)將分析的結(jié)果變?yōu)闅堄鄵舸╇妷旱男问剑瑸楦唠妷涸O(shè)備絕緣材料的老化分析提供依據(jù)。②在線檢測(cè)在運(yùn)行過(guò)程中必須解決各種問(wèn)題。就目前來(lái)說(shuō)，油浸故障分析與油中溶解氣體分析是應(yīng)用較為廣泛的檢測(cè)技術(shù)。除此之外，隨著科技水平的不斷提高，超聲波探測(cè)技術(shù)也逐漸被人們使用。這種新型技術(shù)較傳統(tǒng)技術(shù)來(lái)說(shuō)，更加實(shí)用且經(jīng)濟(jì)，并且檢測(cè)的效果也更加好。現(xiàn)如今，使用最廣泛的檢測(cè)技術(shù)就是脈沖回聲技術(shù)，其能夠靈敏地檢測(cè)出絕緣材料中的缺陷。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，影響電網(wǎng)運(yùn)行的重要安全隱患之一就是高電壓設(shè)備的絕緣老化問(wèn)題。只有依靠非破壞性試驗(yàn)與在線檢測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)各種高電壓設(shè)備的絕緣狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，對(duì)電氣設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)以及絕緣狀況進(jìn)行精確的反應(yīng)，才可以有效地避免高電壓設(shè)備出現(xiàn)安全事故;現(xiàn)場(chǎng)工作人員必須不斷的提高自身的學(xué)習(xí)能力和技術(shù)水平，才可以為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行做好足夠的保障，為電力企業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

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