长沙理工大学电气信息工程学院2014级电气卓越班 湖南长沙 410114
摘要：高电压绝缘技术的应用与发展在我国电力企业的工作运行中起着至关重要的作用，为了更好地促进电力事业的发展，相关企业及工作人员应当在实际工作中发现高电压绝缘技术存在的漏洞与缺陷，有意识地创新绝缘技术，从而实现高电压绝缘技术的突破。就此，笔者在此文中阐述了当前高电压绝缘技术的发展情况与问题，并针对性地提出该行业的应用与展望。
关键词：高电压；绝缘技术；问题；材料；应用
前言：随着我国电力企业的快速发展，高电压绝缘技术的发展越来越受到人们的广泛关注，电力设备的绝缘强度对企业工作的稳定、高效运行至关重要，加强高电压绝缘材料的创新、提高高电压绝缘技术的发展更好地保障电力设备安全稳定运行，也能够保障企业工作人员的人身财产安全，在提升企业综合效益的情况下减少企业工作的安全隐患。
1高电压与绝缘技术领域的发展现状
随着我国经济的快速发展，国民经济建设中涉及电气工程尤其是高电压与绝缘技术专业的重大工程被提上议事日程。当前，面对电力供应严重不足的局面，我国正大力发展电力工业。据统计，按照装机容量，1996年底我国发电设备的装机容量已达2.3亿kW，居世界第二位。2002年更是达到了3.53亿kW。随着国家电力工业的战略布局，西电东送工程正在蓬勃展开。随着电力需求日益增长，为解决高电压、大容量、长距离送电和异步联网等交流输电难以实现的现况，直流输电由于其传输功率大、线路造价低、控制性能好等特点，作为重点输电工程在国内大力开展。
在新的世纪中，纳米材料技术将大大促进功能电介质的发展，将给传统绝缘介质学科找到新的突破点；而包括从极低频至光频波段的电介质理论和测试技术的发展成就，将会在生物学科与技术领域起到举足轻重的作用。青藏铁路（格拉段）的建设，也提出了在高海拔、永冻土地区如何进行有效的防雷接地工程等一系列的新课题。随着我国国防事业的发展，脉冲功率技术也得到了迅猛发展，这其中涉及到的有关材料、运行、评估等问题，也是高电压与绝缘技术专业科研工作者及研究生面临的新问题。
2高电压技术实验研究探讨主要特点
2.1实验性强。实验和分析表明,影响电介质在高电压下行为的因素甚多。因此,根据特定条件所得出的理论,通常具有较大的局限性。为了获得具有普遍意义的结果,需要从大量的实验结果中抽取出反映本质的因素。缺少这个由浅入深，由表及里的研究过程,基础理论的水平难以提高。从这个意义上说,实验的重要性在本学科的发展中是至关重要的。
2.2理论性强。由于放电和击穿是发生在非限定空间的一种导电现象，其内在规律无法从“路”的观点来描述，只能从易受多种因素制约的“场”的理论出发，由于过程复杂，致使表征其内在规律的理论基础至今尚不成熟，而且带电粒子的行为与物质性质和状态关系密切，这就更增加了理论探讨的难度。所以，长期以来理论研究一直沿着从宏观、半微观、微观的方向逐步深化。因此，不可避免地和电磁场理论、气体动力学、基础热力学、电介质物理、等离子体物理、电碱流体力学、统计物理等具有十分密切的联系。
2.3交叉性强。在吸收其他新兴学科的最新成就促进自身不断发展的同时，高电压技术也在不断地向其他学科渗透并成为开拓新兴科学技术不可缺少的理论和技术基础，高功率脉冲技术的出现就是个突出的实例。
3高电压绝缘存在的问题
高电压与绝缘技术是以试验研究为基础研究各种绝缘介质的性能和不同类型放电现象的应用技术，容易受到周围环境及设备运行多个因素的影响，高电压设备的绝缘包括室内设备的户内绝缘与户外设备的户外绝缘，笔者将分别从这里两大方面分析高电压绝缘存在的问题。其一，高电压绝缘设备的户内绝缘主要包括设备积污物或结构存在问题导致的设备老化、闪污问题，易导致工作过程中电动力的不足，影响供电水平。因此，相关企业工作人员应当定期加强设备的检查与清理，防止设备表面凝露时在工作电压下闪络的露闪，在复杂繁琐的工作流程中保障设备的安全稳定运行;其二，高电压绝缘设备的户外绝缘主要包括雷击、雨雪等恶劣天气或地震、滑坡等自然灾害下的电压问题。设备本身的结构较为脆弱，在大风、地震等影响下容易发生结构的变化，容易发生系统故障，从而导致设备的负荷能力急剧下降，一旦缺乏足够经验的工作人员加以整修，操作上的故障会使设备绝缘情况迟迟得不到恢复，闪络的露闪问题更加明显，无法保障设备的精准运行，从而大大降低企业的工作效率。
4高电压绝缘材料
由于高电压材料在工作的过程中需要保证提供电力的稳定性与高效性，且尽量减少有害物质的排放，因此高电压绝缘材料对于材料的耐热性、导热性以及环保性都有着十分钟严格的要求。在过去的一段时间内，笔者发现大部分电力企业使用电工陶瓷材料在高电压绝缘技术中，此材料在电气性能、机械性能以及环保性能中发挥较高的稳定性，但由于其仍然存在亲水性、易碎性等缺陷，高电压绝缘材料的开发与改善仍然是一个需要企业人员长期关注的问题。随着我国科技水平的提升与经济的发展，电力企业在学习国外先进技术的过程中创新出新型的复合型绝缘材料，利用聚四氟乙烯、乙丙橡胶、环族环氧树脂、硅胶等多种材料进行复合，摒弃传统理念与陈旧方法的使用，提高材料的耐热性、导热性等重要性能，确保材料投入使用时的稳定与高效;减少甚至取消先前甲酚、二甲苯等有毒溶剂的使用，开发使用低度或无毒溶剂，例如二乙二醇乙醚等。从而开发并投入使用配套的相容性良好的绝缘材料，提高原材料的质量和应用水准。值得注意的一点是，绝缘材料在固化后无法降解，无法恢复到热塑性状态，因此在开发和改善绝缘材料时应当注重可降解材料的使用，不断探索，不断完善。
5高电压绝缘技术的应用
科技的发展与技术的探索促使我国高电压绝缘技术不断提升，绝缘材料的开发与使用范围也越来越广，笔者就实际工作过程中发现的问题进行绝缘技术应用的分析，同时提出该技术的未来前景，希望能够对该技术的进一步发展起到一定的指导作用。高电压绝缘技术在多个领域均有较为广泛的应用和发展前景，例如电力系统及电压的防护、电磁暂态仿真技术、脉冲功率技术、电力设备在线检测技术、高压绝缘结构及其优化、气体放电与气体绝缘技术、电介质材料破坏机理及性能提高等多个方面。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电力系统任何一种技术手段都是一把双刃剑，既有缺点又有优点，例如高电压绝缘技术就存在绝缘性好、导热性好、保护作用强等优点，也存在材料亲水性高、损耗大、屈服值低等多项缺点。其应用必须充分发挥其优点，避免或改善其缺陷，才能更好地投入电力系统的工作中。高电压绝缘技术中包含多个工作流程与工作步骤，绝缘材料也包含气体、液体及固体三种类型，每一种类型对应在电力系统工作中的适用对象与工作情况都存在差别，需要确切了解并掌握其工作原理与工作方法，才能充分体现其工作特征，以其独特性占据相关领域的有利位置。绝缘材料在放置方法、结构性能等方面在绝缘技术领域有了一定程度的改善，能够使用配套设备使绝缘产品的增水性得到提升，提高理化性能，在防潮的同时解决设备在工作室吸入水汽的弊端;还能够提升拉伸强度，改善机械性能，从而改善工作电压下设备闪络的露闪问题，提升企业内部工作的安全性，防止设备损害，切实改善高电压绝缘技术的合理利用。
6绝缘材料及其新技术的发展
6.1无机纳米复合电解质
无机纳米/有机聚合物复合材料的发展已有近20年的历史，是通过添加无机纳米粒子得到的复合材料，其强度和韧性大大提高，软化温度也比单纯聚合物有所提高。我国学者通过将无机纳米粉体如、加入到环氧树脂、聚酯等绝缘聚合物中用于工程电工的绝缘电介质材料后发现，其绝缘性能、老化性能以及材料的耐大电流冲击能力提高了5到100倍。
6.2高性能介电复合材料用基体树脂的研究进展
环氧树脂是一类具有良好粘接、耐腐蚀、电气绝缘、高强度等性能的热固性树脂是最常用的复合材料基体树脂之一。环氧树脂具有不耐高温、介电性能一般、固化后韧性差等缺点，使其在高频电路板和透波材料等方面的应用受到限制。此外，在树脂体系中加入氰酸酯可降低树脂固化体系中羧基的浓度，同时可改善树脂的交联浓度，提高固化物玻璃化转变温度。在EP中加入聚亚苯基醚和甲代烯苯基醚等较大基团，可改变其介电性能。
其他树脂基体用于高性能介电复合材料的树脂基体主要为以上介绍的各种树脂，但一些介电性能优良、耐高温的树脂也可用于制造PCB、雷达天线罩、微电子材料以及其他的一些高频通讯器材。由于所用纤维和基体都是非极性材料，结构相似，两者具有良好的相容性，制得的复合材料界面粘结强度高、介电性能优异、综合力学性能好、耐化学腐蚀性能好、吸湿率极小，是一类理想的高性能介电复合材料。
6.3高电压技术的发展情况
从全面说来，高电压技术可分为两个方面，一个是输变电中的高电压技术，另一个是电场物理装置中的高电压技术，我们都是搞电力的，所以主要关心输变电中的高电压技术，这一方面当前主要是输电电压向超高压、特高压发展，同时对已经有的电力系统，包括22万、33万、50万伏电压等级这些已经有的系统，怎么使设备小型化和高质量，最主要的高电压研究工作还是对电力系统中高电压设备的研究，包括绝缘子表面放电的规律；在很高电压的输电线附近的电场很强，人在下面走有什么感受，电场强度怎么控制，电线的高度都和这个有关系的，直流电场和交流电场有点区别，在直流电场，如果是一个正电极的带电导线它对地是正的或者是负的，当超过了电离的电场强度以后，导线与地之间的气体分子就电离了，正的和负的分离，正的电荷就往下流，带电的粒子永远是向下流的，当直流电流流过人体，带电的正电荷加强了地面的电场强度，减弱了上面的电场强度，但是人和生物都是在下面的，所以人是感受对导体带电产生的电场，是把它加强的作用。在交流情况下，电荷没有规律，电场的分布要经过详细计算。
6.4绝缘诊断
绝缘诊断和预防性试验是电力设备维护和运行工作中一个不可或缺的工作环节，是有效保障电气设备安全稳定运行的有效手段。从以往的发展来看，电力部门、大型企业、工矿企业等企业的高压电力设备都基本是按照《电力设备预防性试验规程》来进行预防性试验，这表明了预防性试验能够及时的发现电力设备中的缺陷，以及时消除隐患保障企业的安全。
通常的基本绝缘试验项目主要包括有：绝缘电阻、介质耗损、直接和交流耐压、直流泄漏电流。通过绝缘性能的试验可以有效的判断出测试设备的内部绝缘性能，并能预测出设备的绝缘情况，推断出了设备绝缘的老化情况和绝缘油的劣化情况，以便及时的发现隐患，制定缺陷维修计划，保证设备安全稳定工作。
（一）绝缘电阻试验过程中，对于变压器的吸收比试验还不够全面，一些新出厂或者检修后烘干后容量比较大的变压器，它们的绝缘电阻普遍比较高，但它们又存在吸收比偏小的情况，这时怀疑其为不合格产品，如果用极化指数试验，就比较容易做出判断，从介质理论上来看，吸收比试验的时间短，极化过程尚处于开始阶段，不能真实的反映出绝缘情况。
（二）对电场干扰下的设备介损测试改善的方法，如果采用电子移相抵消方法和异频法等比较新的测试方法，在操作上更加简便，有效的提高测试效率，但有一种电源倒向与自动计算的方法在外界干扰较大的情况下，测试的误差会比较大。
（三）在进行交流耐压测试中，如SF-6组合电器和大型发电机等大容量的试品进行测试时采用工频串联谐振的方法日益增多。
（四）对于电力变压器的定期试验中，对油中的溶解气体进行色谱分析作为试验的重点，从以往的经验来看，大多数的电力变压器的问题都是从色谱分析中发现的。
（五）对变压器的绝缘更换主要取决于油中的含糠醛量与绝缘纸板聚合度。
（六）当对氧化锌避雷器的试验中出现交流阻性电流测试或直流电压试验不过关时，应该进一步的进行交流工频参考电压试验。
7结语
综上所述，我们对高电压绝缘技术发展情况有了深层次了解，通过笔者对该技术应用分析，我们了解到该技术对我国电力企业发展事业的重要性，也通过技术展望看到未来该技术在电力企业领域发展的前景。相信在国家、企业及个人共同努力下，高电压绝缘技术发展能不断提升，结合企业实际情况改善，能够保障企业效益的稳定，从根本上社会各个群体的利益。
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论文作者:王光耀
论文发表刊物:《防护工程》2017年第6期
论文发表时间:2017/7/14
标签：电压论文; 技术论文; 设备论文; 电场论文; 绝缘材料论文; 性能论文; 工作论文; 《防护工程》2017年第6期论文;