高電壓設備絕緣老化及其狀態檢修技術分析

張振宇

摘要：近年來，我國對電能的需求不斷增加，電力設備的應用越來越廣泛，電力設備狀態檢修技術也在不斷發展，高電壓設備絕緣老化與狀態檢修技術已經成為社會各界關注的重點，是確保供電系統安全穩定的根本。高壓設備的穩定運行在一定程度上直接影響著電源的穩定性和可靠性。大多數高壓設備采用絕緣在線檢測技術，更好地解決高壓設備面臨的絕緣老化問題，保證高壓設備的穩定運行。

關鍵詞：高電壓設備;絕緣老化;狀態檢修

引言

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廣泛的關注。目前在國內外因為高電壓設備絕緣老化引起的電網安全事故屢見不鮮，不僅造成經濟損失，也對公民的人身安全造成威脅。電網的安全保障就是變電站中高電壓設備的安全穩定運行，為使電網的安全運行實現，需要根據絕緣材料的特性運用絕緣狀態檢修技術對設備進行狀態檢測，盡早發現安全隱患并予以消除。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。

一、絕緣老化主要類型

（一）熱老化

高電壓設備長時間運行中通常產生大量的熱，導致絕緣材料溫度升高。一般來講，絕緣材料的使用壽命與使用過程中溫度損害有直接關系。V.M.Montsinger在1930年提出的10℃規則中指出：絕緣材料受溫度損害十分嚴重，溫度每提升10℃，通常材料的生命周期就縮短一半。雖然因絕緣材料的材質不同受到該規則影響不同，但是絕緣材料溫度損害依然十分嚴重。由Dakin在1948年提出的新觀點：絕緣材料熱老化的本質是材料的一系列氧化化學反應。這一理論得到廣泛贊同。

（二）電老化

受到電場作用，某些絕緣體就會呈現電老化的趨勢。一般情況下，電老化現象通常涉及到絕緣材質、電壓耐受的系數、外加電場及其他相關常數。局部性的絕緣放電很有可能來源于外部電壓，進而引發了絕緣老化。如果外溫處于恒定狀態，那么絕緣體本身的電場閾值就會十分接近外加電場，因此有助于延長絕緣體本身的運行壽命。另外的情況下，如果外部電場并沒有超過擊穿強度，那么電場也不會因此而遭受擊穿的影響，耐電強度將會變得相對更強。在特定的氣穴位置上，高電壓攜帶的電流將會引發表層過熱的不良現象，而施加于設備外部的較強電場就有可能引發電導率的改變，進而產生了緩慢老化。

（三）多應力聯合老化

電力工作人員在對高電壓設備絕緣性能進行研究時，往往會從絕緣材料的外加應力類型以及絕緣材料本身的材質特性這兩個方向入手加以深入分析，以便能夠發現高電壓設備絕緣材料的老化規律。絕緣材質不同，對環境產生的影響也有所不同，因此在使用過程中，絕緣材質特性決定了其所受到外界干擾以及破壞難易的程度。已知材料的外加應力有很多類型，對材料造成的影響也各不相同，在外界機械應力的影響下，絕緣材料極易發生氣穴、裂縫問題。特別是絕緣材料長期受到外界溫度、濕度的影響，也進一步加劇了高電壓設備絕緣材料的實際老化速度。要想做好高電壓設備絕緣老化的預防工作，必須要從高電壓設備絕緣材料的多應力聯合老化因素加以探討。

二、絕緣檢測技術的特點與技術組成

（一）技術特點

高電壓設備絕緣檢測技術具有眾多顯著的特征，一般包括：停電周期大幅減短，在一定程度上減少了控制開關的數量。這一顯著的特征能夠有效的增加電網供電的穩定性和可靠性，對于整個電力系統來說，其在一定程度上大幅增加了電力系統整體的經濟效益。通過絕緣檢測技術對高電壓設備的絕緣性能實施檢測，可以有效避免定期檢修造成的資源浪費以及維修時間安排不合理的問題。與此同時，該技術可以及時發現設備中存在的絕緣缺陷問題，并對其進行及時的反饋和檢修，保證了檢修的高效率，降低維修的成本，增加電力設備正常運行的可靠性。使用檢測技術對高電壓設備的絕緣性能實施檢測，能夠為設備的檢修計劃提高可靠的數據支持，盡可能減少檢修過程中停電的次數，這樣才能確保設備絕緣性能的穩定性，延長設備的使用時間，同時節省了大量的人力以及物力。

（二）技術組成

絕緣檢測技術一般是由絕緣材料的數據處理技術、通信技術、數據分析技術以及數據收集技術等共同組成。數據的收集技術一般都需要大量的檢測傳感器的支持，使用傳感器對全部絕緣材料的運行狀態進行匯總及收集數據，通過特殊的通信技術把收集到的信息與數據傳輸到系統中。經過系統的數據分析技術將整個線路中絕緣數據進行統一與歸納，之后使用特定的數據處理技術把計算完成的數據儲藏在系統制定的區域，供后續工作參考以及借鑒。工作人員通過對數據進行比對與分析，進而發現隱患危險點以及故障原因，從而進行老化故障排除以及維護處理工作。絕緣檢測技術實際上就是一種數據濾波技術。在收集到的全部數據中把干擾數據以及無效數據篩選出去，收集有效的數據。使用這種方式對絕緣檢測到的信息以及數據進行相關的分析與處理，分析電氣設備絕緣材料的使用壽命以及老化程度。在對絕緣材料相關數據進行收集的過程中，這種檢測技術的重要組成部分就是收集數據的傳感器，因此，選用高精度的傳感器特別重要。傳感器的靈敏度決定了收集數據的精確性和靈活性，這樣才可以保證最終的研究成果是穩定的、正確的。

三、高電壓設備的狀態檢修技術

（一）預測絕緣壽命與狀態檢修

在實際運行過程中，高電壓設備的實際運行時間往往高于設計使用年限。這種問題常出現在變壓器、發電機等設備中，在確保絕緣材料性能優異的前提下可以繼續使用。因此，電力工作人員要對高電壓設備絕緣壽命進行科學預測，盡可能延長高電壓設備使用壽命，但是，一旦高壓電源設備絕緣壽命延長到了一定時限后就不可繼續增加，以免發生安全隱患問題。高電壓設備的絕緣老化現象是一個逐漸演變的過程，因此僅采用傳統離線試驗、定期檢驗方法，不但會造成大量人力、物力的浪費，還會因為過度檢修給高電壓設備的安全穩定運行留下巨大隱患，加大高電壓設備絕緣材料的檢測難度。利用狀態檢修技術，輔以離線試驗方式，不僅能大大提高高電壓設備檢修的可靠性，還能獲得最大的經濟效益，因此，做好高電壓設備狀態檢修技術尤為重要。

（二）高電壓設備狀態檢修技術的實現

①對于高電壓設備絕緣老化狀態的檢修必須依靠簡單易行、準確可靠的在線檢測技術作為基石，同時在檢修絕緣材料的過程中提供確實可行的意見。其中，必須對絕緣材料在各種環境條件以及應力下的老化規律進行整理，并根據運行環境對其進行科學的分析，將絕緣材料的變化方向和運行現狀直觀地展示出來。所以，必須對絕緣材料實施非破壞性的試驗分析。除此之外，還必須使用相關的知識將分析的結果變為殘余擊穿電壓的形式，為高電壓設備絕緣材料的老化分析提供依據。②在線檢測在運行過程中必須解決各種問題。就目前來說，油浸故障分析與油中溶解氣體分析是應用較為廣泛的檢測技術。除此之外，隨著科技水平的不斷提高，超聲波探測技術也逐漸被人們使用。這種新型技術較傳統技術來說，更加實用且經濟，并且檢測的效果也更加好。現如今，使用最廣泛的檢測技術就是脈沖回聲技術，其能夠靈敏地檢測出絕緣材料中的缺陷。

四、結束語

綜上所述，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。

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