發電廠過電壓分析及其對絕緣老化的危害

【摘要】對于當今社會來說，電是人們生活中不可缺少的一種資源，但是，任何事物都有其兩面性，所以對于電的起源地即發電廠要著重進行管理，尤其是一些絕緣裝置的整修，當發電廠過電壓時，一些問題也會頻繁出現。本文就是對發電廠過電壓會給發電機帶來的絕緣老化問題。

【關鍵詞】發電廠過電壓；絕緣老化；危害

對于電力生產來說，由于所需電量逐漸增多，所以設備也在逐漸變大，這時其在運行時會產生的任何問題都有可能給人們帶來極大的損失，所以設備的安全運行是現今備受重視的問題。逐漸升高的電壓等級會使一些運行設備的內部電壓等級明顯增大，這時就會有一些電壓波對發電廠發起突襲，帶來一系列的安全隱患。然而在近幾年，科學界在進行不斷的研究和試驗后，得出了絕緣老化機理，即局部放電極大程度上影響了絕緣老化。證明了絕緣的發電機在被過電壓侵襲后會產生保護發電機的效用，還能夠將發電機絕緣的壽命進一步準確預測出來。

一、發電機的一些典型過電壓種類

發電機有兩種進網方式，分別為經變壓器供電式和直配式。直配式一般采取將架空線與電網直接連接的方式，這樣的方式容易遭受雷電的過電壓以及操作過電壓的侵襲，經過一段時間的頻繁作用之后，積累效應產生，所以會發生一些絕緣事故。而通過運用變壓器供電的發電機則會受到變壓器的保護使其產生的過電壓低于直接架空線的連接。但是，其缺點是當電壓由變壓器傳入電機時，電壓會有所升高，這樣點擊的絕緣仍能被擊穿。所以對發電機側配備過電壓監測的設備才能夠進一步將電壓和絕緣老化之間的秘密研究出來，減少不必要的損失。

二、過電壓發電機絕緣老化會產生什么樣的影響

對于發電機來說，由于其結構是旋轉的電氣設備，所以注定了它的自恢復性是沒有的。它有很低的額定電壓，但是要將機械應力、環境因素以及自身的承受電力能力互相作用才能工作，所以其每次工作都會處于一種很惡劣的處境。在發電的電力系統中，電網中存在著各種不同暫停狀態的電壓，這些電壓隨時都會對旋轉電機發起沖擊，產生高強度的電氣，損傷定子繞組的主絕緣和匝間絕緣紊亂，減低其絕緣功能，最終產生絕緣事故。一般線圈上的電壓都處于均勻狀態，這是交流電壓作用后的結果。但是如果改為大氣過電壓，則會使各線圈產生電壓分布不均的情況，如果再遇上陡波的狀況，情況就會更加嚴重。如：當波頭為O.1一O.2us時，80%一90%可能為第一個線圈上分到的電壓可能達到來波幅值。電機并接閥型避雷器殘壓一般約為電機額定電壓Un的2.5～2.7倍左右。因而在電機的第一個線圈上的最大過電壓可能為（O.8—0.9）×2.5Un。良好的電容耦合分布在線圈的各線匝間，電壓因為這個原因會均勻分布在每個線圈上：如果有N匝線圈，則每匝可以分到電壓U1為，式中1.15是匝間電壓分布存在不均勻的系數。這就可以證明當過電壓侵入到發電機的定子線圈中時，大部分的電壓都匯聚到了電壓的線圈端部，導致絕緣事故發生。

電因素的絕緣劣化也有發電機絕緣遭遇過電壓作用損壞的原因。發電機的制造工藝會由于高幅值的過電壓而產生非常大的擊穿場強的分散性，降低平均擊穿電壓，使得絕緣介質產生電擊穿的情況。進入老化期后的發電機絕緣會產生很大的空氣隙，這樣的變化會使得電場產生畸形變化，介質會明顯的在非常不均勻的電場中受到過電壓的影響產生非完全的擊穿結果，這就是累積效應的來源，這樣的效應產生的后果就是使得絕緣性逐漸下降。在絕緣沒有被破壞進而產生局部放電且發電機運行正常的情況時，過電壓侵入就會產生將原來的潛在性缺陷轉化為真正的缺陷，電場就會隨之產生畸變的情況，輕者只會產生局部放電的現象，重者也許會直接將絕緣擊穿。過電壓不僅會對絕緣已有缺陷的設備產生潛在的影響，還會使得畸變的缺陷電場產生更大更嚴重的缺陷。絕緣材料會因高強度局部放電產生的熱度而熔化或者碳化，持續放電的時間持續的越長，其破壞程度越嚴重，原有的缺陷會因此而變得更加嚴重，絕緣也可能被直接就擊穿，嚴重者會使得整個發電裝置癱瘓，那樣帶來的經濟損失將會難以估計。

過電壓造成的嚴重后果，主要可以借由機理解釋，而其發生的原因、經過、影響程度等方面還要進一步的研究，這些還需要借助化學理論方面的新知識，短氣隙高場強等試驗也能夠將擊穿發電機絕緣結構的實驗模擬出來，這是解決問題非常重要的一個部分。如何將累積效應量化是研究過電壓及其對絕緣老化危害的主要方法，這個實驗可以將過電壓數據統計出來并比對運行記錄等方式解決，這是現今比較有效的方法。

三、對于發電廠過電壓分析及其對絕緣老化的危害的總結

1、電壓檢測能夠準確的檢測出發電廠當時的過電壓實際波形、發電的具體時間等有用的監測數據，波形能夠反應出許多的數據和信息，例如我們可以根據波形將電壓的種類有效的判斷出來，還可以將電壓的幅值進行準確地測量和讀取，頻度也可以從波形中分辨出來。這些參數和數據都可以幫助我們間接地將當時事故所發生的情況和發生的原因都判斷出來。

2、在現場就將過電壓數據收集起來，我們還能夠進行整理和分析，進而將一些新投入工作的新設備進行絕緣配合，將事故發生時產生的損失降低到最低。

3、我們現在尚不能對絕緣老化受過電壓影響的程度進行量化處理，所以我們要對其老化的原因以及過程進行大量的研究。得出公式時要根據現場探測出來的運行記錄和過電壓數據配以概率統計的方式加以研究，這樣才能夠研究出絕緣老化的解決方案，降低損失。

結語：當今社會，每個人都要用到電，電腦、電視、點燈等，但是正是因為用電如此廣泛，所以在我們進行發電時才更要注意，因為電的能量是不可小覷的，一旦他失控了，那么人們受到的不僅是經濟上的損失，嚴重的還可能失去生命，所以發電機和發電裝置的管理是非常必要的，只有將電管好，人類才能夠更好更快的發展。

參考文獻

[1]李建明，陰友權.暫態過電壓的檢測與電力設備絕緣狀態的分析[J].四川電力技術，2005，（2）：15一18.

[2]孫雅玲，劉洋.沖擊電壓對高壓交流電機定子繞組匝間絕緣的影響[J].防爆電機，2005，（1）：35—37.

[3]李鴻巖，王峰等.變頻電機的匝問絕緣電老化機理[J].絕緣材料，2005，（2）：57—60.