劉勁松

（中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司昆明局，云南 昆明650217）

0 引言

復(fù)合外絕緣材料在電力設(shè)備中的應(yīng)用越來越廣泛，許多電廠、變電站、電力線路、用戶的電力設(shè)備均位于高海拔地區(qū)。高原與平原地區(qū)截然不同，特有的日光紫外輻照強(qiáng)、晝夜溫差大、強(qiáng)風(fēng)等因素，使得電力設(shè)備運(yùn)行條件更為惡劣，復(fù)合絕緣材料老化加速、憎水性減弱，易于發(fā)生表面放電，進(jìn)而影響外絕緣特性及壽命。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于高原強(qiáng)輻照復(fù)雜環(huán)境下復(fù)合絕緣材料的老化機(jī)理、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行及維護(hù)、運(yùn)維技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等研究不夠充分，電力設(shè)備用戶運(yùn)維過程中即使嚴(yán)格按照現(xiàn)行運(yùn)維規(guī)程對(duì)在運(yùn)復(fù)合絕緣材料設(shè)備進(jìn)行清潔，仍存在無效清潔、積污嚴(yán)重、大面積青苔生長(zhǎng)、憎水性遭不當(dāng)清洗破壞后嚴(yán)重下降等問題，直流電場(chǎng)環(huán)境下尤其明顯。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 紫外線對(duì)復(fù)合絕緣材料表面憎水性影響機(jī)制研究現(xiàn)狀

環(huán)境中的紫外線一定程度上對(duì)硅橡膠復(fù)合絕緣子表面憎水性造成影響，且高海拔地區(qū)紫外線成分相較于低海拔地區(qū)有較大區(qū)別，對(duì)硅橡膠復(fù)合絕緣子表面憎水性的影響也不同。云貴高原海拔較高、空氣密度低、臭氧層較薄、紫外輻照強(qiáng)度大，復(fù)合絕緣子的運(yùn)行環(huán)境十分復(fù)雜惡劣，其老化過程顯著區(qū)別于平原。目前國(guó)內(nèi)研究在模擬紫外線對(duì)復(fù)合絕緣材料的影響時(shí)，大多依據(jù)GB/T 16585—1996標(biāo)準(zhǔn)，僅利用UVA紫外燈照射（低海拔地區(qū)紫外線主要成分），而忽略了高海拔地區(qū)同樣含量較高的UVB及UVC紫外線，與實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中的紫外線輻射情況不符，參考價(jià)值不充分。紫外線輻射對(duì)復(fù)合絕緣材料表面憎水性影響機(jī)制的研究雖然開展了若干研究和分析，但研究并不深入，缺乏有力的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，未能具體描述憎水性的劣化過程。為進(jìn)一步了解紫外線對(duì)復(fù)合絕緣材料表面憎水性的影響效果及影響機(jī)制，有必要針對(duì)上述不足深入開展研究。

1.2 電暈放電對(duì)復(fù)合絕緣材料表面憎水性影響研究現(xiàn)狀

在電力系統(tǒng)中，電暈放電普遍存在，分布范圍廣泛。輸電線表面毛刺、電氣設(shè)備的制造缺陷及雨、雪天氣下線路及設(shè)備表面的水滴均有可能造成電暈放電的產(chǎn)生。相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電暈放電會(huì)導(dǎo)致復(fù)合絕緣子表面憎水性的劣化，且劣化效果與放電電壓正相關(guān)。

隨著海拔高度的增加，大致每上升9m，大氣壓降低100Pa，當(dāng)氣壓降低時(shí)，空氣中的氣體分子密度減小，將會(huì)影響電暈放電的起始電壓和激烈程度，對(duì)硅橡膠表面材料造成的破壞效果相較于低海拔地區(qū)更甚，給電力系統(tǒng)造成較大危害。

目前，我國(guó)直流輸電工程蓬勃發(fā)展，已有相關(guān)研究對(duì)直流電暈對(duì)復(fù)合絕緣材料表面憎水性的影響研究較少，且并未考慮低氣壓對(duì)電暈放電老化效果的影響；缺乏對(duì)交、直流電暈放電對(duì)硅橡膠表面憎水性的劣化效果的比較與分析。深入開展交、直流電暈放電對(duì)硅橡膠表面憎水性的影響效果及影響機(jī)制研究具有重要的工程意義。

1.3 環(huán)境因素對(duì)復(fù)合絕緣材料表面憎水性影響研究現(xiàn)狀

環(huán)境因素對(duì)復(fù)合絕緣材料表面凝露狀態(tài)具有較大影響，環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、絕緣子表面污穢程度以及風(fēng)速等與凝露過程有著密切關(guān)系，一方面環(huán)境因素直接作用于閃絡(luò)過程，影響閃絡(luò)特性；另一方面是通過影響復(fù)合絕緣材料表面憎水性以及憎水性遷移特性，使凝露狀態(tài)發(fā)生變化，從而間接對(duì)閃絡(luò)過程發(fā)生影響。

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，絕緣子表面不溶物和可溶物的吸水能力決定了硅橡膠材料的憎水遷移性，溫、濕度對(duì)復(fù)合絕緣子憎水性有很大影響：隨著溫度的升高，絕緣子污層表面的憎水性逐漸加強(qiáng)；相對(duì)濕度對(duì)憎水遷移特性的影響很大，隨濕度增加，污層吸附更多空氣中的水分子，抑制小分子遷移，從而導(dǎo)致憎水性降低。當(dāng)濕度大于90%時(shí)，復(fù)合絕緣子表面遷移速率較緩慢，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間靜置后，表面仍未獲得憎水性。另外，當(dāng)環(huán)境的前后溫度差不同時(shí)，絕緣子表面污層受潮的程度也不同，溫差在短時(shí)間污層受潮過程中作用很明顯，可以直接影響絕緣子表面泄漏電流的強(qiáng)度，這對(duì)于絕緣子的閃絡(luò)特性影響很大。

強(qiáng)風(fēng)以及其中摻雜的固體顆粒對(duì)復(fù)合絕緣材料性能的影響也是多方面的。一方面使復(fù)合絕緣材料表面發(fā)生磨蝕，沙塵與高速氣流較長(zhǎng)時(shí)間共同作用下，能成為靜止表面的磨料，使硬度相對(duì)較低的復(fù)合絕緣材料傘裙磨耗或損傷，影響表面微觀物理結(jié)構(gòu)，影響憎水性；另一方面因?yàn)樯硥m的侵蝕會(huì)增加傘裙表面的粗糙度，使表面易積聚沙塵，使復(fù)合絕緣材料傘裙表面積污，增加污染風(fēng)險(xiǎn)。

已有相關(guān)研究中，很多學(xué)者對(duì)環(huán)境因素（溫度、濕度、污穢度等）對(duì)復(fù)合絕緣子表面憎水性及憎水性遷移特性的影響規(guī)律進(jìn)行了研究，但對(duì)前后溫度差較大，濕度較高的環(huán)境下憎水性變化情況的系統(tǒng)研究尚無報(bào)道，同時(shí)環(huán)境因素對(duì)凝露狀態(tài)的影響以及對(duì)于憎水性及憎水性遷移特性在凝露狀態(tài)上的體現(xiàn)未進(jìn)行相關(guān)的模擬實(shí)驗(yàn)和深入探究。

2 結(jié)語(yǔ)

綜上，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于高原強(qiáng)輻照復(fù)雜環(huán)境下復(fù)合絕緣材料的老化機(jī)理、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行及維護(hù)、運(yùn)維技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等方面研究不夠充分，目前已有的大量研究都往往側(cè)重于某一方面，復(fù)雜的高原實(shí)際環(huán)境同時(shí)存在強(qiáng)紫外輻照、電暈放電顯著和強(qiáng)風(fēng)等因素的影響，復(fù)合絕緣材料的使用條件更為惡劣，其老化過程顯著區(qū)別于平原地區(qū)。迫切需要開展高原強(qiáng)輻照復(fù)雜環(huán)境對(duì)復(fù)合絕緣材料性能的影響及評(píng)價(jià)方法、自然實(shí)地運(yùn)行規(guī)律對(duì)比分析、長(zhǎng)時(shí)耐候性、復(fù)合外絕緣運(yùn)維技術(shù)等方面進(jìn)行研究，掌握高原環(huán)境條件對(duì)復(fù)合絕緣子老化過程和性能劣化規(guī)律的影響，進(jìn)而研制適合高原環(huán)境特性的復(fù)合絕緣材料、清洗劑、PRTV涂料，并制定復(fù)合外絕緣運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)規(guī)范和相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為高原強(qiáng)輻照地區(qū)復(fù)合絕緣材料的運(yùn)行維護(hù)提供有力技術(shù)支撐。