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套管和电缆附件成为INMR会议关注的焦点

February 22, 2017 • Bushings, Columns, From Research View, 最近文章汇总

回忆曾经在韩国首尔召开的INMR国际会议上,把新 的焦点集中在两个与绝缘子密切相关的关键 部件上,它们是套管和电缆附件。
这些设备带有将电压和电流导入的内置部件。因此, 与线路绝缘子和避雷器不同的是,除了满足严格的 温度和机械性能的要求外,这些设备还必须处理内 部和外部的电场分布。事实上,其主绝缘内部以及护 套表面存在的电场综合了切向和法向分量。这就对 场强的控制提出了特殊要求,可以通过多种方法控 制电场,以满足所要求的抗闪络水平。
本专栏中,我将向读者提供一些当年会议的信息重 点。会议中,套管技术发展专题组讨论了套管技术近 来的发展以及未来的趋势。多名套管设计和制造专 家在会上发了言。
在最高电压水平下,控制电场最有效的方法一直 是交流情况下的电容控制或直流情况下的电阻控 制。ABB的Ralf Hartings回顾了用于超高压(EHV)和 特 高 压( U H V )套 管 的 生 产 技 术 ,采 用 电 容 式 控 制 电 场,重点强调了,套管主 绝缘中,高的质量保证在电 场控制方面起着关键作用。
上个世纪初首次引入了将金属均压极板插入套管内 绝 缘 的 方 法 。从 那 时 起 ,套 管 技 术 一 直 在 进 化 ,绝 缘 系 统 从 基 于 树 脂 粘 结 纸( R B P ),发 展 到 仍 然 在 普 遍 使 用 的 油 浸 纸( O I P )设 计 ,再 到 最 新 式 的 树 脂 浸 纸 (RIP)芯子的干式套管。传统上,一直使用瓷作为外绝 缘材料。但是最近,聚合物护套在一些场合的应用中 快速占据了重要的位置,例如在严重污染或地震高 发区。值得注意的是,电缆附件的发展也经历了同样 的变革,现在该领域的最新技术是,在内部和外部绝 缘以及电场控制元件上仅使用聚合物材料。 RHM Technologies的Eric Euvrard对Hartings的发 言做了引人注目的补充。他讨论了另外一个不同的干 式套管系列,这种套管基于玻璃纤维浸渍绝缘芯子, 芯子上带有直接模压的硅橡胶护套。虽然用在非常高 电压等级的这种套管还没有问世,这种解决方案似乎 为某些套管用户提供了经济又可靠的替代品。
现在,让我们回到树脂浸纸型套管内部绝缘的话题 上。这种技术有几个优点,作为浸渍介质的固化环氧 树脂能使绝缘系统在整个运行寿命期内保持干燥, 这就提供了一个有利于环境的解决方案,而且重量 较轻(例如,重量减 少可达50%),机械强度高,耐热
和阻燃性能好。由于这种技术维护成本低,安装速度 快 ,运 行 性 能 优 越 和 易 存 放 ,为 用 户 带 来 了 直 接 的 经 济效益。
制造树脂浸纸套管的主要挑战是确保绝缘芯子无任 何瑕疵。当前,要求在材料科学领域具有很强的能力, 确保达到所要求的机械性能、尺寸稳定性和耐热耐化 学腐蚀性。除了这些因素以外,必须具有低介电损耗 和无局部放电性能,确保运行中的额外蚀损裕度,即 使在两倍的额定运行电压下也必须达到这一点。
在一系列不同的制造环节中,所有上述指标都必须 达到,在最高电压的情况下,制造环节中需要处理的 绝缘体可以重达几吨。一个负责树脂浸纸套管生产 的工程师评论说“一旦设计完成,技术就集中在生 产过程中的各种化学反应,包括加热、真空干燥和浸 渍。对所有这些进行精确的控制是成功的关键”。在 这方面,ABB的生产工艺控制专家Krzysztof Kasza 展示了如何用计算机辅助模拟来确保干燥和浸透的 质量。
Alstom的Giovanni Testin也在会议上发了言。他介 绍了新研发的填充压缩SF6气体的套管试验结果,用 于±800 kV高压直流的安装。在该套管中,采用了类 似于高压直流换流和变压器设计中使用的内电极的 方法,达到了对电场的控制。
这一应用的特别之处是,套管的护套将超过10m, 要确保其达到规定的机械强度和抗震能力,只能使 用 复 合 绝 缘 子 技 术 才 能 得 以 实 现 。同 样 ,据 报 道 ,尽 管在电压水平低很多的情况下,墨西哥的电业部门 CFE目前仍然在评估用于该国地震高发区变电站的 230 kV复合外套套管的抗震性能。
因为内绝缘的质量在保证套管的正常功能和运行寿 命方面起着主导作用,开发健全可靠的诊断工具也是 一 个 重 要 课 题 。会 议 结 束 之 前 ,美 国 M e g g e r 公 司 的 Matz Ohlén介绍了一种方法,这种方法以测量宽频 带范围内介电的损耗为基础。有关这方面的更多信 息,我将在今后的专栏里介绍。
Prof. Stanislaw Gubanski
Chalmers University of Technology  

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