國網(wǎng)江蘇省電力有限公司新沂市供電分公司 強 飚

1 高電壓設(shè)備絕緣老化的類型

熱老化。高電壓設(shè)備絕緣老化的常見類型之一便是熱老化，主要是因為高電壓設(shè)備在運行過程中產(chǎn)生巨大熱量，當(dāng)絕緣材料與高熱量結(jié)合后便會產(chǎn)生氧化反應(yīng)，在持續(xù)升溫的狀態(tài)下絕緣材料便會逐漸被腐蝕，進而導(dǎo)致?lián)p壞，影響到高電壓設(shè)備的正常運行。部分研究學(xué)者通過實驗表明，當(dāng)高電壓設(shè)備的內(nèi)部溫度每上升10℃時，絕緣材料的性能便會相應(yīng)下降且使用壽命也會相對減少，而不同材質(zhì)的絕緣材料受溫度影響也是不同的，根據(jù)不同材料的特性其熱老化程度也不一致。總之，高電壓設(shè)備絕緣材料熱老化現(xiàn)象的主要因素，便是由于絕緣材料的特殊性能在高電壓設(shè)備運行過程中受到溫度影響產(chǎn)生的氧化反應(yīng)所造成的。

電老化。該現(xiàn)象通常伴隨著熱老化現(xiàn)象。高電壓設(shè)備的絕緣材料有局部放電的特點，在設(shè)備運行過程中，局部放電的電壓會損壞局部絕緣材料、導(dǎo)致絕緣性能下降，且材料損壞部分還會逐漸擴大范圍，進而影響到絕緣材料的使用壽命。另外局部放電現(xiàn)象會導(dǎo)致絕緣材料在熱量作用下產(chǎn)生氧化反應(yīng)，在絕緣材料損壞面積逐漸擴大的基礎(chǔ)上還會增加絕緣材料的電導(dǎo)性能，最終導(dǎo)致絕緣材料被熱擊穿。有學(xué)者通過倒數(shù)冪公式（L=K/En，其中K 代表了絕緣材料及電壓系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)值，E 表示外場電壓，而n 代表了電壓耐受系數(shù)）計算得知，如若絕緣材料的耐電強度超過了局部放電的初始電壓，便不會發(fā)生電老化現(xiàn)象。因此在挑選高電壓設(shè)備絕緣材料時，還應(yīng)從絕緣材料的質(zhì)量及性能入手，選擇高品質(zhì)且耐電性強的絕緣材料，以此減少電老化現(xiàn)象。

多應(yīng)力聯(lián)合老化。通過相關(guān)學(xué)者的應(yīng)用實驗得知，絕緣材料的自身特性和外部聯(lián)合應(yīng)力增加的類型是決定材料老化速度及老化程度的關(guān)鍵因素。高電壓設(shè)備在實際運行過程中會產(chǎn)生機械應(yīng)力，大部分是由于旋轉(zhuǎn)設(shè)備在運行時引起的局部振動，另一方面則是由于部分金屬導(dǎo)體在運行過程中熱膨脹系數(shù)增大，引起了周期性應(yīng)力及交流電場力，在多應(yīng)力聯(lián)合的作用下，導(dǎo)致絕緣材料受損，進而影響了高電壓設(shè)備的正常運行。而造成機械應(yīng)力的主要原因則是由于絕緣材料在使用過程中產(chǎn)生了裂紋、氣穴等病害，隨著長時間使用在絕緣材料上形成了電樹枝并不斷延伸。另外，當(dāng)絕緣材料在承受了電應(yīng)力、熱應(yīng)力及機械應(yīng)力的聯(lián)合作用下便會引起旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動，且當(dāng)高電壓設(shè)備處于潮濕環(huán)境時還會加速絕緣材料的老化速度，加重其老化程度。

2 高電壓設(shè)備絕緣材料狀態(tài)檢修技術(shù)的具體應(yīng)用

檢測絕緣材料的電阻值。絕緣材料的老化速度和老化程度取決于不同材質(zhì)，其具有一定的多樣性及多層性特點，為準(zhǔn)確了解外部施加的直流電壓對絕緣材料造成的損害，檢修人員可通過檢測絕緣材料的電阻值進行判斷，以此分析絕緣材料的老化程度。當(dāng)外部施加的直流電壓經(jīng)過絕緣材料時，其部分電壓會被絕緣材料所吸收，而此時的電流會逐漸平穩(wěn)達(dá)到某一恒定值，所以可充分利用這一現(xiàn)象通過參考兆歐表測量絕緣材料的電阻值，以便采取相應(yīng)措施加以處理。

檢測絕緣材料的泄漏電流。檢測絕緣材料的泄漏電流與絕緣材料電阻值檢測原理一致，但與之檢測不同的地方在于檢測泄漏電流時需要利用10kV及以上的高電壓進行檢測[1]。據(jù)絕緣材料在不同電壓下檢測反饋到的泄漏電流，制定出泄漏電流I 和試驗電壓U 的關(guān)系圖，以此確定絕緣材料的運行狀態(tài)，找出絕緣材料的故障原因，同時還可通過關(guān)系圖計算出絕緣材料的電阻值，能有效提高檢測效率，有助于減少故障排查時間。

檢測絕緣材料的物理參數(shù)。當(dāng)絕緣材料發(fā)生老化、處于故障狀態(tài)時，其物理參數(shù)會發(fā)生相應(yīng)變化，因此物理參數(shù)可作為判定絕緣材料運行狀態(tài)的重要指標(biāo)。當(dāng)物理參數(shù)產(chǎn)生變化時，其介質(zhì)損失角正切值也會產(chǎn)生一定變化，主要是因為絕緣材料被損壞時高電壓設(shè)備內(nèi)部的電流會逐漸增加，同時損失角正切值也會提高，導(dǎo)致?lián)p壞面積擴大。但由于高電壓設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、絕緣材料較為集中，當(dāng)出現(xiàn)異常問題時對其物理參數(shù)進行檢測很難判斷出絕緣材料準(zhǔn)確的故障位置。所以還需根據(jù)設(shè)備運行的實際情況選擇合適的檢測方式。

檢測絕緣材料的耐壓性能。對絕緣材料實施耐壓性能檢測可幫助選擇質(zhì)量好、性能強的絕緣材料，有效預(yù)防絕緣材料的老化現(xiàn)象。在檢測過程中，主要對絕緣材料能承受的電壓進行檢測，在絕緣材料使用過程中通過不斷增加電壓流量判斷其可承受的電壓數(shù)值，以此明確絕緣材料的老化程度。在實驗過程中絕緣材料會出現(xiàn)不同程度的損壞，為防止高電壓設(shè)備被破壞，在開展檢測實驗前還需明確實驗?zāi)康?，將其定義為非破壞性實驗，同時為保證高電壓設(shè)備的安全性，在實驗過程中需采取直流耐壓和交流耐壓測試的方式，以此保護高電壓設(shè)備[2]。另外還可利用電壓測試對高電壓設(shè)備的絕緣材料進行檢測，以便發(fā)現(xiàn)其中存在的安全隱患及故障，有利于更準(zhǔn)確掌握絕緣材料的運行狀態(tài)。

3 高電壓設(shè)備絕緣材料老化狀態(tài)的檢修技術(shù)分析

3.1 絕緣材料老化狀態(tài)檢修技術(shù)的意義

絕緣材料的老化問題是高電壓設(shè)備運行過程中逐漸變化的故障問題，是在長時間運行狀態(tài)下所產(chǎn)生的。傳統(tǒng)檢修方式只有在設(shè)備發(fā)生故障停運后才對高電壓設(shè)備進行檢測、維修，在一定程度上延緩了維修時間，檢測結(jié)果也存在誤差，還增加了維修、人工成本。而利用當(dāng)下先進的狀態(tài)檢修技術(shù)，可通過科技手段實現(xiàn)在線檢測，可準(zhǔn)確掌握高電壓設(shè)備絕緣材料在通電情況下的運行狀態(tài)，有利于實時了解絕緣材料的老化情況，能大幅提高檢修效率，穩(wěn)定絕緣材料的導(dǎo)電性能，保證高電壓設(shè)備的穩(wěn)定運行。

3.2 技術(shù)組成的主要內(nèi)容

當(dāng)前高電壓設(shè)備絕緣材料老化狀態(tài)檢修技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)及通信技術(shù)等，通過多項專業(yè)技術(shù)對高電壓設(shè)備的絕緣材料運行狀態(tài)進行全面分析，以此提高檢修效率、提升故障排查的準(zhǔn)確性。其中，數(shù)據(jù)采集技術(shù)主要是通過監(jiān)測傳感器對各類絕緣材料在運行狀態(tài)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行收集、匯總并整理，再利用專業(yè)的通信技術(shù)將收集到的運行數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)中，通過數(shù)據(jù)分析技術(shù)對收集到的整體數(shù)據(jù)進行分析歸納，而數(shù)據(jù)處理技術(shù)則是將歸納好的數(shù)據(jù)儲存至系統(tǒng)的指定文件中以供參考、分析。當(dāng)高電壓設(shè)備運行異常時，檢修人員便可依照儲存數(shù)據(jù)進行分析判斷，使其快速查找到故障原因或存在安全隱患的部位，以便及時采取檢修工作，同時也可有效排除絕緣材料老化故障，為設(shè)備正常運行提供可靠保障。

絕緣監(jiān)測技術(shù)也是檢修過程中常用的一種數(shù)據(jù)濾波技術(shù)，其能在采集數(shù)據(jù)信號時將干擾信號及不規(guī)則信號過濾處理掉，同時還能保存有效的信號數(shù)據(jù)，可大幅度提高數(shù)據(jù)收集、分析的準(zhǔn)確性，有利于檢測人員全面掌握絕緣材料的老化程度及使用壽命，可有效提高高電壓設(shè)備的運行效率。

此外，超聲探測技術(shù)也是當(dāng)前檢測高電壓設(shè)備絕緣老化狀態(tài)的先進技術(shù)之一，相較于傳統(tǒng)檢測技術(shù)檢測效果更加準(zhǔn)確。其中應(yīng)用較多的便是脈沖——回聲技術(shù)，在檢測過程中能有效加強檢測力度，可準(zhǔn)確檢測出絕緣材料存在的安全問題。在多層結(jié)構(gòu)的高電壓設(shè)備絕緣材料檢測工作中應(yīng)用較多，為檢修人員提供了有力幫助，并可有效提高檢修效率，加快高電壓設(shè)備恢復(fù)運行的時間。

3.3 預(yù)測高電壓設(shè)備絕緣材料的使用壽命

通過預(yù)測高電壓設(shè)備絕緣材料的使用壽命能有效提高高電壓設(shè)備的使用率，降低設(shè)備成本。當(dāng)發(fā)電機、變壓器等設(shè)備達(dá)到使用年限且能繼續(xù)運行時，利用檢測技術(shù)對其絕緣材料的壽命進行預(yù)測，以此掌握其剩余使用期限。有部分學(xué)者提出高電壓設(shè)備的運行壽命不應(yīng)局限于規(guī)定的使用年限，應(yīng)以絕緣材料的運行狀態(tài)而決定，將油中CO、CO2及糠醛與紙絕緣的抗拉強度、聚合度相結(jié)合后，再經(jīng)過分析估算后得出絕緣材料的剩余壽命[3]。當(dāng)絕緣壽命增加到預(yù)定值時則代表絕緣壽命用盡，需及時更換全新設(shè)備或進行其他相應(yīng)處理工作，避免高電壓設(shè)備持續(xù)運行發(fā)生重大故障問題。

總之，高電壓設(shè)備的穩(wěn)定性是決定電力系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵，而絕緣老化問題是損壞高電壓設(shè)備穩(wěn)定運行的主要因素之一。為減少絕緣材料的老化現(xiàn)象、避免絕緣材料發(fā)生故障，需對絕緣材料進行非破壞性實驗，采取有效的檢測技術(shù)對高電壓設(shè)備各種類型的絕緣材料進行檢測實驗，以此明確高電壓設(shè)備的使用壽命及絕緣材料的運行狀態(tài)。通過各類檢測技術(shù)提升高電壓設(shè)備的運行效率，提高絕緣材料的運行質(zhì)量，在充分利用狀態(tài)檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上提高絕緣材料的檢修效率，盡可能避免絕緣材料出現(xiàn)故障，以防高電壓設(shè)備出現(xiàn)故障停運等事故，以此為電力系統(tǒng)正常運行提供可靠保障，促進我國電力企業(yè)長久、穩(wěn)定的發(fā)展。