高電壓設(shè)備絕緣老化及狀態(tài)檢修技術(shù)

1.席 偉 2.何松林 2.任 龍

1.國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司 2.四川科銳得實業(yè)集團有限公司

高電壓設(shè)備絕緣老化及狀態(tài)檢修技術(shù)

1.席 偉 2.何松林 2.任 龍

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影響電網(wǎng)運行的重要安全隱患之一就是高電壓設(shè)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(shù)為基礎(chǔ)，對各種高電壓設(shè)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(shè)備出現(xiàn)安全事故，因此十分有必要對高壓電氣設(shè)備的絕緣耐壓技術(shù)及狀態(tài)檢修技術(shù)做深入研究，切實提高試驗的準(zhǔn)確性與可靠性?；诖吮疚姆治隽烁唠妷涸O(shè)備絕緣老化及狀態(tài)檢修技術(shù)。

高電壓設(shè)備；絕緣老化；狀態(tài)檢修技術(shù)

1、絕緣老化的主要類型

1.1 多應(yīng)力聯(lián)合老化

對于絕緣材料在高電壓設(shè)備中的應(yīng)用實驗表明，材料老化的速度通常與絕緣材料材質(zhì)和施加的外加應(yīng)力類型有很大關(guān)系。當(dāng)前高電壓設(shè)備的絕緣性能研究過程中，應(yīng)該深成次研究絕緣材料的材質(zhì)特性和外加應(yīng)力類型，繼而找到高電壓設(shè)備中絕緣材料的老化情況規(guī)律。不同的絕緣材質(zhì)，對環(huán)境因素的影響結(jié)果不同，材質(zhì)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(yīng)力類型的多樣化導(dǎo)致對材料的影響程度差異很大，絕緣材料受到外界機械應(yīng)力影響，容易產(chǎn)生裂縫或者氣穴。而絕緣材料對于工作環(huán)境濕度、溫度異常敏感長期處于不宜條件下，導(dǎo)致絕緣材料老化程度大大加深。所以對于絕緣材料的多應(yīng)力聯(lián)合老化因素探究，在預(yù)防高電壓設(shè)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(shù)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(tǒng)相關(guān)的常數(shù)，E表示外加電場，n表示電壓耐受系數(shù)。部分學(xué)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(dāng)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(nèi)不會被電場擊穿，具有較強的耐電強度。從非線性電導(dǎo)率的理論出發(fā)，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(xù)老化。

1.3 熱老化低碳技術(shù)

高電壓設(shè)備在長時期投入使用的過程中，一般會產(chǎn)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(guān)系。V.M.Montsinger在20世紀30年代初曾提出“10度規(guī)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(zhì)的不同受到這種規(guī)律的影響大不相同，但是溫度損害仍舊能夠產(chǎn)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(xiàn)熱老化的實際原因是由于材料自身發(fā)生了一系列的氧化還原反應(yīng)。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(tài)檢修技術(shù)

做好狀態(tài)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(tài)檢修的意義

因為高電壓設(shè)備絕緣材料出現(xiàn)老化現(xiàn)象是一個漸變的過程，一旦出現(xiàn)老化，就會產(chǎn)生嚴重的事故，所以使用傳統(tǒng)的離線試驗以及定期檢修對高電壓設(shè)備絕緣材料進行檢修是行不通的。傳統(tǒng)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(shè)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(tài)檢修技術(shù)

2.2.1 測量絕緣介質(zhì)電阻

對絕緣介質(zhì)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(shè)備的絕緣介質(zhì)都是多層的，在外部施加直流電壓時，就會有吸收電壓現(xiàn)象，在電流逐漸變小最終趨于某一恒定值的過程中，介質(zhì)會吸收電壓，可以在這過程中根據(jù)電流變化情況確定表面多層絕緣體的絕緣狀態(tài)。

2.2.2 測量泄漏電流

泄漏電流試驗是和測量絕緣介質(zhì)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(guān)系圖，這樣也更能對比出試驗中的缺陷，還可以根據(jù)關(guān)系圖計算出電阻。

2.2.3 耐壓試驗

耐壓試驗是絕緣介質(zhì)狀態(tài)檢測的一種預(yù)防試驗。具體來說，是指對絕緣介質(zhì)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(dǎo)致絕緣介質(zhì)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(shè)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(fā)現(xiàn)絕緣介質(zhì)的缺陷，還能有效地提高高電壓設(shè)備的安全性。

2.3 絕緣老化維修

檢測技術(shù)的可靠性、方便性和準(zhǔn)確性為高電壓設(shè)備的絕緣老化維修工作帶來了重要的數(shù)據(jù)支持。因此根據(jù)絕緣材料在不同外界應(yīng)力和環(huán)境影響下老化規(guī)律的變化，對高電壓設(shè)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(zhì)特性和受外界應(yīng)力變化情況，必要的非破壞性試驗不可缺少，同時還應(yīng)該具備全面的理論知識，為高電壓設(shè)備絕緣性能分析提供理論基礎(chǔ)。檢測系統(tǒng)的應(yīng)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(tǒng)的靈敏度不同，選擇的監(jiān)測檢驗方式也不同。隨著科技的發(fā)展，超聲波探測技術(shù)不斷應(yīng)用到設(shè)備絕緣老化監(jiān)測當(dāng)中，相比傳統(tǒng)的油浸故障分析，超聲波探測技術(shù)更加先進、靈敏和可靠，同時也經(jīng)濟適用。

總之，目前由于高電壓設(shè)備絕緣老化引起的電網(wǎng)安全事故在國內(nèi)外屢見不鮮，不僅造成經(jīng)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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[2]莊春意.電氣設(shè)備絕緣的高電壓試驗與安全防護措施[J].電子制作，2014，(08)：258+257.

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