高压电绝缘相关技术分析和研究
郭樑 李振筱
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郭樑 李振筱,. 高压电绝缘相关技术分析和研究[J]. 中国电气工程,20212. DOI:10.12721/ccn.2021.157017.
摘要: 在现代电网中,高压交流与直流输电有着显著优势,电能损耗低、传输距离远、输电容量大、线路走廊窄、线路造价低,种种优势,使其创造了良好经济效益与社会效益。除此之外,多年工业技术的发展,使得高压输电设备有了越来越广泛的使用范围,作用越来越突出,社会需求量大幅度增加。高压设备与高压输电线路渐渐有了稳定、可靠的绝缘水平。高压输电设备与线路绝缘研究成为了新时期电网系统发展的关键。
关键词: 高压电;绝缘技术;分析;绝缘材料
DOI:10.12721/ccn.2021.157017
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前言:在高压设备中绝缘材料与绝缘结构属于很重要的构成。绝缘系统性能好坏关系到高压设备运行性能、安全性能。大多数设备故障都和设备绝缘故障有关。绝缘结构与材料合理性关系到设备使用寿命、运行效率、质量。高压设备绝缘技术和所选择的绝缘材料、结构有关。绝缘结构合理与否、材料优劣与否决定设备最后的绝缘能力。这意味着高压绝缘研究需要将重点放在绝缘结构和绝缘材料。应选择更可靠稳定材料设计,提高绝缘能力,降低故障概率,保障设备稳定运行。

一、高压电设备绝缘主材

众所周知交流电在短时间并不会对绝缘造成过多的热、化学影响。但假设外施电压时间比较久,绝缘部位会同时受到机械力、化学、热、电等众多因素作用,出现化学反应、物理反应。渐渐地绝缘材料的机械、电气性能开始恶化。户外绝缘复杂程度远超室内绝缘,所要考虑的问题非常多,问题解决比较棘手。大型变电站和发电厂有着大量高压电设备[1]。深入研究,采集数据可以为我国高压电绝缘设计和发展提供全面支持。

当前市面上的高压设备外绝缘一般用电工陶瓷,这是目前使用最广泛的材料。电工陶瓷的电气性能显著,有着较高的机械强度[2]。电工陶瓷有着很出色的环境稳定性。当然陶瓷本身也有着比较脆的特征,虽抗压强度突出,但抗拉能力有限,甚至没有足够的抗冲击性。此外电工陶瓷具有亲水性,所以很容易出现污闪与湿闪问题,引发安全事故。在国内工业制造技术快速发展的今天,越来越多的有机材料被应用在高压电设备的绝缘材料开发。原本性能表现不佳的绝缘材料如今的性能得到显著提升。高压电设备的外绝缘使用了各种各样的有机材料,常见的有机材料包括聚四氟乙烯、环族环氧树脂、脂乙丙橡胶。

二、高压电绝缘技术使用与发展

(一)外绝缘对有机绝缘材料的运用

在高压外绝缘中,有机绝缘类材料的使用变得越发广泛,近乎于所有绝缘电气产品中都能看到其身影。甚至可以生产制造钢化玻璃、电工陶瓷都没有的产品[3]。高压电领域对于线路支柱复合绝缘子以及棒形悬式复合绝缘子等有机材料的使用便是代表之作。现如今高压电的传输系统已经开始广泛使用前面所说的两种有机绝缘类材料,使用效益非常突出,十分明显。

(二)有机外绝缘类产品优势

复合绝缘子、玻璃绝缘子、瓷绝缘子是目前市面中最常见且使用最广泛的三种绝缘子,与其他两者相比,复合绝缘子优势更加突出。同等承受电压条件下,复合绝缘子重量远轻于玻璃绝缘子和瓷绝缘子,因此有着更出色的强度与质量优势。使用中对于杆塔和输电线路机械受力的要求相对来说较低,效果显著、优势突出。除此之外复合绝缘子这种材料的憎水性良好,故可以表现出出色的耐污能力和耐湿能力,有着更好的污闪、湿闪电压,污层电导相对较低,不会泄露大量电流。以同等绝缘泄露距离和污秽程度情况下,复合绝缘子污闪电压高于其他两种绝缘子。靠着众多优势,复合绝缘子能够有效减少电力系统故障发生概率,保障了系统稳定运行。因为复合绝缘子有着出众的耐污性,所以即便在高污染地区作业,复合绝缘子也不需要定期清扫和零值检测,可以有效降低高污染地区在绝缘子方面的运维投入。复合绝缘子有着很强的耐冲击性,复合绝缘子的搬运和运输不易出现碎裂和碰伤,减少了人为因素引起的破损概率。

三、高压电设备有机外绝缘待解决事项

老化是高压电设备外绝缘永恒性研究问题,即便是现代社会所用的有机绝缘类材料同样也走不出老化困扰。众所周知复合绝缘子主材是硅橡胶,并在其中添加了各种各样的填充剂。虽然本身有着很好的性能,但是因长年累月暴露在复杂的室外环境,承受高温严寒、风吹雨打、阳光暴晒以及电磁场作用,所以绝缘材料和绝缘部位的老化成为了常态。绝缘材料性能的老化会影响绝缘材料性能,危害电网系统安全。外绝缘老化问题的研究是现阶段必须重点关注的事项。硅橡胶有着出色的耐霉菌、臭氧、高温、光辐射性能,硅橡胶塑炼硫化、填充剂、本身质量的参数变化都会对外绝缘耐老化性能造成影响。此外目前最常用的复合绝缘子,生产中所用材料质量控制效果、合成工艺、材料本身性能、分子分布、分子大小都会对硅橡胶性能优劣、耐老化能力产生影响。高压电设备的发展需要将重点放在外绝缘老化,根据实际制定生产工艺、性能指标。保障了外绝缘材料的耐老性稳定,才能提高高压电设备的绝缘能力,确保供电稳定性。

结语:当前国外已经有一些公司开始尝试在输变电设备中运用有机绝缘类材料。为了与时俱进,国内公司应当主动学习,提高国内高压电设备性能和稳定性,推动国内有机绝缘业发展。以时代趋势可以看到的是,今后有机绝缘体很有可能会成为高压电设备的主要使用材料,并且使用范围也会越来越全面和广泛。为保障行业稳定发展,需要先解决目前遇到的技术问题。政府方面应制定标准,为我国的有机绝缘材料研究提供方向引导和有力支持。

 参考文献:

[1]杨学伟.高压电绝缘鞋预防性试验标准研究[J].电工技术,2020(09):135-136.

[2]张施令,彭宗仁.高海拔特高压电抗器套管绝缘结构设计分析[J].高压电气,2018,54(08):199-206.

[3]朱敏珊,蔡春元,陈劲游.一种三全绝缘10kV电压互感器高压电能计量装置[J].机电工程技术,2018,47(03):151-154.