高电压设备绝缘老化及状态检修技术

1.席 伟 2.何松林 2.任 龙

1.国网四川省电力公司检修公司 2.四川科锐得实业集团有限公司

高电压设备绝缘老化及状态检修技术

1.席 伟 2.何松林 2.任 龙

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影响电网运行的重要安全隐患之一就是高电压设备的绝缘老化问题，只有依靠非破坏性试验与在线检测技术为基础，对各种高电压设备的绝缘状况进行实时的检测，才可以有效地避免高电压设备出现安全事故，因此十分有必要对高压电气设备的绝缘耐压技术及状态检修技术做深入研究，切实提高试验的准确性与可靠性。基于此本文分析了高电压设备绝缘老化及状态检修技术。

高电压设备；绝缘老化；状态检修技术

1、绝缘老化的主要类型

1.1 多应力联合老化

对于绝缘材料在高电压设备中的应用实验表明，材料老化的速度通常与绝缘材料材质和施加的外加应力类型有很大关系。当前高电压设备的绝缘性能研究过程中，应该深成次研究绝缘材料的材质特性和外加应力类型，继而找到高电压设备中绝缘材料的老化情况规律。不同的绝缘材质，对环境因素的影响结果不同，材质特性决定其在使用过程中受到外界干扰破坏的难易程度。材料外加应力类型的多样化导致对材料的影响程度差异很大，绝缘材料受到外界机械应力影响，容易产生裂缝或者气穴。而绝缘材料对于工作环境湿度、温度异常敏感长期处于不宜条件下，导致绝缘材料老化程度大大加深。所以对于绝缘材料的多应力联合老化因素探究，在预防高电压设备绝缘材料老化中是一项重要措施。

1.2 电老化

绝缘体在电场作用下的老化行为没有具体的描述公式，目前普遍采用倒数幂公式L=K/En进行表示，其中K为与具体绝缘材料或电压系统相关的常数，E表示外加电场，n表示电压耐受系数。部分学者认为如果外部施加的电压低于绝缘局部放电起始的电压时，材料就不会有受到电场干扰引起的老化。在恒温的条件下，绝缘体的使用时间趋向于所在电场的阈值，如果绝缘体的外加电场接近或者低于所处电场的阈值，则此绝缘体的使用期限趋于无穷长。此外，当材料的击穿强度远远高于外部施加的电场时，此时的绝缘材料具有较长的寿命，在较长一段时间内不会被电场击穿，具有较强的耐电强度。从非线性电导率的理论出发，电压的电流会引起气穴中气体和表面温度升高，使得绝缘体在外部施加电场的作用下持续老化。

1.3 热老化低碳技术

高电压设备在长时期投入使用的过程中，一般会产生大量的热量，使得绝缘材料的温度逐渐升高。通常来说，绝缘材料在使用过程中温度损害和使用寿命有着直接的关系。V.M.Montsinger在20世纪30年代初曾提出“10度规则”，该理论指出：绝缘材料的特性温度的影响十分明显，一般来说，温度每升高10℃，绝缘材料的使用寿命就会缩减一半。虽然由于绝缘材料材质的不同受到这种规律的影响大不相同，但是温度损害仍旧能够产生较大的影响。不久之后，Dakin提出了全新的观点，他认为：绝缘材料出现热老化的实际原因是由于材料自身发生了一系列的氧化还原反应。这种理论得到社会各界人士的广泛认可。

2、绝缘老化的状态检修技术

做好状态检修工作，有助于降低成本，避免不必要的人力物力浪费，同时可以减少过度维修引起的新故障隐患。

2.1 状态检修的意义

因为高电压设备绝缘材料出现老化现象是一个渐变的过程，一旦出现老化，就会产生严重的事故，所以使用传统的离线试验以及定期检修对高电压设备绝缘材料进行检修是行不通的。传统的检修不但会由于盲目的进行检修而浪费大量的人力物力，同时过度检修给高电压设备带来更多的安全隐患，增加了绝缘材料缺陷检测的难度。因此，使用在线检测为主，离线试验为辅的方式对绝缘材料进行检测是不可或缺的。

2.2 状态检修技术

2.2.1 测量绝缘介质电阻

对绝缘介质电阻进行测量，主要用的是兆欧表测量。一般情况下，高电压设备的绝缘介质都是多层的，在外部施加直流电压时，就会有吸收电压现象，在电流逐渐变小最终趋于某一恒定值的过程中，介质会吸收电压，可以在这过程中根据电流变化情况确定表面多层绝缘体的绝缘状态。

2.2.2 测量泄漏电流

泄漏电流试验是和测量绝缘介质电阻相符的，原理相同。在做泄漏电流试验时需要较高的电压，这样才能测量出试验品在不同电压下的泄漏电流，做出泄漏电流和电压关系图，这样也更能对比出试验中的缺陷，还可以根据关系图计算出电阻。

2.2.3 耐压试验

耐压试验是绝缘介质状态检测的一种预防试验。具体来说，是指对绝缘介质施加一个比工作电压高出很多的电压进行耐压试验。在试验时，可能会导致绝缘介质的破坏。需要在确定非破坏性试验后实施耐压试验，避免高电压设备的破坏。目前主要采用直流耐压试验和交流耐压试验两种，这样既能发现绝缘介质的缺陷，还能有效地提高高电压设备的安全性。

2.3 绝缘老化维修

检测技术的可靠性、方便性和准确性为高电压设备的绝缘老化维修工作带来了重要的数据支持。因此根据绝缘材料在不同外界应力和环境影响下老化规律的变化，对高电压设备绝缘材料运行状况进行整理对比，确保及时检测出老化安全隐患。为了更好的掌握绝缘材料的材质特性和受外界应力变化情况，必要的非破坏性试验不可缺少，同时还应该具备全面的理论知识，为高电压设备绝缘性能分析提供理论基础。检测系统的应用中，一项必须解决的问题显得特别突出，那就是在简册中的变量选择。通常来说，不同检测系统的灵敏度不同，选择的监测检验方式也不同。随着科技的发展，超声波探测技术不断应用到设备绝缘老化监测当中，相比传统的油浸故障分析，超声波探测技术更加先进、灵敏和可靠，同时也经济适用。

总之，目前由于高电压设备绝缘老化引起的电网安全事故在国内外屡见不鲜，不仅造成经济损失，也威胁公民的人身安全，因此进一步加强对其的研究非常有必要。

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[3]李健，杨欣.浅析电气设备绝缘的高电压试验与安全防护措施[J].山东工业技术，2014，(23)：190.