绝缘技术在高压电气中的应用探讨

董佩冉

摘 要：电能不仅是推动我国社会生产力稳健发展的基础性能源之一，同时还是为社会各界所倡导和追捧的具有光明发展前景的清洁型能源。在环境污染日益严重、环保呼声日益高涨的当下，大力发展电能和应用电能，乃是必然之势，乃是企业提高竞争力的客观需要。电能的清洁环保优势带动了各领域、各行业对电能需求量的与日俱增和对供电质量要求的不断提高，迫使电力企业不得不通过构建高电压大容量变压器运行体系来保证配电网络的安全、稳定运行。但是，要构建高电压大容量变压器运行体系，首先必须要保证对高压绝缘技术的有效应用，因为，只有在高压绝缘技术被有效应用的前提条件下，电力系统中电能输送的安全性及其输送的容量和质量才会得到保障。文章介绍了高压电气绝缘技术的工作原理、功能与在线监测示列。

关键词：绝缘技术;高压电气;原理;功能;在线监测示列

一个国家或地区，其电力系统运行状态的稳定可靠与否，与其社会生产和人们生活息息相关。以电力系统中设备的绝缘性为例，当系统中设备绝缘性能出现下降的情况时，就极易导致停电故障的发生，就极易给当地的社会生产和人们生活、尤其是极易企业与人口密集聚集的城市生产和市民生活造成难以估量的经济损失。因此，研究探讨绝缘技术在高压电气中的有效应用，乃是一件具有积极现实意义的大事。

一、高压电气绝缘技术工作原理与功能

高压电气绝缘技术，通常指的是，基于电子技术、计算机技术和传感技术，利用对运行中的高压电气设备进行信号采集、传输、数据处理、逻輯判断而达成的对电力设备运行状态进行监控并进而为提高电力设备的有效利用率所提供的基本保障。电力企业利用高压绝缘技术可以较好地提升电气设备工作状态的稳定性，尤其是可以较好地提升智能配电网络运行状态的可靠性。

高压电气绝缘技术的工作原理如下：首先是对电气设备各个部位的绝缘参量进行检测，并结合其工作中的正常电压值来区分出设备在工作状态下是否满足了供电安全的要求;其次是在得到具体的参量数值之后，要利用设备内部的工作机制来观察其工作现状，假若发现有安全隐患，那么就要立即采取措施消除隐患，其中，主要是针对设备的母线电压和电阻绝缘量的数值进行反馈，并结合母线的具体容量和损耗，提出可行性建议。

利用高压电气绝缘技术可以为设备提供参数测量功能和对测试采集到的数据进行分析处理。在电力传输系统中，高压电气绝缘技术的功能主要表现为三个方面：一是可以通过对避雷器运行状况的检测而得出设备中容性电流与阻性电流的变化幅度，并做出对应的分析和处理;二是可以通过对耦合电容器的监测而得出套管、电流互感器等容性设备的介质损耗与电流泄漏，并进而还可以对设备的绝缘老化及损坏状况做出分析判断;三是可以通过阻抗相稳定性的监测来减少电磁干扰造成的影响，并同时提高设备的自我保护性，降低其性能发生变化和软件发生损坏的概率。

二、高压电气绝缘技术应用示列

示列一：变压器绝缘技术在线监测。这是一种将绝缘技术应用于变压器设备并对它的运行情况所展开的实时监测行为：道理是，绝缘油会在变压器的运行过程中被分解出来并同步产生一定的气体，那么绝缘监测装置正好就可以借此来对分解出来气体的含量及其放电情况等做出分析，假使发生了绝缘技术应用质量下降的情况，那么从绝缘油中分解出来的气体也必然会跟着发生异常，这就为发现和排除故障找到了事实根据。比如，当设备内部的电压和温度出现过高的情况时，则可以据此判断出现问题所在的区域;又比如，有的时候会出现因局部放电而导致变压器发生被击穿的现象，遇到这种情况时，就可以利用绝缘技术中的超声波技术来对放电情况进行探测。需要说明的是，由于利用超声波探测技术并不能准确找到放电所在的故障区域，因此，为了保证在线监测效果，在具体实践中，需将绝缘油气体分析技术与超声波探测技术组合在一起应用。

示列二：高压电容变压器绝缘技术在线监测。高压电容，一般指的是1kv以上的电容，或者10kv以上的电容，通常，一颗额定工作电压为10KVAC的高压电容，如果以直流电压来判断，往往要用额定为40KVDC以上的产品才合适，因为40KVDC的电容，往往只能经受住10KVAC约2分钟的测试，更高电压时就容易击穿。高压电容变压器中应用绝缘技术时，一般都采用的是电容式电压互感器、电流互感器和变压器套筒等装置。比如，在监测设备运行中的电压时，可以依据配电网的运行情况来分析高压变压器的运行效率，并同时对比分析不同状态下高压变压器的运行电压，如果设备出现了绝缘性能降低的情况，那么肯定就会发生电压骤变的现象;再比如，在监测设备运行中的电容时，则可以依据等值电容、交流泄漏电流和介质损耗情况等来分析工作状态的正常与否，并且还可以同时对变压器的局部缺陷和受潮情况等进行分析，然后再根据灵敏度的变化情况做出对应的维修。

示列三：发电机绝缘技术在线监测。发电机的基本结构包括定子、转子、轴承装置、底板、其他附属结构等。在当代社会生产中，同步发电机是主要动力电源，比如，在火力发电、水力发电以及核能发电中均采用的是同步发电机。由于发电机在运行过程中会经常性受到电、热、机械以及环境等因素的影响，因而其绝缘结构逐渐产生缺陷并导致绝缘故障发生是在所难免的事情。比如，发电机常见的绝缘故障有定子绕组绝缘击穿、定子相间短路、定子绕组空心导体内堵塞、发电机定子、转子漏水、定子端部焊接不良和转子线圈匝间短路等等，需要说明的是，无论是那种故障，都是按照一定的模式或机制发展的，即都是从最初的缺陷而发展成为故障的，并且，在劣化的过程中，总是要有一些特征量对劣化的情况加以反映。而对于这个过程，终是可以以一定的方法进行监测的，目前比较先进的在线监测技术如温度在线监测、绝缘过热烟雾监测以及气体成分的在线监测等。其中，温度在线监测表明，从对发电机多年解体检修发现的绝缘缺陷的分析中可知，多数绝缘缺陷最初都是由温度过高引起的，由于发电机的额定容量是由绝缘所能承受的最高允许温度所决定的，并且发电机在出厂前主要性能试验之一是进行温升试验，因而在实践运行中对发电机各部分进行温度监测是很有必要的;绝缘过热烟雾监测表明，当发电机绝缘在高温或电弧作用下发生分解的情况时，是要产生一定量的气体的，可以看到有烟雾的形成，并且，过热事故的持续时间与过热事故的类型、过热区域的范围和绝缘材料的性质有关;气体成分的在线监测表明，当旋转电机绝缘出现过热或者是局部发生了放电的情况时，会同时分解出多种不同的气体，这样一来就可以凭借冷却气体中含有的其他气体的成分和量值来对绝缘状况进行在线监测。

示列四：氧化避雷器绝缘技术在线监测。这是针对设备老化或受潮而进行的监测，比如，如果设备在潮湿状态下工作的时间比较长，则绝缘装置的质量和寿命就都会受到影响，情况严重的也会导致停电故障的发生。而采用在线监测技术则可以据此分析出运行数据中的异常情况，并对故障发生区域做出正确判断。同时，由于避雷器装置一般采用的是接地引线方式，所以，如果是将监测装置设置到了引线中，则监测结果的准确性就会更有保证。

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