高電壓設備絕緣老化及狀態檢修技術

1.席 偉 2.何松林 2.任 龍

1.國網四川省電力公司檢修公司 2.四川科銳得實業集團有限公司

高電壓設備絕緣老化及狀態檢修技術

1.席 偉 2.何松林 2.任 龍

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影響電網運行的重要安全隱患之一就是高電壓設備的絕緣老化問題，只有依靠非破壞性試驗與在線檢測技術為基礎，對各種高電壓設備的絕緣狀況進行實時的檢測，才可以有效地避免高電壓設備出現安全事故，因此十分有必要對高壓電氣設備的絕緣耐壓技術及狀態檢修技術做深入研究，切實提高試驗的準確性與可靠性。基于此本文分析了高電壓設備絕緣老化及狀態檢修技術。

高電壓設備；絕緣老化；狀態檢修技術

1、絕緣老化的主要類型

1.1 多應力聯合老化

對于絕緣材料在高電壓設備中的應用實驗表明，材料老化的速度通常與絕緣材料材質和施加的外加應力類型有很大關系。當前高電壓設備的絕緣性能研究過程中，應該深成次研究絕緣材料的材質特性和外加應力類型，繼而找到高電壓設備中絕緣材料的老化情況規律。不同的絕緣材質，對環境因素的影響結果不同，材質特性決定其在使用過程中受到外界干擾破壞的難易程度。材料外加應力類型的多樣化導致對材料的影響程度差異很大，絕緣材料受到外界機械應力影響，容易產生裂縫或者氣穴。而絕緣材料對于工作環境濕度、溫度異常敏感長期處于不宜條件下，導致絕緣材料老化程度大大加深。所以對于絕緣材料的多應力聯合老化因素探究，在預防高電壓設備絕緣材料老化中是一項重要措施。

1.2 電老化

絕緣體在電場作用下的老化行為沒有具體的描述公式，目前普遍采用倒數冪公式L=K/En進行表示，其中K為與具體絕緣材料或電壓系統相關的常數，E表示外加電場，n表示電壓耐受系數。部分學者認為如果外部施加的電壓低于絕緣局部放電起始的電壓時，材料就不會有受到電場干擾引起的老化。在恒溫的條件下，絕緣體的使用時間趨向于所在電場的閾值，如果絕緣體的外加電場接近或者低于所處電場的閾值，則此絕緣體的使用期限趨于無窮長。此外，當材料的擊穿強度遠遠高于外部施加的電場時，此時的絕緣材料具有較長的壽命，在較長一段時間內不會被電場擊穿，具有較強的耐電強度。從非線性電導率的理論出發，電壓的電流會引起氣穴中氣體和表面溫度升高，使得絕緣體在外部施加電場的作用下持續老化。

1.3 熱老化低碳技術

高電壓設備在長時期投入使用的過程中，一般會產生大量的熱量，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系。V.M.Montsinger在20世紀30年代初曾提出“10度規則”，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縮減一半。雖然由于絕緣材料材質的不同受到這種規律的影響大不相同，但是溫度損害仍舊能夠產生較大的影響。不久之后，Dakin提出了全新的觀點，他認為：絕緣材料出現熱老化的實際原因是由于材料自身發生了一系列的氧化還原反應。這種理論得到社會各界人士的廣泛認可。

2、絕緣老化的狀態檢修技術

做好狀態檢修工作，有助于降低成本，避免不必要的人力物力浪費，同時可以減少過度維修引起的新故障隱患。

2.1 狀態檢修的意義

因為高電壓設備絕緣材料出現老化現象是一個漸變的過程，一旦出現老化，就會產生嚴重的事故，所以使用傳統的離線試驗以及定期檢修對高電壓設備絕緣材料進行檢修是行不通的。傳統的檢修不但會由于盲目的進行檢修而浪費大量的人力物力，同時過度檢修給高電壓設備帶來更多的安全隱患，增加了絕緣材料缺陷檢測的難度。因此，使用在線檢測為主，離線試驗為輔的方式對絕緣材料進行檢測是不可或缺的。

2.2 狀態檢修技術

2.2.1 測量絕緣介質電阻

對絕緣介質電阻進行測量，主要用的是兆歐表測量。一般情況下，高電壓設備的絕緣介質都是多層的，在外部施加直流電壓時，就會有吸收電壓現象，在電流逐漸變小最終趨于某一恒定值的過程中，介質會吸收電壓，可以在這過程中根據電流變化情況確定表面多層絕緣體的絕緣狀態。

2.2.2 測量泄漏電流

泄漏電流試驗是和測量絕緣介質電阻相符的，原理相同。在做泄漏電流試驗時需要較高的電壓，這樣才能測量出試驗品在不同電壓下的泄漏電流，做出泄漏電流和電壓關系圖，這樣也更能對比出試驗中的缺陷，還可以根據關系圖計算出電阻。

2.2.3 耐壓試驗

耐壓試驗是絕緣介質狀態檢測的一種預防試驗。具體來說，是指對絕緣介質施加一個比工作電壓高出很多的電壓進行耐壓試驗。在試驗時，可能會導致絕緣介質的破壞。需要在確定非破壞性試驗后實施耐壓試驗，避免高電壓設備的破壞。目前主要采用直流耐壓試驗和交流耐壓試驗兩種，這樣既能發現絕緣介質的缺陷，還能有效地提高高電壓設備的安全性。

2.3 絕緣老化維修

檢測技術的可靠性、方便性和準確性為高電壓設備的絕緣老化維修工作帶來了重要的數據支持。因此根據絕緣材料在不同外界應力和環境影響下老化規律的變化，對高電壓設備絕緣材料運行狀況進行整理對比，確保及時檢測出老化安全隱患。為了更好的掌握絕緣材料的材質特性和受外界應力變化情況，必要的非破壞性試驗不可缺少，同時還應該具備全面的理論知識，為高電壓設備絕緣性能分析提供理論基礎。檢測系統的應用中，一項必須解決的問題顯得特別突出，那就是在簡冊中的變量選擇。通常來說，不同檢測系統的靈敏度不同，選擇的監測檢驗方式也不同。隨著科技的發展，超聲波探測技術不斷應用到設備絕緣老化監測當中，相比傳統的油浸故障分析，超聲波探測技術更加先進、靈敏和可靠，同時也經濟適用。

總之，目前由于高電壓設備絕緣老化引起的電網安全事故在國內外屢見不鮮，不僅造成經濟損失，也威脅公民的人身安全，因此進一步加強對其的研究非常有必要。

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