1.1絕緣系統(tǒng)在電氣設(shè)備中的重要地位

隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的口益擴(kuò)大，電壓等級(jí)的提高，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可靠性以及各種電氣設(shè)備的運(yùn)行狀況提出了更高的要求。

在電力系統(tǒng)中，電氣設(shè)備的狀態(tài)直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全。電氣設(shè)備的故障將會(huì)造成安全事故、生產(chǎn)損失以及產(chǎn)生過(guò)高的維修費(fèi)用。電氣設(shè)備主要由導(dǎo)體、導(dǎo)磁材料、絕緣材料和操作機(jī)構(gòu)構(gòu)成。因此電氣設(shè)備故障可以分為三類(lèi):機(jī)械故障、導(dǎo)體故障和絕緣故障。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，在以上的三類(lèi)故障中，絕緣引起的故障所占的比重zui大。例如對(duì)110kV以上變壓器93次事故原因分析的結(jié)果表明，80%左右的事故是由絕緣材料(絕緣紙、塑料、礦物油等)長(zhǎng)期工作在高電壓、高溫及自然環(huán)境之下，引起物理、化學(xué)變化，造成機(jī)電性能下降，發(fā)展到一定程度或在外部條件(雷電、短路等)激發(fā)下，絕緣損壞，造成事故。因此對(duì)電氣設(shè)備絕緣進(jìn)行檢測(cè)可以在一定程度上保證電氣設(shè)備在整個(gè)運(yùn)行期間具備必要的可靠性。

絕緣系統(tǒng)中的絕緣缺陷通常可以分成兩大類(lèi):一類(lèi)是集中性缺陷，指缺陷集中于絕緣的某一個(gè)或某幾個(gè)部分，例如局部機(jī)械損傷、絕緣內(nèi)部氣泡、瓷介質(zhì)裂紋等。它又可分為貫穿性缺陷和非貫穿性缺陷，這類(lèi)缺陷的發(fā)展速度較快，因而具有較大的危險(xiǎn)性;另一類(lèi)是分布性缺陷，指由于過(guò)熱、動(dòng)力負(fù)荷及長(zhǎng)時(shí)間過(guò)電壓的作用導(dǎo)致的電氣設(shè)備整體絕緣性能下降，它是一種普遍性的劣化，是緩慢演變而發(fā)展的。絕緣內(nèi)部有了這兩類(lèi)缺陷后，它的特性就要發(fā)生一定的變化。這些缺陷如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，就可能導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生故障，甚至引發(fā)突發(fā)性的電力事故，造成巨大的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。至今，我國(guó)電力部門(mén)執(zhí)行的是定期維修制，且是屬于離線試驗(yàn)，為保證電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行起了不可低估的作用，然而，其不足之處也很明顯:
    
①由于停電試驗(yàn)，對(duì)電力用戶會(huì)產(chǎn)生一定的影響;
②停電后設(shè)備試驗(yàn)狀態(tài)與運(yùn)行工況狀態(tài)不一致，影響判斷準(zhǔn)確性;
③由于預(yù)防性試驗(yàn)是定期進(jìn)行，故障可能在兩次試驗(yàn)間隔期間內(nèi);
④由于定期維修對(duì)故障的針對(duì)性不強(qiáng)，會(huì)造成人力物力的浪費(fèi);
⑤維修現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，使維修后的設(shè)備的某些指標(biāo)難以達(dá)到規(guī)定要求，甚
至由于維修不當(dāng)或條件的限制造成設(shè)備的損傷。

1.2用局部放電評(píng)價(jià)絕緣狀態(tài)的必要性及意義

目前對(duì)絕緣狀態(tài)主要根據(jù)絕緣介質(zhì)在劣化過(guò)程中的一些特征參數(shù)來(lái)進(jìn)行評(píng)定，包括電容量、介質(zhì)損耗角的正切值、泄漏電流、局部放電四種。這些所檢測(cè)的特征參數(shù)主要是根據(jù)在(直流、交流、光頻)電場(chǎng)作用下，絕緣介質(zhì)中所發(fā)生極化和電導(dǎo)這兩個(gè)基本物理過(guò)程所決定的。由極化和電導(dǎo)決定絕緣介質(zhì)的四個(gè)基本的電性參數(shù)，可以分別描述絕緣材料的不同特性。在實(shí)際應(yīng)用中，采用測(cè)量電容量的變化來(lái)獲得絕緣介質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)的變化;采用測(cè)量介質(zhì)損耗角的正切值來(lái)獲得設(shè)備絕緣介質(zhì)有功功率損耗的大小;采用泄漏電流來(lái)獲得絕緣介質(zhì)的電導(dǎo)情況;采用測(cè)量局部放電來(lái)確定絕緣介質(zhì)的局部擊穿場(chǎng)強(qiáng)。這四個(gè)參數(shù)的檢測(cè)值有的可以直接檢測(cè)，有的可以用間接方法檢測(cè)。其中，電容量、介質(zhì)損耗角的正切值、泄漏電流反映的是絕緣介質(zhì)的整體狀況，而局部放電則反映了絕緣介質(zhì)的局部狀況。對(duì)于不同的電氣設(shè)備，由于所用的絕緣介質(zhì)不同，結(jié)構(gòu)的不同，反映其絕緣狀態(tài)的四個(gè)參數(shù)的有效性也并不相同。

電力系統(tǒng)常見(jiàn)的高壓設(shè)備主要包括：變壓器、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)，氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備GIS，電纜等。這些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，絕緣部分中由于絕緣空隙具有容性電壓以及空隙中的氣體與絕緣材料存在極大的電應(yīng)力差，在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下發(fā)生局部橋接，產(chǎn)生微小電火花式的放電，這種放電稱(chēng)為局部放電，簡(jiǎn)稱(chēng)PD（Partial Discharge）。研究表明:如果局部放電現(xiàn)象在設(shè)備絕緣中長(zhǎng)期存在，會(huì)導(dǎo)致絕緣劣化，影響電氣設(shè)備運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起設(shè)備故障，引發(fā)停電事故，直接帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也給人們的生產(chǎn)和生活造成很大的影響。大部分設(shè)備故障是由設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中絕緣劣化和損壞引起的，而局部放電是設(shè)備絕緣劣化的重要原因。所以對(duì)高壓設(shè)備進(jìn)行局部放電的狀態(tài)監(jiān)測(cè)能對(duì)設(shè)備的絕緣狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，及時(shí)反映設(shè)備的絕緣劣化程度，提早發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，可以有針對(duì)性的對(duì)設(shè)備提前采取預(yù)防措施，減少設(shè)備的絕緣故障。有資料指出：采用在電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行的情況下進(jìn)行局部放電的監(jiān)測(cè)，通常能給出兩年或兩年以上的故障風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)。由此可以看出，對(duì)局部放電進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

綜上所述，局部放電作為絕緣介質(zhì)特性的四個(gè)主要檢測(cè)參數(shù)之一，在高壓電氣設(shè)備的絕緣狀態(tài)檢測(cè)中，占有非常重要的地位。