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摘要:目前我国正处于电力基础设施建设的关键时期,电力电子设备中的电气绝缘问题将直接影响电力系统的稳定性。本文主要介绍电力电子设备中电气绝缘问题分析必要性,并提出掌握绝缘破坏机理、明确绝缘影响规律、提高设备标准程度、融合现代技术理念等相关提升电气绝缘可靠性的措施。
关键词:电力电子设备;电气绝缘问题;绝缘影响规律;绝缘破坏机理
长期以来,我国在电力基础设施建设中投入了大量的人力、物力和有力政策,电力电子设备是维护电力系统稳定运行的重要基础,采取有关措施提升电气绝缘可靠性,将进一步增强电力管理人员对电力系统的控制能力,有效降低电力系统的运行风险。
1.电力电子设备中电气绝缘问题的分析必要性
电力电子设备的电气绝缘性能不仅直接关系到电力输送及使用安全,还关系到供电企业和电力资源使用者的经济和安全利益,基于电力电子设备在电力系统运行过程中的重要作用,以下重点介绍电力电子设备中电气绝缘问题的分析必要性:
第一,相关调查表明,目前我国电力系统发生的停电事故50%来源于电力电子设备的电气绝缘问题,近年来,我国不断加强电力基础设施建设力度,使得电力基础设施覆盖规模不断扩大,电力电子设备的应用复杂性呈现了明显的上升趋势,在这种情况下,电力电子设备中电力绝缘问题的发生概率和风险严重性大大提高,科学开展电气绝缘问题分析有助于掌握电力电子设备的运行隐患并加以针对性排除,提高电力系统的运行稳定性。
第二,相关调查表明,2013年~2018年,我国电子设备行业主营业收入分别为772.6百亿元、845.18百亿元、904.82百亿元、983.66百亿元、972.6百亿元、1059.66百亿元,2018年,中国电子设备主营业收入同比增长9%,可见我国具有较大的电力电子设备生产规模,分析电力电子设备中的电气绝缘问题,有助于提高我国电子设备生产标准,从根源上保证电力电子设备的产品质量。
2.提升电力电子设备中电器绝缘可靠性的措施
2.1掌握绝缘破坏机理
目前,电力电子设备绝缘缺陷主要分为局部性缺陷和整体性缺陷,而缺陷问题的发生机理与电力电子设备的运行环境、产品质量、运行维护具有密不可分的关系,以下对绝缘破坏机理进行具体介绍:
第一,电力输送。以电力电子变压器为例,其是我国电力基础设施建设的重要结构,电力电子变压器与电力系统稳定运行、输书用电安全具有密不可分的关系,为保证电力电子变压器运行安全,需要在生产电力电子变压器时选择优质绝缘材料。据科学研究显示,电力电子变压器的绝缘问题主要来源于高能量密度对绝缘材料导电性的影响以及电力输送频率不统一对电力电子变压器绝缘材料运行状态的影响,其中高频率电压输送与绝缘体老化的速度具有显著关联性。
第二,电力负荷。近年来,社会生产和人民生活对电力供应的需求逐步提升,使得电力系统的电力负荷大幅上升,大量电力能源加持于电力电子设备将增加电力电子设备的运行疲劳性,同时,巨大的电力负荷还会使电力电子设备运行环境中的温度提高,形成不利于电力电子设备长期使用的消极运行环境,进而缩短绝缘材料寿命,降低绝缘系统性能,最终导致绝缘破坏现象出现。
2.2明确绝缘影响规律
调查研究表明,2014年~2018年,中国电子设备行业利润总额分别为3308.3亿元、3868.3亿元、4268.9亿元、4775.3亿元、4931.8亿元、4781.0亿元。
2013年~2018年,中国电子设备行业毛利率分别为4.3%、4.6%、4.7%、4.9%、5.2%、4.4%,充分表明目前我国仍有巨大的电力电子设备生产空间。为维护电力系统运行稳定性,应充分明确绝缘影响规律。
首先,电力电子设备的绝缘性能与电力电子设备的制造材料具有密不可分的关系,为满足电力系统的需求,在生产制造电力电子设备时,需要根据其运行环境和运行标准合理选择绝缘性能较好的原材料,提高电力电子设备的本身运行质量。
其次,电力电子设备的绝缘性能与运行温度有关,相关调查表明,绝缘材料的耐热能力主要分为Y、A、E、B、F、H、C七个等级,不同的耐热等级分别对应不同的极限工作温度,即90摄氏度、105摄氏度、120摄氏度、140摄氏度,150摄氏度、180摄氏度和180摄氏度以上,极限工作温度是绝缘材料运行时绕组绝缘中最热点的温度,让绝缘材料在极限工作温度以下工作能够在最大限度上延长其工作寿命,而在极限温度以上持续工作将产生绝缘问题,降低电力电子设备的绝缘系数,最终影响电力系统的整体稳定性[1]。
2.3提高设备标准程度
近年来,我国全面推进电力体制改革工作,目的是打破垄断,引入竞争,进一步激发市场活力,同时,还开展了输配电价核定、发电侧改革、售电侧开放等工作,以全面、科学建立电力市场。以此为基础,应根据电力电子设备绝缘影响规律以及绝缘破坏机理切实提高电力电子设备的标准程度。
我国相关部门应高度关注电力系统建设,在电力基础设施建设规划的支持下,着力完善电力电子设备应用标准,采用公开招标等方式,使电力电子设备在电力系统建设中的应用具有较高的质量水平。另外,在电力电子设备实际应用前还需按照不同的设备的应用环境和运行要求进行运行质量检验,切实降低电力电子设备的绝缘风险,提高绝缘可靠性。基于目前我国日益扩大的电力电子设备应用规模,电力电子设备生产企业数量呈现了明显的上升趋势,电力电力设备市场情况较为复杂,可出台电力电子设备生产管理标准,对出厂设备进行质量检验,以严格的质量检验标准进行产品验收,避免劣质产品进入电力系统,最终影响电力系统的运行安全,造成意外财产损失和生命损失[2]。
2.4融合现代技术理念
随着我国科学技术水平的不断提高,相关现代化技术已经在各个重要领域中得以广泛应用,并已取得实质性应用效果,基于电力基础设施建设对社会生产和人民生活的积极影响,应以保证电力系统运行稳定为基础,对电力电子设备的电气绝缘问题进行科学处理,以下对其提出相关建议:
目前,电气设备绝缘在线监测技术在电力电子设备电气绝缘问题分析中呈现了较高的现代化优势,该技术可对发电机设备绝缘、变压器设备绝缘进行在线监测,并根据监测信息导出绝缘问题和绝缘隐患,在电力系统中进行在线维修,大大降低了电力电子设备的绝缘风险。以此为基础,相关人员还可积极融合物联网技术,在电力电子设备运行环境中灵活地布设智能传感器,对电力电子设备的运行状态、绝缘材料的运行稳定性以及环境温度进行实时监测,设定电力电子设备绝缘监测信息数据上限,一旦监测信息数据超过信息数据上限,电力系统将立刻导出预警信息,支持电力管理人员快速定位绝缘隐患位置,并针对性采取相关措施进行问题治理,提高运行维护针对性,切实保证电力系统的运行稳定和运行安全。
结论:总而言之,基于电力电子设备中电气绝缘问题研究的必要性以及目前我国电力系统对电气绝缘可靠性的需求进行分析,应积极掌握绝缘破坏机理、明确绝缘影响规律、提高设备标准程度、融合现代技术理念,有效保障和维持电力电子设备的正常运行状态。
参考文献:
[1]李艳,张坤平.电力电子设备中的电气绝缘问题分析与研究[J].内蒙古煤炭经济,2019(18):162+164.
[2]王鹏,赵政嘉,刘雪山,等.电力电子设备中的电气绝缘问题[J].高电压技术,2018,44(07):2309-2322.