絕緣技術(shù)在高壓電氣中的應(yīng)用探討

董佩冉

摘 要：電能不僅是推動(dòng)我國社會(huì)生產(chǎn)力穩(wěn)健發(fā)展的基礎(chǔ)性能源之一，同時(shí)還是為社會(huì)各界所倡導(dǎo)和追捧的具有光明發(fā)展前景的清潔型能源。在環(huán)境污染日益嚴(yán)重、環(huán)保呼聲日益高漲的當(dāng)下，大力發(fā)展電能和應(yīng)用電能，乃是必然之勢，乃是企業(yè)提高競爭力的客觀需要。電能的清潔環(huán)保優(yōu)勢帶動(dòng)了各領(lǐng)域、各行業(yè)對(duì)電能需求量的與日俱增和對(duì)供電質(zhì)量要求的不斷提高，迫使電力企業(yè)不得不通過構(gòu)建高電壓大容量變壓器運(yùn)行體系來保證配電網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。但是，要構(gòu)建高電壓大容量變壓器運(yùn)行體系，首先必須要保證對(duì)高壓絕緣技術(shù)的有效應(yīng)用，因?yàn)?，只有在高壓絕緣技術(shù)被有效應(yīng)用的前提條件下，電力系統(tǒng)中電能輸送的安全性及其輸送的容量和質(zhì)量才會(huì)得到保障。文章介紹了高壓電氣絕緣技術(shù)的工作原理、功能與在線監(jiān)測示列。

關(guān)鍵詞：絕緣技術(shù);高壓電氣;原理;功能;在線監(jiān)測示列

一個(gè)國家或地區(qū)，其電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定可靠與否，與其社會(huì)生產(chǎn)和人們生活息息相關(guān)。以電力系統(tǒng)中設(shè)備的絕緣性為例，當(dāng)系統(tǒng)中設(shè)備絕緣性能出現(xiàn)下降的情況時(shí)，就極易導(dǎo)致停電故障的發(fā)生，就極易給當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)生產(chǎn)和人們生活、尤其是極易企業(yè)與人口密集聚集的城市生產(chǎn)和市民生活造成難以估量的經(jīng)濟(jì)損失。因此，研究探討絕緣技術(shù)在高壓電氣中的有效應(yīng)用，乃是一件具有積極現(xiàn)實(shí)意義的大事。

一、高壓電氣絕緣技術(shù)工作原理與功能

高壓電氣絕緣技術(shù)，通常指的是，基于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感技術(shù)，利用對(duì)運(yùn)行中的高壓電氣設(shè)備進(jìn)行信號(hào)采集、傳輸、數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷而達(dá)成的對(duì)電力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控并進(jìn)而為提高電力設(shè)備的有效利用率所提供的基本保障。電力企業(yè)利用高壓絕緣技術(shù)可以較好地提升電氣設(shè)備工作狀態(tài)的穩(wěn)定性，尤其是可以較好地提升智能配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)的可靠性。

高壓電氣絕緣技術(shù)的工作原理如下：首先是對(duì)電氣設(shè)備各個(gè)部位的絕緣參量進(jìn)行檢測，并結(jié)合其工作中的正常電壓值來區(qū)分出設(shè)備在工作狀態(tài)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(shù)值之后，要利用設(shè)備內(nèi)部的工作機(jī)制來觀察其工作現(xiàn)狀，假若發(fā)現(xiàn)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(duì)設(shè)備的母線電壓和電阻絕緣量的數(shù)值進(jìn)行反饋，并結(jié)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(shù)可以為設(shè)備提供參數(shù)測量功能和對(duì)測試采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。在電力傳輸系統(tǒng)中，高壓電氣絕緣技術(shù)的功能主要表現(xiàn)為三個(gè)方面：一是可以通過對(duì)避雷器運(yùn)行狀況的檢測而得出設(shè)備中容性電流與阻性電流的變化幅度，并做出對(duì)應(yīng)的分析和處理;二是可以通過對(duì)耦合電容器的監(jiān)測而得出套管、電流互感器等容性設(shè)備的介質(zhì)損耗與電流泄漏，并進(jìn)而還可以對(duì)設(shè)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(wěn)定性的監(jiān)測來減少電磁干擾造成的影響，并同時(shí)提高設(shè)備的自我保護(hù)性，降低其性能發(fā)生變化和軟件發(fā)生損壞的概率。

二、高壓電氣絕緣技術(shù)應(yīng)用示列

示列一：變壓器絕緣技術(shù)在線監(jiān)測。這是一種將絕緣技術(shù)應(yīng)用于變壓器設(shè)備并對(duì)它的運(yùn)行情況所展開的實(shí)時(shí)監(jiān)測行為：道理是，絕緣油會(huì)在變壓器的運(yùn)行過程中被分解出來并同步產(chǎn)生一定的氣體，那么絕緣監(jiān)測裝置正好就可以借此來對(duì)分解出來氣體的含量及其放電情況等做出分析，假使發(fā)生了絕緣技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量下降的情況，那么從絕緣油中分解出來的氣體也必然會(huì)跟著發(fā)生異常，這就為發(fā)現(xiàn)和排除故障找到了事實(shí)根據(jù)。比如，當(dāng)設(shè)備內(nèi)部的電壓和溫度出現(xiàn)過高的情況時(shí)，則可以據(jù)此判斷出現(xiàn)問題所在的區(qū)域;又比如，有的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)因局部放電而導(dǎo)致變壓器發(fā)生被擊穿的現(xiàn)象，遇到這種情況時(shí)，就可以利用絕緣技術(shù)中的超聲波技術(shù)來對(duì)放電情況進(jìn)行探測。需要說明的是，由于利用超聲波探測技術(shù)并不能準(zhǔn)確找到放電所在的故障區(qū)域，因此，為了保證在線監(jiān)測效果，在具體實(shí)踐中，需將絕緣油氣體分析技術(shù)與超聲波探測技術(shù)組合在一起應(yīng)用。

示列二：高壓電容變壓器絕緣技術(shù)在線監(jiān)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(chǎn)品才合適，因?yàn)?0KVDC的電容，往往只能經(jīng)受住10KVAC約2分鐘的測試，更高電壓時(shí)就容易擊穿。高壓電容變壓器中應(yīng)用絕緣技術(shù)時(shí)，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(jiān)測設(shè)備運(yùn)行中的電壓時(shí)，可以依據(jù)配電網(wǎng)的運(yùn)行情況來分析高壓變壓器的運(yùn)行效率，并同時(shí)對(duì)比分析不同狀態(tài)下高壓變壓器的運(yùn)行電壓，如果設(shè)備出現(xiàn)了絕緣性能降低的情況，那么肯定就會(huì)發(fā)生電壓驟變的現(xiàn)象;再比如，在監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行中的電容時(shí)，則可以依據(jù)等值電容、交流泄漏電流和介質(zhì)損耗情況等來分析工作狀態(tài)的正常與否，并且還可以同時(shí)對(duì)變壓器的局部缺陷和受潮情況等進(jìn)行分析，然后再根據(jù)靈敏度的變化情況做出對(duì)應(yīng)的維修。

示列三：發(fā)電機(jī)絕緣技術(shù)在線監(jiān)測。發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)包括定子、轉(zhuǎn)子、軸承裝置、底板、其他附屬結(jié)構(gòu)等。在當(dāng)代社會(huì)生產(chǎn)中，同步發(fā)電機(jī)是主要?jiǎng)恿﹄娫?，比如，在火力發(fā)電、水力發(fā)電以及核能發(fā)電中均采用的是同步發(fā)電機(jī)。由于發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中會(huì)經(jīng)常性受到電、熱、機(jī)械以及環(huán)境等因素的影響，因而其絕緣結(jié)構(gòu)逐漸產(chǎn)生缺陷并導(dǎo)致絕緣故障發(fā)生是在所難免的事情。比如，發(fā)電機(jī)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(dǎo)體內(nèi)堵塞、發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子漏水、定子端部焊接不良和轉(zhuǎn)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(jī)制發(fā)展的，即都是從最初的缺陷而發(fā)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(duì)劣化的情況加以反映。而對(duì)于這個(gè)過程，終是可以以一定的方法進(jìn)行監(jiān)測的，目前比較先進(jìn)的在線監(jiān)測技術(shù)如溫度在線監(jiān)測、絕緣過熱煙霧監(jiān)測以及氣體成分的在線監(jiān)測等。其中，溫度在線監(jiān)測表明，從對(duì)發(fā)電機(jī)多年解體檢修發(fā)現(xiàn)的絕緣缺陷的分析中可知，多數(shù)絕緣缺陷最初都是由溫度過高引起的，由于發(fā)電機(jī)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(fā)電機(jī)在出廠前主要性能試驗(yàn)之一是進(jìn)行溫升試驗(yàn)，因而在實(shí)踐運(yùn)行中對(duì)發(fā)電機(jī)各部分進(jìn)行溫度監(jiān)測是很有必要的;絕緣過熱煙霧監(jiān)測表明，當(dāng)發(fā)電機(jī)絕緣在高溫或電弧作用下發(fā)生分解的情況時(shí)，是要產(chǎn)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(xù)時(shí)間與過熱事故的類型、過熱區(qū)域的范圍和絕緣材料的性質(zhì)有關(guān);氣體成分的在線監(jiān)測表明，當(dāng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)絕緣出現(xiàn)過熱或者是局部發(fā)生了放電的情況時(shí)，會(huì)同時(shí)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(duì)絕緣狀況進(jìn)行在線監(jiān)測。

示列四：氧化避雷器絕緣技術(shù)在線監(jiān)測。這是針對(duì)設(shè)備老化或受潮而進(jìn)行的監(jiān)測，比如，如果設(shè)備在潮濕狀態(tài)下工作的時(shí)間比較長，則絕緣裝置的質(zhì)量和壽命就都會(huì)受到影響，情況嚴(yán)重的也會(huì)導(dǎo)致停電故障的發(fā)生。而采用在線監(jiān)測技術(shù)則可以據(jù)此分析出運(yùn)行數(shù)據(jù)中的異常情況，并對(duì)故障發(fā)生區(qū)域做出正確判斷。同時(shí)，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(jiān)測裝置設(shè)置到了引線中，則監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性就會(huì)更有保證。

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