高污穢度地區(qū)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(qū)TA的絕緣材料性能，首先給出了我國(guó)的研究背景概況，接著從電流互感器表面電壓分布分析、運(yùn)行環(huán)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(qū)TA的絕緣材料性能。最后，對(duì)當(dāng)前高污穢度地區(qū)復(fù)合絕緣材料性能后續(xù)的研究進(jìn)行了一定的展望。

關(guān)鍵詞：高污穢度；復(fù)合絕緣材料；性能

中圖分類號(hào)：TM21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(shí)工業(yè)污染嚴(yán)重，在這樣嚴(yán)酷的運(yùn)行環(huán)境下，變電站運(yùn)行的電流互感器硅橡膠外絕緣護(hù)套在運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)不同程度的電蝕損，甚至一次設(shè)備由于電蝕損嚴(yán)重而退出運(yùn)行。目前，一次設(shè)備中的部分電流互感器護(hù)套缺陷已經(jīng)給現(xiàn)有電網(wǎng)在運(yùn)復(fù)合絕緣材料的安全性敲響了警鐘。因此，開(kāi)展關(guān)于互感器硅橡膠護(hù)套電痕化的機(jī)理、復(fù)合絕緣材料在高污穢度地區(qū)的性能等相關(guān)研究，將對(duì)高污穢度地區(qū)使用復(fù)合絕緣材料的安全性評(píng)估具有重要的意義。

1 研究背景

硅橡膠復(fù)合絕緣材料因其優(yōu)異的耐高低溫、抗電弧、電氣絕緣性等性能，已成為電網(wǎng)中電氣設(shè)備的主要外絕緣材料之一。目前國(guó)內(nèi)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(guó)是從上世紀(jì)80年代起開(kāi)始使用硅橡膠復(fù)合絕緣材料，復(fù)合絕緣材料的使用有效地提高了我國(guó)電網(wǎng)的耐污閃能力。由于電氣設(shè)備運(yùn)行在惡劣的環(huán)境中，外絕緣材料在外界環(huán)境因素比如機(jī)械應(yīng)力、電暈放電、場(chǎng)強(qiáng)畸變等作用下，會(huì)發(fā)生電氣性能與機(jī)械性能的下降，不同的環(huán)境因素影響下硅橡膠材料老化的現(xiàn)象和程度都不一樣[2]。

在硅橡膠復(fù)合絕緣材料中，液體硅橡膠具有優(yōu)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(hù)套上近年來(lái)也以得到廣泛應(yīng)用。但在我國(guó)部分地區(qū)運(yùn)行的互感器LSR傘裙外套出現(xiàn)了明顯而嚴(yán)重的老化現(xiàn)象，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，其運(yùn)行可靠性受到質(zhì)疑[3-4]。

2 電流互感器表面電壓分布分析

外絕緣材料長(zhǎng)期運(yùn)行在高電壓、高場(chǎng)強(qiáng)環(huán)境下，材料的電氣性能會(huì)退化。SAS245型電流互感器的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是，高壓端通過(guò)一金屬套桶連接至均壓電容屏，二次線圈包裹在其中穿過(guò)整個(gè)玻璃鋼桶連接至低壓端測(cè)量室，玻璃鋼桶內(nèi)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(jié)構(gòu)如圖1所示，其中（a）為SAS245互感器結(jié)構(gòu)圖，（b）為SAS245互感器解剖圖；電流互感器仿真結(jié)構(gòu)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(chǎng)強(qiáng)集中，該處傘裙材料承受的場(chǎng)強(qiáng)值明顯高于其他部位。在傘裙表面含有可導(dǎo)電顆粒污穢時(shí)，污穢對(duì)電場(chǎng)的分布造成了明顯畸變。

3 運(yùn)行環(huán)境分析

地區(qū)地處亞歐板塊內(nèi)陸，屬于銀北地區(qū)，是典型的中溫帶干旱氣候區(qū)。在電網(wǎng)積污期內(nèi)的平均溫度大于零攝氏度，約0.3攝氏度，且在電網(wǎng)的積污期內(nèi)濕度較小，約為50%，氣候條件不利于污閃事故的發(fā)生。根據(jù)地區(qū)氣象站2010至2013年氣象資料，伴有酸雨出現(xiàn)，頻率為2.5%。從氣象條件和地理環(huán)境來(lái)看，地區(qū)全年雨水較少，空氣相對(duì)濕度低，氣候條件難以形成霧，污閃事故易發(fā)天氣少。

地區(qū)周邊重工業(yè)企業(yè)密布，這一區(qū)域內(nèi)有大量的高耗能重工業(yè)，其中對(duì)電力設(shè)備外絕緣造成嚴(yán)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(hù)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(hù)套臨近法蘭處高壓端9#傘裙下表面邊緣。

現(xiàn)場(chǎng)硅橡膠護(hù)套上的電痕和電蝕損情況可以分為五個(gè)不同的等級(jí)，如表1所示。

研究表明在一定的形狀結(jié)構(gòu)下污閃電壓是由污穢層表面的憎水性與污穢度決定的，當(dāng)表面污穢度相同時(shí)，表面憎水性越強(qiáng)，閃烙電壓越高；在污穢表面憎水性相同時(shí)，鹽密越高，閃絡(luò)電壓越低[4]。

我國(guó)某些山地區(qū)處于高污穢度中溫帶荒漠地帶，全區(qū)干旱少雨，工業(yè)污染嚴(yán)重，多沙塵天氣[7]。在嚴(yán)酷的運(yùn)行環(huán)境下，此類地區(qū)的變電站運(yùn)行的電流互感器硅橡膠外絕緣護(hù)套在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了不同程度的電蝕損，其中部分互感器由于電蝕損嚴(yán)重已退出運(yùn)行。電流互感器外絕緣護(hù)套使用的是液體硅橡膠材料。電流互感器護(hù)套缺陷給地區(qū)電網(wǎng)在運(yùn)復(fù)合絕緣材料的安全性敲響了警鐘，互感器硅橡膠護(hù)套電痕化的機(jī)理研究以及復(fù)合絕緣材料在高污穢度地區(qū)的性能研究將對(duì)相關(guān)地區(qū)使用復(fù)合絕緣材料的安全性評(píng)估給出指導(dǎo)意見(jiàn)。通過(guò)進(jìn)一步研究在高污穢度地區(qū)運(yùn)行的液體硅橡膠護(hù)套電痕化的機(jī)理，并且對(duì)在高污穢度環(huán)境下運(yùn)行的高溫硫化硅橡膠和室溫硫化硅橡膠進(jìn)行老化狀態(tài)的分析，總結(jié)高污穢條件下復(fù)合絕緣材料老化的特點(diǎn)，對(duì)實(shí)際復(fù)合絕緣材料在高污穢度地區(qū)的進(jìn)一步應(yīng)用具有重要意義。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文研究了高污穢度地區(qū)TA的絕緣材料性能，指出在一定的形狀結(jié)構(gòu)下污閃電壓是由污穢層表面的憎水性與污穢度決定的。對(duì)某些地區(qū)環(huán)境特殊、氣候干燥、風(fēng)沙大的場(chǎng)合，在現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)仍需要更多的實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

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