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绝缘子污闪的分析及对策

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  户外绝缘子,特别是在工业区、海边或盐碱地区运行的绝缘子,常受到工业污染或自然界盐碱、灰尘等污染。在干燥情况下,这些附着在绝缘子的污秽物电阻一般都很大,对运行暂时没有造成什么危险。但当空气湿度较大时,绝缘子表面的污秽物被湿润,其表面导电率剧增,使绝缘在工频和操作冲击电压下的闪络电压显著降低,甚至可以使绝缘子在工频电压下就发生闪络。这类闪络通常被称为污闪。在毛毛雨、大雾等不利的天气条件下,常常可以听到绝缘子表面闪络时发出“吱吱”声,在晚上巡查时,可以看到明显的闪光。绝缘子表面产生污闪常常使10kV线路发生故障,严重影响电力系统的安全运行。因此,防止电力设备发生污闪已经成为保证电力系统安全生产的重要工作。
  一、绝缘子表面污闪的形成
   在潮湿污秽的绝缘子表面,在电压作用下,流经绝缘子表面污秽层的泄漏电流使污秽层加热。由于污秽物在绝缘子表面是分布不均匀的,也由于绝缘子的结构复杂,造成了各部分电流密度不一样,污秽层的加热也是不平衡的。在电流密度最大且污秽层较薄的部分,水分迅速蒸发、变干,电阻也就增大,沿面电压的分布亦随之改变,大部分电压降落在这些部分,结果这些部分就可能出现火花放电通道,形成局部电弧,由于火花放电通道的电阻低于原来干燥部分的表面电阻,使泄漏电流增大,从而使污秽层进一步干燥。与此同时,局部电弧根部附近的表面也迅速受热变干,使电弧变长。总之,全部表面的干燥将使电阻增大、泄漏电流减小,而局部电弧的伸长则使泄漏电流增大。如果总的结果是泄漏电流减小,则局部电弧将熄灭;如果总的结果是泄漏电流增大,则局部电弧将继续伸长,发展到沿整个绝缘子表面的闪络,以致引发线路发生故障。
  二、绝缘子表面污闪的因素和防止发生污闪的措施
   局部电弧的产生及其参数与污层分布等因素有关,且具有一定的随机性,所以污闪也是一种随机事件。电压增高则污闪的概率增大,因这时泄漏电流增大,造成由局部电弧发展为闪络。而如果增大绝缘子沿面泄漏距离或爬电距离,则可使泄漏电流减少,从而降低闪络的概率。绝缘子表面的干燥过程需要一定的时间,在短时过电压作用下上述产生污闪的过程来不及发展,因此闪络电压要比长时间作用电压下来得高。尤其是在雷电冲击电压下,由于时间极短,绝缘子表面潮湿和污秽物实际上不会对闪络电压产生影响,即和表面干燥时的闪络电压一致。为了减少污闪事故,保证电力系统的安全运行,应当根据不同的大气污染情况,采取相应的绝缘。目前,国内可用于防止输变电设备污闪的措施有很多,传统的方法是春秋两季的停电清扫,还有使用硅油、硅脂等涂料,合理的调节外绝缘的爬电比距,近年有使用硅橡胶增爬裙并涂刷RTV(Room Temperature Vulcanized Silicone Rubber室温硫化硅橡胶)防污闪涂料,这一方法大大提高了输配电设备瓷件的防污闪能力。下面简要分析一下硅橡胶增爬裙并涂刷RTV防污闪涂料的防污机理。
   (1)憎水性能好。硅橡胶伞裙和RTV涂料都具有极强的憎水性,在这两种材料表面上的水分形成了水滴,污层难于湿润,不易形成连续的导电层,从而改善了组合绝缘介质的表面状况,使绝缘子表面泄漏电流甚小,改善了污闪特性。
  (2)电压分布均匀。由于硅橡胶和RTV涂料都具有很强的憎水性,难以形成连续的导电层,因此不会出现电压分布不均,形成伞裙跳弧现象。
  (3)污闪电压高。加装伞裙改变了绝缘子形状,延长了电弧通道。试验观测在加伞裙前绝缘子污闪路径是直线,而加装防污裙后,其闪络路径是过伞裙呈曲折形状,路径远比直线长,所以污闪电压高。同时,加装硅橡胶增爬裙可增加瓷件的爬距。
   (4)阻弧效应大。利用硅橡胶的大盘径切断“污水桥”,防止春雨造成的“桥络”事故。同时,在上下法兰附近加装大盘径伞裙起屏障作用,能阻止电弧发生、发展。另外,在瓷件上法兰处,加装大盘径的伞裙,阻止充油设备中的绝缘油对RTV的侵蚀,使RTV能长期呈现良好的防污性能。
  (5)自洁能力强。瓷件上加装大盘径伞裙后,可减少绝缘子上RTV涂层的积污,而伞裙本身有一定的斜度,表面光滑,并且是软质弹性材料,在风力、雨水作用下的自洁能力强。通过试验测量证明,加装伞裙,绝缘子的积污量、盐密都有明显降低,抗雨闪、雾闪能力明显增强。
   实践证明,在同一瓷件上安装硅橡胶增爬裙并涂刷RTV涂料具有很强的可行性。
   (1)利用硅橡胶防污增爬裙和RTV涂料的性能互补,可以从根本上消除电压分布不均和雨闪、雾闪缺陷,使两者达到统一。
   (2)两者材料性能优异,具有极强的憎水性能和优良的憎水迁移性能,因此有着极强的耐污防污闪能力。再加上大盘径闪裙可减少RTV涂层上的积污,且本身具有一定的自洁作用,因此清扫周期可延长至3~5年,表现出比防污绝缘子更为优越的性能。这特别适用于难以停电或不易进行带电清扫的高压大型变电所。
  (3)硅橡胶防污增爬裙和RTV涂料适用性广。硅橡胶防污增爬裙为永久性措施,寿命在15年以上,RTV涂料自然老化周期长,其寿命也在3~5年以上,因此一旦采用,多年受益。
  (4)投资少、效益高。在普通型绝缘子上安装硅橡胶增爬裙并涂刷RTV涂料后,可获得比防污型绝缘子更好的效果。


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