熱縮管熱縮材料在變電設(shè)備上的應(yīng)用

摘要 : 電氣設(shè)備運(yùn)行中污閃、小動(dòng)物、覆冰閃絡(luò)、凝露閃絡(luò)等事故產(chǎn)生的后果是非常嚴(yán)重的。隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)及改造的大幅度增加 ,探討如何從技術(shù)上解決污閃、小動(dòng)物、覆冰閃絡(luò)、凝露閃絡(luò)等事故是非常必要的。對(duì)于熱縮材料在變電站電氣設(shè)備上的應(yīng)用 , 以及使用過程中出現(xiàn)的施工和運(yùn)行上的問題進(jìn)行了探討。經(jīng)過幾年的實(shí)際運(yùn)行 , 證明高分子熱縮材料在變電設(shè)備上的應(yīng)用大大減少了事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞 :熱縮材料 ;變電 ;應(yīng)用

1 引 言

隨著工業(yè)的發(fā)展 ,環(huán)境污染日益嚴(yán)重。作為電力生產(chǎn)部門 ,必須對(duì)電氣設(shè)備在污染環(huán)境下運(yùn)行可能產(chǎn)生的各種嚴(yán)重后果給予高度重視。現(xiàn)運(yùn)行的變電站大部分已集控 ,所以變電站的絕緣防護(hù)就更顯得十分重要。一些老舊變電站 , 建站時(shí)由于受環(huán)境、資金的限制 , 加上運(yùn)行時(shí)間已久 , 更易出現(xiàn)污閃、小動(dòng)物、覆冰閃絡(luò)、凝露閃絡(luò)等事故。熱縮材料 (又叫高分子形狀記憶材料) 在變電站的應(yīng)用將大大減少上述事故的發(fā)生 , 對(duì)提高供電可靠性 , 保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有非常重要的意義。

2 熱縮材料的特性
 

2. 1 電絕緣性

高分子化合物鏈里的原子是以共價(jià)鍵結(jié)合的 ,一般不易導(dǎo)電 , 高分子材料具有很好的電絕緣性 , 是良好的電絕緣材料 , 廣泛用于電氣工業(yè)上 , 如制成電器設(shè)備零件、電線及電纜的護(hù)套等。

2. 2 阻燃性

使用在電氣設(shè)備上的絕緣材料應(yīng)具有阻燃性。熱縮材料是橡塑共混高聚物在制作過程中添加了性能良好的阻燃材料。它具有很好的離火自熄性。試驗(yàn)表明 , 熱縮材料在 960 ℃不燃燒 , 滿足了絕緣材料在電氣設(shè)備上應(yīng)用的阻燃性要求。
 

2. 3 記憶效應(yīng)

結(jié)晶的高分子材料經(jīng)特殊處理后 ,使分子鏈間產(chǎn)生新聯(lián)結(jié)鍵 ,形成交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這種交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子具有“記憶效應(yīng)”。也就是在一定的溫度下 , 對(duì)該材料加以外力 , 拉伸成各種形狀 , 迅速降溫后 ,可以維持這種變形后的形狀。如果將溫度升高到該材料的熔點(diǎn)以上時(shí) ,變形后的形狀很快就會(huì)消失并回到初始狀態(tài)。我們使用熱縮材料進(jìn)行絕緣防護(hù)就是利用熱縮材料具有的這種“記憶效應(yīng)”,先將其制成管材或帶材 , 然后將其包裹在裸露的母線或引線上 , 再用加熱的手段 , 使之與母線緊密結(jié)合 , 牢固的附著在母線或引線的表面上。這也正是將“高分子形狀記憶” 材料叫成“熱縮”材料的原因。

2. 4 物理化學(xué)性能

熱縮材料具有耐腐蝕性 , 吸水率低 (小于 0. 1 %) ,低溫韌性好 ( - 55 ℃±2 ℃/ 4 h) , 耐老化性好 (168 ℃/ 168 h 通過) 等特點(diǎn)。據(jù)上海電纜研究所對(duì)熱縮材料所做的加速老化試驗(yàn)表明 , 該材料老化壽命可達(dá)20 年 , 因此熱縮材料在其他領(lǐng)域也得到了非常廣泛的應(yīng)用。

3 技術(shù)參數(shù)

3. 1 動(dòng)熱穩(wěn)定參數(shù)

動(dòng)穩(wěn)定電流 :80 kA Peak

4 s 熱穩(wěn)定電流 :31. 5 kA

取自西安高壓電器研究所測(cè)試報(bào)告 (93) - 200(94) - 188。

3. 2 工頻及雷電沖擊耐壓

工頻及雷電沖擊耐壓性能見表 1。

表 1 工頻及雷電沖擊耐壓性能

3. 3 溫升試驗(yàn)

有資料表明 ,經(jīng)熱縮處理后的母線或引線溫升問題很小 ,不可能會(huì)降低母線或引線的載流量。表 2 是對(duì)某變電站 10 kV 4 # 母線熱縮前后幾點(diǎn)溫度的測(cè)量結(jié)果 (用紅外點(diǎn)溫儀) 。

表 2 電器設(shè)備熱塑前后溫升測(cè)試結(jié)果

4 熱縮材料的應(yīng)用
 

4. 1 預(yù)防小動(dòng)物短路事故

預(yù)防小動(dòng)物事故有很多措施 ,如 :隨手關(guān)門、封堵電纜溝道孔洞、投放鼠藥、放置檔鼠板、刷絕緣漆等。這些措施都有它的局限性 ,效果甚微。如何從技術(shù)上防范小動(dòng)物事故的發(fā)生一直困擾著工程技術(shù)人員。以前 , 10 kV 小車開關(guān)柜內(nèi)的母線及引線上沒有使用熱縮套 ,因開關(guān)柜設(shè)計(jì)尺寸的限制 ,柜內(nèi)引線與地、引線與引線間距離較小 ,常因小動(dòng)物竄入柜內(nèi)造成單相接地引起弧光短路或造成相間短路 ,甚至波及鄰柜。如2001 年 , 我局某站因 10 kV 小車開關(guān)柜內(nèi)的母線及引線上沒有加裝熱縮套 , 老鼠通過電纜溝道鉆進(jìn) 10 kV 201 小車開關(guān)柜內(nèi) , 導(dǎo)致 10 kV 接地短路 , 造成變壓器保護(hù)動(dòng)作掉閘 , 10 kV 一條母線停電 , 201 主開關(guān)報(bào)廢的電氣事故。

采用熱縮技術(shù)后 ,杜絕了小動(dòng)物事故的發(fā)生。并且 , 熱塑后的小車柜的設(shè)計(jì)尺寸大大縮小 , 降低了開關(guān)柜成本 ,提高了開關(guān)室的使用率。

4. 2 防止鹽霧及有害化學(xué)氣體對(duì)母線及引線的腐蝕

夏天氣候潮濕 , 沿海地區(qū)有鹽霧 , 化工工業(yè)地區(qū)有害廢氣的排放等均會(huì)對(duì)母線、引線有腐蝕作用 , 降低了設(shè)備的載流量及使用壽命 ,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起污閃。熱縮材料的良好化學(xué)性能可有效的解決這一問題。 

4. 3 防止覆冰、污閃、凝露閃絡(luò)事故

夏天氣候潮濕 , 尤其是在南方 , 小車開關(guān)柜內(nèi)凝露現(xiàn)象比較嚴(yán)重 ,閃絡(luò)事故也有過發(fā)生。采用熱縮技術(shù)可以有效的解決凝露閃絡(luò)問題。另外 ,采用熱縮技術(shù)使得帶電導(dǎo)體與冰凌絕緣 ,也就不會(huì)產(chǎn)生冰凌閃絡(luò)。 

4. 4 增爬裙

用熱縮材料在相應(yīng)的瓷瓶上熱縮傘裙 ,可起到增加設(shè)備的外絕緣爬距作用 ,降低污閃事故的發(fā)生率。 

4. 5 電纜終端頭

用熱縮材料做電纜終端頭 , 安裝簡(jiǎn)便且性能優(yōu)良 , 不需要專業(yè)工具和設(shè)備 , 是電力電纜附件的發(fā)展方向。

5 施工中出現(xiàn)的問題
 

熱縮材料的產(chǎn)品形式有熱縮套、熱縮帶、防護(hù)盒、增爬裙等幾種。使用時(shí)要根據(jù)不同的設(shè)備使用不同形式的熱縮材料。

對(duì)于新建基建站應(yīng)首選絕緣熱縮套。熱縮套熱縮后表面均勻美觀。但對(duì)于改造站來說使用熱縮套必須拆卸母線或引線 ,相對(duì)于使用熱縮帶比較麻煩。熱縮帶更適用于老舊變電站的改造或受停電時(shí)間的限制不能采用熱縮套的設(shè)備使用。

將設(shè)備接頭熱縮到熱縮套或熱縮帶中時(shí)應(yīng)注意將設(shè)備接頭緊固 ,以免引起接頭發(fā)熱。

對(duì)于今后需要拆卸的接頭 (如檢修或試驗(yàn)) 應(yīng)使用防護(hù)盒。熱縮套加熱時(shí)應(yīng)注意套中不要存留空氣 ,以免引起發(fā)熱影響使用效果。

選擇熱縮套時(shí)要注意尺寸 , 熱縮后壁厚不超過 3 mm 以下 ,否則會(huì)影響使用效果。

注意對(duì)于母線和引線應(yīng)留出今后掛接臨時(shí)地線的部位 ,且三相距離應(yīng)盡量遠(yuǎn) ,如圖 1 所示 ,而圖 2 的留法則不可取。

圖 1 正確的預(yù)留地線示意圖

6 實(shí)際運(yùn)行中遇到的問題
 

目前應(yīng)用在變電站的熱縮材料產(chǎn)品一般分國內(nèi)和國外生產(chǎn)。國外生產(chǎn)的造價(jià)高、質(zhì)量較穩(wěn)定 ;國內(nèi)生產(chǎn)的造價(jià)低 ,但有些產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定 ,運(yùn)行幾年以后 ,易出現(xiàn)開裂、退色問題。處于運(yùn)行中的設(shè)備 ,特別是變壓器引線等主設(shè)備 , 不能及時(shí)停電處理 , 易造成放電問題。

在施工過程中 ,在包裹電氣設(shè)備的磁柱磁頭部分時(shí) , 熱縮材料有一定的厚度因包裹不嚴(yán) , 會(huì)造成部分裸露 ,影響絕緣效果。

電氣設(shè)備的試驗(yàn)和檢修工作 ,頻繁的拆卸接頭和連接的熱縮套、熱縮盒 ,會(huì)造成熱縮材料開裂、老化。

熱縮后的電氣設(shè)備存在一定的溫升 ,使得對(duì)運(yùn)行設(shè)備的測(cè)溫不能直接測(cè)到電氣金屬上面。發(fā)生接頭發(fā)熱問題 ,不容易直接觀察到。

圖 2 不正確的預(yù)留地線示意圖

7 結(jié)束語
 

熱縮材料在變電站絕緣防護(hù)上的應(yīng)用 ,從根本上解決了小動(dòng)物事故、污閃、凝露事故 ,尤其是應(yīng)用在小車開關(guān)柜上 ,有著別的產(chǎn)品代替不了的特殊意義。隨著科技的發(fā)展 ,熱縮材料的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛。

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