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热缩绝缘材料防护技术在变电站的应用尚志

尚志
2022年06月30日

热缩绝缘材料防护技术在变电站的应用

热缩绝缘材料防护技术在变电站的应用 2011年12月09日来源：摘要：叙述了新型热缩材料的概念及种类、性能特点以及应用情况，提出了变电站实施绝缘防护应注意的问题，分析了今后应用前景，指出选用高质量的热缩材料将能明显提高变电站的绝缘防护水平。关键词：热缩材料；绝缘防护；变电站　　近年来，随着工业的发展，环境污染日益严重，变电站的绝缘防护特别是老旧变电站的绝缘防护日显重要。变电站中污闪、凝露闪络、覆冰跳闸、小动物短路、裸母排造成的人身伤亡事故时有发生。热缩材料用于变电站的综合绝缘防护可减少该类事故的发生，提高供电系统的可靠性，对电力系统的安全运行具有重要意义。　　福州电业局1995年首次在无人值守的王庄变电站及亭江变电站采用热缩材料做绝缘防护，而后将此技术又应用于屏西变电站（1997年投运）和部分变电站的关键部位，1998年对室外变电站支持绝缘子加装了防污爬距增长器，大大降低了事故率，保证了电力系统的安全稳定运行。1　热缩材料的概念及种类　　热缩材料又称为高分子形状记忆材料，结晶的高分子材料经高能射线处理或化学引发剂处理后，高分子链间产生新联结键，形成交联的网状结构高分子，该材料在一定温度范围内施加外力可以拉伸或扩张，当迅速降温时可维持形变后的状态，这样就制成了热收缩材料，材料经扩张形变后，只要将温度达到熔点以上，形变很快便消除，并恢复到原来状态，这就是交联高分子的“记忆效应”。　　用热缩材料进行绝缘防护，就是用经辐射交联后具有记忆效应的热收缩绝缘材料制成的管材或带材包裹在裸露的导电母线上，再用加热手段，使之与导电母排紧密结合，牢固附着在导体表面，达到带电体被绝缘包裹的目的。　　用于变电站的热缩材料主要有母排绝缘热缩套管（MPG）、复合绝缘包覆带（FJRD）、绝缘防护罩、电缆终端头以及爬距增长器等。MPG用于变电站汇流母线排的绝缘防护；FJRD由热缩层和低熔点高聚物的粘接层组成，在加热时，外层收缩、内层熔融，使被防护带电体实现密封、绝缘一体化，用于老变电站相间距不足、污闪及覆冰严重又不易实施绝缘处理的地方；绝缘防护盒用于连接处的绝缘防护，以及柜上隔离开关、油断路器等特殊点防护；电缆终端头性能优越，安装简便快捷，不需要专用设备和技术，成为电力电缆附件的最新发展方向；爬距增长器用于解决污秽闪络问题，一般说来，只要在原支柱绝缘子或瓷瓶上热缩相应尺寸的伞裙即可。 2　技术性能分析2．1　热缩材料的技术参数　　变电站用热缩材料的击穿强度、工频耐压、雷电冲击和动热稳定参数见表1。　　为进一步验证热缩绝缘材料的绝缘性能，进行了2种试验：①对采用热缩绝缘防护的湖东变电站一段长600 mm的母排进行了护套管的绝缘水平测试；②进行了距离为125 mm的相间绝缘水平测试，试验数据见表2。2.2 母排温升试验西安高压电器研究所对采用了热缩材料的开关柜进行温升试验表明：在用MPG和FJRD包裹汇流母排后，在测温点相同的条件下，基本不影响温升。因此，热缩材料对变电站母排的绝缘防护不会降低母排的载流量。为验证这一点，对湖东变电站一段母排热缩绝缘包扎前后进行了测温（用3M红外线测温仪），选ABC三相相同部位各3点测量，结果见表3。　　从表中可看出，包扎热缩材料后温升反而降低，运行人员跟踪测温，也未发现异常温升，分析认为热缩材料比空气导热系数大，有利于散热；另外覆盖热缩材料后，散热面积增加，也有利于散热。2．3　热缩材料的阻燃性能　　电力设备绝缘材料均要求阻燃，热缩材料以橡塑共混高聚物为主体，添加性能优异的阻燃剂，其氧指数为32，具有很好的离火自熄性，可满足电力系统的阻燃要求。现场试验表明，试品960℃着火试验不燃烧。2．4　热缩材料的耐老化性能　　根据热缩原理，热收缩从微观本质上讲来源于内部网络的交联结构，正是由于这种原因，热缩材料的抗老化性能优于其它绝缘材料。上海电缆研究所对热缩材料所做的加速老化实验表明，该材料热老化寿命可达20 a，某公司1984年在电力系统使用的热缩终端头已安全运行13 a，在人造卫星上应用的热缩材料至今已正常运行21 a。2．5　热缩材料的耐温性能　　由于热缩材料具有特殊的微观本质，该材料经158℃±2℃168 h热老化试验，性能无大变化（对变电站专用系列热缩材料而言）。一般说来，变电站母排的极限工作温度为70℃。因此，可以满足变电站运行对其耐温特性的要求。3　应用情况　　上面阐述了热缩材料的电气及物理化学特性，这种新型材料应用于变电站绝缘防护可以解决许多实际问题。（1）有效预防小动物短路故障　　长期以来，变电站中小动物短路故障和异物搭接引发的电气事故一直困扰着供电系统的技术人员。若高压开关室门窗关闭不严，或电缆沟孔洞没封堵好，就很容易使老鼠或小动物进入高压开关室串到带电的设