探析高電壓設備的絕緣老化及狀態檢修技術

王子齊

摘要：隨著社會生產力的逐步提高以及電氣設備狀態檢修技術的不斷進步，高電壓設備的狀態檢修技術以及絕緣老化受到社會各界人士的廣泛關注。只有充分了解高電壓設備絕緣老化的規律，才可以增加電力企業的社會效益和經濟效益，提高電力企業在社會中的信譽。本文主要分析了絕緣老化主要類型，并且探討了有關絕緣老化的狀態檢修技術，希望能夠給有關人士提供一些參考內容。

關鍵詞：高電壓設備；絕緣老化；狀態檢修技術

1絕緣老化主要類型

1.1熱老化

高壓電氣設備在運行中產生的熱量導致絕緣材料的溫度升高。溫度升高影響絕緣材料的壽命。1930年V.M.Montsinger首次提出了絕緣材料的壽命與溫度之間的經驗關系，即10℃規則，認為溫度每升高10℃，絕緣材料的壽命約減半。實際上，不同絕緣材料的老化速度應該不同，所以10℃規則不能簡單地應用于所有的絕緣系統。1985年EPRI針對不同等級的電機絕緣得出的研究結果見表1。

表1不同等級的電機絕緣材料壽命減半對應的溫度

1948年Dakin提出的新觀點認為熱老化實為有聚合鏈分裂等作用的氧化效應，本質為一種化學反應過程，因此，應當遵循化學反應速率方程1nL=1nA+B/T。其中，A、B分別是由特定老化反應所決定的常數，L為絕緣壽命，T為絕對溫度。該方程的提出，為高溫加速老化試驗及試驗結果的外推提供了理論依據，彌補了Montsinger10℃規則難以區分不同條件下老化的差異的缺點。

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。

2對絕緣老化的狀態檢修技術

2.1高電壓設備絕緣老化狀態檢修技術

高電壓設備絕緣老化的狀態檢修技術，需要結合高電壓設備所處的環境、分析其所受到的聯合應力，實現對絕緣老化故障的解決。在線監測技術能夠使高電壓設備發生的絕緣老化問題得到及時的發現，也能夠為故障的解決提供有效的故障信息。高電壓設備絕緣老化的狀態檢修技術的實現，需要對高電壓設備的絕緣老化規律進行探究，能使絕緣材料的運行使用狀況得到體現，能使相關檢修維護人員了解其變化方向。為了保證高電壓設備的絕緣老化技術能夠具備科學性與有效性，也需要對相關的設備絕緣材料進行非破壞性的試驗，分析其主要的作用機制。在高電壓設備的絕緣老化檢測方面，主要使用油中溶解氣體分析與油浸故障分析的方法，在檢修方式上的不同，容易因為檢測變量的不同而導致不同的檢測效果。隨著經濟發展水平的提高以及現代科學技術水平的進步，超聲探測狀態檢測技術在高電壓設備的絕緣老化狀態檢修中逐漸得到了應用。超聲探測技術不僅具備著經濟成本較低的特點，還能夠更具實用效果，在檢測技術方面較原有方式有著較大提升。高電壓設備的絕緣老化狀態檢修，使用較為廣泛的方式主要為脈沖-回聲技術，具備著對高電壓設備絕緣老化故障較強的檢測能力，能夠更好地適應多層絕緣材料的高電壓設備檢修，保證高電壓設備的正常運行。

2.2高電壓設備的絕緣壽命預測

電氣設備絕緣壽命預測超過設計年限而繼續運行的關鍵設備如發電機、變壓器等的絕緣壽命預測技術有著顯著的技術經濟意義。“超壽命”設備繼續運行的前提是必須可靠地估計其殘余壽命。有學者認為變壓器壽命不決定于已運行的年數而應由其絕緣實際狀況決定是否繼續使用，并提出了“絕緣年齡”的概念，以油中CO、CO2、糠醛并結合紙絕緣的抗拉強度和聚合度測量來估算。“絕緣年齡”增加時，設備運行的可靠性將降低；可靠性低于某一預定值時，認為絕緣壽命已盡，設備即退出運行或進行相應的處理。一般認為紙的抗拉強度下降到50%時，絕緣壽命已盡。

3結語

總而言之，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，對電氣設備的發展趨勢以及絕緣狀況進行精確的反應，才可以有效地避免高電壓設備出現安全事故。現場工作人員必須不斷的提高自身的學習能力和技術水平，才可以為電網的穩定運行做好足夠的保障，為電力企業的發展奠定良好的基礎。

參考文獻：

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（作者單位：呼和浩特供電局修試管理處）