MENU
使用硅橡胶涂料来 提高变电站的 防污能力(上集)
ADVERTISEMENT
inmr adv CTC

使用硅橡胶涂料来 提高变电站的 防污能力(上集)

December 17, 2015 • Utility Practice & Experience, Utility Practice & Experience, 最近文章汇总

高压绝缘子的运行环境(包括污 秽)是全世界电力部门遭遇的普 遍问题,它导致了绝缘子在额定电压 下运行时的快速老化。即使在相同的 输配电系统中,在不同的地域中污秽 问题的程度和特性也将不同。例如, 不同的污染物以及不同的传输机理和 传输速度,尤其是它们与绝缘子相互 作用时,都将会导致完全不同的结果。
通常,输电线上的问题更为严重。这是由于沿线各种各样不同的运行环境所造成的,不同的环境会影响输电线的表面特性。各种局部环境的微小差异甚至都会体现在相邻的两个杆塔之间,比如,一个杆塔在山顶上,而另一个杆塔在山谷中。
为了使运行在户外各种污秽环境中的 电力设备不发生事故,目前已有许多 方法被提出来了。在这篇文章中,顾 问Kiriakos Siderakis博士在希腊公用动 力公司(PPC)的Emmanuel Thalassi- nakis 和Isidoros Vitellas以及佩雷特大 学的Dionisios Pylarinos的 合作下,以 变电站为例,对上述问题进行了研究。 该变电站位于希腊克里特岛上,该岛 可以提供许多不同的运行条件。
高压变电站 由于高压变电站是传输系统的一个节点,所以在那里出 现的任何故障与输电线上的故障相比较,都将对电力系 统造成更为严重的影响。因此,从可靠性的观点出发, 变电站的维护尤为重要。随着变电站与输电线路连接的 增加,这种重要性也相应增加。 幸运的是,就污秽问题而言,变电站与架空输电线问题 相比较,有两大优势。一是,变电站集中修建在一个地 方,因此环境条件对其产生的影响往往是比较单一的。 二是,无论是有人值守的本地变电站还是远程遥控的变 电站,大多数都是被监控的。因此,任何污秽 问题的发 展都能被及时发现并采取适当的补救措施。这就是为什么变电站与输电线路相比,由污秽引起的故障相对较小 的原因。
尽管如此,仍然存在着许多变数,使得为变电站的污秽 问题寻找持久的解决方法变得困难复杂。其中一个简单 的事实是,有大量不同的绝缘子应用在不同的设备和部 件中,例如CTs, VTs、套管、电站支柱绝缘子、避雷器 等等。这些中的每一个设备和部件都具有不同的几何尺 寸,也具有不同的污秽性能和维护要求。此外,至少在 几年前,在变电站设备中使用复合外套仍然是有限的 。
绝缘子外形的选择必须具有自洁功能, 否则污秽问题依然会存在 - 甚至绝缘子 的基本泄漏距离满足IEC60815的要求。
设计过程中的防污问题 在新建变电站中污秽问题将有可能受到关注,有一些方 法和解决方案能够限制甚至能够消除可能来自环境的任 何负面影响。这些工作通常都被视为设计过程的一部 分,总结见表1。 这项工作的第一步通常是选择绝缘参数和爬电距离,所 需数值由IEC60815决定,此标准基于环境污秽的类型和 强度提出了具体的泄漏距离。绝缘子的几何参数也相当 重要,绝缘子外形的选择必须具有自洁功能,否则即使 基本泄漏距离满足IEC60815,污秽问题依然会存在,例 如这种情况已经在克里特岛发生了。 复合绝缘材料憎水性表面的应用,使得受到关注的污秽 问题得到改善。但是,对这种绝缘子运行寿命的期望成 了另外一个需要正视的因素,况且其更换费用较高还有 它的实用性问题。此外,即使用了这种材料,对绝缘子 的最佳几何尺寸也必须进行研究。例如,安装在克里特 岛Linoperamata150kV变电站的硅橡胶支柱绝缘子,如 图一(a)所示,它正处于泄漏电流测量系统的监控下。 从这些读数很明显地看出,绝缘子显示出令人满意的性 能。但是,一旦下雨,记录就显示泄漏电流增强,这很 可能归结于绝缘子的几何尺寸。说明这种现象的典型泄 漏电流波形如图一(b)所示。
相同绝缘子在雨季时的泄漏电流。 变电站 使用硅橡胶涂料来 提高变电站的 防污能力(上集) dianliu

相同绝缘子在雨季时的泄漏电流。

变电站设置也是一个影响变电站防污工作的问题。在希 腊,不选择带电清洗的清洁方式,因此变电站设置必须 保证避免严重的电力事故,从而使可靠性达到一个高水 平。在希腊通常是利用多母线系统和分段开关来达到以 上所述的要求。 最后,如果预期的污秽问题是严重和不可避免的,那 么 封闭式变电站建设应予以考虑。例如,在克里特岛内, 大多数150kV/20kV变电站是部分封闭的,仅仅只有 150kV侧暴露在户外环境中。除此之外,一个特别典型 的66kV空气绝缘变电站现在是完全封闭的(见图二)。
总之,清洁绝缘子的确是一种确保污秽条件下变电站正 常运行的方法,但是选择清洁的最佳时间是很苛刻的 (这只是一种被动的维护方法,而不是一种预防性的措 施)。清洁绝缘子所有的相关费用都必须计算,特别是 当清洁措施无法带电进行的时候。 由于这些原因,更先进的做法旨在改善污秽绝缘子的表 面特性。目前存在不同类型的涂料,但是最普遍的两种 涂料是硅脂和室温硫化硅橡胶涂料。它们的使用构成了 一种预防性措施,因为它们可以在电力部门认为方便的 时候实施。在它们的使用寿命中,这些涂料能够抑制污 秽的影响,并消除由污秽带来的任何绝缘问题。 上面的两种涂料,都可以形成一个憎水性的表面来阻止 导电污秽物形成的表面膜。这两种涂料的主要区别是: 憎水性表面的持续时间不同以及污秽物与涂料作用机理 的不同。 对于硅脂涂料,所有的污秽物都会沉淀到硅脂的内 部,因此,绝缘子表面能保持清洁。但是,这个过程 表明该涂料会有一个饱和点,即达到一定程度后便无 法再容纳更多的污秽物,这一点标志着涂料工作寿命 的终结,在这个时候硅脂必须被清除。否则,就会出 现一定的风险,即会出现比没有硅脂涂料的绝缘子更 为严重的污秽事故。 在克里特岛,经验表明硅脂涂层的平均寿命大约只有6个 月。因此采用它们以后每年必须进行两次清除——这限 制了其大规模的应用,并限制它只能用于特别需要进行 防污处理的设备。 憎水性表面也是室温硫化硅橡胶涂料的主要特性。但
在这两种情况下,影响绝缘子的环境问题是有限的。 不过,在封闭式变电站中,有必要采取一些控制内部 环境的措施,因为会出现一些不希望出现的现象,比 方说凝结。 一个从一开始就能完全抵抗外界环境影响的变电站是安 装了GIS的变电站(即完全封闭在六氟化硫气体中)。 这种变电站完全消除了污秽的可能性,而且也节省了空 间,但是也出现了一些其他的问题,例如变电站的维护 程序和安装费用。目前,在克里特岛上的Atherinolakos 发电厂有一个150kV的GIS变电站。第二个GIS变电站正在 建设中。 现有变电站的防污 对于已经运行的变电站设备,为了采用如表1所示的防污 措施,其投入的资金可能是相当可观的。因此,必须找 到其他措施来改进现有绝缘子的绝缘性能。 第一项工作是清洁被污秽的绝缘子。在这方面存在很多 不同的清洁方法(见表2),而选择不同的清洁方法要根 据实际情况,例如,要清洁的绝缘子的数量,要清除的 污染物的性质,它们可能产生的副产品以及相应的施工 费用。当污秽绝缘子彼此接近时,实施这些方法也变得 很容易。 对于所有这些不同的清洁方法,关键因素之一是最佳清 洁时间的选择。这通常是一个根据经验视当地运行条件 而定的参数。如果清洗进行的比需要的时间早,那么在 相对较短的时间内,仍然可能产生污秽物的严重积聚, 因此污秽的问题仍然存在。另一方面,清洁被延迟的时 间越长,污秽引发故障的可能性越高。 通常这种清洁方法会带来很高的费用,特别是清洁工作不能带电进行时。在这种情况下,需要中断电力供应。 这就降低了系统运行的可靠性(因为一部分变电站退出 了运行),同时因为中断了大量用户的电力供应,也造 成了经济损失。
值得一提的是,升压变电站的损失就更加严重了。例 如,由于供电的中断,一个或更多的发电厂要退出运行 几个小时。在Linoperamata就有这样的例子,在过去的 几年里,这些变电站都需要清洁,而且每年夏天至少要 清洁两次。 此外,绝缘子应该是在低负荷时进行清洁(例如在晚上 或清晨),同时也需要考虑总的工作时间。
总之,清洁绝缘子的确是一种确保污秽条件下变电站正 常运行的方法,但是选择清洁的最佳时间是很苛刻的 (这只是一种被动的维护方法,而不是一种预防性的措 施)。清洁绝缘子所有的相关费用都必须计算,特别是 当清洁措施无法带电进行的时候。 由于这些原因,更先进的做法旨在改善污秽绝缘子的表 面特性。目前存在不同类型的涂料,但是最普遍的两种 涂料是硅脂和室温硫化硅橡胶涂料。它们的使用构成了 一种预防性措施,因为它们可以在电力部门认为方便的 时候实施。在它们的使用寿命中,这些涂料能够抑制污 秽的影响,并消除由污秽带来的任何绝缘问题。 上面的两种涂料,都可以形成一个憎水性的表面来阻止 导电污秽物形成的表面膜。这两种涂料的主要区别是: 憎水性表面的持续时间不同以及污秽物与涂料作用机理 的不同。 对于硅脂涂料,所有的污秽物都会沉淀到硅脂的内 部,因此,绝缘子表面能保持清洁。但是,这个过程 表明该涂料会有一个饱和点,即达到一定程度后便无 法再容纳更多的污秽物,这一点标志着涂料工作寿命 的终结,在这个时候硅脂必须被清除。否则,就会出 现一定的风险,即会出现比没有硅脂涂料的绝缘子更 为严重的污秽事故。 在克里特岛,经验表明硅脂涂层的平均寿命大约只有6个 月。因此采用它们以后每年必须进行两次清除——这限 制了其大规模的应用,并限制它只能用于特别需要进行 防污处理的设备。 憎水性表面也是室温硫化硅橡胶涂料的主要特性。但是,不象硅脂涂料,它不能使污秽物沉淀进入其内部, 而取而代之的是憎水性的迁移能力,因此,虽然污秽层 还存在(即污秽没有进入涂料的内部),但是涂料的憎 水性能够透过污秽层传递到污秽层的表面,使污秽层也 具有憎水性。因为污秽层仍然处于绝缘子表面,所以这 种涂料仍然适合于各种清洁方式,例如雨水冲洗。而且 也不会出现象硅脂涂料那样的饱和问题。所以相对于硅 脂涂料,RTV硅涂料有了很大的改进。其工作寿命大大延 长至5年以上,有些甚至能超过10年。
(下集将在下周发布)

分享至:

Related Posts

« »

INMR主要的广告商包括且不限于:

Taiguang