高電壓設(shè)備絕緣老化及狀態(tài)檢修分析

孫二文 劉仕鵬

1.貴州創(chuàng)星電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司 貴州貴陽(yáng) 550002

2.貴州省地方電力中心試驗(yàn)研究所 貴州貴陽(yáng) 550002

近年來，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，高電壓設(shè)備絕緣老化問題得到了人們的廣泛關(guān)注，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)關(guān)系著企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的提升，對(duì)電力企業(yè)信譽(yù)有很大影響。因此，需要深入研究高電壓設(shè)備的絕緣老化問題，提出相應(yīng)的狀態(tài)檢修策略，保障電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 電力系統(tǒng)中高電壓設(shè)備絕緣老化類型分析

1.1 電老化絕緣類型

高電壓設(shè)備在運(yùn)行過程中如果出現(xiàn)設(shè)備絕緣老化問題，絕緣材料會(huì)出現(xiàn)局部放電現(xiàn)象，從而導(dǎo)致絕緣材料局部擊穿，對(duì)絕緣性能造成嚴(yán)重的破壞。隨著絕緣擊穿范圍增大，絕緣性能會(huì)大幅度下降，從而導(dǎo)致設(shè)備絕緣材料使命周期變短。局部放電很可能導(dǎo)致絕緣材料熱老化，該局部放電所產(chǎn)生熱電能在空氣中會(huì)導(dǎo)致絕緣材料出現(xiàn)氧化還原反應(yīng)，嚴(yán)重腐蝕絕緣材料，使電導(dǎo)能力增強(qiáng)，從而形成熱擊穿。很多學(xué)者認(rèn)為，在絕緣材料的局部放電的電壓初始值比材料外施電壓數(shù)值大時(shí)，絕緣材料不會(huì)因電場(chǎng)變化導(dǎo)致電老化問題。因此，需要根據(jù)電擊穿的強(qiáng)度來判斷設(shè)備絕緣老化指標(biāo)，決定絕緣材料使用壽命[1]。

1.2 多應(yīng)力絕緣老化類型

結(jié)合高電壓設(shè)備中絕緣材料的實(shí)際情況，絕緣材料老化速度和絕緣材料材質(zhì)以及外界施加的應(yīng)力類型有很大關(guān)系。因此，在研究高電壓設(shè)備絕緣狀態(tài)時(shí)，需要深入的研究絕緣材料的材料特點(diǎn)以及外界應(yīng)力的類型，從而找到高電壓設(shè)備絕緣老化發(fā)生的規(guī)律以及不同材質(zhì)對(duì)設(shè)備絕緣老化產(chǎn)生的影響。

設(shè)備絕緣材料材質(zhì)特點(diǎn)關(guān)系著其在受到外界環(huán)境干擾情況和遭到破壞的程度?，F(xiàn)階段，高電壓設(shè)備絕緣材料受到外界應(yīng)力的影響較大，不同材料所受到的影響程度不同，在應(yīng)力作用下，設(shè)備絕緣材料十分容易出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象或者氣穴現(xiàn)象，且絕緣材料對(duì)作業(yè)環(huán)境溫度和濕度有一定要求，長(zhǎng)期在外部環(huán)境下工作，會(huì)加快設(shè)備絕緣材料老化的速度。因此，針對(duì)多應(yīng)力絕緣老化問題，需要在高電壓設(shè)備的絕緣材料上著手，采取合理的措施。

1.3 熱老化類型

高電壓設(shè)備長(zhǎng)期不間斷運(yùn)行過程中，會(huì)產(chǎn)生大量熱能，導(dǎo)致絕緣材料溫度有所升高，材料溫度的上升會(huì)直接影響其使用壽命。在上世紀(jì)30年代，VM.Montsinge曾提出“十度規(guī)則”，其主要指的是絕緣材料溫度對(duì)設(shè)備運(yùn)行有很影響，當(dāng)溫度升高10℃，那么絕緣材料使用壽命會(huì)減半。從表面上看，此種理論比較絕對(duì)，不同的絕緣材料所承受的溫度范圍也不同，但是，通過該理論我們可以認(rèn)識(shí)到，絕緣材料溫度的上升會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生很大的影響。之后Dakin結(jié)合高電壓設(shè)備絕緣問題提出了新觀點(diǎn)：導(dǎo)致絕緣材料熱老化主要原因是材料自身發(fā)生氧化還原反應(yīng)，此觀點(diǎn)得到了人們的廣泛認(rèn)可[2]。

2 高電壓設(shè)備絕緣狀態(tài)檢修分析

2.1 科學(xué)延長(zhǎng)設(shè)備絕緣壽命

在高電壓設(shè)備運(yùn)行過程中，雖然已經(jīng)規(guī)范了設(shè)備使用年限，但是在實(shí)際生產(chǎn)中，超出年限依舊使用的設(shè)備較多，主要是變壓器和發(fā)電機(jī)設(shè)備，該種設(shè)備在絕緣材料性能安穩(wěn)基礎(chǔ)上，在不發(fā)生設(shè)備故障以及安全隱患情況下，可以繼續(xù)投入使用，通過對(duì)設(shè)備絕緣壽命進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，能夠有效延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。但是，在高電壓設(shè)備絕緣壽命到達(dá)一定期限，那么就應(yīng)該及時(shí)更換設(shè)備或者更換零部件，不能無(wú)科學(xué)依據(jù)的延長(zhǎng)其絕緣壽命，否則可能會(huì)引發(fā)安全問題，為電力系統(tǒng)安穩(wěn)運(yùn)行埋下隱患。

2.2 高電壓設(shè)備絕緣狀態(tài)檢修方法

（1）有機(jī)絕緣材料應(yīng)用。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，針對(duì)高電壓設(shè)備絕緣老化問題，有機(jī)絕緣材料的應(yīng)用越來越廣泛。在電力系統(tǒng)中所應(yīng)用的陶瓷類產(chǎn)品大多是有機(jī)材料制作。棒形懸式合成絕緣子是最典型的絕緣技術(shù)，現(xiàn)在在電力系統(tǒng)中的上百個(gè)產(chǎn)品都是應(yīng)用此技術(shù)，其在系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用。我國(guó)合成絕緣子技術(shù)發(fā)展迅速，在國(guó)際上已經(jīng)達(dá)到領(lǐng)先水平，且應(yīng)用范圍廣泛，在絕緣技術(shù)上占主體地位。

（2）在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用。針對(duì)高電壓設(shè)備絕緣老化問題，應(yīng)采取簡(jiǎn)單可行的方法及時(shí)進(jìn)行狀態(tài)檢修，盡量選擇在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，保障狀態(tài)檢修準(zhǔn)確性和可靠性。與此同時(shí)，在檢修設(shè)備絕緣材料時(shí)，應(yīng)結(jié)合材料材料給予可行建議和意見，整理不同絕緣材料在不同環(huán)境情況下的老化情況以及在多應(yīng)力條件下的老化規(guī)律，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行科學(xué)性分析，直觀的展示出絕緣材料變化情況以及設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀。實(shí)驗(yàn)分析絕緣材料的破壞性和非破壞性，應(yīng)用電力相關(guān)知識(shí)對(duì)擊穿電壓?jiǎn)栴}進(jìn)行分析，為高電壓設(shè)備絕緣老化狀態(tài)檢修提供數(shù)據(jù)支撐；

應(yīng)用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)解決設(shè)備運(yùn)行實(shí)際問題。現(xiàn)階段，針對(duì)高電壓設(shè)備絕緣老化問題，主要采用油浸故障以及油溶解氣體分析技術(shù)進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)。隨著我國(guó)科技水平的提升，超聲波探測(cè)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)運(yùn)行檢測(cè)中，此種技術(shù)相比于傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，且實(shí)用性較高，檢測(cè)效果理想。除此之外，脈沖回聲技術(shù)也常被用于設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)中，其能夠快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)中設(shè)備絕緣材料的缺陷[3]。

綜上所述，在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，高電壓設(shè)備絕緣老化現(xiàn)象是導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)安全問題的主要隱患之一，因此，需要深入了解設(shè)備絕緣類型，及時(shí)采取措施進(jìn)行絕緣狀態(tài)檢修。將在線技術(shù)作為檢測(cè)基礎(chǔ)，結(jié)合不同高電壓設(shè)備的不同絕緣情況進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，能夠精準(zhǔn)的分析出設(shè)備的絕緣狀態(tài)以及存在的問題，通過及時(shí)檢修有效避免出現(xiàn)高電壓設(shè)備安全問題，從而為電力行業(yè)不斷發(fā)展保駕護(hù)航。除此之外，電力企業(yè)工作人員需要加強(qiáng)自身專業(yè)能力的提升，不斷更新技術(shù)知識(shí)，提升綜合素養(yǎng)，在遇到問題時(shí)能夠應(yīng)用專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)及時(shí)排除故障，保障電力網(wǎng)絡(luò)能夠安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，為電力行業(yè)不斷發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。