簡(jiǎn)述高電壓與絕緣技術(shù)的新發(fā)展

南方電網(wǎng)國(guó)際有限責(zé)任公司 唐書欣

由于受到各種外在條件和內(nèi)在條件的影響，電氣設(shè)備長(zhǎng)期暴露于自然環(huán)境中，若是維護(hù)不當(dāng)，勢(shì)必會(huì)造成電氣設(shè)備故障乃至發(fā)生安全問題，可見強(qiáng)化絕緣技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、保障電力系統(tǒng)質(zhì)量的關(guān)鍵[1]。由于電介質(zhì)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(shè)備在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的穩(wěn)定性，勢(shì)必要深入研究高電壓與絕緣技術(shù)，綜合考量高電壓設(shè)備外絕緣技術(shù)。

1 高電壓設(shè)備的外部絕緣技術(shù)范圍與材料

在施工作業(yè)中，大多數(shù)電氣設(shè)備都直接顯露在自然環(huán)境下，這種現(xiàn)象將會(huì)導(dǎo)致電氣設(shè)備長(zhǎng)期裸露在空氣中，所以這一部分被稱作外絕緣范疇。根據(jù)外絕緣所處的環(huán)境，可再次將其詳細(xì)劃分成為戶外設(shè)備外絕緣與室內(nèi)設(shè)備外絕緣。使用高電壓設(shè)備外絕緣材料時(shí)，由于電工陶瓷使用時(shí)間久遠(yuǎn)且受到外部環(huán)境影響較小，所以在電力企業(yè)中獲得廣泛青睞。此外，電氣設(shè)備具有極好的電氣性能，在一定溫度下電工陶瓷還會(huì)表現(xiàn)出極好的穩(wěn)定性。但是電工陶瓷受到其自身性質(zhì)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(duì)較差，這主要是因?yàn)殡姽ぬ沾稍谑褂弥胁荒軌驈娜輵?yīng)對(duì)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(fā)與研究絕緣材料領(lǐng)域持續(xù)投入大量的物力資源和財(cái)力資源，與我國(guó)實(shí)際情況相結(jié)合，需要對(duì)絕緣材料進(jìn)行改良，保證我國(guó)高電壓設(shè)備在絕緣領(lǐng)域中獲得顯著成就。

通過持續(xù)性的對(duì)復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行研發(fā)，已經(jīng)逐漸成為高電壓外絕緣材料研究的重要方向[2]。復(fù)合絕緣材料在電氣性能領(lǐng)域中表現(xiàn)出其所具備的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在很大程度上為絕緣技術(shù)發(fā)展提供支持。為了切實(shí)保障復(fù)合絕緣材料在電氣工程中的積極作用發(fā)揮出來，仍舊在日后的工作中強(qiáng)化完善與改進(jìn)的力度，進(jìn)而可以更好的達(dá)到高電壓設(shè)備對(duì)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(tǒng)中的絕大多數(shù)設(shè)備都在空氣中裸露著，相比較于室內(nèi)的絕緣設(shè)備而言，戶外結(jié)緣設(shè)備更是存在著很大的問題，導(dǎo)致在實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常性的出現(xiàn)故障，所以在高電壓外絕緣技術(shù)研究中，戶外絕緣設(shè)備研究更為重要。戶外絕緣設(shè)備在使用中所面臨的問題基本上可以劃分為七個(gè)方面。

第一，戶外絕緣設(shè)備在雷雨天氣環(huán)境下運(yùn)行，時(shí)常性的受到雷雨過電壓影響；第二，失誤操作電力系統(tǒng)而導(dǎo)致的電力系統(tǒng)出現(xiàn)過電壓現(xiàn)象；第三，在下雨的時(shí)候，在工作電壓之下的高電壓設(shè)備出現(xiàn)雨閃現(xiàn)象；第四，外絕緣設(shè)備在室外，由于溫度的變化而出現(xiàn)露水凝結(jié)，使得在正常的工作電壓環(huán)境下出現(xiàn)露閃現(xiàn)象；第五，外絕緣設(shè)備長(zhǎng)期暴露在室外環(huán)境中，其表面位置將會(huì)不斷積淀灰塵，當(dāng)周圍的環(huán)境變得潮濕，將會(huì)造成在正常的工作電壓環(huán)境下出現(xiàn)污閃現(xiàn)象。

第六，當(dāng)外絕緣設(shè)備在受到地震、大風(fēng)以及強(qiáng)降雨等惡劣地質(zhì)活動(dòng)以及自然環(huán)境影響的時(shí)候，其本身結(jié)構(gòu)力受到破壞而發(fā)生扭結(jié)、拉伸、壓塌等各種問題，從而造成設(shè)備在瞬時(shí)電動(dòng)力的作用之下呈現(xiàn)出機(jī)械負(fù)荷問題；第七，設(shè)備處于長(zhǎng)期運(yùn)行的狀態(tài)，若是維護(hù)不當(dāng)設(shè)備的材料將會(huì)快速老化，此外因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的使用設(shè)備本身也會(huì)出現(xiàn)性能劣化現(xiàn)象。

電站設(shè)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?yàn)殡娬驹O(shè)備相對(duì)而言比較集中，在進(jìn)行故障檢測(cè)的時(shí)候也十分簡(jiǎn)單，若是出現(xiàn)問題，工作人員將會(huì)在最短的時(shí)間內(nèi)抵達(dá)、快速處理。在大多數(shù)情況下，污穢外絕緣水平將會(huì)直接決定著超高壓電力系統(tǒng)設(shè)備的外部絕緣水平。

戶內(nèi)的外絕緣設(shè)備相對(duì)于戶外的外絕緣設(shè)備而言所面臨的周邊環(huán)境較為簡(jiǎn)單，并且還能夠在使用中受到來自于房屋的保護(hù)，從而不會(huì)在運(yùn)行中有雨閃、雷擊問題困擾，所以戶內(nèi)的外絕緣設(shè)備所包含的問題主要有操作過電壓?jiǎn)栴}、污閃問題、電動(dòng)力問題以及設(shè)備本身存在的結(jié)構(gòu)力問題[3]。

3 有機(jī)外絕緣材料的使用與發(fā)展前景

3.1 高壓外絕緣中應(yīng)用有機(jī)外絕緣設(shè)備

高壓外絕緣范圍中有機(jī)外絕緣材料有著十分廣闊的應(yīng)用前景，凡是與電工陶瓷相關(guān)的絕緣產(chǎn)品都可以使用有機(jī)材料，尤為重要的是，有機(jī)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(chǎn)品。在高壓外絕緣范圍中，最為成功的有機(jī)材料應(yīng)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(nèi)的輸電線路都已經(jīng)不斷使用合成絕緣子。在對(duì)之前的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)持續(xù)總結(jié)的前提之下，合成絕緣子技術(shù)在使用中具有很快的發(fā)展進(jìn)程，并且創(chuàng)新生成了全新的合成絕緣子技術(shù)，在電力系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用，也為實(shí)現(xiàn)使用數(shù)量的規(guī)模性增加奠定基礎(chǔ)[4]。

通過發(fā)展高電壓設(shè)備有機(jī)絕緣可以得知，有機(jī)絕緣技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，已經(jīng)將傳統(tǒng)的電工陶瓷在絕緣中壟斷的地位打破，也為更加深入的構(gòu)建完善的應(yīng)用體系和研究體系奠定基礎(chǔ)，展現(xiàn)出在未來的發(fā)展中有機(jī)絕緣技術(shù)的地位。此外，通過有機(jī)外絕緣設(shè)備的發(fā)展與應(yīng)用，也使得人們可以更加清楚的了解絕緣技術(shù)，感知有機(jī)絕緣技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的重要意義。由此可見，強(qiáng)化有機(jī)絕緣設(shè)備在電力工程領(lǐng)域中的應(yīng)用是十分有必要的。所以在今后的研究中，電力企業(yè)以及政府部門應(yīng)該不斷投入人力和財(cái)力，為創(chuàng)新發(fā)展絕緣技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

3.2 有機(jī)外絕緣發(fā)展前景分析

自從研發(fā)成功有機(jī)外絕緣產(chǎn)品以來，產(chǎn)品便持續(xù)更新與發(fā)展，有機(jī)外絕緣產(chǎn)品的良好性能和突出優(yōu)勢(shì)被全世界各個(gè)國(guó)家的電力行業(yè)所重視，并且理解與關(guān)注度越來越高。有機(jī)絕緣電子產(chǎn)品時(shí)代已經(jīng)到來，傳統(tǒng)的電工陶瓷時(shí)代逐漸沒落，伴隨著有機(jī)外絕緣產(chǎn)品的普及和發(fā)展，有機(jī)外絕緣的研究工作逐漸演變成為一門學(xué)科，成為學(xué)術(shù)界研究的重要課題，更是現(xiàn)代電力系統(tǒng)外絕緣設(shè)備研究的重點(diǎn)[5]。

在高壓系統(tǒng)中，有機(jī)外絕緣產(chǎn)品的成本越來越低，傳統(tǒng)的電磁產(chǎn)品在使用中所付出的價(jià)格也更加低，使得電力系統(tǒng)中的有機(jī)外絕緣產(chǎn)品具有更加寬廣的范圍。在未來，電力系統(tǒng)將會(huì)朝向高壓和特高壓方向發(fā)展，有機(jī)外絕緣產(chǎn)品具有無限的發(fā)展空間和良好的發(fā)展?jié)摿Γㄟ^使用有機(jī)外絕緣產(chǎn)品，可以顯著增強(qiáng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，也能夠提高外絕緣水平，時(shí)刻影響著電力系統(tǒng)的外絕緣水平。

3.3 高電壓與絕緣技術(shù)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(huán)境和天氣環(huán)境的影響，有機(jī)外絕緣產(chǎn)品逐漸發(fā)生老化現(xiàn)象，但是老化現(xiàn)象遠(yuǎn)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(chǎng)強(qiáng)造成的老化問題等，這些問題的出現(xiàn)都使得局部位置的老化問題日臻嚴(yán)重，甚至不斷疊合，加重結(jié)緣設(shè)備的老化現(xiàn)象。所以在未來的發(fā)展中，要不斷分析與研究外絕緣因素出現(xiàn)老化的原因，并且持續(xù)性的提出新技術(shù)、引進(jìn)新材料，尋找可以緩解老化問題的措施。此外還需要增強(qiáng)判別老化程度的能力，做好相應(yīng)的預(yù)防措施。