摘要：对于高电压设备来说，其安全运行将更大程度保证供电的有效性和高质性。基于此种情况，大多数高电压设备都采用绝缘在线检测系统，从而及时并有效的解决高电压设备的绝缘老化。不仅如此，此系统还需要相应的检修人员对高电压设备绝缘材料的老化规律有深入的认识，进而有针对性的进行维修工作。下面结合高电压设备绝缘老化的原因和规律，谈一谈高电压设备绝缘老化的状态维修。
关键词：高电压设备；绝缘老化；状态检修；技术分析
1 绝缘老化主要类型
1.1热老化。高电压设备长时间运行中通常产生大量的热，导致绝缘材料温度升高。一般来讲，绝缘材料的使用寿命与使用过程中温度损害有直接关系。V.M.Montsinger在1930年提出的10℃规则中指出：绝缘材料受温度损害十分严重，温度每提升10℃，通常材料的生命周期就缩短一半。虽然因绝缘材料的材质不同受到该规则影响不同，但是绝缘材料温度损害依然十分严重。由Dakin在1948年提出的新观点：绝缘材料热老化的本质是材料的一系列氧化化学反应。这一理论得到广泛赞同。
1.2电老化。高电压设备绝缘材料的局部放电，可能引起绝缘材料的局部绝缘击穿，绝缘性能遭到破坏，并逐步扩大击穿范围，使得绝缘能力降低，引起绝缘材料使用寿命减少。同时局部放电也会引起材料热老化，通常来讲，局部放电产生的热量促使绝缘材料与活泼性气体发生氧化反应，甚至使绝缘材料遭到腐蚀，增加电导能力，最后形成热击穿。很多研究学者认为，如果绝缘材料局部放电的电压起始值高于该材料的外施电压时，绝缘材料通常不会出现由电场变化引起的老化现象。电击穿强度因此成为评价材料绝缘老化的一项重要标准属性。绝缘材料的耐电强度，决定了材料的使用寿命周期。
3、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。
2 绝缘诊断
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。
2.1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。
2.2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。
2.3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。
2.4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。
2.5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。
2.6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。
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3 基于绝缘老化的高电压设备状态维修
3.1 状态维修的意义
由于高电压设备绝缘材料的老化是一个过程，并且一旦老化严重，将带来重大的事故，这就决定了对于高电压设备绝缘材料进行传统的定期维修和离线实验是不可行的。传统的维修不仅会因为盲目的维修过程而大大浪费不必要的人力物力，还会因为过度维修而给高电压设备带来新的故障隐患，同时还不能很好的检测到绝缘材料的绝缘缺陷，从而给高电压设备的正常安全运行带来了一定程度的干扰。基于此种情况，对高电压设备绝缘材料进行以在线监测为主、离线试验为辅的状态维修是非常有必要的，同时也给高电压设备绝缘材料的老化处理带来了积极的意义。
3.2 高电压设备绝缘老化状态维修的实现
首先，对于高电压设备绝缘老化的状态维修需要准确可靠、简单易行的在线监测技术作为支持，并在维修绝缘材料的时候提供有效可行的意见。在这之中，应该对绝缘材料在各种应力和环境条件下的老化规律进行整理，并结合当前的运行环境对绝缘材料进行科学的分析，把绝缘材料的运行现状与变化方向直观的展示出来。因此，对绝缘材料进行非破坏性试验分析是非常有必要的，并且还应该利用相应的理论知识把分析结果转化为残余击穿电压的形式，给高电压设备绝缘材料的老化分析打下坚实的基础。
其次，在线监测在实际应用中还应该解决一系列的问题，比如在监测变量上的选择等。一般来说，不同的绝缘老化监测系统的灵敏度是不一样的，目前应用较为广泛的是油中溶解气体分析与油浸故障分析，其应用方法主要包括油—纸绝缘变压器监测和便携式光电设备监测。此外，随着科学技术的不断发展，超声探测在高电压设备绝缘老化的庄涛维修中也开始逐渐得到应用。此种新技术相比来说更加的经济实用，并且其检测效果也优于以前检测手段。在此方面，目前应用最广泛的就是脉冲—回声技术，其对于材料的绝缘缺陷等方面有很强的监测力度，通常适用于多层结构的高电压设备绝缘材料。
4 绝缘老化会产生什么样的影响
对于发电机来说，由于其结构是旋转的电气设备，所以注定了它的自恢复性是没有的。它有很低的额定电压，但是要将机械应力、环境因素以及自身的承受电力能力互相作用才能工作，所以其每次工作都会处于一种很恶劣的处境。在发电的电力系统中，电网中存在着各种不同暂停状态的电压，这些电压随时都会对旋转电机发起冲击，产生高强度的电气，损伤定子绕组的主绝缘和匝间绝缘紊乱，减低其绝缘功能，最终产生绝缘事故。一般线圈上的电压都处于均匀状态，这是交流电压作用后的结果。但是如果改为大气过电压，则会使各线圈产生电压分布不均的情况，如果再遇上陡波的状况，情况就会更加严重。如：当波头为O.1一O.2us时，80%一90%可能为第一个线圈上分到的电压可能达到来波幅值。电机并接阀型避雷器残压一般约为电机额定电压Un的2.5～2.7倍左右。因而在电机的第一个线圈上的最大过电压可能为（O.8―0.9）×2.5Un。良好的电容耦合分布在线圈的各线匝间，电压因为这个原因会均匀分布在每个线圈上：如果有N匝线圈，则每匝可以分到电压U1为，式中1.15是匝间电压分布存在不均匀的系数。这就可以证明当过电压侵入到发电机的定子线圈中时，大部分的电压都汇聚到了电压的线圈端部，导致绝缘事故发生。
电因素的绝缘劣化也有发电机绝缘遭遇过电压作用损坏的原因。发电机的制造工艺会由于高幅值的过电压而产生非常大的击穿场强的分散性，降低平均击穿电压，使得绝缘介质产生电击穿的情况。进入老化期后的发电机绝缘会产生很大的空气隙，这样的变化会使得电场产生畸形变化，介质会明显的在非常不均匀的电场中受到过电压的影响产生非完全的击穿结果，这就是累积效应的来源，这样的效应产生的后果就是使得绝缘性逐渐下降。在绝缘没有被破坏进而产生局部放电且发电机运行正常的情况时，过电压侵入就会产生将原来的潜在性缺陷转化为真正的缺陷，电场就会随之产生畸变的情况，轻者只会产生局部放电的现象，重者也许会直接将绝缘击穿。过电压不仅会对绝缘已有缺陷的设备产生潜在的影响，还会使得畸变的缺陷电场产生更大更严重的缺陷。绝缘材料会因高强度局部放电产生的热度而熔化或者碳化，持续放电的时间持续的越长，其破坏程度越严重，原有的缺陷会因此而变得更加严重，绝缘也可能被直接就击穿，严重者会使得整个发电装置瘫痪，那样带来的经济损失将会难以估计。
5 结语
高电压设备绝缘性能维护检修方面的技术在随着科技的发展而进步，在这项技术广泛应用的同时，要保证设备绝缘安全性能，同时有效的减少维护设备所消耗的费用，并尽可能的促进设备延长使用寿命。这大大保障了电网系统中的安全稳定性能，同时也提高了社会的经济效益，保障了人民正常、稳定、安全的使用电力资源。对我国社会化经济带来了巨大效果。
参考文献
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[3] 关志成. 面向新世纪高电压技术学科发展的几点思考[J]. 中国电力， 2010.
论文作者:朱静
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/22
标签：绝缘材料论文; 电压论文; 设备论文; 过电压论文; 线圈论文; 应力论文; 情况论文; 《电力设备》2017年第24期论文;