500kV复合套管加装防污闪辅助伞裙技术研究

摘 要：发电厂升压站和输电系统变电站运行的复合套管在快速积污受潮，如脏雨、脏雪等气象条件下，其防污安全裕度小，甚至出现闪络。研制设计特殊的伞裙结构，采用增爬裙技术可显著提高复合套管的防污能力，并在500kV复合CT套管上应用取得良好效果。

关键词：首例 等径复合绝缘 伞裙 增爬 绝缘 防污闪

中图分类号：TM216 文献标识码：A 文章編号：1003-9082（2019）03-0-02

引言

大唐国际托克托发电有限责任公司作为“西电东送”北通道之一，托克托火电工程是国家“十五”计划重点建设项目，计划装机容量10台600MW机组，分五期建设，采用点对网直送首都经济圈的输电方式。500kV升压站于2003年投入运行，并列有8台600MW机组（以发电机-变压器组单元方式接入升压站）、4条500kV输出线路和两台联络变压器。4条输出线路送至浑源开闭所，供京津唐地区用电；两台联络变压器为自耦变压器，220kV侧接至托电220kV变电站，为全厂发电机组提供备用电源。

为保证500kV升压站和220kV变电站电瓷设备的运行安全，瓷柱绝缘子投运之前涂敷了RTV/PRTV防污闪涂料，设备运行正常、稳定，实现了污秽条件和潮湿条件下的安全运行。近年来气候变化较大，复杂气象条件增多，脏污的雨水、降雪的情况屡屡出现，这就导致绝缘设备表面快速积污。站内500kV和220kV CT为复合硅橡胶套管，其伞裙为等径设计，伸出短、伞间距较小，抗脏污的雨水、雪水等污液能力低，存在发生污闪的潜在危害。因此，提升500kV和220kV CT复合硅橡胶套管的耐污闪能力和安全裕度成为了研究课题。

一、输变电设备防污闪的措施

输变电设备防污闪等相关的技术措施一直是在研究和发展中，主要采取的办法介绍如下：

1.水冲洗或人工清污法

人工清扫去污，一般在停电的状态下进行，该法存在清扫后维护时间短、清污难以彻底、劳动强度大、效率低等问题，该法已不作为防污闪的主要措施。

水冲洗清污，分为停电水冲洗和带电水冲洗两种工艺，需要有专业化的水冲洗设备和技术队伍，停电水冲洗的措施已基本不采用，带电水冲洗还有应用，但冲洗后维护期短。

2.更换大爬距设备

在输电线路上增加绝缘子的片数，增大爬距；在变电站更换使用大爬距支柱或套管设备，从而达到防污闪的目的。该法在设计时纳入，如在运行中更换，将造成投资的大幅度增加和浪费；并且，由于制造技术原因，部分变电设备尚无法满足重污秽或极重污秽环境运行的需要。

3.RTV/PRTV涂料、复合绝缘子

在绝缘子上喷涂RTV硅橡胶/PRTV氟硅橡胶涂料，使绝缘子表面覆盖憎水涂层，改善绝缘子的表面性能，获得憎水性及憎水迁移特性来达到防污闪的目的。在架空输电线路上的悬式绝缘子采用了复合绝缘子替代瓷或玻璃绝缘子来解决污闪问题。RTV/PRTV涂料和复合绝缘子都获得了广泛应用。

4.增爬伞裙法

在绝缘子外部构型的基础上，采用添加物扩大绝缘子的部分伞裙，通过增加绝缘子伞径的外沿来达到增爬的目的。

增大爬距的研究与实践工作，自上世纪50年代开始就已展开。最早的木型托盘增爬法就是其中的一种，在绝缘子上固定木质材料的托盘，并在托盘上涂刷防锈漆，现早已淘汰。又出现过环氧树脂盘法，它的原理同木盘法一样，只不过材料是采用了环氧树脂，这是70年代的做法，也未再使用。热缩爬距增长器在90年代得到应用，在绝缘子上收缩热缩型爬距增长器，形成伞裙或大伞帽，它的防污效果明显，但在施工时需要拆卸或拆装绝缘子、并动火热缩，使用十分不便。

硅橡胶增爬裙法，采用比热缩塑料更好的硅橡胶材料，制成圆锥台形的伞边形状，并预留纵向开口，安装时只需围上，锁好扣合，并用胶粘剂胶合即可。该技术产品重量轻，材料表面的憎水性好，增爬效果显著。

二、复合CT套管防污技术选择

以硅橡胶为护套的复合CT套管在常规运行状态下，其耐污闪能力较强。

GB/T26218.1-2010《污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定第1部分：定义、信息和一般原则》以及Q/GDW152-2006《高压架空线路和变电站污区分级与外绝缘选择标准》对污秽度（SPS）的评价、分级及外绝缘选择，是通过一个相当长周期（如1～3年）来确定的。常规情况下，绝缘子表面的污秽经过一个相对较长的过程逐渐积累获得，我们把这样的过程称着“缓慢积污”。当复合CT套管表面发生缓慢积污，污秽可从硅橡胶护套上逐步获得憎水迁移性，即使环境变得潮湿，其外绝缘仍然可维持在较高水平，有较强的耐污闪能力。

近年来复杂气象条件频繁发生，大气中PM10、PM2.5的含量增高，又通过降雨或降雪将悬浮的污秽降落下来，形成脏污的雨或脏污的雪。当脏污的雨或雪降落到复合CT套管表面，就形成了其表面的“快速积污”，并在积污的同时，脏污的雨或雪又提供了潮湿条件，甚至存在产生污液流的可能性。500kV和220kV CT复合硅橡胶套管的伞裙为等径设计，伸出短、伞间距较小，当脏污的降雨或降雪等快速积污并受潮条件下，极有可能发生污闪（或雨闪、雪闪）事故，一旦发生事故，将会造成严重的经济和社会影响。

针对复合CT套管的特点和防止快速积污的需要，我们选择了在套管外加装增爬伞裙的技术方案。即在套管外部构型的基础上，通过技术手段增加套管部分伞裙的外圆直径，增加外绝缘爬距，并形成大小伞结构，提升其防污闪、防雨闪和雪闪的能力，提高设备运行的可靠性。

三、增爬裙的设计与制造

1.增爬裙的结构设计

500kV和220kV CT复合硅橡胶套管的护套和伞裙为柔软的弹性体，其伞沿不同于玻璃或瓷的伞形，伸出尺寸小，缺乏刚性伞裙的承载力。

在经过多种设计方案的比选论证和模拟实验后，设计人员设计出了一种带伞勃的增爬伞裙结构，解决了复合CT套管伞裙的安装问题。如图1为在瓷设备上使用的普通增爬伞裙，其合围形成圆锥台，直接固定在设备瓷裙上；图2为本项目研究设计的专用增爬伞裙，合围所形成的是圆筒和圆锥台的结合体，在复合CT套管上受力固定面为圆筒段与套管护套的结合，不依靠圆锥台承载负荷。

2.材料的选择

增爬裙的应用，将与500kV和220kV CT复合硅橡胶套管形成一体，成为设备的一部分。选用硅橡胶作为增爬裙的材料是设计人员最初的想法，在相关实验发现，硅橡胶所制作的专用增爬裙单点测试的形变位移量大，模拟积雪等自清洁能力不足。经过反复论证，将材料修改为氟硅橡胶就完全满足设计要求。氟硅橡胶具有物理强度高，电气绝缘性能优异，耐腐蚀、耐油、耐老化，憎水性和自洁性。材料性能见表1.

3.增爬裙的试制

在完成结构设计及材料选型后，由技术人员测绘复合CT套管的相关尺寸，并制作仿真模型，设计加工专用增爬裙的成型模具。经反复探索实验确定了工艺参数、试制出复合CT套管专用增爬裙，其各项技术性能满足设计要求。

四、复合CT套管增爬裙的应用

2011年7月至9月，在托电500kV升压站复合CT套管加装了所设计开发的专用增爬裙，经历了秋冬以来的污秽和几次脏雨、脏雪考察，消除了该类特殊的积污条件下复合CT套管的放电声。运行后的复合CT套管增爬裙构型无变化，尺寸稳定，形成了防污可靠性高的大小伞结构。220kV变电站复合CT套管也纳入了加装专用增爬裙计划。如图3、图4为500kV升压站复合CT套管安装增爬裙前后的图片。

小结

随着我国国民经济的飞速发展，各行各业对电力的需求越来越大，气候变化加剧，环境质量一时难以好转，瓷（或玻璃）绝缘子和复合套管都需要进一步增加防污措施，加装增爬伞裙是一项有效的技术措施。

本项目研制设计了专用于复合CT套管的增爬裙，增爬结构科学合理，增爬防污效果显著。该增爬裙技术还可应用于其它复合绝缘设备的增加爬距和改变伞型结构，对运行的复合绝缘设备改造有积极意义。

参考文献

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作者介绍：王立平（1980.03.08），男，工程师，毕业于东北电力大学电气工程及其自动化专业。