高电压与绝缘技术

丁玉杰

河南平高电气股份有限公司 河南平顶山467001

摘要：现阶段，我国人民生活水平逐步提高，用电覆盖范围越来越广，带动了电力企业的快速发展。人们生产、生活、农业等方面用电需求不断增长，有利于电力行业的发展。大量得电气设备暴露与外界环境中，在低安全条件下运行，因此绝缘技术得到广泛应用。近几年，我国高电压绝缘技术受到电力行业人员的广泛关注，随着高电压绝缘技术的应用和发展，为电气设备提供了更科学有效的保护。本文主要针对高电压技术与绝缘技术展开分析，并提出高电压绝缘技术的应用。

关键词：高电压技术；绝缘技术；绝缘材料；电力陶瓷

一、高电压技术

1、电压等级划分的基本原则和方法

我国电力系统得发展与发达国家相比相对较晚，但电力系统应用范围和发展速度非常快，随着电力系统应用广泛，人们在电力方面得需求不断增加，推动电力系统向高电压方法不断发展。电力系统电压水平的不断提高和发展是我国电力行业的长期发展规划问题，同时能够适应世界工业发展趋势的需要。电压等级划分与配电网适应性是电力行业高速发展得重要原因，全面开发高压技术能够满足我国未来二十年到三十年社会经济发展对于电力系统高功率的要求。一般情况下，根据未来二十年电力系统配电网中不同平均输电量以及不同输电距离的要求，以1-2个电压等级进行输送能力分析，制定不同方案中每千瓦输电成本曲线由每个成本曲线的经济平衡点或平衡面积确定更高电压标称值。根据电力系统配电网成本曲线来确定电压水平分布是合理性，从而规划电力系统配电网高电压发展，负荷不断增加，传输容量的增加必然要求新的电压等级。随着中国经济的快速发展，电网电压水平不断提高。从常规电压水平到超高压、特高压的快速发展，标志着我们国家当前高电压技术的逐步发展。

2、高电压技术发展面临的问题

当前我国电力系统的电压等级逐渐提高，许多专家于学者对高电压技术进行了深入研究。高电压技术涵盖电气系统的各个方面，包括但不限于液体和固体介质的绝缘强度、高电压设备绝缘的实验方法、输电线路和变电站的防雷技术以及雷击对电气系统造成的过电压等。高电压技术涉及物理学、化学、电力学等多个学科，高电压技术逐渐成熟是提高电力等级的重要因素。尽管许多专家和学者对高电压进行了大量的试验研究，可是高电压技术的发展依然面临着许多挑战于阻碍。基于电气设备的高电压试验，试验研究的主要内容是电气设备如何在高电压下运行并保持良好的运行效率。要解决的主要问题包括高压电气设备耐压性能与各种绝缘保护介质的性能和效果。高电压运行环境下，气体放电与击穿、雷电过电压的电气设备保护问题，绝缘击穿、电晕放电、工频过电压、谐振过电压等诸多问题都是我国高电压技术在应用与发展过程中需要面对的问题。同时，还有深入研究电介质在不同电压下的绝缘性能、介电强度和放电机理等问题，各种因素影响下的电介质绝缘性能是高电压技术研究工作的核心内容，合理解决电气设备的绝缘设计问题。雷电过电压和内部过电压在输电线路以及电气设备的绝缘方面具有重要影响。对于如何提升电气设备和输电线路在不良环境下的承受能力，有一个深入的研究视角。利用合成气和固体作为高电压绝缘材料，从而提高电气设备和线路的绝缘水平是高电压技术的一个重要研究以及发展方向。此外，还需要进一步研究如何提高高压绝缘材料的性能，改善高压设备的工作环境。

二、绝缘技术

1、绝缘技术定义

绝缘技术实际上就是构建可靠、合理的绝缘系统，从而实现电力系统的绝缘功能。在绝缘技术形成的早期，绝缘技术仅仅在电力系统中发挥“静态和被动”的作用，因此没有得到广泛的关注。然而，自十九世纪中期以来，随着高电压和大功率的电力系统逐渐发展，国际上高温、高频、激光和航空航天等技术领域的逐渐扩展，对电气产品提出了更高的要求，电力系统也面临了全新的挑战。在此发展背景推动下，绝缘技术的重要性逐渐突显出来。从宏观角度来看，绝缘技术具有非常广泛的技术面，绝缘技术可分为三个模块，即绝缘系统设计、绝缘材料的选择和改进、绝缘测试技术。以上三大模块可以进一步细分，比如绝缘测试技术由可以分为常规性能测试、环境影响测试和测试方法研究等不同内容。当电力系统电气设备上所有暴露在大气中需要绝缘的部分，又可将其归类为外部绝缘技术部分、包括室内电气设备的内部和外部绝缘，以及外部环境下电气设备的户外绝缘等。

2、绝缘材料分析

对高压电气设备的调查和研究表明，电工陶瓷是一种绝缘材料，已经使用了很长时间，现在仍在使用。通常，电工陶瓷的电气性能和良好的环境稳定性是绝缘材料的首选。然而，它们的抗拉和抗冲击性能已不能满足现代社会对电气设备的要求。最糟糕的是，电陶瓷器件的亲水性很容易引起电气设备出现雨闪、污闪等问题。随着中国电气行业对于高质量绝缘材料的开发与研究。经过我国绝缘技术的反复研究，同时借鉴国外发达国家的绝缘技术，开发出性能更强的绝缘材料。目前，高压电气设备采用的绝缘材料以硅橡胶、乙烯橡胶、聚四氟乙烯等复合绝缘材料为主，虽然这些材料选自许多复合结构，但并不能满足全部电气设备的绝缘要求，例如聚四氟乙烯具有很高的环境稳定性，但聚四氟乙烯应用性能与设备不完全兼容，聚四氟乙烯抗老化性也很弱。可见，每种绝缘材料都有其自身的优点和许多不可避免的缺点，我国在绝缘材料领域仍有相当大的发展和研究空间。

三、高电压绝缘技术应用

高电压绝缘技术在电力系统和电压保护、脉冲功率技术、高压绝缘设计和优化、气体放电和气体绝缘技术等领域具有广泛的应用和发展前景。事实上，电力系统的任何技术手段在应用过程中都会呈现出两面性，既有优点也有缺点。例如，高电压绝缘技术具有良好绝缘性能、良好导热性和高保护性的优点，而且还存在一些缺点，亲水性高、损耗大差问题。高电压绝缘技术手段应用应充分发挥其优势，避免或改进其缺陷，以便更好地融入电力系统的运行。高压绝缘技术在应用过程中需要多个工作过程和阶段，绝缘材料包括气体、液体和固体多种类型。电力系统中的不同电气设备设施不同，运行条件也不同的，应深层理解和掌握高电压绝缘技术工作原则和方法，充分反映了绝缘工作的特殊性，并确保了其在相关领域的独特性。在绝缘技术领域，绝缘材料在一定程度上改善了铺设方法和结构性能。配套设备可用于改善绝缘产品的憎水性，改善其物理化学性能，弥补设备蒸汽吸湿研究的不足；还可以提高绝缘材料抗拉强度和机械性能，提高电力系统运行安全，防止设备损坏，有效提高高电压绝缘技术的合理利用率。

结束语

目前，电力行业发展中使用了多种有机绝缘复合材料，它们具有相应的优点和功能，为高压电气设备的保护做出了巨大贡献。随着电力系统使用范围的迅速扩大，高压绝缘技术将在技术和功能层面上不断发展，促进电力行业更加稳定快速的发展，帮助人类文明实现更高水平的进步。

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