500kV復(fù)合套管加裝防污閃輔助傘裙技術(shù)研究

摘 要：發(fā)電廠升壓站和輸電系統(tǒng)變電站運(yùn)行的復(fù)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(xiàn)閃絡(luò)。研制設(shè)計(jì)特殊的傘裙結(jié)構(gòu)，采用增爬裙技術(shù)可顯著提高復(fù)合套管的防污能力，并在500kV復(fù)合CT套管上應(yīng)用取得良好效果。

關(guān)鍵詞：首例 等徑復(fù)合絕緣 傘裙 增爬 絕緣 防污閃

中圖分類號(hào)：TM216 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2019）03-0-02

引言

大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)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(jì)劃重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，計(jì)劃裝機(jī)容量10臺(tái)600MW機(jī)組，分五期建設(shè)，采用點(diǎn)對(duì)網(wǎng)直送首都經(jīng)濟(jì)圈的輸電方式。500kV升壓站于2003年投入運(yùn)行，并列有8臺(tái)600MW機(jī)組（以發(fā)電機(jī)-變壓器組單元方式接入升壓站）、4條500kV輸出線路和兩臺(tái)聯(lián)絡(luò)變壓器。4條輸出線路送至渾源開閉所，供京津唐地區(qū)用電；兩臺(tái)聯(lián)絡(luò)變壓器為自耦變壓器，220kV側(cè)接至托電220kV變電站，為全廠發(fā)電機(jī)組提供備用電源。

為保證500kV升壓站和220kV變電站電瓷設(shè)備的運(yùn)行安全，瓷柱絕緣子投運(yùn)之前涂敷了RTV/PRTV防污閃涂料，設(shè)備運(yùn)行正常、穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了污穢條件和潮濕條件下的安全運(yùn)行。近年來氣候變化較大，復(fù)雜氣象條件增多，臟污的雨水、降雪的情況屢屢出現(xiàn)，這就導(dǎo)致絕緣設(shè)備表面快速積污。站內(nèi)500kV和220kV CT為復(fù)合硅橡膠套管，其傘裙為等徑設(shè)計(jì)，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(fā)生污閃的潛在危害。因此，提升500kV和220kV CT復(fù)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(shè)備防污閃的措施

輸變電設(shè)備防污閃等相關(guān)的技術(shù)措施一直是在研究和發(fā)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(tài)下進(jìn)行，該法存在清掃后維護(hù)時(shí)間短、清污難以徹底、勞動(dòng)強(qiáng)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(yè)化的水沖洗設(shè)備和技術(shù)隊(duì)伍，停電水沖洗的措施已基本不采用，帶電水沖洗還有應(yīng)用，但沖洗后維護(hù)期短。

2.更換大爬距設(shè)備

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

3.RTV/PRTV涂料、復(fù)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(dá)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(fù)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(fù)合絕緣子都獲得了廣泛應(yīng)用。

4.增爬傘裙法

在絕緣子外部構(gòu)型的基礎(chǔ)上，采用添加物擴(kuò)大絕緣子的部分傘裙，通過增加絕緣子傘徑的外沿來達(dá)到增爬的目的。

增大爬距的研究與實(shí)踐工作，自上世紀(jì)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(zhì)材料的托盤，并在托盤上涂刷防銹漆，現(xiàn)早已淘汰。又出現(xiàn)過環(huán)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(huán)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(yīng)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(shí)需要拆卸或拆裝絕緣子、并動(dòng)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(tái)形的傘邊形狀，并預(yù)留縱向開口，安裝時(shí)只需圍上，鎖好扣合，并用膠粘劑膠合即可。該技術(shù)產(chǎn)品重量輕，材料表面的憎水性好，增爬效果顯著。

二、復(fù)合CT套管防污技術(shù)選擇

以硅橡膠為護(hù)套的復(fù)合CT套管在常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)下，其耐污閃能力較強(qiáng)。

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(qū)分級(jí)與外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)污穢度（SPS）的評(píng)價(jià)、分級(jí)及外絕緣選擇，是通過一個(gè)相當(dāng)長周期（如1～3年）來確定的。常規(guī)情況下，絕緣子表面的污穢經(jīng)過一個(gè)相對(duì)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(dāng)復(fù)合CT套管表面發(fā)生緩慢積污，污穢可從硅橡膠護(hù)套上逐步獲得憎水遷移性，即使環(huán)境變得潮濕，其外絕緣仍然可維持在較高水平，有較強(qiáng)的耐污閃能力。

近年來復(fù)雜氣象條件頻繁發(fā)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(dāng)臟污的雨或雪降落到復(fù)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(shí)，臟污的雨或雪又提供了潮濕條件，甚至存在產(chǎn)生污液流的可能性。500kV和220kV CT復(fù)合硅橡膠套管的傘裙為等徑設(shè)計(jì)，伸出短、傘間距較小，當(dāng)臟污的降雨或降雪等快速積污并受潮條件下，極有可能發(fā)生污閃（或雨閃、雪閃）事故，一旦發(fā)生事故，將會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)影響。

針對(duì)復(fù)合CT套管的特點(diǎn)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(shù)方案。即在套管外部構(gòu)型的基礎(chǔ)上，通過技術(shù)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(jié)構(gòu)，提升其防污閃、防雨閃和雪閃的能力，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

三、增爬裙的設(shè)計(jì)與制造

1.增爬裙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

500kV和220kV CT復(fù)合硅橡膠套管的護(hù)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(jīng)過多種設(shè)計(jì)方案的比選論證和模擬實(shí)驗(yàn)后，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出了一種帶傘勃的增爬傘裙結(jié)構(gòu)，解決了復(fù)合CT套管傘裙的安裝問題。如圖1為在瓷設(shè)備上使用的普通增爬傘裙，其合圍形成圓錐臺(tái)，直接固定在設(shè)備瓷裙上；圖2為本項(xiàng)目研究設(shè)計(jì)的專用增爬傘裙，合圍所形成的是圓筒和圓錐臺(tái)的結(jié)合體，在復(fù)合CT套管上受力固定面為圓筒段與套管護(hù)套的結(jié)合，不依靠圓錐臺(tái)承載負(fù)荷。

2.材料的選擇

增爬裙的應(yīng)用，將與500kV和220kV CT復(fù)合硅橡膠套管形成一體，成為設(shè)備的一部分。選用硅橡膠作為增爬裙的材料是設(shè)計(jì)人員最初的想法，在相關(guān)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，硅橡膠所制作的專用增爬裙單點(diǎn)測試的形變位移量大，模擬積雪等自清潔能力不足。經(jīng)過反復(fù)論證，將材料修改為氟硅橡膠就完全滿足設(shè)計(jì)要求。氟硅橡膠具有物理強(qiáng)度高，電氣絕緣性能優(yōu)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料選型后，由技術(shù)人員測繪復(fù)合CT套管的相關(guān)尺寸，并制作仿真模型，設(shè)計(jì)加工專用增爬裙的成型模具。經(jīng)反復(fù)探索實(shí)驗(yàn)確定了工藝參數(shù)、試制出復(fù)合CT套管專用增爬裙，其各項(xiàng)技術(shù)性能滿足設(shè)計(jì)要求。

四、復(fù)合CT套管增爬裙的應(yīng)用

2011年7月至9月，在托電500kV升壓站復(fù)合CT套管加裝了所設(shè)計(jì)開發(fā)的專用增爬裙，經(jīng)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(fù)合CT套管的放電聲。運(yùn)行后的復(fù)合CT套管增爬裙構(gòu)型無變化，尺寸穩(wěn)定，形成了防污可靠性高的大小傘結(jié)構(gòu)。220kV變電站復(fù)合CT套管也納入了加裝專用增爬裙計(jì)劃。如圖3、圖4為500kV升壓站復(fù)合CT套管安裝增爬裙前后的圖片。

小結(jié)

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)電力的需求越來越大，氣候變化加劇，環(huán)境質(zhì)量一時(shí)難以好轉(zhuǎn)，瓷（或玻璃）絕緣子和復(fù)合套管都需要進(jìn)一步增加防污措施，加裝增爬傘裙是一項(xiàng)有效的技術(shù)措施。

本項(xiàng)目研制設(shè)計(jì)了專用于復(fù)合CT套管的增爬裙，增爬結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，增爬防污效果顯著。該增爬裙技術(shù)還可應(yīng)用于其它復(fù)合絕緣設(shè)備的增加爬距和改變傘型結(jié)構(gòu)，對(duì)運(yùn)行的復(fù)合絕緣設(shè)備改造有積極意義。

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