高壓電氣設備絕緣監督技術探討

劉秋潔

摘要：我國的電力事業正處于高速的發展時期，在眾多不同的領域都能見到各種高壓電氣設備，可見其在我國應用范圍之廣。基于此，對高壓設備的安全進行試驗和研究是非常有必要的，文章探討了現有的高壓電氣設備絕緣監督技術，并對其進行簡要分析。

關鍵詞：高壓設備；絕緣技術；設備監督

中圖分類號：TM855 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）16-0136-02

確保人們日常作息與工作用電能在一個安全可靠的環境下進行，需要有一個穩定的電力系統來支撐，而具體到實際操作中則是對高壓電氣設備的參數指標進行分析，看其運行狀態是否正常，唯有穩定運行的高壓電氣設備才能保證電力系統能穩定地工作。加快絕緣技術的革新和完善是確保高壓電器得以穩定運行的關鍵所在。

1 絕緣技術概述

1.1 絕緣技術內容

所謂用于高壓電氣設備的絕緣檢測技術，就是在高壓電氣設備開機運行時，對其相關特征參數進行監控、記錄并分析的技術手段。通過該技術能檢測出目標設備真實準確的絕緣的性能參數，以便于全面了解設備的特性。具體操作時需根據儀器本身的一些特性來進行調整，以得出最準確全面的結果，需要測定的參數一般有主線伏特值、電容值、絕緣阻抗以及漏電流等，有時根據具體需要，可以測定電氣設備絕緣材料的百分比。該技術還處在不斷的革新之中，將會有更多細化的指標需要進行監測。

1.2 測定目標以及原因

絕緣技術需要對多項絕緣特性進行測定，再通過復雜的數據分析和處理過程得出結論。具體測定目標和原因如下：

（1）設備開啟后，對設備上的避雷器的阻抗和電流波動進行測定，以便對設備內的絕緣材料有個大致的了解，并確定開關的老化程度。

（2）漏電電流測定。對容易出現漏電電流的關鍵部位進行漏電電流的測定，如無級變速器、套管以及互感器，以了解設備的漏電情況，并作出相關處理措施。

（3）觀察設備阻抗值。對高壓電氣設備的阻抗值進行測定極易受到磁場干擾，因此測量時應該避免這種情況的出現，通過對阻抗值的測定，判斷電力系統能否在雷擊或者電壓較大時，保護自身不受損，并且保持穩定運行。

（4）監控可燃物質。設備中經常會有可燃物質，諸如機械潤滑油、絕緣油一類，通過對這些物質的監控，防止因放電或者高溫使其發生燃燒損壞設備。

2 絕緣技術難點

高壓電器設備的絕緣技術必須達到質量標準和性能要求，否則就可能埋下安全隱患，當不可知的觸發因素產生在隱患處，就可能引發安全事故。因此，目前的高壓電器的絕緣監測需要與時俱進，不斷引入國際上先進成熟的新技術和新方法，從而最大程度上避免因技術跟不上而導致的安全事故。

2.1 技術改造

許多高壓電氣設備絕緣試驗都是在實驗室等能營造理性實驗條件的環境下進行的，研究出的新技術和新方法若想真正運用到實際生產中去，需要對其進行一定程度的改造。往往實驗室研究出來的技術方案通常是用于對高壓電氣設備結構的優化，從結構層面提高電力系統的絕緣能力。

2.2 模擬測試

模擬技術通過計算機將新技術的運用過程事先在虛擬平臺上進行測試，以便預見新技術在實際應用中可能出現的問題，也能為測試高壓電氣設備提供指導。計算機在這個過程中充當了測試管理和控制的中心。該技術可應用于各種型號的高壓電氣設備。

2.3 設備調試

通過模擬合格的技術在應用到實際高壓電氣設備時會有一個模擬運行和調試操作的過程。調試時反映出的情況比模擬階段更加真實和準確，彌補模擬中可能遺漏的細節。調試過程中需要注意自然因素對調試的影響。調試應當在多個地點（室內和室外）進行，以比較設備之間性能的差異，從而可以知道設備對溫度的敏感程度，優先選擇適合戶外作業的型號。

3 監督設備面臨的問題

3.1 磁場干擾

監督設備內部構造比較精密，因此容易受強電場干擾導致其收集跟蹤信號的能力大大降低。目前能夠大幅度減少電纜傳輸階段存在的電磁干擾問題的技術是全光數字采集系統，但是這種技術還需要有更加深入的研究和實踐。

3.2 傳感器干擾

當前普遍使用的傳感器對溫度、壓力以及震動等外部條件十分敏感，性能容易出現波動，這都會使系統的精度和穩定性受到影響。傳感技術仍有很長的路要走。

3.3 狀態檢修

監督設備需要經常對其運行狀態進行維護和檢修，需要安排有相關經驗的工作人員基于現有條件對設備進行維護檢修，雖然對設備進行狀態檢修可以在一定程度上減少后期的工作量，但需要付出額外的人力，受限于技術條件的情況較為嚴重，因此，需要加快在線監測技術的革新進程，力求實現檢修監督一體化和自動化。

3.4 監測標準不統一

目前行業內對監測還沒形成系統性的統一標準，因此絕緣在線監測得到的參數缺少一個可以比對的標準，一般將數據同停電后測得的參數進行比對。多年來，通過對這兩者之間的分析，發現這兩者之間有規律可循，從而能給出一個預防性試驗標準，并照此設置成為報警系統的標準，一旦絕緣指數進入設定的閾值范圍，系統就能給出報警提示。

3.5 設備自身問題

雖說在線實時監測技術已經被逐漸應用到了許多高壓電氣設備中，但其周邊的配套設備并沒有跟上，諸如與絕緣在線監測設備相適應的自檢軟件或者是用于傳輸信號的接口，因此真正實施絕緣在線監測仍舊有許多問題需要研究解決。

4 絕緣監察技術的實際應用

高壓電氣設備絕緣有其復雜性，全部由人工進行比較困難，因此大部分使用了現代科技對設備進行監督，從而滿足了設備日常的生產和維修，以此保證電力系統的平穩運行。基本上能實現24小時持續地對高壓電氣設備監控，這種監督技術極大地推動了現代電力系統設備的完善。下面的例子說明了高壓電氣設備在線監測技術的實際應用：

4.1 實時監測變壓器

該種監測技術主要是通過對氣體內物質百分比和局部放電的位置的分析，使用了聚合物膜，把標志性物質從油中分離，其中標志性物質包括乙炔、一氧化碳、甲烷、氫氣、乙烯等。使其通過酶催化氣體傳感器，檢測氣體含量，再用于確定變壓器的異常情況。如果發現異常的絕緣狀態，在線檢測系統會自動跟蹤并記錄氣體的相關數據，包括氣體速率、溫度以及物質組成，并且確定故障元件。

4.2 監測用發電機

發電機作為產生電氣的源頭，自身絕緣方面的措施尤為重要。因此對發電機組絕緣性能的監測是主要的環節。由于發電機上的漏電形式以局部放電為主，所以監測時可以有針對性地對其局部放電現象進行監測，也可以通過尖端放電等手段進行檢測。

4.3 監測電容式電壓

經常使用的電容式高壓電氣設備型號繁多，通常采用檢查交流泄漏電流以及介質的損耗角度的tan值等手段來監測其絕緣性能，也可以從數據分析結果上反映出環境濕度對設備絕緣能力的影響。

4.4 監測避雷器

避雷器最常見的問題就是受潮和老化，一旦出現這兩點危險因素，往往會導致閥片上電流泄露，從而使避雷器失效。實時監測裝置通常是對全電流和實時電流的數據進行測定，從而確定出現問題的原因和具體位置。用于避雷器上的監測裝置發展至今已經經過了多次改進，在實時監測設備工作時的阻性電流等參數方面，能提供更加準確的準確性，而且在操作上也進行了簡化。

4.5 監測地理信息系統

目前業內對地理信息系統的監測方法主要是從化學、機械和電氣幾個方面來進行的。化學上能夠通過分解產物，繼而對氣體組分進行分析、局部放電檢測和局部過熱判斷；機械的方法則是使用高敏的壓電加速度傳感器和超聲傳感器，通過對機械振動和彈性波的監測來間接監測局部放電或絕緣故障；電氣的方法是使用內外部電極以及磁耦合手段測出GIS的鞘層電勢，從而檢測局部放電情況。

5 結語

由于近些年人們在生活和生產中越來越多地接觸到高壓電氣設備，對其絕緣技術的重視程度也水漲船高，在這種氛圍下，絕緣監督技術也有了較顯著的發展。主要通過實驗的方式研究可行的新技術和新手段，再逐漸滲透到實際應用中去，從而實現對設備的全面監控，為絕緣監督技術的可靠度和準確性提供了保證，創造了更加安全的作業和生活環境。

參考文獻

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