探究高電壓設(shè)備絕緣老化及狀態(tài)檢修技術(shù)

陳慶曾松

前言

近年來，電力設(shè)備狀態(tài)檢測技術(shù)不斷進(jìn)步，檢修技術(shù)不斷發(fā)展，我國電網(wǎng)電力高電壓設(shè)備的運行狀態(tài)逐年穩(wěn)定。電網(wǎng)維護(hù)工作人員對電力系統(tǒng)中高電壓設(shè)備絕緣老化問題的職業(yè)水平不斷完善，檢測人員個人素養(yǎng)不斷提高，使得電網(wǎng)電力安全維護(hù)工作越來越縝密，這大大保障了電網(wǎng)的安全運行、穩(wěn)定運行和有序運行。促進(jìn)了國家電網(wǎng)的穩(wěn)定發(fā)展，提高了人們用電的穩(wěn)定性和安全性，為社會的穩(wěn)定發(fā)展作出巨大貢獻(xiàn)。

一、絕緣老化主要類型

1、熱老化。高電壓設(shè)備長時間運行中通常產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)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(guān)系。V.M.Montsinger在1930年提出的10℃規(guī)則中指出：絕緣材料受溫度損害十分嚴(yán)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(zhì)不同受到該規(guī)則影響不同，但是絕緣材料溫度損害依然十分嚴(yán)重。由Dakin在1948年提出的新觀點：絕緣材料熱老化的本質(zhì)是材料的一系列氧化化學(xué)反應(yīng)。這一理論得到廣泛贊同。

2、電老化。高電壓設(shè)備絕緣材料的局部放電，可能引起絕緣材料的局部絕緣擊穿，絕緣性能遭到破壞，并逐步擴大擊穿范圍，使得絕緣能力降低，引起絕緣材料使用壽命減少。同時局部放電也會引起材料熱老化，通常來講，局部放電產(chǎn)生的熱量促使絕緣材料與活潑性氣體發(fā)生氧化反應(yīng)，甚至使絕緣材料遭到腐蝕，增加電導(dǎo)能力，最后形成熱擊穿。很多研究學(xué)者認(rèn)為，如果絕緣材料局部放電的電壓起始值高于該材料的外施電壓時，絕緣材料通常不會出現(xiàn)由電場變化引起的老化現(xiàn)象。電擊穿強度因此成為評價材料絕緣老化的一項重要標(biāo)準(zhǔn)屬性。絕緣材料的耐電強度，決定了材料的使用壽命周期。

3、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。

二、絕緣監(jiān)測技術(shù)組成和技術(shù)特點

1、技術(shù)組成。設(shè)備絕緣監(jiān)測技術(shù)主要是由絕緣材料部分的數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和相關(guān)通信技術(shù)等共同組成。數(shù)據(jù)的采集技術(shù)通常使用較多的監(jiān)測傳感器支持，通過傳感器對各種絕緣材料的工作狀態(tài)進(jìn)行采集、匯總數(shù)據(jù)，利用特殊通信技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)中。系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)分析技術(shù)對整個電路中絕緣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析歸納，并采用特定數(shù)據(jù)處理技術(shù)將計算好的數(shù)據(jù)存儲到系統(tǒng)特定區(qū)域，供參考調(diào)用。工作人員通過對數(shù)據(jù)的分析，找到故障原因或者隱患危險點，進(jìn)行維護(hù)處理和老化故障排除。絕緣監(jiān)測技術(shù)從本質(zhì)上講就是一種數(shù)據(jù)濾波技術(shù)。將采集到的復(fù)雜的信號中排除干擾信號，對不規(guī)則信號處理過濾，并提取有效信號數(shù)據(jù)。通過這種方式對絕緣監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，判斷電氣設(shè)備絕緣材料的老化程度及使用壽命。在絕緣材料相關(guān)數(shù)據(jù)采集的過程中，采集傳感器是該監(jiān)測系統(tǒng)最重要的組成部分之一，選擇高精度傳感器顯得尤為重要。傳感器的靈敏度據(jù)定了采集數(shù)據(jù)的靈活性和準(zhǔn)確性，這樣才能確保最后的研究成果是真確的、穩(wěn)定的。

2、技術(shù)特點。高電壓設(shè)備的絕緣監(jiān)測系統(tǒng)通常具備許多鮮明的特點，主要有：（1）停電時間減短，各種開關(guān)控制數(shù)量減少。這一特點明顯提高電網(wǎng)供電穩(wěn)定、持續(xù)性能力，對于整個電力系統(tǒng)來講，這樣大大提高了電力系統(tǒng)的整體經(jīng)濟效益。（2）應(yīng)用絕緣監(jiān)測系統(tǒng)對高電壓設(shè)備絕緣性能進(jìn)行監(jiān)測、檢修，能夠有效避免維修時間不合理安排問題和定期檢修帶來的浪費資源。同時該系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備中的絕緣缺陷問題，作出及時報警，及時維修，保證檢修高效率，維修低成本。提高電力設(shè)備正常運行的安全可靠性。（3）通過監(jiān)測系統(tǒng)，對高電壓設(shè)備絕緣性能進(jìn)行監(jiān)察檢測，為設(shè)備檢修工作提供有效數(shù)據(jù)支持，能夠大大減少絕緣檢修過程停電次數(shù)，保證及時發(fā)現(xiàn)缺陷并及時維護(hù)處理。這樣能夠保障設(shè)備絕緣性能持續(xù)穩(wěn)定，設(shè)備使用壽命延長，并且節(jié)省人力物力，改善電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

三、絕緣老化設(shè)備狀態(tài)維修

1、狀態(tài)檢修意義。在傳統(tǒng)的設(shè)備絕緣狀況維護(hù)中，大部分都是根據(jù)定期實驗、定期檢查來查看、控制、維護(hù)和保養(yǎng)設(shè)備材料的絕緣老化。但這種方式存在很多問題，對于正常運行的電力設(shè)備進(jìn)行停電實驗會造成很大的不變，同時還浪費大量的人力物力財力，對于這種過度維修，在浪費的同時，也可能導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)新的安全隱患。因此，電網(wǎng)現(xiàn)代化設(shè)備的實際運行數(shù)據(jù)成為一個用于預(yù)測和評估的重要手段資料，掌握了實際的運行情況，根據(jù)數(shù)據(jù)差異比對，能夠有效判斷出設(shè)備當(dāng)前運行是否處于故障狀況。這樣能及時準(zhǔn)確的預(yù)判設(shè)備的絕緣老化狀態(tài)，有效的給定期維護(hù)帶來數(shù)據(jù)支持和重點分析。

2、絕緣老化維修的實現(xiàn)。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(jìn)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(jìn)、靈敏和可靠，同時也經(jīng)濟適用。

3、絕緣壽命預(yù)測。設(shè)備運行超過設(shè)計使用年限的有很多，通常是如發(fā)電機、變壓器之類的，在絕緣性能良好的前提下，不出現(xiàn)設(shè)備故障、安全隱患的通常都在繼續(xù)運行。可靠地絕緣壽命預(yù)測，能夠大大提高變壓器設(shè)備的使用年限。變壓器的壽命應(yīng)該說成是變壓器的“絕緣壽命”。通常絕緣年齡增加到一定程度時，絕緣壽命也就走到了盡頭，設(shè)備必須做出相應(yīng)處理，否則將會成為重點安全隱患。

總結(jié)

高電壓設(shè)備絕緣性能維護(hù)檢修方面的技術(shù)在隨著科技的發(fā)展而進(jìn)步，在這項技術(shù)廣泛應(yīng)用的同時，要保證設(shè)備絕緣安全性能，同時有效的減少維護(hù)設(shè)備所消耗的費用，并盡可能的促進(jìn)設(shè)備延長使用壽命。這大大保障了電網(wǎng)系統(tǒng)中的安全穩(wěn)定性能，同時也提高了社會的經(jīng)濟效益，保障了人民正常、穩(wěn)定、安全的使用電力資源。對我國社會化經(jīng)濟帶來了巨大效果。

（作者單位：國網(wǎng)贛州供電公司）