高電壓設備絕緣老化及狀態(tài)檢修技術

鐘亨君（國網(wǎng)四川省電力公司德陽供電公司，四川德陽618000）

高電壓設備絕緣老化及狀態(tài)檢修技術

鐘亨君（國網(wǎng)四川省電力公司德陽供電公司，四川德陽618000）

近些年來，隨著科學技術的不斷發(fā)展，電力設備狀態(tài)檢測技術也隨之不斷進步，使得目前我國電網(wǎng)高電壓設備運行的狀態(tài)趨于穩(wěn)定。對于高電壓設備來說，其安全運行在一定程度上可以確保供電穩(wěn)定性和可靠性。針對這種情況，絕大多數(shù)高電壓設備都使用絕緣在線檢測技術，從而有效地解決高電壓設備的絕緣老化問題。本文首先闡述了絕緣老化的主要類型，然后討論分析了絕緣檢測技術的特點和技術組成，最后詳細說明了高電壓設備的狀態(tài)檢修技術。

高電壓設備；絕緣老化；狀態(tài)檢修技術

引言

隨著社會生產(chǎn)力的逐步提高以及電氣設備狀態(tài)檢修技術的不斷進步，高電壓設備的狀態(tài)檢修技術以及絕緣老化受到社會各界人士廣泛的關注。只有充分了解高電壓設備絕緣老化的規(guī)律，才可以增加電力企業(yè)的社會效益和經(jīng)濟效益，提高電力企業(yè)在社會中的信譽。

1 絕緣老化的主要類型

按照現(xiàn)今的研究狀況來說，絕緣材料在電場中發(fā)生老化的規(guī)律沒有一個科學的理論體系。經(jīng)過長時間的討論與研究，大多數(shù)專業(yè)人士都人為絕緣材料出現(xiàn)電老化的主要原因是由于其初始電壓遠遠小于外部電壓，一旦絕緣材料的電場閾值比其所附加的外界電場的閾值大，那么相關的絕緣材料就可以達到理論上的無限壽命。這種觀點得到了廣泛的認同，但也有部分人士對此報以懷疑的態(tài)度，他們認為高電壓設備絕緣材料出現(xiàn)電老化和電場閾值并沒有多大的關系，其本身就是一個慢慢變化的過程。

1.1 多應力聯(lián)合老化

根據(jù)絕緣材料在高電壓設備中實際狀況來看，材料老化的速度與施加的外加應力類型以及絕緣材料的材質(zhì)有莫大關聯(lián)。如今在對高電壓設備絕緣性能的研究過程中，必須更深層次分析絕緣材料外加應力類型與材質(zhì)的特性，從而發(fā)現(xiàn)高電壓設備中絕緣材料發(fā)生老化的規(guī)律。不同的絕緣材質(zhì)會對環(huán)境因素產(chǎn)生不同的影響，材質(zhì)的特性決定其在使用的時候受到外界干擾以及破壞的難易程度。目前已知的材料外加應力的類型有很多，導致其對材料的影響程度也各不相同，在外界機械應力的影響下，絕緣材料非常容易出現(xiàn)氣穴或者裂縫現(xiàn)象。而絕緣材料對于工作環(huán)境的濕度以及溫度十分敏感，如果長期處于這種工作環(huán)境下，就會極大的加快絕緣材料的老化速度。因此，對于絕緣材料的多應力聯(lián)合老化相關因素的探討，是預防高電壓設備絕緣材料出現(xiàn)老化的一項重要措施。

1.2 電老化

由于高電壓設備絕緣材料能夠進行局部放電，因此極有可能造成絕緣材料出現(xiàn)局部絕緣擊穿的現(xiàn)象，嚴重破壞絕緣材料的絕緣性能，隨著擊穿范圍的進一步擴大，導致絕緣能力顯著下降，最終導致絕緣材料的使用壽命急劇縮減。與此同時，局部放電也會導致絕緣材料出現(xiàn)熱老化，一般來說，局部放電產(chǎn)生的電熱能使得絕緣材料在空氣中發(fā)生氧化還原反應，甚至導致絕緣材料遭受嚴重的腐蝕，加強電導能力，最終形成了熱擊穿。大多數(shù)研究人員認為，當絕緣材料局部放電電壓的初始值大于這種材料的外施電壓的時候，絕緣材料一般不會發(fā)生由于電場變化出現(xiàn)電老化的狀況。因此，電擊穿強度的強弱成為判斷材料絕緣老化一項重要的指標。除此之外，絕緣材料耐電的強度也決定著材料的使用壽命的長短。

1.3 熱老化

高電壓設備在長時期投入使用的過程中，一般會產(chǎn)生大量的熱量，使得絕緣材料的溫度逐漸升高。通常來說，絕緣材料在使用過程中溫度損害和使用壽命有著直接的關系。V.M. Montsinger在20世紀30年代初曾提出“10度規(guī)則”，該理論指出：絕緣材料的特性溫度的影響十分明顯，一般來說，溫度每升高10℃，絕緣材料的使用壽命就會縮減一半。雖然由于絕緣材料材質(zhì)的不同受到這種規(guī)律的影響大不相同，但是溫度損害仍舊能夠產(chǎn)生較大的影響。不久之后，Dakin提出了全新的觀點，他認為：絕緣材料出現(xiàn)熱老化的實際原因是由于材料自身發(fā)生了一系列的氧化還原反應。這種理論得到社會各界人士的廣泛認可。

2 絕緣檢測技術的特點與技術組成

2.1 技術特點

高電壓設備絕緣檢測技術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關的數(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，對于整個電力系統(tǒng)來說，其在一定程度上大幅增加了電力系統(tǒng)整體的經(jīng)濟效益。通過絕緣檢測技術對高電壓設備的絕緣性能實施檢測，可以有效避免定期檢修造成的資源浪費以及維修時間安排不合理的問題。與此同時，該技術可以及時發(fā)現(xiàn)設備中存在的絕緣缺陷問題，并對其進行及時的反饋和檢修，保證了檢修的高效率，降低維修的成本，增加電力設備正常運行的可靠性。使用檢測技術對高電壓設備的絕緣性能實施檢測，能夠為設備的檢修計劃提高可靠的數(shù)據(jù)支持，盡可能減少檢修過程中停電的次數(shù)，這樣才能確保設備絕緣性能的穩(wěn)定性，延長設備的使用時間，同時節(jié)省了大量的人力以及物力。

2.2 技術組成

絕緣檢測技術一般是由絕緣材料的數(shù)據(jù)處理技術、通信技術、數(shù)據(jù)分析技術以及數(shù)據(jù)收集技術等共同組成。數(shù)據(jù)的收集技術一般都需要大量的檢測傳感器的支持，使用傳感器對全部絕緣材料的運行狀態(tài)進行匯總及收集數(shù)據(jù)，通過特殊的通信技術把收集到的信息與數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)中。經(jīng)過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析技術將整個線路中絕緣數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一與歸納，之后使用特定的數(shù)據(jù)處理技術把計算完成的數(shù)據(jù)儲藏在系統(tǒng)制定的區(qū)域，供后續(xù)工作參考以及借鑒。工作人員通過對數(shù)據(jù)進行比對與分析，進而發(fā)現(xiàn)隱患危險點以及故障原因，從而進行老化故障排除以及維護處理工作。絕緣檢測技術實際上就是一種數(shù)據(jù)濾波技術。在收集到的全部數(shù)據(jù)中把干擾數(shù)據(jù)以及無效數(shù)據(jù)篩選出去，收集有效的數(shù)據(jù)。使用這種方式對絕緣檢測到的信息以及數(shù)據(jù)進行相關的分析與處理，分析電氣設備絕緣材料的使用壽命以及老化程度。在對絕緣材料相關數(shù)據(jù)進行收集的過程中，這種檢測技術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。

3 高電壓設備的狀態(tài)檢修技術

3.1 絕緣壽命的預測

設備運行時間高于設計使用年限的狀況有很多，一般以變壓器以及發(fā)電機為主，在材料絕緣性能優(yōu)良的基礎上，不發(fā)生安全隱患以及設備故障的一般都可以繼續(xù)使用。科學的預測絕緣壽命，可以盡可能延長高電壓設備的使用壽命。一般來說，絕緣壽命延長到一定時限后，絕緣壽命便不可能繼續(xù)增加，相關設備進行正確的處理，否則將會演變成安全隱患。

3.2 高電壓設備狀態(tài)檢修技術的實現(xiàn)

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

3.3 狀態(tài)維修的意義

因為高電壓設備絕緣材料出現(xiàn)老化現(xiàn)象是一個漸變的過程，一旦出現(xiàn)老化，就會產(chǎn)生嚴重的事故，所以使用傳統(tǒng)的離線試驗以及定期檢修對高電壓設備絕緣材料進行檢修是行不通的。傳統(tǒng)的檢修不但會由于盲目的進行檢修而浪費大量的人力物力，同時過度檢修給高電壓設備帶來更多的安全隱患，增加了絕緣材料缺陷檢測的難度。因此，使用在線檢測為主，離線試驗為輔的方式對絕緣材料進行檢測是不可或缺的。

4 結束語

綜上所述，影響電網(wǎng)運行的重要安全隱患之一就是高電壓設備的絕緣老化問題。只有依靠非破壞性試驗與在線檢測技術為基礎，對各種高電壓設備的絕緣狀況進行實時的檢測，對電氣設備的發(fā)展趨勢以及絕緣狀況進行精確的反應，才可以有效地避免高電壓設備出現(xiàn)安全事故；現(xiàn)場工作人員必須不斷的提高自身的學習能力和技術水平，才可以為電網(wǎng)的穩(wěn)定運行做好足夠的保障，為電力企業(yè)的發(fā)展奠定良好的基礎。

[1]劉正義.淺析影響電機絕緣老化的因素及改進措施[J].科技創(chuàng)新與應用，2013（18）.

[2]福田正，劉文琳.絕緣老化的診斷[J].絕緣材料通訊，2015（02）.

[3]王海姣.高電壓設備絕緣老化及狀態(tài)檢修技術管窺[J].黑龍江科技信息，2015（08）.

TM855

A

2095-2066（2016）33-0053-02

2016-11-12

鐘亨君（1979-），男，工程師，大學本科，主要從事電力系統(tǒng)變電專業(yè)安全監(jiān)督工作。