高污穢度地區TA的絕緣材料性能研究

王新春

摘 要：文章討論了高污穢度地區TA的絕緣材料性能，首先給出了我國的研究背景概況，接著從電流互感器表面電壓分布分析、運行環境分析、絕緣外套外觀分析等不同的方面，具體研究分析了高污穢度地區TA的絕緣材料性能。最后，對當前高污穢度地區復合絕緣材料性能后續的研究進行了一定的展望。

關鍵詞：高污穢度；復合絕緣材料；性能

中圖分類號：TM21 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）31-0183-02

高污穢度中溫帶荒漠地帶一般干旱少雨，多沙塵天氣，若同時工業污染嚴重，在這樣嚴酷的運行環境下，變電站運行的電流互感器硅橡膠外絕緣護套在運行過程中可能出現不同程度的電蝕損，甚至一次設備由于電蝕損嚴重而退出運行。目前，一次設備中的部分電流互感器護套缺陷已經給現有電網在運復合絕緣材料的安全性敲響了警鐘。因此，開展關于互感器硅橡膠護套電痕化的機理、復合絕緣材料在高污穢度地區的性能等相關研究，將對高污穢度地區使用復合絕緣材料的安全性評估具有重要的意義。

1 研究背景

硅橡膠復合絕緣材料因其優異的耐高低溫、抗電弧、電氣絕緣性等性能，已成為電網中電氣設備的主要外絕緣材料之一。目前國內外使用的硅橡膠絕緣材料主要有三種：高溫硫化硅橡膠；室溫硫化硅橡膠；液體硅橡膠[1]。

我國是從上世紀80年代起開始使用硅橡膠復合絕緣材料，復合絕緣材料的使用有效地提高了我國電網的耐污閃能力。由于電氣設備運行在惡劣的環境中，外絕緣材料在外界環境因素比如機械應力、電暈放電、場強畸變等作用下，會發生電氣性能與機械性能的下降，不同的環境因素影響下硅橡膠材料老化的現象和程度都不一樣[2]。

在硅橡膠復合絕緣材料中，液體硅橡膠具有優良的電氣性能、耐熱耐寒性、耐電弧性能，因此，液體硅橡膠在互感器的外絕緣護套上近年來也以得到廣泛應用。但在我國部分地區運行的互感器LSR傘裙外套出現了明顯而嚴重的老化現象，嚴重影響電氣設備的安全運行，其運行可靠性受到質疑[3-4]。

2 電流互感器表面電壓分布分析

外絕緣材料長期運行在高電壓、高場強環境下，材料的電氣性能會退化。SAS245型電流互感器的設計特點是，高壓端通過一金屬套桶連接至均壓電容屏，二次線圈包裹在其中穿過整個玻璃鋼桶連接至低壓端測量室，玻璃鋼桶內充滿六氟化硫氣體絕緣，外絕緣采用液體硅橡膠材料，在低壓端傘裙處外絕緣材料與法蘭直接相連。

SAS245型電流互感器結構如圖1所示，其中（a）為SAS245互感器結構圖，（b）為SAS245互感器解剖圖；電流互感器仿真結構如圖2所示，其中（a）為互感器仿真模型，（b）為互感器仿真模型局部。

由于低壓端傘裙和法蘭直接相連，連接處場強集中，該處傘裙材料承受的場強值明顯高于其他部位。在傘裙表面含有可導電顆粒污穢時，污穢對電場的分布造成了明顯畸變。

3 運行環境分析

地區地處亞歐板塊內陸，屬于銀北地區，是典型的中溫帶干旱氣候區。在電網積污期內的平均溫度大于零攝氏度，約0.3攝氏度，且在電網的積污期內濕度較小，約為50%，氣候條件不利于污閃事故的發生。根據地區氣象站2010至2013年氣象資料，伴有酸雨出現，頻率為2.5%。從氣象條件和地理環境來看，地區全年雨水較少，空氣相對濕度低，氣候條件難以形成霧，污閃事故易發天氣少。

地區周邊重工業企業密布，這一區域內有大量的高耗能重工業，其中對電力設備外絕緣造成嚴重污染的主要包括火電廠、鋼鐵廠、水泥廠、化工廠、有色金屬冶煉廠、非金屬礦物制造廠等。

4 絕緣外套外觀分析

互感器硅橡膠護套傘裙缺陷如圖3所示。其中（a）為低壓端34#傘群下表面與法蘭連接處高壓端1#傘裙下表面邊緣，（b）為高壓端護套臨近法蘭處高壓端9#傘裙下表面邊緣。

現場硅橡膠護套上的電痕和電蝕損情況可以分為五個不同的等級，如表1所示。

研究表明在一定的形狀結構下污閃電壓是由污穢層表面的憎水性與污穢度決定的，當表面污穢度相同時，表面憎水性越強，閃烙電壓越高；在污穢表面憎水性相同時，鹽密越高，閃絡電壓越低[4]。

我國某些山地區處于高污穢度中溫帶荒漠地帶，全區干旱少雨，工業污染嚴重，多沙塵天氣[7]。在嚴酷的運行環境下，此類地區的變電站運行的電流互感器硅橡膠外絕緣護套在運行過程中出現了不同程度的電蝕損，其中部分互感器由于電蝕損嚴重已退出運行。電流互感器外絕緣護套使用的是液體硅橡膠材料。電流互感器護套缺陷給地區電網在運復合絕緣材料的安全性敲響了警鐘，互感器硅橡膠護套電痕化的機理研究以及復合絕緣材料在高污穢度地區的性能研究將對相關地區使用復合絕緣材料的安全性評估給出指導意見。通過進一步研究在高污穢度地區運行的液體硅橡膠護套電痕化的機理，并且對在高污穢度環境下運行的高溫硫化硅橡膠和室溫硫化硅橡膠進行老化狀態的分析，總結高污穢條件下復合絕緣材料老化的特點，對實際復合絕緣材料在高污穢度地區的進一步應用具有重要意義。

5 結束語

本文研究了高污穢度地區TA的絕緣材料性能，指出在一定的形狀結構下污閃電壓是由污穢層表面的憎水性與污穢度決定的。對某些地區環境特殊、氣候干燥、風沙大的場合，在現場修補仍需要更多的實踐。

參考文獻：

[1]謝從珍，杜仲文.嚴重污穢條件下復合絕緣子運行特性分析[J].高電壓技術，2004，30（7）：71-72.

[2]王黎明，梁建瑜，戴罕奇，等.高電導率霧對復合絕緣子憎水性的影響[J].電網技術，2014，38（7）：1779-1785.

[3]賈志東，陸海，胡亞榮，等.高濕氣候下RTV防污閃涂料的運行特性分析[J].電網技術，2014，38（8）：2291-2297.

[4]趙宇倩.硅橡膠復合絕緣子在污濕污穢條件下的特性分析[D].北京：華北電力大學，2009.

[5]楊茜，郭天興，劉海，等.110kV電流互感器電場分析與絕緣結構改進[J].電力電容器與無功補償，2010，31（1）：3l-34.

[6]王世閣.倒置式電流互感器運行狀況分析及提高安全運行性能的建議[J].變壓器，2009，46（9）：64-68.

[7]吳旭濤，艾紹貴，樊益平.SF6電流互感器的主絕緣擊穿故障分析[J].變壓器，2008，45（12）：68-71.endprint