絕緣技術在高壓電氣中的應用探討

董佩冉

摘 要：電能不僅是推動我國社會生產力穩健發展的基礎性能源之一，同時還是為社會各界所倡導和追捧的具有光明發展前景的清潔型能源。在環境污染日益嚴重、環保呼聲日益高漲的當下，大力發展電能和應用電能，乃是必然之勢，乃是企業提高競爭力的客觀需要。電能的清潔環保優勢帶動了各領域、各行業對電能需求量的與日俱增和對供電質量要求的不斷提高，迫使電力企業不得不通過構建高電壓大容量變壓器運行體系來保證配電網絡的安全、穩定運行。但是，要構建高電壓大容量變壓器運行體系，首先必須要保證對高壓絕緣技術的有效應用，因為，只有在高壓絕緣技術被有效應用的前提條件下，電力系統中電能輸送的安全性及其輸送的容量和質量才會得到保障。文章介紹了高壓電氣絕緣技術的工作原理、功能與在線監測示列。

關鍵詞：絕緣技術;高壓電氣;原理;功能;在線監測示列

一個國家或地區，其電力系統運行狀態的穩定可靠與否，與其社會生產和人們生活息息相關。以電力系統中設備的絕緣性為例，當系統中設備絕緣性能出現下降的情況時，就極易導致停電故障的發生，就極易給當地的社會生產和人們生活、尤其是極易企業與人口密集聚集的城市生產和市民生活造成難以估量的經濟損失。因此，研究探討絕緣技術在高壓電氣中的有效應用，乃是一件具有積極現實意義的大事。

一、高壓電氣絕緣技術工作原理與功能

高壓電氣絕緣技術，通常指的是，基于電子技術、計算機技術和傳感技術，利用對運行中的高壓電氣設備進行信號采集、傳輸、數據處理、邏輯判斷而達成的對電力設備運行狀態進行監控并進而為提高電力設備的有效利用率所提供的基本保障。電力企業利用高壓絕緣技術可以較好地提升電氣設備工作狀態的穩定性，尤其是可以較好地提升智能配電網絡運行狀態的可靠性。

高壓電氣絕緣技術的工作原理如下：首先是對電氣設備各個部位的絕緣參量進行檢測，并結合其工作中的正常電壓值來區分出設備在工作狀態下是否滿足了供電安全的要求;其次是在得到具體的參量數值之后，要利用設備內部的工作機制來觀察其工作現狀，假若發現有安全隱患，那么就要立即采取措施消除隱患，其中，主要是針對設備的母線電壓和電阻絕緣量的數值進行反饋，并結合母線的具體容量和損耗，提出可行性建議。

利用高壓電氣絕緣技術可以為設備提供參數測量功能和對測試采集到的數據進行分析處理。在電力傳輸系統中，高壓電氣絕緣技術的功能主要表現為三個方面：一是可以通過對避雷器運行狀況的檢測而得出設備中容性電流與阻性電流的變化幅度，并做出對應的分析和處理;二是可以通過對耦合電容器的監測而得出套管、電流互感器等容性設備的介質損耗與電流泄漏，并進而還可以對設備的絕緣老化及損壞狀況做出分析判斷;三是可以通過阻抗相穩定性的監測來減少電磁干擾造成的影響，并同時提高設備的自我保護性，降低其性能發生變化和軟件發生損壞的概率。

二、高壓電氣絕緣技術應用示列

示列一：變壓器絕緣技術在線監測。這是一種將絕緣技術應用于變壓器設備并對它的運行情況所展開的實時監測行為：道理是，絕緣油會在變壓器的運行過程中被分解出來并同步產生一定的氣體，那么絕緣監測裝置正好就可以借此來對分解出來氣體的含量及其放電情況等做出分析，假使發生了絕緣技術應用質量下降的情況，那么從絕緣油中分解出來的氣體也必然會跟著發生異常，這就為發現和排除故障找到了事實根據。比如，當設備內部的電壓和溫度出現過高的情況時，則可以據此判斷出現問題所在的區域;又比如，有的時候會出現因局部放電而導致變壓器發生被擊穿的現象，遇到這種情況時，就可以利用絕緣技術中的超聲波技術來對放電情況進行探測。需要說明的是，由于利用超聲波探測技術并不能準確找到放電所在的故障區域，因此，為了保證在線監測效果，在具體實踐中，需將絕緣油氣體分析技術與超聲波探測技術組合在一起應用。

示列二：高壓電容變壓器絕緣技術在線監測。高壓電容，一般指的是1kv以上的電容，或者10kv以上的電容，通常，一顆額定工作電壓為10KVAC的高壓電容，如果以直流電壓來判斷，往往要用額定為40KVDC以上的產品才合適，因為40KVDC的電容，往往只能經受住10KVAC約2分鐘的測試，更高電壓時就容易擊穿。高壓電容變壓器中應用絕緣技術時，一般都采用的是電容式電壓互感器、電流互感器和變壓器套筒等裝置。比如，在監測設備運行中的電壓時，可以依據配電網的運行情況來分析高壓變壓器的運行效率，并同時對比分析不同狀態下高壓變壓器的運行電壓，如果設備出現了絕緣性能降低的情況，那么肯定就會發生電壓驟變的現象;再比如，在監測設備運行中的電容時，則可以依據等值電容、交流泄漏電流和介質損耗情況等來分析工作狀態的正常與否，并且還可以同時對變壓器的局部缺陷和受潮情況等進行分析，然后再根據靈敏度的變化情況做出對應的維修。

示列三：發電機絕緣技術在線監測。發電機的基本結構包括定子、轉子、軸承裝置、底板、其他附屬結構等。在當代社會生產中，同步發電機是主要動力電源，比如，在火力發電、水力發電以及核能發電中均采用的是同步發電機。由于發電機在運行過程中會經常性受到電、熱、機械以及環境等因素的影響，因而其絕緣結構逐漸產生缺陷并導致絕緣故障發生是在所難免的事情。比如，發電機常見的絕緣故障有定子繞組絕緣擊穿、定子相間短路、定子繞組空心導體內堵塞、發電機定子、轉子漏水、定子端部焊接不良和轉子線圈匝間短路等等，需要說明的是，無論是那種故障，都是按照一定的模式或機制發展的，即都是從最初的缺陷而發展成為故障的，并且，在劣化的過程中，總是要有一些特征量對劣化的情況加以反映。而對于這個過程，終是可以以一定的方法進行監測的，目前比較先進的在線監測技術如溫度在線監測、絕緣過熱煙霧監測以及氣體成分的在線監測等。其中，溫度在線監測表明，從對發電機多年解體檢修發現的絕緣缺陷的分析中可知，多數絕緣缺陷最初都是由溫度過高引起的，由于發電機的額定容量是由絕緣所能承受的最高允許溫度所決定的，并且發電機在出廠前主要性能試驗之一是進行溫升試驗，因而在實踐運行中對發電機各部分進行溫度監測是很有必要的;絕緣過熱煙霧監測表明，當發電機絕緣在高溫或電弧作用下發生分解的情況時，是要產生一定量的氣體的，可以看到有煙霧的形成，并且，過熱事故的持續時間與過熱事故的類型、過熱區域的范圍和絕緣材料的性質有關;氣體成分的在線監測表明，當旋轉電機絕緣出現過熱或者是局部發生了放電的情況時，會同時分解出多種不同的氣體，這樣一來就可以憑借冷卻氣體中含有的其他氣體的成分和量值來對絕緣狀況進行在線監測。

示列四：氧化避雷器絕緣技術在線監測。這是針對設備老化或受潮而進行的監測，比如，如果設備在潮濕狀態下工作的時間比較長，則絕緣裝置的質量和壽命就都會受到影響，情況嚴重的也會導致停電故障的發生。而采用在線監測技術則可以據此分析出運行數據中的異常情況，并對故障發生區域做出正確判斷。同時，由于避雷器裝置一般采用的是接地引線方式，所以，如果是將監測裝置設置到了引線中，則監測結果的準確性就會更有保證。

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