新型复合绝缘子憎水测试装置的应用

摘要：新型绝缘子的憎水测试装置的应用实现对变电站和输电线路防污闪的有效监测与状态评估，实现便捷、快速、准确检测复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的憎水性，保证电力系统的安全可靠运行。

关键词：绝缘子;憎水性;防污闪

0引言

我国在二十世纪八十年代初期开始使用复合绝缘子，随着技术研发日渐成熟九十年代初期复合绝缘子被大量引入华东、华北、东北等地区电网。运行数据表明，复合绝缘子在大面积污闪事故中表现出良好的低故障率。运行经验同时显示：复合绝缘子防污闪能力强并不等于其可以杜绝污闪事故。复合绝缘子良好的防污闪能力同样要依赖于合理的外绝缘配置。复合绝缘子外绝缘配置在很大程度上则要建立在完善的污闪试验方法和对复合绝缘子憎水性、污闪特性及相关机理的深入认识基础之上。

1新型复合绝缘子憎水测试装置应用背景

乌海市是内蒙古自治区西部一座以煤炭和化工产业为主的工业城市，其周边的工业园区是全国电石、硅铁等高载能产品的重要产地，年产量位居世界第一。高载能工业在生产过程中，向大气中排放了大量废气、粉尘，极大的影响了乌海地区的空气质量。据统计乌海电业局78%的变电站与各高载能企业排放出的污染物直线距离不足1公里，大量成分复杂的粉尘长时间沉积于户外输变电设备表面，在遇有雨、雪、雾等潮湿天气时，极易发生污闪故障。

为了避免设备污闪事故发生，乌海电业局在输电线路上采用大爬距复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料;在变电站内户外电气设备外绝缘瓷套及耐张绝缘子串上采用喷涂RTV、PRTV防污闪涂料等防污技术手段，取得了良好的效果。运行情况表明复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的憎水性和憎水迁移速度并不总是保持在最佳状态，实践证明随着运行时间的延长，绝缘子表面的憎水性会因材料的老化而丧失，憎水迁移速度也会减慢;潮湿和放电的共同作用会促使绝缘子的憎水性丧失;不同的污秽成分和污秽量也造成憎水性和憎水迁移性能的差异，直接影响输变电设备的防污闪性能，甚至威胁系统的安全运行。因此，对运行中的复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的憎水性进行检测是十分必要的。

乌海电业局每年都要对线路复合绝缘子和站内RTV、PRTV防污闪涂料开展憎水性测试，常规测试手段存在如下缺点：（1）测试必须在设备或线路停电时才能进行，这样既增加了设备停电时间，同时使测试工作受运行方式影响很大。在缺乏备用间隔的变电站内，设备不停电时不能开展测试工作，无法实时掌握设备憎水性情况;（2）测试、分析费时费力，且测试结果与测试人员技术水平有很大关系，测试人员对比分析不到位，很容易造成设备憎水性的判断失误;（3）对历年的测试结果没有统一的对比分析系统，无法详细总结和掌握整体防污技术的实施情况。

本文主要介绍一种新型复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的憎水性检测装置。该装置解决了复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的憎水性必须停电测试的缺点，完全能够带电测试，减少设备停电、实现了运行人员能够随时掌握设备外绝缘的污秽情况。

2新型复合绝缘子憎水测试装置

2.1工作原理

该设备将信息采集应用于模块控制技术，并采用先进的数字图像处理技术，通过提取憎水性图片的信息熵、种子率、频谱幅值均值等灰度信息，水珠或水迹的形状系数和面积百分比等，对复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的的憎水性状态进行准确判断，具有极高的可靠性和安全性。采取经验与科学判断相结合，在塔上，对靠近接地侧的1～3个绝缘子伞裙进行自动定量定时喷射水雾，同时采用自动图像拍摄装置对喷水后的复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的伞群进行图像拍摄;然后将拍摄到的数码图像输入到便携式微型计算机中，用专用分析软件进行分析，根据喷到设备表面的水滴形状，采用喷水分级法（HC分级法），用数码图像和憎水性标准图像进行比较分析，判断复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的的憎水性能。

2.2硅橡胶憎水性的基本原理

硅橡胶材料中的憎水性小分子聚合物的挥发性使复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的具有优良的耐污闪、湿闪性能。同时也说明硅橡胶复合绝緣子和RTV、PRTV防污闪涂料的存在的憎水性变弱和消失等问题是电网安全运行的一重大隐患。实践表明，现有检测标准和试验方法对控制入网复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的的质量，确保电网安全可靠运行，起到了重要作用。

复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的憎水性机理是高温硫化硅橡胶聚二甲基硅氧烷分子组成使得硅橡胶表现出优异的憎水性。运行一段时间复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的表面积污后，由于硅橡胶主链的包裹作用以及本体中小分子物质向污层表面的迁出，其憎水性可以迁移到污层表面。

2.3复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的憎水等级检测的方法

由于复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的绝缘材料硅橡胶优异的憎水性和憎水迁移性使其具有良好的耐污闪性能。但是实践证明，随着运行时间的延长，由于老化、放电以及污秽潮湿等综合因素的影响，硅橡胶复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的表面的憎水性会发生下降甚至丧失;复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的憎水性和迁移性的下降将影响其耐污闪性能，甚至威胁电力系统的安全运行。近年来，国内外专家相继对复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的憎水等级评判方法进行了研究，归纳起来，复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的憎水等级检测的方法主要包括：静态接触角法、表面张力法、喷水分级法。

3应用情况

乌海电网采用500kV与220kV电磁环网供电方式。以500kV乌海站—220kV海勃湾发电厂—220kV卧龙岗站—220kV黄河站—220kV纳林站—220kV伊和站—220kV金沙湾站—220kV祥和站—500kV千里山站—500kV乌海站环网运行。

截止到2020年底，乌海地区电网直接管辖已投运的220kV线路57条，总长度895.94km。直接管辖已投运的110kV线路68条，总长度587.507Km。直接管辖已投运的35kV线路22条，总长度150.509km。以上各电压等级线路共147条（不包括高载能线路），合计长度1633.956km。

截止到2020年底，乌海地区电网共投运直辖220kV变电站12座，主变27台，变电总容量4800MVA，共投运直辖110kV变电站25座，主变52台（含顺达站3、4号主变），变电总容量2578.5MVA（含顺达站3、4号主变的容量），共投运直辖35kV变电站5座，主变10台，变电总容量130.05MVA。

经过电网污闪事故情况分析：电网污闪事故时有发生，使变电站、输电线路部分或全部停电，乌海电网大多以高载能用户为主，发生事故将造成巨大经济损失和社会影响。运行实践表明，通过对复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的在线检测，可及时有效发现故障隐患绝缘子，及时退出运行，为电网的安全运行提供可靠的在线检测手段。

4结论和建议

复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的憎水性检测与性能评估方法，不仅对保证乌海电业局变电站及高压输电线路安全可靠运行具有重要意义，同时也是复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的应用研究的重要发展方向，将为电网的复合绝缘子和RTV、PRTV防污闪涂料的运行与维护提供重要的指导意义。项目研究成果的应用不仅具有重大的经济价值，也具有广泛深远的社会效益。

参考文献

[1]《电力系统设计手册》，电力工业部电力规划设计总院编，中国电力出版社（北京三里河6号）1998年6月第一版.

[2]《电力网及电力系统》，西安电力学校主编，电力工业出版社1980.

[3]李晓明，牛久刚，王磊，金兆鑫.硅橡胶复合绝缘子伞裙表面腐蚀特性的研究[J].有机硅材料，2019，33（3）：184-187.

作者简介

韩丹（1976-），女，内蒙古人，助理工程师，毕业于华北电力大学。现从事物资计划采购工作。