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        運(yùn)行中復(fù)合絕緣子劣化情況研究

        2013-12-19 06:05:52徐云峰申永化李士強(qiáng)
        宿州學(xué)院學(xué)報(bào) 2013年5期
        關(guān)鍵詞:芯棒劣化出廠

        徐云峰,申永化,李士強(qiáng),張 勝

        阜陽(yáng)供電公司,安徽阜陽(yáng),236017

        復(fù)合絕緣子作為新一代線路絕緣子已在我國(guó)進(jìn)入全面應(yīng)用階段,大大地減輕了輸電線路的維護(hù)工作,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。但運(yùn)行中復(fù)合絕緣子的劣化問(wèn)題,如芯棒原材料(及耦聯(lián)劑)質(zhì)量差、密封破壞、端部連接機(jī)械性能下降等都會(huì)對(duì)輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成很大威脅[1-2]。如不及時(shí)掌握絕緣子劣化情況,較早發(fā)現(xiàn)事故隱患,必將發(fā)生電網(wǎng)惡性事故,因此必須進(jìn)一步加強(qiáng)復(fù)合絕緣子劣化情況研究。

        基于上述理由,選取110 kV太胡745線作為該項(xiàng)目研究對(duì)象。該線路于1996年8月投入運(yùn)行,是阜陽(yáng)供電公司第一條復(fù)合絕緣子輸電線路。該線路使用的復(fù)合絕緣子已掛網(wǎng)運(yùn)行15年,型號(hào)為:FXB-110/100型。該項(xiàng)目主要通過(guò)帶電檢測(cè)、憎水性試驗(yàn)、材料試驗(yàn)等方法,研究運(yùn)行中的復(fù)合絕緣子在機(jī)械強(qiáng)度、電氣、材料性能等方面的劣化情況,并通過(guò)研究結(jié)果綜合判斷復(fù)合絕緣子劣化情況,掌握輸電設(shè)備健康狀態(tài),為制定檢修策略、開(kāi)展有針對(duì)性的設(shè)備狀態(tài)檢修工作提供重要理論依據(jù)。

        1 技術(shù)方案

        1.1 帶電檢測(cè)

        采用觀察法、紅外成像法。

        1.2 劣化試驗(yàn)

        鹽密及灰密測(cè)試、憎水性試驗(yàn)、水煮試驗(yàn)、陡波沖擊電壓試驗(yàn)、密封性能試驗(yàn)、機(jī)械破壞負(fù)荷試驗(yàn)、材料試驗(yàn)(拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率試驗(yàn)、機(jī)械抗撕裂強(qiáng)度、硬度試驗(yàn)、帶護(hù)套的芯棒水?dāng)U散試驗(yàn))[3]。

        1.3 項(xiàng)目的理論依據(jù)

        根據(jù)DL/T 864-2004《標(biāo)稱電壓高于1 000 V的交流架空線路用復(fù)合絕緣子——定義、試驗(yàn)方法及驗(yàn)收準(zhǔn)則》和JB/T8737-1998《高壓線路用復(fù)合絕緣子使用導(dǎo)則》的有關(guān)要求,對(duì)運(yùn)行中復(fù)合絕緣子進(jìn)行劣化分析研究和相關(guān)的試驗(yàn)。

        2 帶電檢測(cè)

        2.1 觀察法觀測(cè)

        對(duì)110 kV太胡745線路直線復(fù)合絕緣子進(jìn)行了3個(gè)月的地面觀測(cè)和登桿檢查,針對(duì)大霧、陰雨天氣觀測(cè)局部放電情況,以及污染源磚窯廠附近絕緣子積污狀況,對(duì)20多基桿塔進(jìn)行夜巡。帶電觀察法觀測(cè)未發(fā)現(xiàn)異常狀況,絕緣子運(yùn)行狀況良好。

        2.2 紅外測(cè)溫法檢測(cè)

        7~9月高溫大負(fù)荷期間采用紅外成像法對(duì)全線復(fù)合絕緣子進(jìn)行檢測(cè),未發(fā)現(xiàn)發(fā)熱異?,F(xiàn)象,絕緣子運(yùn)行狀況良好。

        3 劣化試驗(yàn)

        標(biāo)準(zhǔn):DL/T 864-2004《標(biāo)稱電壓高于1 000 V的交流架空線路用復(fù)合絕緣子——定義、試驗(yàn)方法及驗(yàn)收準(zhǔn)則》。

        3.1 外觀劣化檢查

        對(duì)12支運(yùn)行試品進(jìn)行外觀檢查,除絕緣子表面有不同程度的積灰、積污現(xiàn)象,傘裙顏色變深變暗外,大部分絕緣子傘裙未發(fā)現(xiàn)有硬化、粉化、脆化、裂紋、局部放電痕跡,各連接部位無(wú)脫膠、裂縫、滑移等現(xiàn)象。

        3.2 鹽密及灰密測(cè)量

        每只絕緣子中部各取1個(gè)單元(每個(gè)單元包括1大傘和1小傘),參照GB/T 4585-2004進(jìn)行鹽密和灰密測(cè)量。

        該批絕緣子污穢程度較輕,屬于B級(jí)污區(qū),即鹽密值<0.06 mg/cm2。

        3.3 憎水性試驗(yàn)

        按照DL/T 864-2004 附錄A的測(cè)量方法及判定準(zhǔn)則,采用噴水分級(jí)法對(duì)1#~12#運(yùn)行試品進(jìn)行憎水性測(cè)量。

        試驗(yàn)結(jié)果表明:抽檢的復(fù)合絕緣子中有8支憎水性等級(jí)在HC3-HC4間,占樣品總數(shù)的66.6%;有3支憎水性等級(jí)為HC5,占樣品總數(shù)的25%;有1支憎水性等級(jí)為HC6,占樣品總數(shù)的8.3%。根據(jù)上述結(jié)果及DL/T 864-2004標(biāo)準(zhǔn)對(duì)憎水性的要求,HC2-HC5級(jí)絕緣子可以繼續(xù)運(yùn)行,但HC5級(jí)絕緣子需要每年跟蹤監(jiān)測(cè);HC6級(jí)絕緣子則應(yīng)退出運(yùn)行。

        3.4 水煮試驗(yàn)

        將5#、6#樣品放入含有0.1% NaCl的沸水中沸煮42 h,樣品仍保留在容器中直到水冷卻到50℃,取出檢查發(fā)現(xiàn)樣品完好,并在隨后48 h內(nèi)進(jìn)行陡波沖擊電壓試驗(yàn)。

        3.5 陡波沖擊電壓試驗(yàn)

        將電極固定在樣品上,分段進(jìn)行陡波沖擊電壓試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí),將陡度大于1 000 kV/μs的沖擊電壓依次施加到樣品的每段上,每段均應(yīng)承受25次正極性和25次負(fù)極性沖擊。

        如表1所示,試驗(yàn)時(shí)所加的陡度沖擊電壓大于1 000 kV/μs,樣品無(wú)擊穿或表面閃絡(luò),根據(jù)上述結(jié)果及DL/T 864-2004標(biāo)準(zhǔn)的要求,該批絕緣子合格,可以繼續(xù)運(yùn)行。

        表1 陡波沖擊電壓試驗(yàn)結(jié)果

        3.6 密封性能試驗(yàn)

        按照ISO3452:1984所規(guī)定的方法,對(duì)2#試品進(jìn)行染色滲透試驗(yàn):先用清潔劑將表面清理干凈,加滲透劑開(kāi)始作用后5 min內(nèi)施加65%額定機(jī)械負(fù)荷維持1 min,20 min后除去多余的滲透劑,清潔表面并干燥。檢查的區(qū)域?yàn)榻^緣子兩端,包括護(hù)套與金屬附件介面的全部區(qū)域及金屬部分兩端有效的延伸區(qū)。經(jīng)檢查,絕緣子兩端無(wú)裂痕(表2)。

        根據(jù)上述結(jié)果及DL/T 864-2004標(biāo)準(zhǔn)的要求,該批絕緣子可以繼續(xù)運(yùn)行。

        表2 密封性能試驗(yàn)結(jié)果

        3.7 機(jī)械破壞負(fù)荷試驗(yàn)

        如表3所示,100%額定機(jī)械負(fù)荷1 min試驗(yàn)中,抽檢的復(fù)合絕緣子中有1支在試驗(yàn)負(fù)荷加載到98.5 kN時(shí)發(fā)生抽芯,占樣品總數(shù)的11.1%。破壞試驗(yàn)時(shí),負(fù)荷加載到105.3 kN時(shí)有1支發(fā)生抽芯,占樣品總數(shù)的11.1%;鋼腳、鋼帽斷裂有6支,占樣品總數(shù)的66.6%;鋼帽斷裂僅有1支,占樣品總數(shù)的11.1%。根據(jù)DL/T864,該批絕緣子目前運(yùn)行情況尚可,沒(méi)有低于0.65 SML情況,但是有低于額定值的情況,需要繼續(xù)跟蹤。此外,絕緣子破壞形式大部分為鋼腳和鐵帽斷裂,所以在鋼腳和鐵帽為易老化的部位,需要進(jìn)行及時(shí)觀測(cè)。

        表3 機(jī)械破壞負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果

        圖1 典型機(jī)械破壞試驗(yàn)結(jié)果照片

        3.8 硅橡膠材料試驗(yàn)

        3.8.1 拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率試驗(yàn)

        每只絕緣子各取2只試樣(編號(hào)為1-1、1-2,依此類推),經(jīng)修、打磨成標(biāo)準(zhǔn)試樣,按照GB/T 528-2009所規(guī)定的方法,進(jìn)行機(jī)械抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率試驗(yàn),具體結(jié)果如表4所示。

        表4 拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率試驗(yàn)結(jié)果

        拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率試驗(yàn),經(jīng)過(guò)出廠測(cè)定:硅橡膠抗張(拉伸強(qiáng)度):3.83 MPa,扯斷伸長(zhǎng)率:188%,試品拉伸強(qiáng)度平均值為4.76 MPa,大于出廠值1.2倍,樣品合格;扯斷伸長(zhǎng)率平均值為139%,比出廠值下降26%,但均大于規(guī)程規(guī)定不小于100%,全部合格。

        3.8.2 機(jī)械抗撕裂強(qiáng)度試驗(yàn)

        每只絕緣子各取2只試樣,經(jīng)修、打磨成標(biāo)準(zhǔn)試樣,按照GB/T 529-2008所規(guī)定的方法進(jìn)行機(jī)械抗撕裂強(qiáng)度試驗(yàn)。

        機(jī)械抗撕裂強(qiáng)度試驗(yàn),出廠測(cè)定:抗撕裂強(qiáng)度(直角法):10.58 kN/m,試品機(jī)械抗撕裂強(qiáng)度平均值為15.2 kN/m,遠(yuǎn)大于出廠值和規(guī)程規(guī)定不小于7 kN/m,全部合格。

        3.8.3 硬度試驗(yàn)

        出廠測(cè)定:邵氏硬度75 Shore A ,試品平均硬度66 Shore A,比出廠值下降22%,但大于規(guī)程規(guī)定邵氏硬度不小于50的規(guī)定,全部合格。

        3.8.4 帶護(hù)套的芯棒水?dāng)U散試驗(yàn)

        帶護(hù)套的芯棒水?dāng)U散試驗(yàn),出廠測(cè)量:泄露電流:50,40,20,40,50μA,平均值0.032 mA,樣品泄露電流平均值為0.28 mA,比出廠值大8.7倍,但小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,泄露電流為≤1 mA,試驗(yàn)結(jié)果均在合格范圍之內(nèi)。該項(xiàng)目值明顯偏大,可判定,該傘裙與芯棒粘結(jié)處已有老化的跡象,外界腐蝕物易于從傘套破損處進(jìn)入芯棒。

        4 研究結(jié)論

        (1)本次檢測(cè)的復(fù)合絕緣子的電氣性能都符合規(guī)程要求,特別是運(yùn)行15年以上在水煮試驗(yàn)后48 h內(nèi)進(jìn)行陡波沖擊電壓試驗(yàn)依然合格,說(shuō)明其使用壽命尚未結(jié)束,可以繼續(xù)運(yùn)行。

        (2)本次試驗(yàn)中有66.6%的樣品憎水性未喪失,33.3%的樣品憎水性未喪失嚴(yán)重,根據(jù)上述結(jié)果及DL/T 864-2004標(biāo)準(zhǔn)對(duì)憎水性的要求,HC2-HC5級(jí)絕緣子可以繼續(xù)運(yùn)行,但HC5級(jí)絕緣子需要每年跟蹤監(jiān)測(cè);HC6級(jí)絕緣子則應(yīng)退出運(yùn)行[4-5]。

        (3)本次機(jī)械試驗(yàn)中有占樣品總數(shù)22%的絕緣子發(fā)生抽芯,雖然沒(méi)有低于0.65 SML情況,但是有低于額定值的情況,需要繼續(xù)跟蹤檢視。此外,絕緣子破壞形式大部分為鋼腳斷裂,所以鋼腳為易老化的部位,需要加強(qiáng)巡視觀測(cè),縮短檢測(cè)周期,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題予以更換。

        (4)絕緣子老化和運(yùn)行環(huán)境有很大關(guān)系,飽和鹽密測(cè)試結(jié)果表明:該批絕緣子污穢程度較輕,屬于二級(jí)污區(qū),絕緣子運(yùn)行環(huán)境較好,傘裙未發(fā)現(xiàn)有硬化、粉化、脆化、裂紋、局部放電痕跡,各連接部位無(wú)脫膠、裂縫、滑移等現(xiàn)象老化不明顯。

        (5)材料試驗(yàn)中拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率試驗(yàn)、機(jī)械抗撕裂強(qiáng)度試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)全部合格,唯有帶護(hù)套的芯棒水?dāng)U散試驗(yàn)泄露電流明顯偏大(比出廠值大8.7倍),可判定該傘裙與芯棒粘結(jié)處已有老化的跡象,外界腐蝕物易于從傘套破損處進(jìn)入芯棒。泄漏電流增加較大,應(yīng)給予足夠重視,加強(qiáng)狀態(tài)巡視和紅外測(cè)溫,縮短檢測(cè)周期,一旦發(fā)現(xiàn)泄漏電流大于1 mA,及時(shí)更換絕緣子,避免事故發(fā)生。

        參考文獻(xiàn):

        [1]王建國(guó),方春華,劉洋,等.220 kV復(fù)合絕緣子機(jī)電性能試驗(yàn)研究[J].高壓電器,2008,44(4):332-333

        [2]吳光亞,張銳,張勤.提高復(fù)合絕緣子長(zhǎng)期運(yùn)行可靠性的措施[J].有機(jī)硅材料,2008,22(3):176-178

        [3]郭小清.高壓合成絕緣子技術(shù)鑒定材料[D].武漢:武漢水利電力學(xué)院,1990

        [4]李日隆,郭小清.合成絕緣子耐老化性能的研究[J].絕緣材料,2003,36(3):28-30

        [5]徐其迎,查叢梅,李?。\(yùn)行中合成絕緣子的性能試驗(yàn)研究[J].絕緣材料,2008,41(3):43-44

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