500kV復合套管加裝防污閃輔助傘裙技術研究

摘 要：發電廠升壓站和輸電系統變電站運行的復合套管在快速積污受潮，如臟雨、臟雪等氣象條件下，其防污安全裕度小，甚至出現閃絡。研制設計特殊的傘裙結構，采用增爬裙技術可顯著提高復合套管的防污能力，并在500kV復合CT套管上應用取得良好效果。

關鍵詞：首例 等徑復合絕緣 傘裙 增爬 絕緣 防污閃

中圖分類號：TM216 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2019）03-0-02

引言

大唐國際托克托發電有限責任公司作為“西電東送”北通道之一，托克托火電工程是國家“十五”計劃重點建設項目，計劃裝機容量10臺600MW機組，分五期建設，采用點對網直送首都經濟圈的輸電方式。500kV升壓站于2003年投入運行，并列有8臺600MW機組（以發電機-變壓器組單元方式接入升壓站）、4條500kV輸出線路和兩臺聯絡變壓器。4條輸出線路送至渾源開閉所，供京津唐地區用電；兩臺聯絡變壓器為自耦變壓器，220kV側接至托電220kV變電站，為全廠發電機組提供備用電源。

為保證500kV升壓站和220kV變電站電瓷設備的運行安全，瓷柱絕緣子投運之前涂敷了RTV/PRTV防污閃涂料，設備運行正常、穩定，實現了污穢條件和潮濕條件下的安全運行。近年來氣候變化較大，復雜氣象條件增多，臟污的雨水、降雪的情況屢屢出現，這就導致絕緣設備表面快速積污。站內500kV和220kV CT為復合硅橡膠套管，其傘裙為等徑設計，伸出短、傘間距較小，抗臟污的雨水、雪水等污液能力低，存在發生污閃的潛在危害。因此，提升500kV和220kV CT復合硅橡膠套管的耐污閃能力和安全裕度成為了研究課題。

一、輸變電設備防污閃的措施

輸變電設備防污閃等相關的技術措施一直是在研究和發展中，主要采取的辦法介紹如下：

1.水沖洗或人工清污法

人工清掃去污，一般在停電的狀態下進行，該法存在清掃后維護時間短、清污難以徹底、勞動強度大、效率低等問題，該法已不作為防污閃的主要措施。

水沖洗清污，分為停電水沖洗和帶電水沖洗兩種工藝，需要有專業化的水沖洗設備和技術隊伍，停電水沖洗的措施已基本不采用，帶電水沖洗還有應用，但沖洗后維護期短。

2.更換大爬距設備

在輸電線路上增加絕緣子的片數，增大爬距；在變電站更換使用大爬距支柱或套管設備，從而達到防污閃的目的。該法在設計時納入，如在運行中更換，將造成投資的大幅度增加和浪費；并且，由于制造技術原因，部分變電設備尚無法滿足重污穢或極重污穢環境運行的需要。

3.RTV/PRTV涂料、復合絕緣子

在絕緣子上噴涂RTV硅橡膠/PRTV氟硅橡膠涂料，使絕緣子表面覆蓋憎水涂層，改善絕緣子的表面性能，獲得憎水性及憎水遷移特性來達到防污閃的目的。在架空輸電線路上的懸式絕緣子采用了復合絕緣子替代瓷或玻璃絕緣子來解決污閃問題。RTV/PRTV涂料和復合絕緣子都獲得了廣泛應用。

4.增爬傘裙法

在絕緣子外部構型的基礎上，采用添加物擴大絕緣子的部分傘裙，通過增加絕緣子傘徑的外沿來達到增爬的目的。

增大爬距的研究與實踐工作，自上世紀50年代開始就已展開。最早的木型托盤增爬法就是其中的一種，在絕緣子上固定木質材料的托盤，并在托盤上涂刷防銹漆，現早已淘汰。又出現過環氧樹脂盤法，它的原理同木盤法一樣，只不過材料是采用了環氧樹脂，這是70年代的做法，也未再使用。熱縮爬距增長器在90年代得到應用，在絕緣子上收縮熱縮型爬距增長器，形成傘裙或大傘帽，它的防污效果明顯，但在施工時需要拆卸或拆裝絕緣子、并動火熱縮，使用十分不便。

硅橡膠增爬裙法，采用比熱縮塑料更好的硅橡膠材料，制成圓錐臺形的傘邊形狀，并預留縱向開口，安裝時只需圍上，鎖好扣合，并用膠粘劑膠合即可。該技術產品重量輕，材料表面的憎水性好，增爬效果顯著。

二、復合CT套管防污技術選擇

以硅橡膠為護套的復合CT套管在常規運行狀態下，其耐污閃能力較強。

GB/T26218.1-2010《污穢條件下使用的高壓絕緣子的選擇和尺寸確定第1部分：定義、信息和一般原則》以及Q/GDW152-2006《高壓架空線路和變電站污區分級與外絕緣選擇標準》對污穢度（SPS）的評價、分級及外絕緣選擇，是通過一個相當長周期（如1～3年）來確定的。常規情況下，絕緣子表面的污穢經過一個相對較長的過程逐漸積累獲得，我們把這樣的過程稱著“緩慢積污”。當復合CT套管表面發生緩慢積污，污穢可從硅橡膠護套上逐步獲得憎水遷移性，即使環境變得潮濕，其外絕緣仍然可維持在較高水平，有較強的耐污閃能力。

近年來復雜氣象條件頻繁發生，大氣中PM10、PM2.5的含量增高，又通過降雨或降雪將懸浮的污穢降落下來，形成臟污的雨或臟污的雪。當臟污的雨或雪降落到復合CT套管表面，就形成了其表面的“快速積污”，并在積污的同時，臟污的雨或雪又提供了潮濕條件，甚至存在產生污液流的可能性。500kV和220kV CT復合硅橡膠套管的傘裙為等徑設計，伸出短、傘間距較小，當臟污的降雨或降雪等快速積污并受潮條件下，極有可能發生污閃（或雨閃、雪閃）事故，一旦發生事故，將會造成嚴重的經濟和社會影響。

針對復合CT套管的特點和防止快速積污的需要，我們選擇了在套管外加裝增爬傘裙的技術方案。即在套管外部構型的基礎上，通過技術手段增加套管部分傘裙的外圓直徑，增加外絕緣爬距，并形成大小傘結構，提升其防污閃、防雨閃和雪閃的能力，提高設備運行的可靠性。

三、增爬裙的設計與制造

1.增爬裙的結構設計

500kV和220kV CT復合硅橡膠套管的護套和傘裙為柔軟的彈性體，其傘沿不同于玻璃或瓷的傘形，伸出尺寸小，缺乏剛性傘裙的承載力。

在經過多種設計方案的比選論證和模擬實驗后，設計人員設計出了一種帶傘勃的增爬傘裙結構，解決了復合CT套管傘裙的安裝問題。如圖1為在瓷設備上使用的普通增爬傘裙，其合圍形成圓錐臺，直接固定在設備瓷裙上；圖2為本項目研究設計的專用增爬傘裙，合圍所形成的是圓筒和圓錐臺的結合體，在復合CT套管上受力固定面為圓筒段與套管護套的結合，不依靠圓錐臺承載負荷。

2.材料的選擇

增爬裙的應用，將與500kV和220kV CT復合硅橡膠套管形成一體，成為設備的一部分。選用硅橡膠作為增爬裙的材料是設計人員最初的想法，在相關實驗發現，硅橡膠所制作的專用增爬裙單點測試的形變位移量大，模擬積雪等自清潔能力不足。經過反復論證，將材料修改為氟硅橡膠就完全滿足設計要求。氟硅橡膠具有物理強度高，電氣絕緣性能優異，耐腐蝕、耐油、耐老化，憎水性和自潔性。材料性能見表1.

3.增爬裙的試制

在完成結構設計及材料選型后，由技術人員測繪復合CT套管的相關尺寸，并制作仿真模型，設計加工專用增爬裙的成型模具。經反復探索實驗確定了工藝參數、試制出復合CT套管專用增爬裙，其各項技術性能滿足設計要求。

四、復合CT套管增爬裙的應用

2011年7月至9月，在托電500kV升壓站復合CT套管加裝了所設計開發的專用增爬裙，經歷了秋冬以來的污穢和幾次臟雨、臟雪考察，消除了該類特殊的積污條件下復合CT套管的放電聲。運行后的復合CT套管增爬裙構型無變化，尺寸穩定，形成了防污可靠性高的大小傘結構。220kV變電站復合CT套管也納入了加裝專用增爬裙計劃。如圖3、圖4為500kV升壓站復合CT套管安裝增爬裙前后的圖片。

小結

隨著我國國民經濟的飛速發展，各行各業對電力的需求越來越大，氣候變化加劇，環境質量一時難以好轉，瓷（或玻璃）絕緣子和復合套管都需要進一步增加防污措施，加裝增爬傘裙是一項有效的技術措施。

本項目研制設計了專用于復合CT套管的增爬裙，增爬結構科學合理，增爬防污效果顯著。該增爬裙技術還可應用于其它復合絕緣設備的增加爬距和改變傘型結構，對運行的復合絕緣設備改造有積極意義。

參考文獻

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作者介紹：王立平（1980.03.08），男，工程師，畢業于東北電力大學電氣工程及其自動化專業。