王 璐 毛 峰

（国网河南省电力公司超高压公司，河南郑州  450000）

 

摘 要：高电压设备是电力系统中不可或缺的一部分，其安全运行直接关系到整个电力系统的稳定性和可靠性。绝缘老化是高电压设备中常见的问题之一，会严重影响设备的性能和寿命。本文对高电压设备绝缘老化的原因进行分析，并探讨了状态检修技术在绝缘老化检测中的应用，以期为相关行业提供理论和实践参考。

关键词：高电压设备；绝缘老化；状态检修技术

中图分类号：TP3；TM7 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2024）13-0011-03

 

0引言

高电压设备在电力系统中扮演着重要角色，其安全运行是电力系统可靠性的重要保障。然而，高电压设备中的绝缘材料在长期使用过程中会出现老化现象，导致绝缘性能下降，甚至发生故障。因此，探究高电压设备绝缘老化的原因及其状态检修技术具有重要意义。

1高电压设备绝缘老化及状态监测的重要性

高电压设备的绝缘老化及其状态监测对电力系统的稳定运行至关重要。绝缘老化会降低绝缘性能，增加故障风险，可能导致设备损坏、火灾甚至爆炸，威胁公众人身和财产安全。绝缘老化还会增加维修成本和停机时间，影响生产效率和经济效益。此外，绝缘老化会缩短设备寿命，增加更换频率和成本，影响电力系统的长期运行。因此，研究绝缘老化及其状态监测对于预防和延缓老化进程，提高设备可靠性和安全性，降低维修成本，延长使用寿命，以及提升电力系统经济效益具有重要意义。

2高电压设备绝缘老化的原因

高电压设备绝缘老化是指绝缘材料在电、热、化学、机械等多种因素的长期作用下，其性能逐渐下降的过程。绝缘老化会导致绝缘材料的介电常数、介电损耗、击穿电压等参数发生变化，从而影响高电压设备的性能和寿命。高电压设备绝缘老化的原因主要有以下几个方面。

2.1 电老化

在持续的电场作用下，绝缘材料会出现性能退化的现象，即电老化。这一过程的特点是电场能量导致材料内部的分子链逐渐断裂，结果是材料的交联结构变得松散。随着电老化的进行，绝缘材料会逐渐丧失其初始的绝缘特性，具体表现为介电强度的降低和漏电电流的上升。电老化的显著特征是材料微观结构的长期电场影响，从而对高电压设备的持续稳定运行构成威胁^[1]。

2.2 热老化

当绝缘材料长期处于高温环境中，其性能将经历热老化过程。热老化的主要特点是高温导致的分子链断裂和交联结构破坏，使材料趋向硬化和脆化。热老化现象的具体表现包括绝缘材料的机械强度和绝缘性能下降，例如耐热性减弱和热导率提高。这些变化对高电压设备在高温环境中的安全运行构成了直接的风险^[2]。

2.3 化学老化

化学老化发生在绝缘材料长期接触化学物质的情况下，其性能随之退化。这一现象的特点是化学物质与材料相互作用，造成分子链断裂和交联结构的损坏。化学老化的特征体现在材料表面可能出现腐蚀、斑点或颜色变化，以及绝缘性能的显著降低，如介电常数和电阻率的改变。这些影响会削弱高电压设备的可靠性和使用寿命。

2.4 机械老化

在长期受到机械应力的影响下，绝缘材料会经历机械老化。机械老化的特点是振动、冲击和拉伸等机械应力导致材料内部结构受损、分子链断裂、交联密度减少。机械老化的直接后果是材料的物理性能下降，包括弹性模量和抗拉强度的减少，以及绝缘性能的衰退。这些变化对于高电压设备在复杂工作条件下的安全运行产生了不利影响^[3]。

3状态检修技术在绝缘老化检测中的应用

状态检修技术是一种基于设备状态监测和故障诊断的维护技术。状态检修技术通过对设备的实时监测和故障诊断，可以及时发现设备的故障和安全隐患，提高设备的可靠性和安全性。状态检修技术在高电压设备绝缘老化检测中具有广泛的应用前景，可以有效地检测绝缘材料的老化程度和性能变化。状态检修技术在绝缘老化检测中的应用主要包括以下几个方面。

3.1 局部放电检测

局部放电是绝缘材料老化过程中的一种常见现象。它通常发生在绝缘材料的缺陷处，如气泡、裂纹或杂质等。局部放电会产生高电场，导致绝缘材料进一步损坏，加速老化过程。因此，对局部放电进行检测是评估绝缘材料老化程度和性能变化的重要手段。局部放电检测技术主要包括超声波检测、高频检测和脉冲电流检测等。这些技术可以有效地检测局部放电活动，帮助维护人员及时了解绝缘材料的状态，预防潜在故障。超声波检测是一种非侵入性方法，通过检测局部放电产生的超声波信号来判断绝缘材料的状态。超声波检测具有较高的灵敏度，可以定位局部放电的位置，并评估其严重程度。通过分析超声波信号的强度、频率和模式等特征，可以获取局部放电活动的详细信息。高频检测是利用高频电磁波检测局部放电活动的方法。高频检测可以检测到局部放电产生的电磁波信号，通过分析信号的幅值、相位和频谱等特征，可以评估局部放电的强度和位置。高频检测具有较高的灵敏度和分辨率，适用于检测绝缘材料中的微小缺陷。脉冲电流检测是一种基于脉冲电流原理的局部放电检测方法^[4]。脉冲电流检测通过向绝缘系统注入脉冲电流，检测局部放电产生的脉冲电流信号。通过分析脉冲电流信号的幅值、时间和波形等特征，可以评估局部放电的强度和位置。脉冲电流检测具有较高的准确性和可靠性，适用于各种类型的绝缘材料。

3.2 绝缘电阻测试

绝缘电阻测试是一种常用的绝缘老化检测方法，通过测量绝缘材料的电阻值来评估其老化程度和性能变化。绝缘电阻测试技术主要包括绝缘电阻测试仪和绝缘电阻测试系统等，这些技术可以有效地检测绝缘材料的绝缘性能，帮助维护人员及时了解绝缘材料的状态，预防潜在的故障。绝缘电阻测试的原理是基于欧姆定律，通过向绝缘材料施加一定的电压，测量流过绝缘材料的漏电流，从而计算出绝缘电阻值。绝缘电阻值是衡量绝缘材料性能的重要指标，其值越大，说明绝缘材料的绝缘性能越好；反之，则说明绝缘材料的绝缘性能较差。绝缘电阻测试仪是一种专门用于测量绝缘电阻的仪器，它可以提供稳定准确的测试结果。绝缘电阻测试仪通常具有高电压源和精密的测量电路，能够满足不同测试场合的需求。通过绝缘电阻测试仪，可以快速、方便地测量绝缘材料的电阻值，评估其老化程度和性能变化。绝缘电阻测试系统则是一种更为复杂的测试设备，通常由高压电源、测量单元、数据采集和处理单元等组成。绝缘电阻测试系统可以实现对多个绝缘样品的同时测试，提高测试效率和准确性。此外，绝缘电阻测试系统还可以与计算机控制系统配合使用，实现自动化测试和数据管理，为绝缘材料的检测和研究提供更加便捷和高效的手段^[5]。在进行绝缘电阻测试时，需要注意测试条件的选择，如测试电压、测试时间和环境温度等。测试电压的选择应适当，既要能够激发出绝缘材料中的缺陷，又不能过高以致损坏绝缘材料。测试时间的选择应足够长，以保证测试结果的准确性。环境温度对绝缘电阻测试结果有较大影响，因此，测试前应确保绝缘材料处于稳定的温度状态。

3.3 介电损耗测试

介电损耗测试是一种通过测量绝缘材料在电场作用下的能量损耗来评估其老化程度和性能变化的方法。介电损耗测试技术主要包括介电损耗测试仪和介电损耗测试系统，这些技术可以有效检测绝缘材料的介电性能，帮助维护人员及时了解绝缘材料的状态，预防潜在故障。介电损耗是指绝缘材料在交变电场作用下，由于分子取向、离子迁移和电子移动等引起的能量损耗。介电损耗会导致绝缘材料发热，降低其绝缘性能。因此，介电损耗测试是评估绝缘材料老化程度和性能变化的重要手段^[6]。介电损耗测试的原理是基于交流电桥法或谐振法，通过向绝缘材料施加一定频率和电压的交流电场，测量流过绝缘材料的电流和电压，从而计算出介电损耗角正切值。介电损耗角正切值是衡量绝缘材料性能的重要指标，其值越小，说明绝缘材料的介电性能越好；反之，则说明绝缘材料的介电性能较差。介电损耗测试仪是一种专门用于测量介电损耗的仪器，它可以提供稳定准确的测试结果。介电损耗测试仪通常具有高精度和高稳定度的测量电路，能够满足不同测试场合的需求。通过介电损耗测试仪，可以快速、方便地测量绝缘材料的介电损耗角正切值，评估其老化程度和性能变化。介电损耗测试系统则是一种更为复杂的测试设备，它通常由信号源、测量单元、数据采集和处理单元等组成。介电损耗测试系统可以实现对多个绝缘样品的同时测试，提高测试效率和准确性。此外，介电损耗测试系统还可以与计算机控制系统配合使用，实现自动化测试和数据管理，为绝缘材料的检测和研究提供更加便捷和高效的手段。在进行介电损耗测试时，需要注意测试条件的选择，如测试频率、测试电压和环境温度等。测试频率的选择应适当，既要能够激发出绝缘材料中的缺陷，又不能过高以致产生其他影响因素^[7]。测试电压的选择应适当，以保证测试结果的准确性。环境温度对介电损耗测试结果有较大影响，因此，测试前应确保绝缘材料处于稳定的温度状态。

4结语

高电压设备绝缘老化是影响设备性能和寿命的重要因素，状态检修技术在绝缘老化检测中具有广泛的应用前景。通过对高电压设备绝缘老化的原因进行分析，可以采取相应的措施来预防和延缓绝缘老化，提高高电压设备的可靠性和安全性。

 

参考文献

[1] 陈定科,温庆亮,李鑫.高电压设备绝缘老化及其状态维修探究[J].中国新技术新产品, 2022(22):11-13.

[2] 刘成宝.高电压设备绝缘老化及其状态检修技术探讨[J].科技资讯, 2022(11):20.

[3] 王新智,包萌.变电站继电保护设备状态检修探讨[J].光源与照明, 2023(6):162-164.

[4] 曹小连.高电压设备绝缘老化及绝缘检修策略研究[J].光源与照明, 2022(1):1-3.

[5] 刘大岗.高电压设备绝缘老化及状态检修技术探究[J].电子乐园,2021(3):291.

[6] 李洪亮.高电压设备绝缘老化及状态检修技术[J].2021: 31-33.

[7] 强飚.高电压设备的绝缘老化类型分析及状态检修技术探析[J].电力设备管理,2021(12):38-39,52.

作者简介：王璐（1984—），男，河南南阳人，研究方向：电气工程及其自动化，高电压绝缘。

 

Exploring Insulation Aging and Condition Based Maintenance Techniques for High-voltage Equipment

WANG Lu,MAO Feng

(State Grid Henan Electric Power Company Ultra High Voltage Company, Zhengzhou  Henan  450000)

Abstract:High-voltage equipment is an indispensable part of the power system, and its safe operation directly affects the stability and reliability of the entire power system. Insulation aging is one of the common problems in high-voltage equipment, which can seriously affect the performance and lifespan of the equipment. This article analyzes the causes of insulation aging in high-voltage equipment and explores the application of condition based maintenance technology in insulation aging detection.

Key words:high-voltage equipment;insulation aging;condition based maintenance technology