500 kV主變系統(tǒng)檢修中PRTV涂料應用效果探討

崔程鵬

(廣東紅海灣發(fā)電有限公司，廣東 汕尾 516600)

在電力系統(tǒng)中，主變壓器(以下簡稱主變)、輸電線路等戶外設備承擔了輸變電能的重要作用，但由于運行年限增加、早期絕緣老化以及環(huán)境污染等原因，絕緣子、套管等部位在潮濕污穢環(huán)境中表面易積附臟污，形成近似半導體層的濕潤導電膜，使泄漏電流增大并引起絕緣材料發(fā)熱，損傷絕緣性能。長期運行下產(chǎn)生絕緣薄弱點，繼而引發(fā)局部放電，嚴重者可能發(fā)展成貫穿性污閃，最終導致線路跳閘、主變失電等故障，威脅系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

1 PRTV涂料及其主要技術特性

從維護角度來講，在設備檢修時加強絕緣是保證其投運后安全運行的關鍵。目前持久性室溫硫化硅橡膠(permanent room temperature vulcanized silicone rubber,PRTV)作為一種電力設備外絕緣用就地成型防污閃復合涂料，已逐漸在行業(yè)中推廣使用。其主要技術特性：①憎水性：因含有大量游離態(tài)有機硅低聚物，當噴涂成型后，物體表面具備憎水性，遇水時表面只分散小粒水珠，不會形成連續(xù)水膜。水滴與涂層靜穩(wěn)態(tài)接觸角越大，表明憎水性越強，其初始分級特性HC1-HC2級。②自潔性：涂層定型后，環(huán)境中的污穢物不易粘附其表面。③機械耐拉伸性：硫化后的涂層密度不大于1.28 g/cm3，附著力(剪切強度法)及機械扯斷強度大于3.0 MPa，抗撕裂強度大于7.0 kN/m，拉斷伸長率200%以上。④電氣絕緣性：體積電阻率1.0×1012Ω·m以上，介電強度E大于18 kV/mm，耐漏電起痕及電蝕損大于TMA2.5級。

目前一些文獻已對PRTV涂料的上述特性做了相關研究[1-7]，但往往是利用計算機仿真或實驗室模擬等方法進行，而真正通過對現(xiàn)場實際高壓設備的試驗分析則較少。由于現(xiàn)場環(huán)境及設備運行工況遠遠比實驗室仿真的理想狀態(tài)要復雜，所以通過生產(chǎn)現(xiàn)場的實際測試，更能準確了解其性能。下面將通過對PRTV涂料應用在某電廠500 kV主變系統(tǒng)的效果進行研究，并對噴涂前后試驗參數(shù)作出對比，分析了PRTV涂料對設備絕緣性能的影響。

2 PRTV涂料用于主變系統(tǒng)檢修效果分析

南方某沿海發(fā)電廠機組容量為2×600+2×660 MW，主變高壓側電壓等級500 kV。電氣系統(tǒng)主接線如圖1所示(以1號機組為例)。

主變間隔設備常年戶外運行，曾發(fā)生絕緣子污閃爬電、發(fā)變組零序波動、避雷器泄漏增大等問題。該廠于2018—2020年間利用各機組調停檢修窗口對4臺主變間隔設備分別進行了PRTV噴涂工作以處理上述問題，并取得良好效果。

2.1 高壓套管介損試驗驗證

2019年10月，3號主變檢修中進行了預防性介損試驗。由于高壓套管早期預噴的外絕緣漆已龜裂老化，加之設備臨海，空氣潮濕且鹽分大，導致介損測試數(shù)據(jù)偏高，與出廠偏差已接近臨界值。在該次檢修中對高壓套管進行了PRTV修復噴涂，介損試驗數(shù)據(jù)前后對比見表1。

對于不同溫度下的介損值，需按式(1)進行折算：

(1)

式中：tanδ1、tanδ2分別為對應溫度t1、t2下的介質損耗角正切值。依照DL/T 596《電力設備預防性試驗規(guī)程》規(guī)定的合格標準為20 ℃時，tanδ小于0.8%，且與出廠或末次值相比不應明顯上升(通常不大于30%)，電容值與出廠或末次值間差別在5%以內[8]。試驗證明，對外部老化的高壓套管進行噴涂后明顯提升了絕緣性能，介損測試一次性合格。

2.2 高壓側避雷器泄漏試驗驗證

該廠主變高壓側避雷器型號為Y20W5-420/1006W。在2020年1號機組檢修中，通過微正壓檢測發(fā)現(xiàn)C相避雷器逆止閥密封缺陷，導致內部N2氣壓低于0.035 MPa(見表2)。在對該相避雷器進行更換后由于未處理外絕緣，瓷瓶原表面憎水性弱，使其外部受潮、積附污穢，在投運半年后，凡遇潮濕天氣，該相避雷器就有明顯漏電聲響，JCQ3A型泄漏電流表指示在2～5 mA區(qū)間持續(xù)不穩(wěn)定擺動。

隨后在1號機組調停期間，對該相避雷器進行了PRTV噴涂處理，分別測量該相三節(jié)避雷器及其底座的絕緣電阻及泄漏數(shù)據(jù)(直流泄漏1 mA參考電壓U1 mA和0.75倍U1 mA下的泄漏電流)，表2為噴涂前后泄漏試驗情況。

參照標準要求，絕緣電阻不應低于2500 MΩ，U1 mA與廠家值相比變化不大于±5%，0.75U1 mA下的泄漏電流不大于50 μA，可見噴涂后數(shù)據(jù)良好，滿足技術要求[9]。檢查投運后的泄漏電流表指示無波動，數(shù)值穩(wěn)定在3 mA以下，且漏電聲已消除。

2.3 絕緣子串污閃處理及測量絕緣驗證

該廠2019年鹽密試驗結論為污穢Ⅳ等級。主變出線構架絕緣子串由于位置高，日常難以清理，加之受環(huán)境因素影響，在陰雨天常發(fā)生沿面污閃爬電并伴有放電聲，夜間觀察該現(xiàn)象尤其明顯。

此外，由于高空絕緣子長期積附污穢，導致主變高壓側絕緣測試經(jīng)常不合格。常用處理方法為使用高壓水槍對空沖洗，但因相鄰間隔帶電，操作上存在風險，且治標不治本，一段時間后絕緣值又因污穢影響而降低。

針對上述2種問題，對高空絕緣子串進行了PRTV噴涂。當現(xiàn)場環(huán)境實際氣溫24 ℃、濕度57%、微風條件下，約20 min即可達到表干，實干時間約72 h。測量絕緣對比情況見表3，可見其效果遠優(yōu)于高壓水清洗。絕緣子串噴涂效果如圖2所示，投運后在潮濕天氣下的夜巡未見爬電現(xiàn)象。

然而在運行1年多后，個別高空絕緣子出現(xiàn)了微弱的沿面爬電。在2021年3月該機組A級檢修中，測得主變高壓側絕緣值降低為468 MΩ；輔以高壓水沖洗后，上升至1.95 GΩ?？梢?，噴涂后受不良環(huán)境影響，在運行一定時期后，表面積附污穢致使絕緣降低，但洗凈后仍可恢復較高絕緣水平，且強于未噴涂前的原始狀態(tài)。

2.4 發(fā)-變組零序電壓波動處理及耐壓驗證

2020年初，該廠2號機發(fā)-變組機端零序電壓曾發(fā)生異常突升波動，檢查保護裝置正常，經(jīng)分析判斷懷疑為戶外主變間隔封母設備受潮所致。在同年該機組檢修中，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)故障點在2A號廠變高壓側離相封母盆式絕緣子處，如圖3所示，可見明顯灼傷點及放電痕跡。母線上黏有鹽粉狀物質及潮氣水珠，符合密封不嚴受潮所致局部放電跡象。

該次檢修中嘗試使用PRTV刷涂方式修復盆式絕緣子，同時加強做好母線密封，并在處理后按照規(guī)程對封母開展了耐壓試驗，加壓51 kV，時間1 min，耐壓前后絕緣分別為298 MΩ和236 MΩ，試驗通過。

從CRT調取機端零序電壓曲線，如圖4所示，前段為故障波動，中段為停機消缺(此時數(shù)值為零)，后段為處理完畢投運。修后至今未再出現(xiàn)零序電壓突升波動，并在該機組調停時檢查了上次修復的盆式絕緣子外觀良好，無放電痕跡,消除了一起重大設備隱患。

3 實施注意事項

該項目施工中有2點尤為重要：一是PRTV產(chǎn)品質量;二是施工工藝的把控。這2點直接決定了涂層使用壽命及設備運行效果。

3.1 涂料質量檢驗

將本工程使用的PRTV涂料隨機抽取一桶檢驗，結果如表4所示，各項指標均達到合格標準。

同時參照行標DL/T 627—2018《絕緣子用常溫固化硅橡膠防污閃涂料》中的附著力鑒定法，按要求制備試樣，使用剪切強度法進行拉伸壓力測量，計算公式如下：

τ=p/(L×W)

(2)

式中：τ為涂層與玻璃板粘結的拉伸剪切強度，MPa；p為試樣破壞最大載荷，N；L為試樣粘結面長度，mm；W為試樣粘結面寬度，mm。經(jīng)實測涂層附著力為3.8 MPa，大于標準的3.0 MPa，整體檢驗合格。

3.2 工藝把控及驗收

施工過程中，若噴涂工藝質量控制不佳，涂層厚度不均勻或噴涂前未做好絕緣子表面清潔，就容易出現(xiàn)脫皮、起泡、龜裂等問題，間接導致憎水性的減退。所以應在施涂前對絕緣子徹底清潔，確定表面潔凈干燥，將涂層厚度均勻控制在0.4～0.6 mm，并盡量選擇在天氣晴朗、微風、濕度低于70%條件時進行，以防止潮氣及臟污侵入對絕緣材料產(chǎn)生影響。在施工完成后，需重點做好驗收工作。

首先，外觀驗收。整體噴涂光滑平整、無氣泡、流掛、漏涂、針孔等，外觀驗收合格。

其次，使用切片法驗收涂層厚度。噴涂后待實干，使用裁紙刀從各位置隨機取5個樣品，剪成標準試樣大小，如圖5所示。使用測厚工具測量，見圖6，結果取5個試樣的平均值[10]。經(jīng)檢測，平均厚度為0.52 mm，噴涂工藝達標。注意取樣后需將缺口處重新涂覆補漏。

圖5 涂料實干后取樣

圖6 試品測厚

最后，檢測自潔性?，F(xiàn)場定性評價涂料自潔性通常采用薄膜法。將保鮮膜覆于清潔的涂層上并壓實，沿著與涂層表面呈90°方向剝離薄膜，觀察吸附狀態(tài)。若涂層與薄膜間基本無吸附力，證明該涂層自潔性良好。

4 結論

a.在500 kV主變系統(tǒng)檢修中對設備進行PRTV噴涂后，經(jīng)長時間現(xiàn)場實踐證實收效良好，污閃現(xiàn)象大幅降低，并有效解決絕緣老化、局部放電、泄漏增大等問題，提升了設備運行可靠性?？蔀樾袠I(yè)中同類型設備的維護工作提供參考。

b.工藝水平尤其是施涂前對表面的預清潔工作很重要，其直接影響了涂料的憎水性及吸附力，并間接影響電氣絕緣性能的發(fā)揮，質量關乎涂層使用壽命及后期運行效果。

c.在沿海地區(qū)高污穢等級環(huán)境下，絕緣子運行1～2年后仍會產(chǎn)生輕微沿面污閃，實際證明PRTV表面自潔性難以抵抗此等惡劣運行條件。故仍需在停機檢修時建議對涂層輔助清洗，以維持絕緣技術性能，減緩老化水平，以期達到設計使用壽命。