MENU
电晕: 复合绝缘的无声杀手
ADVERTISEMENT
inmr adv CTC

电晕: 复合绝缘的无声杀手

August 21, 2015 • Columns, Ravi's Column, 最近文章汇总

电晕导致绝缘破坏,这是由来已久的事实。有 关电晕的许多关键问题至今还没有被完全认 识且仍然处于研究之中。这包括造成绝缘效果降低 的电晕强度和持续时间,还包括最合适的测试方法 以及设计有实用价值的加速试验来预测在电晕条件 下绝缘材料的现场特性。 日冕是日全食发生时在太阳周围可见的冠状物或圆 环。电气工程师借用这个词描述处于强电场下导体 附近发生的发光现象。这种发光现象是随着气体的 电离而从电场获得能量的电子返回其初始稳态时发 光造成的。因为这种放电没有贯穿两个电极间的整 个空间,所以电晕有时也称作局部放电。电晕只在 电极附近出现是因为两电极间的绝缘阻止电离进一 步的发展,而且随着与电晕电极距离的增大,不断 衰减的电场也不能维持电离作用。 对于复合绝缘子,电晕产生于金具、绝缘材料 内部的气隙或界面缺陷。这种电晕产生的大多 数光波的波长小于400nm,因此同属紫外线波 长范围。而多数的太阳辐射在可见光范围之内 (400-700nm),更短波长的光被地球的臭氧层 所吸收。事实上,电晕光谱中紫外线波段的峰值与 太阳光谱的峰值相当甚至更高。相对于太阳辐射, 电晕产生的紫外线更易使聚合物材料老化,尤其是 当电晕靠近这些材料时。 电晕把稳定态的氧分子(O2)分裂成两个原 子团,这些原子团又与氧分子结合生成臭氧 (O3)。臭氧会侵蚀弹性材料的不饱和(即二键 和三键)部分从而引起材料开裂,这通常出现在 橡胶轮胎、垫圈和密封材料上。只要微量的臭氧 (即使是百万分之一)就足以导致材料开裂,但 是所需时间取决于材料的结构。虽然大多数新橡 胶材料经过了稳定处理,如果臭氧聚集量足够的 话,它们还是会遭受臭氧侵蚀。 在受潮时(如:环境湿度、露水、雾或表面的水 分),电晕还会产生酸性物质,包括有机酸(草 酸)和无机酸(硝酸)。这些酸也能使聚合物绝缘 破坏,这取决于酸的集聚量(p H 值)。 电晕甚至在绝缘材料上“钻”孔,即绝缘材料的破 坏不仅是由臭氧的化学侵蚀导致的。例如,研究者 已经计算出了放电头部的温度,并证明当温度足够 高时,甚至能引起无机材料如云母的“蒸发”。当 然,这需要不断的对同一位置的放电,就像水的冲 击一样。还可能像喷砂处理一样的机械撞击,这是 对材料的重复放电所引起的。事实上,单一的物理
现象就能同时引发如此多样的绝缘材料的破坏,这 确实令人惊奇。 现实中人们很难看见或听到电晕(至少不借助专 业设备是不可能的)。因为绝缘破坏是在分子层次 引发的,带有强化学键的无机电介质,如陶瓷或玻 璃,相对于聚合物来说能更好地防止老化。但是不 能由此认为电晕最终会影响到高压输电线复合绝缘 子的使用寿命。这是因为电晕可以通过绝缘子的优 良设计和制造工艺而减弱甚至完全消除其影响。但 是,也必须认识到,如果套管上经常有电晕,这种 绝缘子的使用寿命也会受到影响。 为了弄清真相,最近在这个专题研究项目的地 面观测中,用电晕照相机和双筒望远镜来观测 115kV、230kV和500kV电压等级复合绝缘子 的电晕现象。在2 3 0 k V 的几个杆塔上安装了复 合绝缘子,对这些绝缘子每间隔一个杆塔安装均 压环。1 1 5 k V 的绝缘子上没有安装均压环,而 500kV的绝缘子在导线侧和接地金具侧都安装了均 压环。 鉴于使用区域的干燥环境,这个项目决定不更换没 有均压环的2 3 0 k V 绝缘子。这可以提供对复合绝 缘子电晕效应的比较性研究,因为其它所有的因素 (即设计、材质、生产工艺、位置和系统电压)是 一样的。这些绝缘子 (很多已经使用了超过25年 ) 上观察到的电晕是偶尔发生的,并由金具引发。 被观察的230kV绝缘子中,包含了三代不同的复合 绝缘子制造技术。为了进一步的观察,将一些绝缘 子卸下,发现在不带均压环的绝缘子中,最靠近导 线侧出现由轻到重的硬化、开裂和退色等变化。这 些绝缘子明显已经接近其使用年限,在雨水较多的 地方绝缘已经破坏。而安装了均压环的绝缘子无一 表现出老化的迹象。 这项研究证明,对于复合绝缘子,均压环的设计和 需求取决于电压等级和安装位置。另外,对于处于 特殊位置(如:严重污染、高海拔、高湿度)的绝 缘子,宜在2 3 0 k V 以下的导线侧安装均压环。而目 前的观点认为2 3 0 k V 以下电压等级的绝缘子是不需 要安装均压环的。在这种情况下,采用一系列材料 和工艺制造的优质绝缘子以及其安装位置决定了复 合绝缘子的使用寿命。
Prof. Ravi S. Gorur

分享至:

Related Posts

« »

INMR主要的广告商包括且不限于:

Taiguang