电力系统绝缘子防污闪纳米硅钢涂层应用研究

郑金杯 ，张乾良 ，吕伟桃，王 斌

(1.佛山供电局，广东 佛山 528000;2.广东冠能电力科技发展有限公司，广东 佛山 528000)

0 引言

随着经济的发展，国内对电力的需求也在快速地增长，这就要求电力系统输变电设备具有更高的污秽外绝缘水平。防污闪涂料作为防污闪的有效措施之一在电力系统中使用。运行经验证明，防污闪涂料对预防输变电设备发生污闪起到了良好的作用［1］。

1 电力系统防污闪涂料使用现状介绍

目前，电力行业广泛使用的防污闪涂料是室温硫化硅橡胶涂料料RTV－Ⅰ和RTV－Ⅱ，该类涂料自20 世纪80 年代开始应用于电力行业，随着应用时间的增加，RTV－Ⅰ由于其自身材料功能方面的缺陷，逐渐被RTV－Ⅱ所取代，成为现阶段应用最为广泛的防污闪涂料。然而RTV－Ⅱ在使用过程中也存在一些不足:(1)机械强度低、粘附力不够强;(2)易龟裂、剥落、耐磨性差、易撕裂;(3)自洁性差。涂层在户外长期暴露受到紫外线照射和电磁场的作用易产生老化;在脏污地区及恶劣气象条件下，可能会产生干放电现象，耐漏电起痕、阻燃能力有待提高;长时间腐蚀或特殊污秽导致憎水性丧失并闪络［2～6］。鉴于此现状，本文提出在电力系统使用新型防污闪涂料——防污闪纳米硅钢涂层(NSHC)，并在实际运行中得到了应用。本文结合防污闪纳米硅钢涂层在广东电网公司佛山供电局110 kV 线路的试运行经验，对有一定运行时间跨度的防污闪纳米硅钢涂层进行各项电气性能检测，跟踪其运行效果。测试结果表明，防污闪纳米硅钢涂层运行效果良好，性能达到电力行业应用标准要求。

2 防污闪纳米硅钢涂层绝缘子运行情况分析

对佛山供电局110 kV 芦六线34 号输电铁塔挂网试运行安装两串实验绝缘子:一串喷涂了防污闪硅钢涂层绝缘子;一串喷涂了RTV 绝缘子。将两串绝缘子拆下进行实验，经实验测试结果表明:在挂网运行的10 个月中，防污闪纳米硅钢涂层绝缘子运行稳定，未发现运行异常。

试品规格:

试品为芦六线110 kV 线路FC70/146 型绝缘子，一串为防污闪纳米硅钢涂层绝缘子，一串为RTV 绝缘子，每串绝缘子9 片。绝缘子主要参数如表1 所示。

表1 绝缘子主要参数Tab.1 Insulators main parameters

3 结果与讨论

3.1 憎水性测试

测量绝缘表面的憎水性有3 种方法:接触角方法、表面张力法和表面喷水法。与接触角法和表面张力法相比，表面喷水法操作简单，对检测装备要求低，而且还可以检测污染的绝缘表面。表面喷水法是按一定规范在绝缘表面喷水，再根据绝缘表面的水滴形状和水滴分布情况把憎水性分为HC1～HC7 共7 个等级，HC1 级和HC7 级分别对应憎水性最强和最差的状态［7］。

试验方法:用喷水分级法 (HC 法)反映表面憎水性的状态。喷水分级法是通过在材料表面喷洒去离子水后，材料表面水珠的不同聚集形态来划分憎水性等级的方法。实验采用的喷水装置完全符合DL/T864 的规定。每次憎水性分级试验测量5 件试品，憎水性分级的典型状况见表2。

从以上测试结果可以看出，在正常运行状态下，NSHC 涂层绝缘子表面具有良好的憎水性。用喷水分级法测定可达HC1～HC2 级别。

3.2 绝缘电阻测量

采用绝缘电阻计，对两串绝缘子进行绝缘电阻测量，得到如表3 所示测试结果。

根据上表测试结果可以得出，NSHC 涂层绝缘子绝缘电阻值较好，绝缘情况良好。

3.3 等值盐密、灰密测量

根据电力电网系统有关绝缘子盐密、灰密测量操作手册要求，对NSHC 涂层绝缘子和RTV 涂料绝缘子进行等值盐密、灰密测量。FC70/146 型绝缘子上表面面积为566 cm2，下表面面积为1083 cm2。

测得ESDD 和NSDD 结果如表4、图3、图4所示。

表4 等值盐密、灰密测试结果Tab.4 Test results of ESDD，NSDD

图1 NSHC 涂层绝缘子等值盐密、灰密图Fig.1 Schematic diagram of NSHC coating insulators for ESDD，NSDD

图2 RTV 涂料绝缘子等值盐密、灰密图Fig.2 Schematic diagram of RTV coating insulators for ESDD，NSDD

从试验结果可以看出，NSHC 涂层绝缘子相对于RTV 涂料绝缘子有很好的自洁效果。ESDD和NSDD 均明显小于RTV 绝缘子。RTV 涂料绝缘子的ESDD 值要比NSHC 涂层绝缘子高约50%～70%;NSDD 值高约300%。

3.4 长时间过饱和受潮状态下的耐污性能试验试验装置如图3 所示。

图3 试验装置图Fig.3 Schematic diagram of test device

图中:B 为调压器;T 为试验变压器，3.3 kV/44 kV，250 kVA，两台串联;r 为保护电阻;PT 为电压互感器;V 为电压表;PC 为工作机。

试验时，将试品置于雾室内，同时对试品施加高于其实际运行条件的试验电压。试验时，雾室内一直保持最大雾生成状态;试品表面泄漏电流通过泄漏电流监测和采集系统获得，并以每间隔一定时间内的泄漏电流最大值为特征量进行表征。

分别选取两片NSHC 涂层绝缘子和RTV 涂料绝缘子进行试验。对每片绝缘子单独进行试验。

试验步骤为:先将试验绝缘子悬挂在在雾室中受潮5 h，待绝缘子表面充分受潮后开始加压。耐受电压20 kV，持续时间为2～3 h，测量试品表面泄漏电流变化情况。如果在耐压试验过程中未发生闪络，则升压至30 kV 保持1 min，随后结束试验。

1 号试品为RTV 串绝缘子的低压端第2 片。受潮后照片如图4 所示。

图4 RTV 涂料绝缘子的低压端第2 片受潮后照片Fig.4 Photos of the second insulator of the low pressure side of the RTV coating insulators after being affected with damp

加压过程持续2 h 40 min，得到的泄漏电流变化趋势如图5 所示。

升压至30 kV 后未发生闪络。

2 号试品为RTV 串绝缘子的低压端第6 片。受潮后照片如图6 所示。

图5 RTV 涂料绝缘子泄漏电流变化趋势图Fig.5 Trend charts of the RTV coating insulators for leakage current

图6 RTV 涂料绝缘子的低压端第6 片受潮后照片Fig.6 Photos of the sixth insulator of the low pressure side of the RTV coating insulators after being affected with damp

加压过程持续3 h 30 min，得到的泄漏电流变化趋势如图7 所示。

图7 RTV 涂料绝缘子泄漏电流变化趋势图Fig.7 Trend charts of the RTV coating insulators for leakage current

升压至30 kV 后未发生闪络。

3 号试品为NSHC 涂层串绝缘子的低压端第6片，受潮后照片如图8 所示。

图8 NSHC 涂层绝缘子的低压端第6 片受潮后照片Fig.8 Photos of the sixth insulator of the low pressure side of the NSHC coating insulators after being affected with damp

加压过程持续3 h，得到的泄漏电流变化趋势如图9 所示。

图9 NSHC 涂层绝缘子泄漏电流变化趋势图Fig.9 Trend charts of the NSHC coating insulators for leakage current

升压至30 kV 后未发生闪络。

4 号试品为NSHC 涂层串绝缘子的低压端第1片，受潮后照片如图10 所示。

图10 NSHC 涂层绝缘子的低压端第1 片受潮后照片Fig.10 Photos of the first insulator of the low pressure side of the NSHC coating insulators after being affected with damp

加压过程持续2 h 10 min，得到的泄漏电流变化趋势如图11 所示。

图11 NSHC 涂层绝缘子泄漏电流变化趋势图Fig.11 Trend curve of the NSHC coating insulators for leakage current

升压至30 kV 后未发生闪络。

由泄漏电流的变化情况可以看出，在试验全过程中，RTV 涂料绝缘子表面的泄漏电流都小于0.1 mA，电流的变化几乎可以忽略。整个过程不发生闪络。

NSHC 涂层绝缘子的泄漏电流则有较大的变化。在试验进行到1h 以后，表面的泄漏电流会有一个明显的峰值，最大值可达200～300 mA，但随后电流迅速减小，未再出现明显的泄漏电流脉冲。在整个过程中未发生闪络。

4 结论

(1)在正常运行状态下，防污闪纳米硅钢涂层(NSHC 涂层)绝缘子表面具有良好的憎水性。用喷水分级法测定可达HC1～HC2 级别。

(2)NSHC 涂层绝缘子绝缘电阻值较好，绝缘情况良好。

(3)NSHC 涂层绝缘子具有良好的自清洁功能。RTV 涂料绝缘子表面的ESDD 值比防污闪纳米硅钢涂层绝缘子高约50%～70%;NSDD 值高约200%～300%。

(4)NSHC 涂层绝缘子较RTV 绝缘子更易受潮，此时绝缘子表面会出现较大泄漏电流脉冲。但其较好的自清洁性使得表面的污秽能够快速流失，从而降低泄漏电流。在试验过程中所有样品均未发生闪络，说明防污闪纳米硅钢涂层绝缘子具有较好的耐污闪水平。

(5)结合目前运行情况以及电力系统防污闪工作现状，NSHC 涂层具有很好的应用前景，将成为一种新的污闪解决办法，为电力系统的可靠、稳定、安全运行提供保障。

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