500 kV主变系统检修中PRTV涂料应用效果探讨

崔程鹏

(广东红海湾发电有限公司，广东 汕尾 516600)

在电力系统中，主变压器(以下简称主变)、输电线路等户外设备承担了输变电能的重要作用，但由于运行年限增加、早期绝缘老化以及环境污染等原因，绝缘子、套管等部位在潮湿污秽环境中表面易积附脏污，形成近似半导体层的湿润导电膜，使泄漏电流增大并引起绝缘材料发热，损伤绝缘性能。长期运行下产生绝缘薄弱点，继而引发局部放电，严重者可能发展成贯穿性污闪，最终导致线路跳闸、主变失电等故障，威胁系统的安全稳定运行。

1 PRTV涂料及其主要技术特性

从维护角度来讲，在设备检修时加强绝缘是保证其投运后安全运行的关键。目前持久性室温硫化硅橡胶(permanent room temperature vulcanized silicone rubber,PRTV)作为一种电力设备外绝缘用就地成型防污闪复合涂料，已逐渐在行业中推广使用。其主要技术特性：①憎水性：因含有大量游离态有机硅低聚物，当喷涂成型后，物体表面具备憎水性，遇水时表面只分散小粒水珠，不会形成连续水膜。水滴与涂层静稳态接触角越大，表明憎水性越强，其初始分级特性HC1-HC2级。②自洁性：涂层定型后，环境中的污秽物不易粘附其表面。③机械耐拉伸性：硫化后的涂层密度不大于1.28 g/cm3，附着力(剪切强度法)及机械扯断强度大于3.0 MPa，抗撕裂强度大于7.0 kN/m，拉断伸长率200%以上。④电气绝缘性：体积电阻率1.0×1012Ω·m以上，介电强度E大于18 kV/mm，耐漏电起痕及电蚀损大于TMA2.5级。

目前一些文献已对PRTV涂料的上述特性做了相关研究[1-7]，但往往是利用计算机仿真或实验室模拟等方法进行，而真正通过对现场实际高压设备的试验分析则较少。由于现场环境及设备运行工况远远比实验室仿真的理想状态要复杂，所以通过生产现场的实际测试，更能准确了解其性能。下面将通过对PRTV涂料应用在某电厂500 kV主变系统的效果进行研究，并对喷涂前后试验参数作出对比，分析了PRTV涂料对设备绝缘性能的影响。

2 PRTV涂料用于主变系统检修效果分析

南方某沿海发电厂机组容量为2×600+2×660 MW，主变高压侧电压等级500 kV。电气系统主接线如图1所示(以1号机组为例)。

主变间隔设备常年户外运行，曾发生绝缘子污闪爬电、发变组零序波动、避雷器泄漏增大等问题。该厂于2018—2020年间利用各机组调停检修窗口对4台主变间隔设备分别进行了PRTV喷涂工作以处理上述问题，并取得良好效果。

2.1 高压套管介损试验验证

2019年10月，3号主变检修中进行了预防性介损试验。由于高压套管早期预喷的外绝缘漆已龟裂老化，加之设备临海，空气潮湿且盐分大，导致介损测试数据偏高，与出厂偏差已接近临界值。在该次检修中对高压套管进行了PRTV修复喷涂，介损试验数据前后对比见表1。

对于不同温度下的介损值，需按式(1)进行折算：

(1)

式中：tanδ1、tanδ2分别为对应温度t1、t2下的介质损耗角正切值。依照DL/T 596《电力设备预防性试验规程》规定的合格标准为20 ℃时，tanδ小于0.8%，且与出厂或末次值相比不应明显上升(通常不大于30%)，电容值与出厂或末次值间差别在5%以内[8]。试验证明，对外部老化的高压套管进行喷涂后明显提升了绝缘性能，介损测试一次性合格。

2.2 高压侧避雷器泄漏试验验证

该厂主变高压侧避雷器型号为Y20W5-420/1006W。在2020年1号机组检修中，通过微正压检测发现C相避雷器逆止阀密封缺陷，导致内部N2气压低于0.035 MPa(见表2)。在对该相避雷器进行更换后由于未处理外绝缘，瓷瓶原表面憎水性弱，使其外部受潮、积附污秽，在投运半年后，凡遇潮湿天气，该相避雷器就有明显漏电声响，JCQ3A型泄漏电流表指示在2～5 mA区间持续不稳定摆动。

随后在1号机组调停期间，对该相避雷器进行了PRTV喷涂处理，分别测量该相三节避雷器及其底座的绝缘电阻及泄漏数据(直流泄漏1 mA参考电压U1 mA和0.75倍U1 mA下的泄漏电流)，表2为喷涂前后泄漏试验情况。

参照标准要求，绝缘电阻不应低于2500 MΩ，U1 mA与厂家值相比变化不大于±5%，0.75U1 mA下的泄漏电流不大于50 μA，可见喷涂后数据良好，满足技术要求[9]。检查投运后的泄漏电流表指示无波动，数值稳定在3 mA以下，且漏电声已消除。

2.3 绝缘子串污闪处理及测量绝缘验证

该厂2019年盐密试验结论为污秽Ⅳ等级。主变出线构架绝缘子串由于位置高，日常难以清理，加之受环境因素影响，在阴雨天常发生沿面污闪爬电并伴有放电声，夜间观察该现象尤其明显。

此外，由于高空绝缘子长期积附污秽，导致主变高压侧绝缘测试经常不合格。常用处理方法为使用高压水枪对空冲洗，但因相邻间隔带电，操作上存在风险，且治标不治本，一段时间后绝缘值又因污秽影响而降低。

针对上述2种问题，对高空绝缘子串进行了PRTV喷涂。当现场环境实际气温24 ℃、湿度57%、微风条件下，约20 min即可达到表干，实干时间约72 h。测量绝缘对比情况见表3，可见其效果远优于高压水清洗。绝缘子串喷涂效果如图2所示，投运后在潮湿天气下的夜巡未见爬电现象。

然而在运行1年多后，个别高空绝缘子出现了微弱的沿面爬电。在2021年3月该机组A级检修中，测得主变高压侧绝缘值降低为468 MΩ；辅以高压水冲洗后，上升至1.95 GΩ。可见，喷涂后受不良环境影响，在运行一定时期后，表面积附污秽致使绝缘降低，但洗净后仍可恢复较高绝缘水平，且强于未喷涂前的原始状态。

2.4 发-变组零序电压波动处理及耐压验证

2020年初，该厂2号机发-变组机端零序电压曾发生异常突升波动，检查保护装置正常，经分析判断怀疑为户外主变间隔封母设备受潮所致。在同年该机组检修中，经检查发现故障点在2A号厂变高压侧离相封母盆式绝缘子处，如图3所示，可见明显灼伤点及放电痕迹。母线上黏有盐粉状物质及潮气水珠，符合密封不严受潮所致局部放电迹象。

该次检修中尝试使用PRTV刷涂方式修复盆式绝缘子，同时加强做好母线密封，并在处理后按照规程对封母开展了耐压试验，加压51 kV，时间1 min，耐压前后绝缘分别为298 MΩ和236 MΩ，试验通过。

从CRT调取机端零序电压曲线，如图4所示，前段为故障波动，中段为停机消缺(此时数值为零)，后段为处理完毕投运。修后至今未再出现零序电压突升波动，并在该机组调停时检查了上次修复的盆式绝缘子外观良好，无放电痕迹,消除了一起重大设备隐患。

3 实施注意事项

该项目施工中有2点尤为重要：一是PRTV产品质量;二是施工工艺的把控。这2点直接决定了涂层使用寿命及设备运行效果。

3.1 涂料质量检验

将本工程使用的PRTV涂料随机抽取一桶检验，结果如表4所示，各项指标均达到合格标准。

同时参照行标DL/T 627—2018《绝缘子用常温固化硅橡胶防污闪涂料》中的附着力鉴定法，按要求制备试样，使用剪切强度法进行拉伸压力测量，计算公式如下：

τ=p/(L×W)

(2)

式中：τ为涂层与玻璃板粘结的拉伸剪切强度，MPa；p为试样破坏最大载荷，N；L为试样粘结面长度，mm；W为试样粘结面宽度，mm。经实测涂层附着力为3.8 MPa，大于标准的3.0 MPa，整体检验合格。

3.2 工艺把控及验收

施工过程中，若喷涂工艺质量控制不佳，涂层厚度不均匀或喷涂前未做好绝缘子表面清洁，就容易出现脱皮、起泡、龟裂等问题，间接导致憎水性的减退。所以应在施涂前对绝缘子彻底清洁，确定表面洁净干燥，将涂层厚度均匀控制在0.4～0.6 mm，并尽量选择在天气晴朗、微风、湿度低于70%条件时进行，以防止潮气及脏污侵入对绝缘材料产生影响。在施工完成后，需重点做好验收工作。

首先，外观验收。整体喷涂光滑平整、无气泡、流挂、漏涂、针孔等，外观验收合格。

其次，使用切片法验收涂层厚度。喷涂后待实干，使用裁纸刀从各位置随机取5个样品，剪成标准试样大小，如图5所示。使用测厚工具测量，见图6，结果取5个试样的平均值[10]。经检测，平均厚度为0.52 mm，喷涂工艺达标。注意取样后需将缺口处重新涂覆补漏。

图5 涂料实干后取样

图6 试品测厚

最后，检测自洁性。现场定性评价涂料自洁性通常采用薄膜法。将保鲜膜覆于清洁的涂层上并压实，沿着与涂层表面呈90°方向剥离薄膜，观察吸附状态。若涂层与薄膜间基本无吸附力，证明该涂层自洁性良好。

4 结论

a.在500 kV主变系统检修中对设备进行PRTV喷涂后，经长时间现场实践证实收效良好，污闪现象大幅降低，并有效解决绝缘老化、局部放电、泄漏增大等问题，提升了设备运行可靠性。可为行业中同类型设备的维护工作提供参考。

b.工艺水平尤其是施涂前对表面的预清洁工作很重要，其直接影响了涂料的憎水性及吸附力，并间接影响电气绝缘性能的发挥，质量关乎涂层使用寿命及后期运行效果。

c.在沿海地区高污秽等级环境下，绝缘子运行1～2年后仍会产生轻微沿面污闪，实际证明PRTV表面自洁性难以抵抗此等恶劣运行条件。故仍需在停机检修时建议对涂层辅助清洗，以维持绝缘技术性能，减缓老化水平，以期达到设计使用寿命。