高电压与绝缘技术的新发展研讨

高电压与绝缘技术的新发展研讨

曹含

（国电科学技术研究院有限公司江苏南京210023）

摘要：高压电是一个没有明确划分界限的概念，由于其和电介质的不可分离性使得高压电和绝缘组成了一个完全整体。随着科学技术的日益提高，高电压有机外绝缘技术的广泛应用，迫使我们在有机外绝缘技术上寻求新的发展、新的突破。高压电与绝缘发展至今在材料和技术方面已经有了很大的改进，下面将对高压绝缘技术的概况进行简要阐述，并根据其发展情况分析今后的发展趋势。

关键词：高电压；绝缘技术；新发展

1绝缘技术基本定义

绝缘技术基本定义是通过建立可靠合理的绝缘系统，实现电气、电力系统的绝缘功能。在绝缘技术形成的初期阶段，由于绝缘技术只能对相关的电气、电力系统起到“静止和消极”等作用，故未被人们广泛重视。但随着19世纪中期高电压、大容量电力系统的不断发展，以及全球对于高温、高频、激光、航天等技术领域的不断拓展，电气产品也面临着新的挑战。在这样的背景下，绝缘技术的重要性尤为显著。宏观上而言，绝缘技术所涉及到的技术面是及其广泛的，绝缘技术可划分为绝缘系统设计、绝缘材料的选择与改进、绝缘测试技术三大模块，每一模块又可进一步划分，例如绝缘测试技术囊括常规性能测试、环境影响测试、试验方法研究等等。而只要是电气设备上所有暴露在大气中需要绝缘的部分，都可归属于外绝缘技术的范畴，包括室内设备的户内外绝缘、户外设备的户外绝缘等等。

2高电压外绝缘的范围与主要问题

电气设备上所有暴露在大气中需要绝缘的部分都属于外绝缘的范畴，高电压设备的外绝缘包括室内绝缘与户外绝缘。户外绝缘的运行条件比户内外绝缘复杂得多，所面对的问题解决起来也困难得多，因而户外绝缘成为外绝缘研究的主要部分。户外绝缘所面临的主要问题为：①雷击造成的雷电过电压问题；②电力系统正常或故障操作引起的操作过电压问题；③雨中设备在工作电压下闪络的露闪问题；④设备表面凝露时在工作电压下闪络的露闪问题；⑤表面积污的设备在潮湿的气象条件时在工作电压下闪络的污闪问题；⑥在设备本身结构力，在大风、覆冰、地震下的拉、压、弯、扭，以及系统故障对瞬间电动力下的机械负荷问题；⑦绝缘材料在长期运行条件下性能逐渐下降的劣化问题或老化问题。户内外绝缘面临的主要问题为：①表面凝露时在工作电压下闪络的露闪问题；②表面积污后在潮湿的条件下的污闪问题；③操作过电压的问题；④以及设备本身结构力与电动力的问题。

3有机外绝缘的应用与发展趋势

3.1有机绝缘材料在高电压外绝缘中的应用

有机绝缘材料在高电压外绝缘领域的应用几乎扩展到了所有方面，凡是电工陶瓷有的产品，有机材料都有，甚至还制造出了一些电工陶瓷及钢化玻璃所没有的产品。棒形悬式合成绝缘子与线路支柱合成绝缘子是有机材料在高电压外绝缘领域应用最成功的代表，迄今已有数百万支棒形悬式合成绝缘子与线路支柱合成绝缘子运行在世界各国的输电线路上。二十世纪70年代末80年代初，在总结以前运行经验的基础上，合成绝缘子在技术上得到了较大改进，出现了所谓的第二代合成绝缘子。电力系统对合成绝缘子的态度也有了较大变化，对合成绝缘子的诸多优点也有了更深切的认识，合成绝缘子的用量得到较大增长。进入90年代，合成绝缘子的应用得到了更大的发展。随着线路合成绝缘子的蓬勃发展，其它品种的有机外绝缘产品也逐步发展起来。

3.2有机外绝缘产品的主要优点

从第一代棒形悬式合成绝缘子开始，有机外绝缘产品就显示出其明显的优点．随着性能的改进及有机外绝缘产品的大量应用，有机外绝缘产品的优点得到了更为广泛的认同，如重量轻、体积小。棒形悬式合成绝缘子的重量只有同电压等级瓷或玻璃绝缘子串重量的10~15%，后来发展起来的硅橡胶合成套简与瓷套筒相比重量轻的优点仍然十分突出。这一优点对生产、运输安装都很有意义，对于野外线路施工其优点尤其明显，如不易碎、破损率低、防破坏性能好等。硅橡胶产品由于硅橡胶独特的憎水性迁移性能，在这一点上表现尤其突出，如防潮、防爆性能好。瓷套式避雷器、互感器因内部留有较大的空隙，在运行中容易因空隙的呼吸作用而使内部组件受潮，并且若内部受潮后未得到及时处理，在雷击过电压、操作过电压等情况下就有可能发生爆炸，而且瓷套的爆炸不仅毁掉了自己，还会殃及临近的其它设备与运行人员，从而扩大事故。采用了硅橡胶伞裙与玻璃钢筒的合成套筒设备，由于内部为全固体结构，不存在空隙的呼吸问题，也就避免了呼吸受潮问题。而且，即使有高能量的大电流流过其内部，玻璃钢筒也有很强的防爆性能，与玻璃钢筒粘接成一体的硅橡胶伞裙也很难飞出，并且，即使有伞裙飞出，也不会殃及其它设备。

4高电压有机外绝缘需要研究解决的主要问题

有机材料用于外绝缘，老化几乎是一个永恒的问题。高电压有机外绝缘的老化，除了一般的日晒雨淋、寒暑温差外，还必然包括局部电晕导致的老化、放电所产生臭氧导致的老化、局部高场强导致的老化、局部电火花或小电弧导致的老化、长期机械应力之下的老化以及上述各种老化因素不同迭加后更为严重的老化。因此研究不同老化因素以及不同老化因素的迭加组台，研究各种加速老化试验方法，以求得更好的改进材料性能，缩短新材料试验时间；或及早对运行性能的老化状况、老化寿命有更准确的预计、判断或对即将老化、已经老化的产品的维护措施等，这些都是十分有必要及早加以认真研究的。作为我国合成绝缘子大量用于污秽区这样一个特殊情况，硅橡胶材料的憎水性，耐漏电起痕与电蚀损性也是必须加以认真研究的。作为有机外绝缘产品中承担机械载荷的玻璃钢的长期力学性能、蠕变特性、受力结构设计、许用负荷选取、脆性断裂等问题，也必须及早加以认真研究。这些问题的研究往往同时涉及电气、机械、材料、化工、环境等多学科领域，因而研究的难度也是不小的。另外，国内各生产厂家、各相关原料生产厂家如何提高质量、提高产品性能的稳定性，也是关系到有机外绝缘应用成功与否的关键因素之一。

5结语

就对我国经济发展的贡献而言，电力事业的发展绝对不容小觑，电力与人们的生活息息相关，人们的衣食住行离不开电力设备的供应。本文主要简单论述了绝缘技术的现状和未来发展趋势，一方面让人们明确了绝缘技术的发展对我国电力事业的重要性，另一方面也让有关学者认识到了绝缘技术在我国发展的前景之大，督促有关研究人员对绝缘技术进行更加深入的挖掘和创新，为我国当前高压电设备所面临的诸多问题提出较为良好的解决措施，不断创新当前的绝缘技术，提高我国合成绝缘子的技术含量，真正推动我国电力事业的更好发展。希望本文能够给广大的电力研究者提供帮助。

参考文献：

[1]浅析高电压与绝缘技术的新发展[J].王静，周金.科技资讯.2014（30）

[2]高电压外绝缘技术的新发展[J].梁曦东.绝缘材料通讯.1999（02）

[3]浅析高电压与绝缘技术的新发展[J].王鑫.科技创新导报.2015（20）

作者简介：

曹含（1990.01-），男，江苏镇江人，河海大学电气工程及其自动化专业硕士，工程师，单位：国电科学技术研究院有限公司，研究方向：继电保护。