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非瓷套管在墨西哥污秽和地震区的应用经验
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非瓷套管在墨西哥污秽和地震区的应用经验

March 10, 2016 • Bushings, Weekly Article, 最近文章汇总

复合绝缘子在墨西哥的首次应用始于上世纪九十年代中期,最初的应用局限于存在污秽问题地区的输电线路上。通过对运行经验的不断积累,最终制定了墨西哥高压线路复合绝缘子的国家标准。然而,由于缺乏足够的当地运行经验,聚合物外套在变电站设备中的应用,例如套管、避雷器和电站支柱绝缘子仍有待于在墨西哥进行标准化。 为了获得复合绝缘子技术在墨西哥变电站中的运行经验,几年前,复合套管安装在了严重污 秽环境中运行的 230 kV 断路器上。随后, 使 用了诸如电晕、电场分布、泄漏电流和憎水性测量的检查方法,对上述套管以及四年前在已知具有重度工业和沿海污秽的地震区安 装的 230 kV 复合套管进行性能评定。本文由墨西哥国家电力研究院 ( IIE ) Ruben  Sáldivar-Guerrero以及来自联邦电力委员会(CFE)变电站部门的工作人员撰写,回顾了他们的研究和发现。 引言 和传统的瓷外套相比,因其具有特定的优势,复合外套组件,例如套管在世界范围内得到了快速的增长。复合外套的重量轻得多、但却具有非常高的机械强度和表面的憎水性,综合起来使其成为了应用在严重污秽以及高地震风险区域的理想组件。
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图一: 墨西哥的地震区。过去的80年间, A区没有发生过重大地震活动,D区曾发生过最强烈的地震,而B区和C区是处于两种 极端情况之间的区域。

  遗憾的是,在墨西哥,最初的复合绝缘子技术的运行经验并不理想。复合绝缘子的使用始于上世纪八十年代,当时,在墨西哥的西部架设了第一条配置了这种绝缘子的架空线路。因其外套的机械强度差,以及抗紫外线的能力低,这些绝缘子甚至在线路投 运之前就遭遇了缺陷和故障。由于这段经历,非瓷绝缘多年来在墨西哥的户外应用基本上是被禁止的。 随后,1995年10月和2003年1月,分别发生了7.9和7.6级的两次强地震,波及到了科利马(Colima)海岸地区,这是一个高地震活动区,而且抵御诸如赤道风暴和飓风等气候问题的能力很脆弱。 Manzanillo I和II是两个位于科利马海岸线上的大型发电站。它们之间有六台发电机组,发出的电力供应四条 400 kV 输电线、一条 230 kV 线路和五个变电站,总容量为3,747 MVA。最近的地震强 度对开关、变压器套管和其它设备造成了严重破坏,由于瓷的耐震性能差,很多设备被毁坏。  
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最近的地震对墨西哥变电站造成了大范围的损坏。

  除 了 频 发 地 震 的 威 胁 以 外, Manzanillo I 和 II 还受到了海洋污秽以及当地燃烧矿石燃料的影响,它们的共同作用对设备外部绝缘,如套管的性能造成了影响。 为了防止污闪和运行中断,对墨西哥的国家标准进行了修改,允许在这种环境中运行的变压器上使用非瓷套管。随后,这个标准还扩大到高地震活动和重污秽区所有的变电站设备以及移动的变电站设备中。 在这种应用环境中,与瓷外套相比,硅橡胶外套被认为是更好的选择,因为 它具有优异的抗污性能、较低的惰性以及较高的柔性,同瓷材料相比,其重量大约减少十分之九。 因此,Manzanillo变电站进行了一个研究项目,将以前安装在该变电站十台电力变压器上的瓷套管,全部替换为硅橡胶复合外套的组件。然后,使用诊断工具,例如测量接触角和表面电阻率,密切监视这些新套管的表面。    
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由于污秽物的堆积,科利马变电站需要定期进行带电清洗。

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配置了硅橡胶套管的Manzanillo 400/230 kV 变压器。

                      自从2003年安装之后,这些新套管展现出了优异的运行性能。而且,尽管发生了污秽层的堆积,硅橡胶外套一直保持着憎水性。这意味着,在以前瓷套管的情况下,必须七个月进行一次的带电定期清洗,可以减少到一年以上才清洗一次。 随后,Manzanillo的400 kV空气绝缘变电站被一个GIS所取代,总数为21个的硅橡胶套管与输电线相互连接,这使其成为墨西哥使用硅橡胶套管的最大安装规模。
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安装在Cerro Prieto的230 kV外壳接地断路器上的 非瓷套管。

 
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图一:沿着与进线相连的非瓷套管的电场分布。

                    在墨西哥应用非瓷套管技术的下一步,是调查在当地苛刻的运行条件下,硅橡胶套管的良好性能能够保持多长时间,换言之,它们的寿命期望值有多长。带着这一问题,CFE启动了一个项目,在另外一个具有与Manzanillo同样运行条件的变电站内,安装了类似的非瓷套管。 试验方法 Mexicali位于与Manzanillo同一个地震区内,在Mexicali的Cerro Prieto发电厂一个230 kV的外壳接地断路器上,安装了两个非瓷套管。  
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图二:a)可以看到电晕对连接到线路上的非瓷套管的线路金具产生的影响。 B)夜间有同样的图像。

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