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(lái)，電力設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)不斷進(jìn)步，檢修技術(shù)不斷發(fā)展，我國(guó)電網(wǎng)電力高電壓設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)逐年穩(wěn)定。電網(wǎng)維護(hù)工作人員對(duì)電力系統(tǒng)中高電壓設(shè)備絕緣老化問(wèn)題的職業(yè)水平不斷完善，檢測(cè)人員個(gè)人素養(yǎng)不斷提高，使得電網(wǎng)電力安全維護(hù)工作越來(lái)越縝密， 這大大保障了電網(wǎng)的安全運(yùn)行、穩(wěn)定運(yùn)行和有序運(yùn)行。促進(jìn)了國(guó)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(huì)的穩(wěn)定發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)。

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(lái)看，對(duì)于絕緣材料在電場(chǎng)中的老化規(guī)律還沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)格的理論體系。而在實(shí)際的應(yīng)用中，通常利用 L=K /En來(lái)充當(dāng)絕緣材料老化規(guī)律的理論依據(jù)。其中K 是一個(gè)常數(shù)，大小由絕緣材料的性質(zhì)來(lái)決定；E 為絕緣材料外部電場(chǎng)；n 主要代表了電壓負(fù)荷系數(shù)，大小主要是根據(jù)一定的電壓和溫度測(cè)定而來(lái)的。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐，很多專業(yè)人員都認(rèn)為絕緣材料發(fā)生電老化的原因都是因?yàn)槠渫獠侩妷捍笥诹似鹗茧妷?，并且如果絕緣材料的電場(chǎng)閥值大于其所附加的外界電場(chǎng)，那么相應(yīng)的絕緣材料就能達(dá)到理論上的壽命無(wú)限性。上述對(duì)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(duì)此抱有不同的理念。比如部分的學(xué)者認(rèn)為高電壓設(shè)備絕緣材料的電老化是一個(gè)漸變的過(guò)程，與電場(chǎng)閥值并沒(méi)有太深的聯(lián)系。這種觀點(diǎn)測(cè)量方式較為清晰，并且理論過(guò)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(guò)一定數(shù)值時(shí)突然發(fā)生的電流上升現(xiàn)象。因此在實(shí)際應(yīng)用中，有經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生的電場(chǎng)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(yùn)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(yàn)關(guān)系即10℃規(guī)則，認(rèn)為溫度每升高10℃則絕緣材料的壽命約減半。但實(shí)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(jiǎn)單地應(yīng)用于所有的絕緣系統(tǒng)。1948年Dakin提出的新觀點(diǎn)認(rèn)為熱老化實(shí)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(guò)程，因此應(yīng)當(dāng)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(duì)溫度。該方程的提出，為高溫加速老化試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果的外推提供了理論依據(jù)，彌補(bǔ)了Montsinger10℃規(guī)則難以區(qū)分不同條件下老化的差異的缺點(diǎn)。

（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(yàn)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(shí)間，進(jìn)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(lái)探究絕緣材料的老化規(guī)律。在這之中，首先應(yīng)該認(rèn)識(shí)到高電壓設(shè)備中普遍存在著機(jī)械應(yīng)力，并且很容易給絕緣材料帶來(lái)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(duì)于長(zhǎng)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(gè)過(guò)程，并且一旦老化嚴(yán)重，將帶來(lái)重大的事故，這就決定了對(duì)于高電壓設(shè)備絕緣材料進(jìn)行傳統(tǒng)的定期維修和離線實(shí)驗(yàn)是不可行的。傳統(tǒng)的維修不僅會(huì)因?yàn)槊つ康木S修過(guò)程而大大浪費(fèi)不必要的人力物力，還會(huì)因?yàn)檫^(guò)度維修而給高電壓設(shè)備帶來(lái)新的故障隱患，同時(shí)還不能很好的檢測(cè)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(yùn)行帶來(lái)了一定程度的干擾?；诖朔N情況，對(duì)高電壓設(shè)備絕緣材料進(jìn)行以在線監(jiān)測(cè)為主、離線試驗(yàn)為輔的狀態(tài)維修是非常有必要的，同時(shí)也給高電壓設(shè)備絕緣材料的老化處理帶來(lái)了積極的意義。

（二）高電壓設(shè)備絕緣老化狀態(tài)維修的實(shí)現(xiàn)

首先，對(duì)于高電壓設(shè)備絕緣老化的狀態(tài)維修需要準(zhǔn)確可靠、簡(jiǎn)單易行的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)作為支持，并在維修絕緣材料的時(shí)候提供有效可行的意見(jiàn)。在這之中，應(yīng)該對(duì)絕緣材料在各種應(yīng)力和環(huán)境條件下的老化規(guī)律進(jìn)行整理，并結(jié)合當(dāng)前的運(yùn)行環(huán)境對(duì)絕緣材料進(jìn)行科學(xué)的分析，把絕緣材料的運(yùn)行現(xiàn)狀與變化方向直觀的展示出來(lái)。因此，對(duì)絕緣材料進(jìn)行非破壞性試驗(yàn)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(shí)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。其次，在線監(jiān)測(cè)在實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)該解決一系列的問(wèn)題，比如在監(jiān)測(cè)變量上的選擇等。一般來(lái)說(shuō)，不同的絕緣老化監(jiān)測(cè)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(cè)和便攜式光電設(shè)備監(jiān)測(cè)。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，超聲探測(cè)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(lái)說(shuō)更加的經(jīng)濟(jì)實(shí)用，并且其檢測(cè)效果也優(yōu)于以前檢測(cè)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(duì)于材料的絕緣缺陷等方面有很強(qiáng)的監(jiān)測(cè)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(rèn)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(jìn)而構(gòu)建完善的在線監(jiān)測(cè)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(yǔ)

近年來(lái)，隨著我國(guó)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(lái)， 繼電保護(hù)技術(shù)都為促進(jìn)電力系統(tǒng)的安全有效運(yùn)行提供了重要的保障， 并且隨著新時(shí)期智能電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展， 繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向也逐漸開始轉(zhuǎn)向保護(hù)、控制、 測(cè)量、 計(jì)算機(jī)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(jìn)了電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益方面的提高， 推動(dòng)了企業(yè)的電網(wǎng)現(xiàn)代化的發(fā)展進(jìn)程。 隨著我國(guó)電力發(fā)展工作對(duì)電氣系統(tǒng)要求的日益提高， 在智能電網(wǎng)中， 繼電保護(hù)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(xiàn)：

[1]楊雁，楊麗君，徐積全，吳高林，徐瑞林，郝建.用于評(píng)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.