電力系統(tǒng)絕緣子防污閃納米硅鋼涂層應(yīng)用研究

鄭金杯 ，張乾良 ，呂偉桃，王 斌

(1.佛山供電局，廣東 佛山 528000;2.廣東冠能電力科技發(fā)展有限公司，廣東 佛山 528000)

0 引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，國內(nèi)對電力的需求也在快速地增長，這就要求電力系統(tǒng)輸變電設(shè)備具有更高的污穢外絕緣水平。防污閃涂料作為防污閃的有效措施之一在電力系統(tǒng)中使用。運行經(jīng)驗證明，防污閃涂料對預(yù)防輸變電設(shè)備發(fā)生污閃起到了良好的作用［1］。

1 電力系統(tǒng)防污閃涂料使用現(xiàn)狀介紹

目前，電力行業(yè)廣泛使用的防污閃涂料是室溫硫化硅橡膠涂料料RTV－Ⅰ和RTV－Ⅱ，該類涂料自20 世紀80 年代開始應(yīng)用于電力行業(yè)，隨著應(yīng)用時間的增加，RTV－Ⅰ由于其自身材料功能方面的缺陷，逐漸被RTV－Ⅱ所取代，成為現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的防污閃涂料。然而RTV－Ⅱ在使用過程中也存在一些不足:(1)機械強度低、粘附力不夠強;(2)易龜裂、剝落、耐磨性差、易撕裂;(3)自潔性差。涂層在戶外長期暴露受到紫外線照射和電磁場的作用易產(chǎn)生老化;在臟污地區(qū)及惡劣氣象條件下，可能會產(chǎn)生干放電現(xiàn)象，耐漏電起痕、阻燃能力有待提高;長時間腐蝕或特殊污穢導(dǎo)致憎水性喪失并閃絡(luò)［2～6］。鑒于此現(xiàn)狀，本文提出在電力系統(tǒng)使用新型防污閃涂料——防污閃納米硅鋼涂層(NSHC)，并在實際運行中得到了應(yīng)用。本文結(jié)合防污閃納米硅鋼涂層在廣東電網(wǎng)公司佛山供電局110 kV 線路的試運行經(jīng)驗，對有一定運行時間跨度的防污閃納米硅鋼涂層進行各項電氣性能檢測，跟蹤其運行效果。測試結(jié)果表明，防污閃納米硅鋼涂層運行效果良好，性能達到電力行業(yè)應(yīng)用標準要求。

2 防污閃納米硅鋼涂層絕緣子運行情況分析

對佛山供電局110 kV 蘆六線34 號輸電鐵塔掛網(wǎng)試運行安裝兩串實驗絕緣子:一串噴涂了防污閃硅鋼涂層絕緣子;一串噴涂了RTV 絕緣子。將兩串絕緣子拆下進行實驗，經(jīng)實驗測試結(jié)果表明:在掛網(wǎng)運行的10 個月中，防污閃納米硅鋼涂層絕緣子運行穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)運行異常。

試品規(guī)格:

試品為蘆六線110 kV 線路FC70/146 型絕緣子，一串為防污閃納米硅鋼涂層絕緣子，一串為RTV 絕緣子，每串絕緣子9 片。絕緣子主要參數(shù)如表1 所示。

表1 絕緣子主要參數(shù)Tab.1 Insulators main parameters

3 結(jié)果與討論

3.1 憎水性測試

測量絕緣表面的憎水性有3 種方法:接觸角方法、表面張力法和表面噴水法。與接觸角法和表面張力法相比，表面噴水法操作簡單，對檢測裝備要求低，而且還可以檢測污染的絕緣表面。表面噴水法是按一定規(guī)范在絕緣表面噴水，再根據(jù)絕緣表面的水滴形狀和水滴分布情況把憎水性分為HC1～HC7 共7 個等級，HC1 級和HC7 級分別對應(yīng)憎水性最強和最差的狀態(tài)［7］。

試驗方法:用噴水分級法 (HC 法)反映表面憎水性的狀態(tài)。噴水分級法是通過在材料表面噴灑去離子水后，材料表面水珠的不同聚集形態(tài)來劃分憎水性等級的方法。實驗采用的噴水裝置完全符合DL/T864 的規(guī)定。每次憎水性分級試驗測量5 件試品，憎水性分級的典型狀況見表2。

從以上測試結(jié)果可以看出，在正常運行狀態(tài)下，NSHC 涂層絕緣子表面具有良好的憎水性。用噴水分級法測定可達HC1～HC2 級別。

3.2 絕緣電阻測量

采用絕緣電阻計，對兩串絕緣子進行絕緣電阻測量，得到如表3 所示測試結(jié)果。

根據(jù)上表測試結(jié)果可以得出，NSHC 涂層絕緣子絕緣電阻值較好，絕緣情況良好。

3.3 等值鹽密、灰密測量

根據(jù)電力電網(wǎng)系統(tǒng)有關(guān)絕緣子鹽密、灰密測量操作手冊要求，對NSHC 涂層絕緣子和RTV 涂料絕緣子進行等值鹽密、灰密測量。FC70/146 型絕緣子上表面面積為566 cm2，下表面面積為1083 cm2。

測得ESDD 和NSDD 結(jié)果如表4、圖3、圖4所示。

表4 等值鹽密、灰密測試結(jié)果Tab.4 Test results of ESDD，NSDD

圖1 NSHC 涂層絕緣子等值鹽密、灰密圖Fig.1 Schematic diagram of NSHC coating insulators for ESDD，NSDD

圖2 RTV 涂料絕緣子等值鹽密、灰密圖Fig.2 Schematic diagram of RTV coating insulators for ESDD，NSDD

從試驗結(jié)果可以看出，NSHC 涂層絕緣子相對于RTV 涂料絕緣子有很好的自潔效果。ESDD和NSDD 均明顯小于RTV 絕緣子。RTV 涂料絕緣子的ESDD 值要比NSHC 涂層絕緣子高約50%～70%;NSDD 值高約300%。

3.4 長時間過飽和受潮狀態(tài)下的耐污性能試驗試驗裝置如圖3 所示。

圖3 試驗裝置圖Fig.3 Schematic diagram of test device

圖中:B 為調(diào)壓器;T 為試驗變壓器，3.3 kV/44 kV，250 kVA，兩臺串聯(lián);r 為保護電阻;PT 為電壓互感器;V 為電壓表;PC 為工作機。

試驗時，將試品置于霧室內(nèi)，同時對試品施加高于其實際運行條件的試驗電壓。試驗時，霧室內(nèi)一直保持最大霧生成狀態(tài);試品表面泄漏電流通過泄漏電流監(jiān)測和采集系統(tǒng)獲得，并以每間隔一定時間內(nèi)的泄漏電流最大值為特征量進行表征。

分別選取兩片NSHC 涂層絕緣子和RTV 涂料絕緣子進行試驗。對每片絕緣子單獨進行試驗。

試驗步驟為:先將試驗絕緣子懸掛在在霧室中受潮5 h，待絕緣子表面充分受潮后開始加壓。耐受電壓20 kV，持續(xù)時間為2～3 h，測量試品表面泄漏電流變化情況。如果在耐壓試驗過程中未發(fā)生閃絡(luò)，則升壓至30 kV 保持1 min，隨后結(jié)束試驗。

1 號試品為RTV 串絕緣子的低壓端第2 片。受潮后照片如圖4 所示。

圖4 RTV 涂料絕緣子的低壓端第2 片受潮后照片F(xiàn)ig.4 Photos of the second insulator of the low pressure side of the RTV coating insulators after being affected with damp

加壓過程持續(xù)2 h 40 min，得到的泄漏電流變化趨勢如圖5 所示。

升壓至30 kV 后未發(fā)生閃絡(luò)。

2 號試品為RTV 串絕緣子的低壓端第6 片。受潮后照片如圖6 所示。

圖5 RTV 涂料絕緣子泄漏電流變化趨勢圖Fig.5 Trend charts of the RTV coating insulators for leakage current

圖6 RTV 涂料絕緣子的低壓端第6 片受潮后照片F(xiàn)ig.6 Photos of the sixth insulator of the low pressure side of the RTV coating insulators after being affected with damp

加壓過程持續(xù)3 h 30 min，得到的泄漏電流變化趨勢如圖7 所示。

圖7 RTV 涂料絕緣子泄漏電流變化趨勢圖Fig.7 Trend charts of the RTV coating insulators for leakage current

升壓至30 kV 后未發(fā)生閃絡(luò)。

3 號試品為NSHC 涂層串絕緣子的低壓端第6片，受潮后照片如圖8 所示。

圖8 NSHC 涂層絕緣子的低壓端第6 片受潮后照片F(xiàn)ig.8 Photos of the sixth insulator of the low pressure side of the NSHC coating insulators after being affected with damp

加壓過程持續(xù)3 h，得到的泄漏電流變化趨勢如圖9 所示。

圖9 NSHC 涂層絕緣子泄漏電流變化趨勢圖Fig.9 Trend charts of the NSHC coating insulators for leakage current

升壓至30 kV 后未發(fā)生閃絡(luò)。

4 號試品為NSHC 涂層串絕緣子的低壓端第1片，受潮后照片如圖10 所示。

圖10 NSHC 涂層絕緣子的低壓端第1 片受潮后照片F(xiàn)ig.10 Photos of the first insulator of the low pressure side of the NSHC coating insulators after being affected with damp

加壓過程持續(xù)2 h 10 min，得到的泄漏電流變化趨勢如圖11 所示。

圖11 NSHC 涂層絕緣子泄漏電流變化趨勢圖Fig.11 Trend curve of the NSHC coating insulators for leakage current

升壓至30 kV 后未發(fā)生閃絡(luò)。

由泄漏電流的變化情況可以看出，在試驗全過程中，RTV 涂料絕緣子表面的泄漏電流都小于0.1 mA，電流的變化幾乎可以忽略。整個過程不發(fā)生閃絡(luò)。

NSHC 涂層絕緣子的泄漏電流則有較大的變化。在試驗進行到1h 以后，表面的泄漏電流會有一個明顯的峰值，最大值可達200～300 mA，但隨后電流迅速減小，未再出現(xiàn)明顯的泄漏電流脈沖。在整個過程中未發(fā)生閃絡(luò)。

4 結(jié)論

(1)在正常運行狀態(tài)下，防污閃納米硅鋼涂層(NSHC 涂層)絕緣子表面具有良好的憎水性。用噴水分級法測定可達HC1～HC2 級別。

(2)NSHC 涂層絕緣子絕緣電阻值較好，絕緣情況良好。

(3)NSHC 涂層絕緣子具有良好的自清潔功能。RTV 涂料絕緣子表面的ESDD 值比防污閃納米硅鋼涂層絕緣子高約50%～70%;NSDD 值高約200%～300%。

(4)NSHC 涂層絕緣子較RTV 絕緣子更易受潮，此時絕緣子表面會出現(xiàn)較大泄漏電流脈沖。但其較好的自清潔性使得表面的污穢能夠快速流失，從而降低泄漏電流。在試驗過程中所有樣品均未發(fā)生閃絡(luò)，說明防污閃納米硅鋼涂層絕緣子具有較好的耐污閃水平。

(5)結(jié)合目前運行情況以及電力系統(tǒng)防污閃工作現(xiàn)狀，NSHC 涂層具有很好的應(yīng)用前景，將成為一種新的污閃解決辦法，為電力系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定、安全運行提供保障。

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