高电压与绝缘技术-绝缘电压技术高还是低-绝缘电压技术高低的区别

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电子信息工程学院的论文涉及高电压和绝缘技术相关内容。院、系（站）为电子信息工程学院，学科专业是电气工程及其自动化。学生是任轩学，学号为 /10/10。在电气设备中，绝大多数设备都是直接暴露在空气中进行作业的，这就使得绝缘技术需要满足更高的要求。同时，随着经济的快速发展，将高电压和绝缘技术进行结合并加以加强，这对中国高电压工程的发展起着极为关键的作用。而如何利用高电压绝缘技术并寻求全新的突破，成为了电力企业实现可持续发展的关键。本文将从以下几个方面对其进行分析。现在高电压工程在不断壮大，在高电压工程当中，绝缘技术问题受到了管理者的广泛关注。

中国在技术方面有了完善和进步，然而依然存在一些问题和不足需要加以改善。在建设社会主义友好社会的新时期，深入地加强高电压与绝缘技术的结合并推动其新发展，这是高电压工程发展的一个关键步骤。- 新型燃料电池和优异能源材料制备及系统研究。

在电力系统里，大家关注的焦点无疑是设备的绝缘强度。各类原因综合起来导致了设备绝缘强度的下降，这个过程具有随机性和连续性。因此，加强对设备的预防性监测，是确保电力设备安全稳定运行的一个关键方法。绝缘试验的目的是检测电气设备的各项绝缘参数，以判定设备是否存在缺陷。它通过采取多种测试方法，全面判定设备的绝缘情况，从而消除电气设备的绝缘隐患，从根本上确保电气设备能够正常运行。绝缘诊疗和预防性试验是电力设备维护和运行工作中不可或缺的工作步骤，也是有效保障电气设备安全稳定运行的有效手段。2.1.1 定时试验，这种试验是为了能够及时发现整体电气设备潜在的缺点而进行的，每隔一定的时间就会对整体设备进行全面的试验，例如进行介质耗损原因的检测、绕组直流电阻的测量、溶解气体色谱分析、绝缘油试验、直流泄漏检测以及交流和直流耐压等试验。大修试验是在设备经过大修后进行的试验。这种试验除了定时试验外，还需对局部放电、穿心螺栓绝缘电阻、断路器分合闸时间和速度、油箱密封试验等项目进行试验。

检验试验是在定时试验或大修试验之后进行的。如果这两种试验的结果存在疑问，或者试验数据出现异常，就需要进行深入的部分试验。这种检验试验也被称为诊疗试验。具体的项目包括绝缘油含水量和油介质试验、空载电流试验、绕组频率响应试验、压力释放器试验、短路阻抗试验、氧化锌避雷器工频操控电压试验等。2.2.1 非破坏性试验：这种试验方法是使用较低的试验电压，或者采取不会对被测试设备绝缘产生累计性损伤的方法。依据绝缘介质中发生的各类物理过程，如吸收、电导、极化等，来测试其绝缘的各类参数，像介质耗损角正切、绝缘电阻和极化指数或吸收比、泄漏电流等。同时，还要关注极化吸收过程中的相关特征，这些特征主要体现在时间和改变规律上。还要了解绝缘冷却煤质的其它系列特征，比如油中水分含量、含气体量、其它化学成份等。依据以上这些特征来判定设备的绝缘性能，这样便于立即发觉设备中的缺点。也可以通过以往试验的累计数据，综合分析设备绝缘性能的改变趋势，从而判定设备内部的绝缘性能。但需要注意的是，该方法仅供参考，其结果不是直接测试出来的，不能立即反映设备内部的绝缘情况。破坏性试验顾名思义是有破坏性的。这种试验方法会在被测试设备上施加高于其额定电压的试验电压，这样便于找出危险性较大且集中的缺点，还能直接对被测试设备的绝缘耐压水平或裕度进行测试。该试验方法对被测试设备的可靠性考验较为严格，不过对被测试设备的损伤也比较大，会导致被测试设备的绝缘性能下降，严重情况下在试验中还会出现不可逆的击穿现象。

绝缘诊疗一般的基础绝缘试验项目主要有：一是绝缘电阻；二是介质耗损；三是直接和交流耐压；四是直流泄漏电流。通过进行绝缘性能试验，能够对测试设备的内部绝缘性能进行有效判定，还能对设备的绝缘情况进行估计，进而推断出设备的绝缘老化情况以及绝缘油的劣化情况，这样便于及时发现隐患，制定缺陷维修计划，以确保设备安全稳定地工作。在绝缘电阻试验过程中，对于变压器吸收比试验存在不够全面的情况。部分新出厂或检修后烘干后容量较大的变压器，其绝缘电阻普遍较高，但却存在吸收比偏小的情况。此时会怀疑其为不合格产品。如果进行极化指数试验，就比较容易做出判定。从介质理论角度来看，吸收比试验时间较短，极化过程尚处于开始阶段，不能真实反映出绝缘情况。对于电场干扰下的设备介损测试改善方法，若采用电子移相抵消方法以及异频法等较为新颖的测试方法，那么在操作方面会更加简便，能有效提高测试效率。然而，当存在电源倒向和自动计算方法，且外界干扰较大时，测试误差会比较大。在进行交流耐压测试时，像 SF-6 组合电器和大型发电机等大容量试品进行测试时，采用工频串联谐振方法的情况越来越多。在电力变压器定时试验中，试验的关键是对油中溶解气体进行色谱分析。从以往的经验来看，大多数电力变压器的问题都是通过色谱分析发现的。而变压器绝缘的更换关键取决于油中含糠醛量和绝缘纸板的聚合度。

当氧化锌避雷器试验中出现交流阻性电流测试不过关或直流电压试验不过关的情况时，应当深入开展交流工频参考电压试验。试验设备和仪器测量仪表采用微机控制，能够实现数字化显示，这样在读数方面更加准确、便捷。利用数字储存电子示波器，可以对波形和测量值进行离线分析，也能够实现打印，从而增强了测试的实用性。高压直流电压试验设备的功效越来越多样且完善。现在，交流耐压试验中有多种串联谐振试验设备，它们在电压等级和功率方面都有了很大的提升。同时，也有测量大型电力变压器绕组直流电阻的设备，在测试中能够有效处理以前五柱式三角绕组的问题，并且利用微机进行控制，使得稳流性能得到提升，测量时间也相应缩短了。数字兆欧表出现后，能够即刻开始计时，并且可以显示极化值和吸收比值，同时还具备自动放电的功效。部分含有国际优异水平的在线监测仪器是在借鉴以前在线监测仪器的优势以及引进国外优异技术的基础上研发出来的，这些仪器包括变压器在线局部放电监测、在线变压器油色谱监测、断路器微机监测设备、红外接触电阻测量仪器、氧化锌避雷器在线监测等。高电压外绝缘材料以前大多为电工陶瓷。电工陶瓷具有良好的环境稳定性、良好的机械性能、良好的电气性能，且价格高低适度等优点，所以以前高电压外绝缘材料大多采用电工陶瓷。不过，它本身存在一定的缺点，主要表现在以下几个方面：具有亲水性，容易脆碎且抗冲击力差等。尤其是亲水性这一缺点，如今是电工陶瓷绝缘技术方面面临的重大难题。

多年来，化学工业技术飞速发展，生产出了较多的绝缘材料，其中包括有机绝缘材料。以前部分性能较差的有机绝缘材料也得到了改善。与此同时，部分有机绝缘材料开始被应用于高电压外绝缘领域。然而，现在找不到一种材料能够满足高电压外绝缘的机械优良性能，于是就产生了复合绝缘结构技术。现在，常见复合绝缘技术的有机材料关键有：聚四氟乙烯，它的环境稳定性和电气性能在全部有机材料中几乎是最好的；脂环族环氧树脂；硅橡胶，其在耐老化和电气性能方面与聚四氟乙烯不相上下；乙丙橡胶等。甚至有些国家还采用了聚烯烃、聚合物混凝土以及丁基橡胶等部分材料。硅橡胶在高电压外绝缘领域得到广泛应用，是因为它具有憎水性迁移性。与其他有机绝缘材料相比，硅橡胶具备很好的耐湿性和耐污性。乙丙橡胶价格廉价，虽然在耐老化方面比聚四氟乙烯差，但也得到了广泛应用。高电压设备外绝缘面临关键问题。户外设备外绝缘与室内设备外绝缘相比，其运行条件更为复杂且多样，面临的问题也更多。因此，在绝缘技术研究方面，对户外设备外绝缘的研究一直是高电压外绝缘技术研究的主体。高电压绝缘材料在长期运行中，会逐渐老化、劣化。

室内设备的外绝缘由于受到房屋的保护，其工作环境不像室外那样复杂，不会遭遇雷击、雨闪等情况。因此，室内设备的外绝缘问题相对较少，常见的问题主要有露闪问题、污闪问题、操作过电压问题以及设备本身的结构力问题。大家都清楚，将有机材料应用于高电压外绝缘时，老化现象是不可避免的。高电压有机外绝缘会产生老化，原因主要有以下几个方面：一是寒暑温差存在差异，二是常常遭受日晒雨淋，三是因放电而产生臭氧从而导致老化，四是局部电晕会造成老化，五是长久的机械应力会产生老化，六是局部电火花会造成老化等。这些多种老化原因不同程度地叠加后，会产生更为严重的老化[5]。所以，进行研究老化原因以及多种老化原因叠加组合情况的分析，目的是为了更好地改善材料性能，缩短新材料试验时间，更好地应用于高电压外绝缘，降低或缩短老化程度和时间，这对研究老化具有重要意义。针对有机外绝缘产品需要原料质量这一情况，提出了相应对策。处理高电压有机外绝缘所产生的这些问题难度很大。因此，中国的各生产有机外绝缘产品原料的厂家以及原料生产商必须确保其质量和稳定性等，这是关系到高电压有机外绝缘能否广泛应用成功的关键原因之一。针对有机外绝缘产品的承载相关性能，需要提出对策。同时，对于有机外绝缘产品承载相关性能方面的问题，还应进行更深入的研究。

从第一代棒形悬式合成绝缘子开始，它就具有重量轻、体积小等诸多优点，所以被广泛应用。特别是在多年的时间里，随着有机外绝缘产品不断发展和广泛应用，其性能在使用过程中不断得到优化。重量轻这一优点，在高电压设备生产安装中具有关键意义。尤其对于野外输电线路工程，其作用显著，优势更大。5.4.2 在高电压设备外绝缘方面，有机外绝缘材料得到广泛应用，这标志着中国绝缘技术进入了一个新阶段，也体现了中国科学技术的不断发展。现在，在电力工程里，绝缘领域中应用的陶瓷产品含有有机材料。在棒形悬式合成绝缘子中，有机材料得到了成功利用和推广，这更是有机外绝缘材料成功应用的一个关键标志。20 世纪 90 年代之前，相关电力科研人员一直在努力探索和分析研究。之后，其他绝缘产品不断被生产出来。与此同时，合成绝缘子技术诞生了，并获得了飞速发展和广泛应用。据不完全统计，目前在输电线路中，合成绝缘子占据着重要地位，在整个绝缘子市场份额中也接近 10%。能够说现阶段中国合成绝缘子已经成为有机外绝缘关键组成部分。

正因如此，近些年来中国将加强对合成绝缘子技术的研究置于绝缘子研究的主体地位，给予了高度重视，并提供了充足的人力和物力支持。如今，中国的合成绝缘子技术已达到国际化领先水平，在促进电力工程深入发展的同时，也让大家对高电压绝缘技术有了更深入的认识。我们可以看到，有机外绝缘技术在不断发展并得到广泛应用。它打破了传统电工陶瓷在绝缘行业的垄断地位，为绝缘技术构建了一个更科学的研究和应用体系，同时也越来越受到大家的关注。现今电力工程中广泛应用有机绝缘产品，这充分向我们展示出有机绝缘技术未来的发展趋势必定是不可限量的。因此，中国更应不断加大对有机绝缘技术的研究投入，以此为创新绝缘技术、寻求更大技术突破奠定基础。高电压技术试验研究探讨的关键特点如下：其一，试验性强；其二，试验和分析表明，在截至更高电压下，影响其行为的原因众多。所以，依据特定条件得出的理论，一般存在较大的不足。要取得具有普遍意义的结果，就需要从大量的试验结果中抽取能反映本质原因的内容。如果缺乏这个由浅入深、由表及里的研究过程，基础理论水平就难以得到提升。从这个意义上讲，试验在本学科的发展中起着极为关键的作用。放电和击穿发生在非限定空间的一个到点现象，所以理论性强。其内在规律无法通过路见解来描述，只能从易受多种原因影响的场理论出发。由于过程复杂，只是表征其内在规律的理论基础至今尚不成熟。并且带电粒子的行为与物理特征和状态关系密切，这进一步增加了理论探讨的难度。

所以，长久以来理论研究一直沿着宏观方向逐步深化，也一直沿着微观方向逐步深化。所以不可避免地与电磁场理论、气体动力学、基础热力学、电介质物理、等离子体物理、电碱流体力学、统计物理等有着十分紧密的联系。交叉性强，在吸收其他新兴学科的最新成就以促进自身不断发展的同时，高电压技术也在不断向其他学科渗透，并且成为开拓新学科技术不可或缺的理论和技术基础，高功率脉冲技术的出现就是一个突出的实例。中国经济快速发展，带动了高电压和绝缘技术领域的发展。在国民经济建设中，电气工程尤其是高电压和绝缘技术专业的重大工程被提上日程。目前，中国正面临电力严重供给不足的局面，并且正在大力发展电力工业。据估算，1980 年中国的发电容量为 3006 亿 kw/h。1995 年至 1996 年期间，年发电量跃居世界第二位，并且增长速度很快，此时中国的发电量已达到 16000 亿 kw/h。到 1996 年底，依据装机容量来看，中国发电设备的装机容量已达 2.3 亿 kw，位居世界第二位。甚至还达成了 3.53 亿 kw。国家电力工业进行战略布局，西电东送工程开始蓬勃发展。电力需求在不断增加，为了应对高电压、大容量、长距离送电以及异步联网等交流输电难以实现的情况，由于直流输电具有传输功率大、线路造价低、控制性能好等特点，所以它作为关键输电工程在中国得到大力发展。

在电气化铁路事业里，如今高速铁路处于国家发展的关键地位。随着京沪高速铁路的论证推进，中国已然开启了新一轮的高速电气化铁路建设。与此同时，城市轨道交通的建设，其中涵盖了地铁和城市轻轨，这些都为高电压和绝缘技术专业的硕士们从事科研工作提供了前所未有的机遇与挑战。首先，在高电压输电领域不断推进的情况下，合成高分子材料迅速地替换了天然材料，这成为了电气设备关键的研究和开发要点；其次，功效电介质（其中包含铁电、压电材料）开始逐渐崭露头角，而无线电技术成为了其关键的应用背景。到了世纪末，计算机以及光电子技术蓬勃发展起来，又推动了电介质的研究开发进入到了微波和光频波段。在新世纪里，纳米材料会大力推动功效电介质的发展，会给传统绝缘学科找到新的突破点；并且包含从极低频到光频波段电介质的理论以及测量技术发展所取得的成就，将会在生物学科和技术领域发挥极为重要的作用。青藏铁路（格拉段）的建设，也促使在高海拔、永冻土地域如何进行有效的防雷接地工程等一系列新课题得以提升。中国国防事业发展的同时，脉冲功率技术迅猛发展。这其中涉及相关材料、运行、评定等方面的问题。这些问题是高电压和绝缘技术专业科研工作者以及硕士所面临的新情况。中国具有得天独厚的地理资源，国家经济快速发展，为当今科研工作者提供了前所未有的机遇和挑战。高电压和绝缘技术的学科跨度较为宽广。它包含了物理方面的内容，也包含了化学方面的内容，还包含了材料方面的内容以及电气方面的内容等。其理论研究深入到了凝聚态物理这一领域，而工程应用则广泛到了电气设备的监测和评定等方面。

该学科具有很强的综合性，既有多学科的交接以及结果的积累，又有科研与工程的结合。因此，要求博士生具备扎实的基础，对学术研究和工程开发都要有很好的适应性和可塑造性。8 高电压有机外绝缘需要研究处理的关键问题首先是相关介质的放电和击穿理论及其特征的研究。在气体领域，一方面要重视对气体放电基础理论新见解的探讨。关键在于强电负性气体及其混合介质，要对这类气体的放电及灭弧理论进行研究，以此为提升中国断路器水平提供可靠依据。界面放电理论非常关键，尤其是在污秽条件下的界面放电理论研究。对于长间隙（雷电）放电研究，关键在于开展与国民经济密切相关的防雷新原理和新方法研究。在固体介质领域，需要加强基础理论研究。与一些优异国家相比，中国在这方面的研究基础还相对薄弱。尤其要加强组合均远截至击穿理论以及略化理论的研究。同时，空间电荷的分布和运动规律对击穿过程的影响研究也具有极为关键的意义。为了在不太长的时间内，在放电和击穿理论以及介质特征研究方面取得较大进展，以中国目前的条件，应当格外注重加强联合研究。能够充分发挥仪器设备的作用，尤其是在学术视野扩大方面。同时，要提倡开拓和创新。其次是对相关过电压及其限制方法的研究。关键在于金属氧化物（以 ZnO 为主）的非线性理论研究，包括影响非线性系数和非线性宽度的原因。在 ZnO 避雷器方面，关键是散热理论和非线性特征研究。系统稳定性判据的研究包括含有非线性赔偿器等内容，复杂系统的国电演长盛和限制研究等也都非常关键。最终，应当高度重视在交叉学科方面的研究发展。在电工学领域。