曹小連

廈門(mén)ABB開(kāi)關(guān)有限公司，福建 廈門(mén) 361101

0 引言

在高電壓設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)行系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間受到高壓、外部環(huán)境等因素的影響，易造成設(shè)備絕緣老化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電力系統(tǒng)供電中斷。

為了保證設(shè)備的正常運(yùn)行，需要針對(duì)高壓電氣設(shè)備的絕緣情況進(jìn)行狀態(tài)檢修。在此過(guò)程中，相關(guān)工作人員需要掌握絕緣老化的主要類(lèi)型，并根據(jù)高電壓設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際情況，合理選擇檢修技術(shù)，針對(duì)高電壓設(shè)備進(jìn)行定期檢查。一旦出現(xiàn)故障，應(yīng)立即采取科學(xué)的檢修措施，保證設(shè)備的正常運(yùn)行，保證電網(wǎng)處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)[1]。

1 高電壓設(shè)備絕緣老化的主要類(lèi)型

1.1 多應(yīng)力聯(lián)合老化

在研究高電壓設(shè)備的絕緣性能時(shí)，需要重點(diǎn)分析設(shè)備所用絕緣材料的外應(yīng)力類(lèi)型和材料的基本特性，以幫助工作人員掌握電壓設(shè)備中絕緣材料老化的基本規(guī)律。通常情況下，不同的絕緣材料受到環(huán)境影響會(huì)產(chǎn)生不同的老化現(xiàn)象，材料的特性與其使用過(guò)程中受外界因素干擾的程度直接相關(guān)?，F(xiàn)階段，在高電壓設(shè)備使用的材料中，外加應(yīng)力的類(lèi)型較多，外加應(yīng)力對(duì)不同絕緣材料的影響不盡相同。在多種外加應(yīng)力的作用下，可能會(huì)導(dǎo)致絕緣材料出現(xiàn)裂縫或氣穴。同時(shí)，如果絕緣材料長(zhǎng)期暴露在濕度較高的工作環(huán)境中，材料老化速度會(huì)加快；絕緣材料對(duì)溫度較敏感，工作環(huán)境的溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響材料的使用壽命。加強(qiáng)對(duì)外在應(yīng)力對(duì)絕緣材料影響的研究，可以幫助工作人員采取有效的應(yīng)對(duì)措施，避免外在因素導(dǎo)致的絕緣材料老化[2]。

1.2 電老化

多數(shù)高電壓設(shè)備的絕緣材料都可以實(shí)現(xiàn)局部放電，這可能會(huì)導(dǎo)致絕緣材料出現(xiàn)局部絕緣擊穿，使絕緣材料的絕緣性能受到破壞，發(fā)生電老化。隨著高電壓設(shè)備使用時(shí)間的增加，老化范圍會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大，使絕緣材料的絕緣性能?chē)?yán)重下降。

根據(jù)高電壓設(shè)備材料的實(shí)際使用情況，如果絕緣材料局部放電時(shí)產(chǎn)生的電壓大于外施電壓，絕緣材料不會(huì)因?yàn)殡妶?chǎng)的變化出現(xiàn)老化。從這個(gè)角度出發(fā)，工作人員可以通過(guò)電擊穿的強(qiáng)度判斷絕緣材料是否存在電老化。

1.3 熱老化

高電壓設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，使絕緣材料的溫度升高。絕緣材料對(duì)溫度較敏感，長(zhǎng)期處于高溫工作環(huán)境會(huì)嚴(yán)重?fù)p害絕緣材料的質(zhì)量及使用壽命。

根據(jù)“10 ℃法則”，如果絕緣材料所處工作環(huán)境的溫度升高10 ℃，絕緣材料的使用壽命會(huì)縮減為原來(lái)的一半。雖然該理論可能會(huì)受到絕緣材料本身材質(zhì)的影響，與實(shí)際情況存在差異，但是溫度過(guò)高對(duì)于絕緣材料的壽命依然具有較大的負(fù)面影響[3]。有研究人員認(rèn)為，絕緣材料出現(xiàn)熱老化現(xiàn)象的主要原因是絕緣材料與空氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生了熱量，導(dǎo)致絕緣材料出現(xiàn)熱老化，在電導(dǎo)能力不斷增強(qiáng)的過(guò)程中，會(huì)造成熱擊穿。

2 高電壓設(shè)備絕緣檢修技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

高電壓設(shè)備絕緣檢修技術(shù)屬于電氣工程領(lǐng)域的技術(shù)，其主要針對(duì)高電壓設(shè)備的絕緣體結(jié)構(gòu)開(kāi)展防護(hù)以及優(yōu)化工作。使用氣體放電等絕緣檢修技術(shù)，可以有效檢測(cè)高電壓設(shè)備的絕緣性能，研究絕緣檢修技術(shù)可以推動(dòng)電氣行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。在傳統(tǒng)的絕緣檢修中，多使用電工陶瓷充當(dāng)高電壓設(shè)備的外絕緣材料。電工陶瓷的降溫性能和電氣性能良好，并且具備較強(qiáng)的機(jī)械能力，可以使電力生產(chǎn)工作系統(tǒng)處于穩(wěn)定的工作環(huán)境。但是電工陶瓷的抗沖擊能力較弱，在實(shí)際應(yīng)用中容易導(dǎo)致高電壓設(shè)備出現(xiàn)故障，嚴(yán)重時(shí)可能造成安全事故。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)階段已經(jīng)有多種可以有效代替電工陶瓷的絕緣材料被廣泛應(yīng)用在電氣設(shè)備中。例如，新型復(fù)合絕緣技術(shù)主要采用有機(jī)材料作為高電壓設(shè)備的絕緣材料，其不僅具備有機(jī)材料的優(yōu)良性能，同時(shí)具有較高的環(huán)境適應(yīng)性，可以保證設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性。

3 高電壓設(shè)備絕緣檢修技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 縮短停電周期、減少停電次數(shù)

當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，使用絕緣檢修技術(shù)可以縮短停電周期。使用絕緣檢修技術(shù)可以減少控制開(kāi)關(guān)的數(shù)量，進(jìn)而提升電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性；可以在檢修過(guò)程中減少停電次數(shù)，進(jìn)而延長(zhǎng)高電壓設(shè)備的使用壽命[4]。

3.2 提高檢修效率

通常情況下，企業(yè)會(huì)組織管理小組檢查高電壓設(shè)備的運(yùn)行情況。但是部分企業(yè)缺少完善的檢修制度，工作人員在檢修工作中未能合理規(guī)劃高電壓設(shè)備的檢修，檢修工作的質(zhì)量也無(wú)法得到保證。利用絕緣檢修技術(shù)檢修高電壓設(shè)備的絕緣性能，可以有效避免上述問(wèn)題。絕緣檢修技術(shù)可以幫助檢修人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)高電壓設(shè)備中存在的絕緣問(wèn)題，協(xié)助檢修人員分析和反饋電氣設(shè)備的運(yùn)行情況，輔助檢修人員選擇正確的檢修手段，提升檢修工作的效率，進(jìn)而降低高電壓設(shè)備的維護(hù)成本，提升整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。

3.3 為檢修方案的制訂提供參考

絕緣檢修技術(shù)的應(yīng)用，可以為高電壓設(shè)備檢修方案的制訂提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。工作人員可以根據(jù)絕緣檢修得出的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息合理規(guī)劃高電壓設(shè)備的后續(xù)檢修方案。對(duì)于電力系統(tǒng)的運(yùn)行，絕緣檢修技術(shù)的應(yīng)用不僅可以增加系統(tǒng)的運(yùn)行效率，同時(shí)可以降低經(jīng)濟(jì)成本，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 高電壓設(shè)備絕緣檢修技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

絕緣檢修涉及的技術(shù)較多，主要包括數(shù)據(jù)采集技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)等。在應(yīng)用絕緣檢修技術(shù)時(shí)，可以通過(guò)相關(guān)設(shè)備和信息系統(tǒng)收集高電壓設(shè)備的數(shù)據(jù)，并利用系統(tǒng)自帶的篩選功能去除無(wú)效數(shù)據(jù)，重點(diǎn)收集有效數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)信息和分析結(jié)果直接存儲(chǔ)在信息系統(tǒng)中，便于工作人員利用數(shù)據(jù)信息開(kāi)展維護(hù)管理工作。

絕緣檢修技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中的關(guān)鍵裝置是傳感器，傳感器可以收集信息數(shù)據(jù)。選擇傳感器時(shí)，需要重點(diǎn)關(guān)注傳感器的靈敏度，以及在收集數(shù)據(jù)方面的精確性，以保障數(shù)據(jù)收集和分析結(jié)果符合實(shí)際情況。

具體應(yīng)用流程：通過(guò)傳感器收集、匯總高電壓設(shè)備絕緣材料的運(yùn)行情況，并通過(guò)通信技術(shù)將相關(guān)信息傳入數(shù)據(jù)系統(tǒng)；系統(tǒng)在收到絕緣材料運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)之后，會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理計(jì)算，并通過(guò)指定的數(shù)據(jù)處理技術(shù)將完成計(jì)算的相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)在指定區(qū)域，工作人員在開(kāi)展高電壓設(shè)備絕緣檢修時(shí)，可以直接通過(guò)數(shù)據(jù)系統(tǒng)調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)信息；相關(guān)工作人員根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，通過(guò)人為數(shù)據(jù)比對(duì)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)高電壓設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的潛在危險(xiǎn)源，以及出現(xiàn)故障的根本原因，并以此為依據(jù)，排除設(shè)備中的老化故障，制訂科學(xué)的維護(hù)處理方案[5]。

5 高電壓設(shè)備絕緣檢修策略

5.1 科學(xué)延長(zhǎng)設(shè)備的絕緣壽命

采取有效手段延長(zhǎng)高電壓設(shè)備絕緣材料的使用壽命是絕緣檢修工作的重點(diǎn)內(nèi)容。各種高電壓設(shè)備在出廠(chǎng)后都會(huì)明確規(guī)定使用年限，但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行時(shí)間往往高于規(guī)定的使用年限。例如，一些企業(yè)在應(yīng)用變壓器、發(fā)電機(jī)等設(shè)備時(shí)，經(jīng)常存在設(shè)備運(yùn)行時(shí)間超過(guò)設(shè)備規(guī)定的使用時(shí)間的情況。如果設(shè)備的絕緣性能較優(yōu)異，可以繼續(xù)使用，但需做好定期檢修工作，消除設(shè)備中的安全隱患[6]。

工作人員需要明確掌握各種高電壓設(shè)備的使用年限，并根據(jù)使用年限預(yù)測(cè)使用壽命。針對(duì)使用時(shí)間未超過(guò)使用年限的設(shè)備，可以根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備的絕緣性能，同時(shí)維修或更換設(shè)備中出現(xiàn)故障的零部件；對(duì)于使用時(shí)間超過(guò)使用年限的設(shè)備，工作人員需要重點(diǎn)掌握設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，增加絕緣性能檢修工作的頻率。使用壽命的延長(zhǎng)需要建立在科學(xué)和安全的基礎(chǔ)上，當(dāng)設(shè)備的使用時(shí)間超過(guò)一定期限時(shí)，需要立即更換，避免設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)安全事故。

5.2 應(yīng)用有機(jī)絕緣材料

隨著技術(shù)水平的不斷提升，針對(duì)高電壓設(shè)備絕緣性能降低、絕緣材料老化的問(wèn)題，可以應(yīng)用有機(jī)絕緣材料進(jìn)行改善?，F(xiàn)階段常用的有機(jī)絕緣材料幾乎都是高分子聚合物，包括塑料、橡膠、纖維等。其中，塑料的產(chǎn)量較大，被廣泛用于電器絕緣領(lǐng)域。有機(jī)絕緣材料的來(lái)源較為豐富，可以選擇的種類(lèi)較多，具備其他材料無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前，應(yīng)用最廣泛的有機(jī)絕緣材料是棒形懸式合成絕緣子，電力系統(tǒng)中的多數(shù)產(chǎn)品都應(yīng)用了這一材料，我國(guó)在絕緣子材料發(fā)展方面已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平[7]。

5.3 應(yīng)用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)

高壓電氣設(shè)備絕緣性能的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)是指當(dāng)電器設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可以根據(jù)工作電壓監(jiān)測(cè)絕緣性能的各項(xiàng)參數(shù)。該監(jiān)測(cè)技術(shù)可以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)電氣設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)中的絕緣性能。通常情況下，針對(duì)高電壓設(shè)備出現(xiàn)的絕緣老化問(wèn)題，可以采取狀態(tài)檢修的方式，以進(jìn)一步提升絕緣性能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。通過(guò)對(duì)絕緣材料的性能監(jiān)測(cè)，工作人員可以根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析得到不同高電壓設(shè)備使用的不同絕緣材料的老化規(guī)律，為之后的絕緣性能檢修工作提供相關(guān)依據(jù)。

5.3.1 在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)的功能

在針對(duì)高電壓設(shè)備的絕緣性能進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)時(shí)，主要以設(shè)備的介損值作為主要參數(shù)，可以通過(guò)傅里葉變換的方法求解介損值。在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)具備以下功能：可以監(jiān)測(cè)避雷器運(yùn)行過(guò)程中的各種參數(shù)，包括阻性電流、容性電流的變化情況，從而掌握絕緣材料的老化情況；可以通過(guò)測(cè)量電流互感器、耦合電容器等設(shè)備的參數(shù)，計(jì)算介損值，進(jìn)而了解絕緣材料的受潮情況和老化程度；在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以不受電磁干擾的影響，將真實(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸、數(shù)據(jù)共享等。

5.3.2 數(shù)據(jù)分析方法

利用在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析診斷時(shí)，可以采用相互比較法和趨勢(shì)分析法。

（1）相互比較法。雖然在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)得到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)可能會(huì)受到其他因素的影響，但是對(duì)于處于相同工作環(huán)境的相同設(shè)備，影響程度會(huì)保持一致，因此可以利用相互比較法，判斷某一測(cè)量數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)是否存在明顯的差異。如果數(shù)據(jù)間的差異超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)范圍，說(shuō)明該設(shè)備存在絕緣缺陷[8]。

（2）趨勢(shì)分析法。高電壓設(shè)備的老化、磨損等都是持續(xù)性的過(guò)程，往往需要工作人員進(jìn)行規(guī)律性的分析和總結(jié)，因此可以采取趨勢(shì)分析法對(duì)絕緣材料老化等問(wèn)題的主要趨勢(shì)進(jìn)行深度解析。

5.4 應(yīng)用超聲波探測(cè)技術(shù)

過(guò)去針對(duì)高電壓設(shè)備絕緣材料的老化問(wèn)題，多數(shù)情況下采用油溶解氣體分析技術(shù)進(jìn)行狀態(tài)檢修。隨著技術(shù)的優(yōu)化和發(fā)展，超聲波探測(cè)技術(shù)得到發(fā)展，該技術(shù)相比于其他狀態(tài)檢修技術(shù)，成本較低、使用效果較理想，可以準(zhǔn)確判斷高電壓設(shè)備中絕緣材料是否存在缺陷，具備推廣應(yīng)用價(jià)值。

6 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，高電壓設(shè)備絕緣材料的老化現(xiàn)象是電網(wǎng)運(yùn)行的重要隱患，需要針對(duì)絕緣材料老化的原因以及老化趨勢(shì)進(jìn)行深度分析，并以在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)為主，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的絕緣狀況，進(jìn)而保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。