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(shè)備絕緣老化及狀態(tài)檢修技術(shù)

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(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電力設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)也隨之不斷進(jìn)步，使得目前我國電網(wǎng)高電壓設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)趨于穩(wěn)定。對(duì)于高電壓設(shè)備來說，其安全運(yùn)行在一定程度上可以確保供電穩(wěn)定性和可靠性。針對(duì)這種情況，絕大多數(shù)高電壓設(shè)備都使用絕緣在線檢測(cè)技術(shù)，從而有效地解決高電壓設(shè)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(cè)技術(shù)的特點(diǎn)和技術(shù)組成，最后詳細(xì)說明了高電壓設(shè)備的狀態(tài)檢修技術(shù)。

高電壓設(shè)備；絕緣老化；狀態(tài)檢修技術(shù)

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。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)。

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(chǎng)中發(fā)生老化的規(guī)律沒有一個(gè)科學(xué)的理論體系。經(jīng)過長時(shí)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(yuǎn)遠(yuǎn)小于外部電壓，一旦絕緣材料的電場(chǎng)閾值比其所附加的外界電場(chǎng)的閾值大，那么相關(guān)的絕緣材料就可以達(dá)到理論上的無限壽命。這種觀點(diǎn)得到了廣泛的認(rèn)同，但也有部分人士對(duì)此報(bào)以懷疑的態(tài)度，他們認(rèn)為高電壓設(shè)備絕緣材料出現(xiàn)電老化和電場(chǎng)閾值并沒有多大的關(guān)系，其本身就是一個(gè)慢慢變化的過程。

1.1 多應(yīng)力聯(lián)合老化

根據(jù)絕緣材料在高電壓設(shè)備中實(shí)際狀況來看，材料老化的速度與施加的外加應(yīng)力類型以及絕緣材料的材質(zhì)有莫大關(guān)聯(lián)。如今在對(duì)高電壓設(shè)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(yīng)力類型與材質(zhì)的特性，從而發(fā)現(xiàn)高電壓設(shè)備中絕緣材料發(fā)生老化的規(guī)律。不同的絕緣材質(zhì)會(huì)對(duì)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(shí)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(yīng)力的類型有很多，導(dǎo)致其對(duì)材料的影響程度也各不相同，在外界機(jī)械應(yīng)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(duì)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(huì)極大的加快絕緣材料的老化速度。因此，對(duì)于絕緣材料的多應(yīng)力聯(lián)合老化相關(guān)因素的探討，是預(yù)防高電壓設(shè)備絕緣材料出現(xiàn)老化的一項(xiàng)重要措施。

1.2 電老化

由于高電壓設(shè)備絕緣材料能夠進(jìn)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(yán)重破壞絕緣材料的絕緣性能，隨著擊穿范圍的進(jìn)一步擴(kuò)大，導(dǎo)致絕緣能力顯著下降，最終導(dǎo)致絕緣材料的使用壽命急劇縮減。與此同時(shí)，局部放電也會(huì)導(dǎo)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(yīng)，甚至導(dǎo)致絕緣材料遭受嚴(yán)重的腐蝕，加強(qiáng)電導(dǎo)能力，最終形成了熱擊穿。大多數(shù)研究人員認(rèn)為，當(dāng)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(shí)候，絕緣材料一般不會(huì)發(fā)生由于電場(chǎng)變化出現(xiàn)電老化的狀況。因此，電擊穿強(qiáng)度的強(qiáng)弱成為判斷材料絕緣老化一項(xiàng)重要的指標(biāo)。除此之外，絕緣材料耐電的強(qiáng)度也決定著材料的使用壽命的長短。

1.3 熱老化

高電壓設(shè)備在長時(shí)期投入使用的過程中，一般會(huì)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(guān)系。V.M. Montsinger在20世紀(jì)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(huì)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(diǎn)，他認(rèn)為：絕緣材料出現(xiàn)熱老化的實(shí)際原因是由于材料自身發(fā)生了一系列的氧化還原反應(yīng)。這種理論得到社會(huì)各界人士的廣泛認(rèn)可。

2 絕緣檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)與技術(shù)組成

2.1 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)來說，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。

2.2 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。

3 高電壓設(shè)備的狀態(tài)檢修技術(shù)

3.1 絕緣壽命的預(yù)測(cè)

設(shè)備運(yùn)行時(shí)間高于設(shè)計(jì)使用年限的狀況有很多，一般以變壓器以及發(fā)電機(jī)為主，在材料絕緣性能優(yōu)良的基礎(chǔ)上，不發(fā)生安全隱患以及設(shè)備故障的一般都可以繼續(xù)使用?？茖W(xué)的預(yù)測(cè)絕緣壽命，可以盡可能延長高電壓設(shè)備的使用壽命。一般來說，絕緣壽命延長到一定時(shí)限后，絕緣壽命便不可能繼續(xù)增加，相關(guān)設(shè)備進(jìn)行正確的處理，否則將會(huì)演變成安全隱患。

3.2 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程中提供確實(shí)可行的意見。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。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(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)來說，更加實(shí)用且經(jīng)濟(jì)，并且檢測(cè)的效果也更加好?，F(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。

3.3 狀態(tài)維修的意義

因?yàn)楦唠妷涸O(shè)備絕緣材料出現(xiàn)老化現(xiàn)象是一個(gè)漸變的過程，一旦出現(xiàn)老化，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的事故，所以使用傳統(tǒng)的離線試驗(yàn)以及定期檢修對(duì)高電壓設(shè)備絕緣材料進(jìn)行檢修是行不通的。傳統(tǒng)的檢修不但會(huì)由于盲目的進(jìn)行檢修而浪費(fèi)大量的人力物力，同時(shí)過度檢修給高電壓設(shè)備帶來更多的安全隱患，增加了絕緣材料缺陷檢測(cè)的難度。因此，使用在線檢測(cè)為主，離線試驗(yàn)為輔的方式對(duì)絕緣材料進(jìn)行檢測(cè)是不可或缺的。

4 結(jié)束語

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)。

[1]劉正義.淺析影響電機(jī)絕緣老化的因素及改進(jìn)措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)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(shè)備絕緣老化及狀態(tài)檢修技術(shù)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(xué)本科，主要從事電力系統(tǒng)變電專業(yè)安全監(jiān)督工作。