熱縮管熱縮材料在變電設備上的應用

摘要 : 電氣設備運行中污閃、小動物、覆冰閃絡、凝露閃絡等事故產生的后果是非常嚴重的。隨著城鄉電網建設及改造的大幅度增加 ,探討如何從技術上解決污閃、小動物、覆冰閃絡、凝露閃絡等事故是非常必要的。對于熱縮材料在變電站電氣設備上的應用 , 以及使用過程中出現的施工和運行上的問題進行了探討。經過幾年的實際運行 , 證明高分子熱縮材料在變電設備上的應用大大減少了事故的發生。

關鍵詞 :熱縮材料 ;變電 ;應用

1 引 言

隨著工業的發展 ,環境污染日益嚴重。作為電力生產部門 ,必須對電氣設備在污染環境下運行可能產生的各種嚴重后果給予高度重視。現運行的變電站大部分已集控 ,所以變電站的絕緣防護就更顯得十分重要。一些老舊變電站 , 建站時由于受環境、資金的限制 , 加上運行時間已久 , 更易出現污閃、小動物、覆冰閃絡、凝露閃絡等事故。熱縮材料 (又叫高分子形狀記憶材料) 在變電站的應用將大大減少上述事故的發生 , 對提高供電可靠性 , 保證電網的安全運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鍵結合的 ,一般不易導電 , 高分子材料具有很好的電絕緣性 , 是良好的電絕緣材料 , 廣泛用于電氣工業上 , 如制成電器設備零件、電線及電纜的護套等。

2. 2 阻燃性

使用在電氣設備上的絕緣材料應具有阻燃性。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。試驗表明 , 熱縮材料在 960 ℃不燃燒 , 滿足了絕緣材料在電氣設備上應用的阻燃性要求。
 

2. 3 記憶效應

結晶的高分子材料經特殊處理后 ,使分子鏈間產生新聯結鍵 ,形成交聯的網狀結構。這種交聯網狀結構的高分子具有“記憶效應”。也就是在一定的溫度下 , 對該材料加以外力 , 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以上時 ,變形后的形狀很快就會消失并回到初始狀態。我們使用熱縮材料進行絕緣防護就是利用熱縮材料具有的這種“記憶效應”,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。據上海電纜研究所對熱縮材料所做的加速老化試驗表明 , 該材料老化壽命可達20 年 , 因此熱縮材料在其他領域也得到了非常廣泛的應用。

3 技術參數

3. 1 動熱穩定參數

動穩定電流 :80 kA Peak

4 s 熱穩定電流 :31. 5 kA

取自西安高壓電器研究所測試報告 (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

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

表 2 電器設備熱塑前后溫升測試結果

4 熱縮材料的應用
 

4. 1 預防小動物短路事故

預防小動物事故有很多措施 ,如 :隨手關門、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。如何從技術上防范小動物事故的發生一直困擾著工程技術人員。以前 , 10 kV 小車開關柜內的母線及引線上沒有使用熱縮套 ,因開關柜設計尺寸的限制 ,柜內引線與地、引線與引線間距離較小 ,常因小動物竄入柜內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 小車開關柜內的母線及引線上沒有加裝熱縮套 , 老鼠通過電纜溝道鉆進 10 kV 201 小車開關柜內 , 導致 10 kV 接地短路 , 造成變壓器保護動作掉閘 , 10 kV 一條母線停電 , 201 主開關報廢的電氣事故。

采用熱縮技術后 ,杜絕了小動物事故的發生。并且 , 熱塑后的小車柜的設計尺寸大大縮小 , 降低了開關柜成本 ,提高了開關室的使用率。

4. 2 防止鹽霧及有害化學氣體對母線及引線的腐蝕

夏天氣候潮濕 , 沿海地區有鹽霧 , 化工工業地區有害廢氣的排放等均會對母線、引線有腐蝕作用 , 降低了設備的載流量及使用壽命 ,嚴重時會引起污閃。熱縮材料的良好化學性能可有效的解決這一問題。 

4. 3 防止覆冰、污閃、凝露閃絡事故

夏天氣候潮濕 , 尤其是在南方 , 小車開關柜內凝露現象比較嚴重 ,閃絡事故也有過發生。采用熱縮技術可以有效的解決凝露閃絡問題。另外 ,采用熱縮技術使得帶電導體與冰凌絕緣 ,也就不會產生冰凌閃絡。 

4. 4 增爬裙

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

4. 5 電纜終端頭

用熱縮材料做電纜終端頭 , 安裝簡便且性能優良 , 不需要專業工具和設備 , 是電力電纜附件的發展方向。

5 施工中出現的問題
 

熱縮材料的產品形式有熱縮套、熱縮帶、防護盒、增爬裙等幾種。使用時要根據不同的設備使用不同形式的熱縮材料。

對于新建基建站應首選絕緣熱縮套。熱縮套熱縮后表面均勻美觀。但對于改造站來說使用熱縮套必須拆卸母線或引線 ,相對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間的限制不能采用熱縮套的設備使用。

將設備接頭熱縮到熱縮套或熱縮帶中時應注意將設備接頭緊固 ,以免引起接頭發熱。

對于今后需要拆卸的接頭 (如檢修或試驗) 應使用防護盒。熱縮套加熱時應注意套中不要存留空氣 ,以免引起發熱影響使用效果。

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

注意對于母線和引線應留出今后掛接臨時地線的部位 ,且三相距離應盡量遠 ,如圖 1 所示 ,而圖 2 的留法則不可取。

圖 1 正確的預留地線示意圖

6 實際運行中遇到的問題
 

目前應用在變電站的熱縮材料產品一般分國內和國外生產。國外生產的造價高、質量較穩定 ;國內生產的造價低 ,但有些產品質量不穩定 ,運行幾年以后 ,易出現開裂、退色問題。處于運行中的設備 ,特別是變壓器引線等主設備 , 不能及時停電處理 , 易造成放電問題。

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

電氣設備的試驗和檢修工作 ,頻繁的拆卸接頭和連接的熱縮套、熱縮盒 ,會造成熱縮材料開裂、老化。

熱縮后的電氣設備存在一定的溫升 ,使得對運行設備的測溫不能直接測到電氣金屬上面。發生接頭發熱問題 ,不容易直接觀察到。

圖 2 不正確的預留地線示意圖

7 結束語
 

熱縮材料在變電站絕緣防護上的應用 ,從根本上解決了小動物事故、污閃、凝露事故 ,尤其是應用在小車開關柜上 ,有著別的產品代替不了的特殊意義。隨著科技的發展 ,熱縮材料的應用將會越來越廣泛。

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