高电压设备的绝缘老化类型分析及状态检修技术探析

国网江苏省电力有限公司新沂市供电分公司 强 飚

1 高电压设备绝缘老化的类型

热老化。高电压设备绝缘老化的常见类型之一便是热老化，主要是因为高电压设备在运行过程中产生巨大热量，当绝缘材料与高热量结合后便会产生氧化反应，在持续升温的状态下绝缘材料便会逐渐被腐蚀，进而导致损坏，影响到高电压设备的正常运行。部分研究学者通过实验表明，当高电压设备的内部温度每上升10℃时，绝缘材料的性能便会相应下降且使用寿命也会相对减少，而不同材质的绝缘材料受温度影响也是不同的，根据不同材料的特性其热老化程度也不一致。总之，高电压设备绝缘材料热老化现象的主要因素，便是由于绝缘材料的特殊性能在高电压设备运行过程中受到温度影响产生的氧化反应所造成的。

电老化。该现象通常伴随着热老化现象。高电压设备的绝缘材料有局部放电的特点，在设备运行过程中，局部放电的电压会损坏局部绝缘材料、导致绝缘性能下降，且材料损坏部分还会逐渐扩大范围，进而影响到绝缘材料的使用寿命。另外局部放电现象会导致绝缘材料在热量作用下产生氧化反应，在绝缘材料损坏面积逐渐扩大的基础上还会增加绝缘材料的电导性能，最终导致绝缘材料被热击穿。有学者通过倒数幂公式（L=K/En，其中K 代表了绝缘材料及电压系统的相关数值，E 表示外场电压，而n 代表了电压耐受系数）计算得知，如若绝缘材料的耐电强度超过了局部放电的初始电压，便不会发生电老化现象。因此在挑选高电压设备绝缘材料时，还应从绝缘材料的质量及性能入手，选择高品质且耐电性强的绝缘材料，以此减少电老化现象。

多应力联合老化。通过相关学者的应用实验得知，绝缘材料的自身特性和外部联合应力增加的类型是决定材料老化速度及老化程度的关键因素。高电压设备在实际运行过程中会产生机械应力，大部分是由于旋转设备在运行时引起的局部振动，另一方面则是由于部分金属导体在运行过程中热膨胀系数增大，引起了周期性应力及交流电场力，在多应力联合的作用下，导致绝缘材料受损，进而影响了高电压设备的正常运行。而造成机械应力的主要原因则是由于绝缘材料在使用过程中产生了裂纹、气穴等病害，随着长时间使用在绝缘材料上形成了电树枝并不断延伸。另外，当绝缘材料在承受了电应力、热应力及机械应力的联合作用下便会引起旋转设备振动，且当高电压设备处于潮湿环境时还会加速绝缘材料的老化速度，加重其老化程度。

2 高电压设备绝缘材料状态检修技术的具体应用

检测绝缘材料的电阻值。绝缘材料的老化速度和老化程度取决于不同材质，其具有一定的多样性及多层性特点，为准确了解外部施加的直流电压对绝缘材料造成的损害，检修人员可通过检测绝缘材料的电阻值进行判断，以此分析绝缘材料的老化程度。当外部施加的直流电压经过绝缘材料时，其部分电压会被绝缘材料所吸收，而此时的电流会逐渐平稳达到某一恒定值，所以可充分利用这一现象通过参考兆欧表测量绝缘材料的电阻值，以便采取相应措施加以处理。

检测绝缘材料的泄漏电流。检测绝缘材料的泄漏电流与绝缘材料电阻值检测原理一致，但与之检测不同的地方在于检测泄漏电流时需要利用10kV及以上的高电压进行检测[1]。据绝缘材料在不同电压下检测反馈到的泄漏电流，制定出泄漏电流I 和试验电压U 的关系图，以此确定绝缘材料的运行状态，找出绝缘材料的故障原因，同时还可通过关系图计算出绝缘材料的电阻值，能有效提高检测效率，有助于减少故障排查时间。

检测绝缘材料的物理参数。当绝缘材料发生老化、处于故障状态时，其物理参数会发生相应变化，因此物理参数可作为判定绝缘材料运行状态的重要指标。当物理参数产生变化时，其介质损失角正切值也会产生一定变化，主要是因为绝缘材料被损坏时高电压设备内部的电流会逐渐增加，同时损失角正切值也会提高，导致损坏面积扩大。但由于高电压设备内部结构较为复杂、绝缘材料较为集中，当出现异常问题时对其物理参数进行检测很难判断出绝缘材料准确的故障位置。所以还需根据设备运行的实际情况选择合适的检测方式。

检测绝缘材料的耐压性能。对绝缘材料实施耐压性能检测可帮助选择质量好、性能强的绝缘材料，有效预防绝缘材料的老化现象。在检测过程中，主要对绝缘材料能承受的电压进行检测，在绝缘材料使用过程中通过不断增加电压流量判断其可承受的电压数值，以此明确绝缘材料的老化程度。在实验过程中绝缘材料会出现不同程度的损坏，为防止高电压设备被破坏，在开展检测实验前还需明确实验目的，将其定义为非破坏性实验，同时为保证高电压设备的安全性，在实验过程中需采取直流耐压和交流耐压测试的方式，以此保护高电压设备[2]。另外还可利用电压测试对高电压设备的绝缘材料进行检测，以便发现其中存在的安全隐患及故障，有利于更准确掌握绝缘材料的运行状态。

3 高电压设备绝缘材料老化状态的检修技术分析

3.1 绝缘材料老化状态检修技术的意义

绝缘材料的老化问题是高电压设备运行过程中逐渐变化的故障问题，是在长时间运行状态下所产生的。传统检修方式只有在设备发生故障停运后才对高电压设备进行检测、维修，在一定程度上延缓了维修时间，检测结果也存在误差，还增加了维修、人工成本。而利用当下先进的状态检修技术，可通过科技手段实现在线检测，可准确掌握高电压设备绝缘材料在通电情况下的运行状态，有利于实时了解绝缘材料的老化情况，能大幅提高检修效率，稳定绝缘材料的导电性能，保证高电压设备的稳定运行。

3.2 技术组成的主要内容

当前高电压设备绝缘材料老化状态检修技术主要包括数据采集技术、数据分析技术、数据处理技术及通信技术等，通过多项专业技术对高电压设备的绝缘材料运行状态进行全面分析，以此提高检修效率、提升故障排查的准确性。其中，数据采集技术主要是通过监测传感器对各类绝缘材料在运行状态中产生的数据进行收集、汇总并整理，再利用专业的通信技术将收集到的运行数据上传至系统中，通过数据分析技术对收集到的整体数据进行分析归纳，而数据处理技术则是将归纳好的数据储存至系统的指定文件中以供参考、分析。当高电压设备运行异常时，检修人员便可依照储存数据进行分析判断，使其快速查找到故障原因或存在安全隐患的部位，以便及时采取检修工作，同时也可有效排除绝缘材料老化故障，为设备正常运行提供可靠保障。

绝缘监测技术也是检修过程中常用的一种数据滤波技术，其能在采集数据信号时将干扰信号及不规则信号过滤处理掉，同时还能保存有效的信号数据，可大幅度提高数据收集、分析的准确性，有利于检测人员全面掌握绝缘材料的老化程度及使用寿命，可有效提高高电压设备的运行效率。

此外，超声探测技术也是当前检测高电压设备绝缘老化状态的先进技术之一，相较于传统检测技术检测效果更加准确。其中应用较多的便是脉冲——回声技术，在检测过程中能有效加强检测力度，可准确检测出绝缘材料存在的安全问题。在多层结构的高电压设备绝缘材料检测工作中应用较多，为检修人员提供了有力帮助，并可有效提高检修效率，加快高电压设备恢复运行的时间。

3.3 预测高电压设备绝缘材料的使用寿命

通过预测高电压设备绝缘材料的使用寿命能有效提高高电压设备的使用率，降低设备成本。当发电机、变压器等设备达到使用年限且能继续运行时，利用检测技术对其绝缘材料的寿命进行预测，以此掌握其剩余使用期限。有部分学者提出高电压设备的运行寿命不应局限于规定的使用年限，应以绝缘材料的运行状态而决定，将油中CO、CO2及糠醛与纸绝缘的抗拉强度、聚合度相结合后，再经过分析估算后得出绝缘材料的剩余寿命[3]。当绝缘寿命增加到预定值时则代表绝缘寿命用尽，需及时更换全新设备或进行其他相应处理工作，避免高电压设备持续运行发生重大故障问题。

总之，高电压设备的稳定性是决定电力系统正常运行的关键，而绝缘老化问题是损坏高电压设备稳定运行的主要因素之一。为减少绝缘材料的老化现象、避免绝缘材料发生故障，需对绝缘材料进行非破坏性实验，采取有效的检测技术对高电压设备各种类型的绝缘材料进行检测实验，以此明确高电压设备的使用寿命及绝缘材料的运行状态。通过各类检测技术提升高电压设备的运行效率，提高绝缘材料的运行质量，在充分利用状态检测技术的基础上提高绝缘材料的检修效率，尽可能避免绝缘材料出现故障，以防高电压设备出现故障停运等事故，以此为电力系统正常运行提供可靠保障，促进我国电力企业长久、稳定的发展。