高污秽度地区TA的绝缘材料性能研究

王新春

摘 要：文章讨论了高污秽度地区TA的绝缘材料性能，首先给出了我国的研究背景概况，接着从电流互感器表面电压分布分析、运行环境分析、绝缘外套外观分析等不同的方面，具体研究分析了高污秽度地区TA的绝缘材料性能。最后，对当前高污秽度地区复合绝缘材料性能后续的研究进行了一定的展望。

关键词：高污秽度；复合绝缘材料；性能

中图分类号：TM21 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）31-0183-02

高污秽度中温带荒漠地带一般干旱少雨，多沙尘天气，若同时工业污染严重，在这样严酷的运行环境下，变电站运行的电流互感器硅橡胶外绝缘护套在运行过程中可能出现不同程度的电蚀损，甚至一次设备由于电蚀损严重而退出运行。目前，一次设备中的部分电流互感器护套缺陷已经给现有电网在运复合绝缘材料的安全性敲响了警钟。因此，开展关于互感器硅橡胶护套电痕化的机理、复合绝缘材料在高污秽度地区的性能等相關研究，将对高污秽度地区使用复合绝缘材料的安全性评估具有重要的意义。

1 研究背景

硅橡胶复合绝缘材料因其优异的耐高低温、抗电弧、电气绝缘性等性能，已成为电网中电气设备的主要外绝缘材料之一。目前国内外使用的硅橡胶绝缘材料主要有三种：高温硫化硅橡胶；室温硫化硅橡胶；液体硅橡胶[1]。

我国是从上世纪80年代起开始使用硅橡胶复合绝缘材料，复合绝缘材料的使用有效地提高了我国电网的耐污闪能力。由于电气设备运行在恶劣的环境中，外绝缘材料在外界环境因素比如机械应力、电晕放电、场强畸变等作用下，会发生电气性能与机械性能的下降，不同的环境因素影响下硅橡胶材料老化的现象和程度都不一样[2]。

在硅橡胶复合绝缘材料中，液体硅橡胶具有优良的电气性能、耐热耐寒性、耐电弧性能，因此，液体硅橡胶在互感器的外绝缘护套上近年来也以得到广泛应用。但在我国部分地区运行的互感器LSR伞裙外套出现了明显而严重的老化现象，严重影响电气设备的安全运行，其运行可靠性受到质疑[3-4]。

2 电流互感器表面电压分布分析

外绝缘材料长期运行在高电压、高场强环境下，材料的电气性能会退化。SAS245型电流互感器的设计特点是，高压端通过一金属套桶连接至均压电容屏，二次线圈包裹在其中穿过整个玻璃钢桶连接至低压端测量室，玻璃钢桶内充满六氟化硫气体绝缘，外绝缘采用液体硅橡胶材料，在低压端伞裙处外绝缘材料与法兰直接相连。

SAS245型电流互感器结构如图1所示，其中（a）为SAS245互感器结构图，（b）为SAS245互感器解剖图；电流互感器仿真结构如图2所示，其中（a）为互感器仿真模型，（b）为互感器仿真模型局部。

由于低压端伞裙和法兰直接相连，连接处场强集中，该处伞裙材料承受的场强值明显高于其他部位。在伞裙表面含有可导电颗粒污秽时，污秽对电场的分布造成了明显畸变。

3 运行环境分析

地区地处亚欧板块内陆，属于银北地区，是典型的中温带干旱气候区。在电网积污期内的平均温度大于零摄氏度，约0.3摄氏度，且在电网的积污期内湿度较小，约为50%，气候条件不利于污闪事故的发生。根据地区气象站2010至2013年气象资料，伴有酸雨出现，频率为2.5%。从气象条件和地理环境来看，地区全年雨水较少，空气相对湿度低，气候条件难以形成雾，污闪事故易发天气少。

地区周边重工业企业密布，这一区域内有大量的高耗能重工业，其中对电力设备外绝缘造成严重污染的主要包括火电厂、钢铁厂、水泥厂、化工厂、有色金属冶炼厂、非金属矿物制造厂等。

4 绝缘外套外观分析

互感器硅橡胶护套伞裙缺陷如图3所示。其中（a）为低压端34#伞群下表面与法兰连接处高压端1#伞裙下表面边缘，（b）为高压端护套临近法兰处高压端9#伞裙下表面边缘。

现场硅橡胶护套上的电痕和电蚀损情况可以分为五个不同的等级，如表1所示。

研究表明在一定的形状结构下污闪电压是由污秽层表面的憎水性与污秽度决定的，当表面污秽度相同时，表面憎水性越强，闪烙电压越高；在污秽表面憎水性相同时，盐密越高，闪络电压越低[4]。

我国某些山地区处于高污秽度中温带荒漠地带，全区干旱少雨，工业污染严重，多沙尘天气[7]。在严酷的运行环境下，此类地区的变电站运行的电流互感器硅橡胶外绝缘护套在运行过程中出现了不同程度的电蚀损，其中部分互感器由于电蚀损严重已退出运行。电流互感器外绝缘护套使用的是液体硅橡胶材料。电流互感器护套缺陷给地区电网在运复合绝缘材料的安全性敲响了警钟，互感器硅橡胶护套电痕化的机理研究以及复合绝缘材料在高污秽度地区的性能研究将对相关地区使用复合绝缘材料的安全性评估给出指导意见。通过进一步研究在高污秽度地区运行的液体硅橡胶护套电痕化的机理，并且对在高污秽度环境下运行的高温硫化硅橡胶和室温硫化硅橡胶进行老化状态的分析，总结高污秽条件下复合绝缘材料老化的特点，对实际复合绝缘材料在高污秽度地区的进一步应用具有重要意义。

5 结束语

本文研究了高污秽度地区TA的绝缘材料性能，指出在一定的形状结构下污闪电压是由污秽层表面的憎水性与污秽度决定的。对某些地区环境特殊、气候干燥、风沙大的场合，在现场修补仍需要更多的实践。

参考文献：

[1]谢从珍，杜仲文.严重污秽条件下复合绝缘子运行特性分析[J].高电压技术，2004，30（7）：71-72.

[2]王黎明，梁建瑜，戴罕奇，等.高电导率雾对复合绝缘子憎水性的影响[J].电网技术，2014，38（7）：1779-1785.

[3]贾志东，陆海，胡亚荣，等.高湿气候下RTV防污闪涂料的运行特性分析[J].电网技术，2014，38（8）：2291-2297.

[4]赵宇倩.硅橡胶复合绝缘子在污湿污秽条件下的特性分析[D].北京：华北电力大学，2009.

[5]杨茜，郭天兴，刘海，等.110kV电流互感器电场分析与绝缘结构改进[J].电力电容器与无功补偿，2010，31（1）：3l-34.

[6]王世阁.倒置式电流互感器运行状况分析及提高安全运行性能的建议[J].变压器，2009，46（9）：64-68.

[7]吴旭涛，艾绍贵，樊益平.SF6电流互感器的主绝缘击穿故障分析[J].变压器，2008，45（12）：68-71.endprint