热缩管热缩材料在变电设备上的应用

热缩管热缩材料在变电设备上的应用

摘要 : 电气设备运行中污闪、小动物、覆冰闪络、凝露闪络等事故产生的后果是非常严重的。随着城乡电网建设及改造的大幅度增加 ,探讨如何从技术上解决污闪、小动物、覆冰闪络、凝露闪络等事故是非常必要的。对于热缩材料在变电站电气设备上的应用 , 以及使用过程中出现的施工和运行上的问题进行了探讨。经过几年的实际运行 , 证明高分子热缩材料在变电设备上的应用大大减少了事故的发生。

关键词 :热缩材料 ;变电 ;应用

1 引 言

随着工业的发展 ,环境污染日益严重。作为电力生产部门 ,必须对电气设备在污染环境下运行可能产生的各种严重后果给予高度重视。现运行的变电站大部分已集控 ,所以变电站的绝缘防护就更显得十分重要。一些老旧变电站 , 建站时由于受环境、资金的限制 , 加上运行时间已久 , 更易出现污闪、小动物、覆冰闪络、凝露闪络等事故。热缩材料 (又叫高分子形状记忆材料) 在变电站的应用将大大减少上述事故的发生 , 对提高供电可靠性 , 保证电网的安全运行具有非常重要的意义。

2 热缩材料的特性
 

2. 1 电绝缘性

高分子化合物链里的原子是以共价键结合的 ,一般不易导电 , 高分子材料具有很好的电绝缘性 , 是良好的电绝缘材料 , 广泛用于电气工业上 , 如制成电器设备零件、电线及电缆的护套等。

2. 2 阻燃性

使用在电气设备上的绝缘材料应具有阻燃性。热缩材料是橡塑共混高聚物在制作过程中添加了性能良好的阻燃材料。它具有很好的离火自熄性。试验表明 , 热缩材料在 960 ℃不燃烧 , 满足了绝缘材料在电气设备上应用的阻燃性要求。
 

2. 3 记忆效应

结晶的高分子材料经特殊处理后 ,使分子链间产生新联结键 ,形成交联的网状结构。这种交联网状结构的高分子具有“记忆效应”。也就是在一定的温度下 , 对该材料加以外力 , 拉伸成各种形状 , 迅速降温后 ,可以维持这种变形后的形状。如果将温度升高到该材料的熔点以上时 ,变形后的形状很快就会消失并回到初始状态。我们使用热缩材料进行绝缘防护就是利用热缩材料具有的这种“记忆效应”,先将其制成管材或带材 , 然后将其包裹在裸露的母线或引线上 , 再用加热的手段 , 使之与母线紧密结合 , 牢固的附着在母线或引线的表面上。这也正是将“高分子形状记忆” 材料叫成“热缩”材料的原因。

2. 4 物理化学性能

热缩材料具有耐腐蚀性 , 吸水率低 (小于 0. 1 %) ,低温韧性好 ( - 55 ℃±2 ℃/ 4 h) , 耐老化性好 (168 ℃/ 168 h 通过) 等特点。据上海电缆研究所对热缩材料所做的加速老化试验表明 , 该材料老化寿命可达20 年 , 因此热缩材料在其他领域也得到了非常广泛的应用。

3 技术参数

3. 1 动热稳定参数

动稳定电流 :80 kA Peak

4 s 热稳定电流 :31. 5 kA

取自西安高压电器研究所测试报告 (93) - 200(94) - 188。

3. 2 工频及雷电冲击耐压

工频及雷电冲击耐压性能见表 1。

表 1 工频及雷电冲击耐压性能

3. 3 温升试验

有资料表明 ,经热缩处理后的母线或引线温升问题很小 ,不可能会降低母线或引线的载流量。表 2 是对某变电站 10 kV 4 # 母线热缩前后几点温度的测量结果 (用红外点温仪) 。

表 2 电器设备热塑前后温升测试结果

4 热缩材料的应用
 

4. 1 预防小动物短路事故

预防小动物事故有很多措施 ,如 :随手关门、封堵电缆沟道孔洞、投放鼠药、放置档鼠板、刷绝缘漆等。这些措施都有它的局限性 ,效果甚微。如何从技术上防范小动物事故的发生一直困扰着工程技术人员。以前 , 10 kV 小车开关柜内的母线及引线上没有使用热缩套 ,因开关柜设计尺寸的限制 ,柜内引线与地、引线与引线间距离较小 ,常因小动物窜入柜内造成单相接地引起弧光短路或造成相间短路 ,甚至波及邻柜。如2001 年 , 我局某站因 10 kV 小车开关柜内的母线及引线上没有加装热缩套 , 老鼠通过电缆沟道钻进 10 kV 201 小车开关柜内 , 导致 10 kV 接地短路 , 造成变压器保护动作掉闸 , 10 kV 一条母线停电 , 201 主开关报废的电气事故。

采用热缩技术后 ,杜绝了小动物事故的发生。并且 , 热塑后的小车柜的设计尺寸大大缩小 , 降低了开关柜成本 ,提高了开关室的使用率。

4. 2 防止盐雾及有害化学气体对母线及引线的腐蚀

夏天气候潮湿 , 沿海地区有盐雾 , 化工工业地区有害废气的排放等均会对母线、引线有腐蚀作用 , 降低了设备的载流量及使用寿命 ,严重时会引起污闪。热缩材料的良好化学性能可有效的解决这一问题。 

4. 3 防止覆冰、污闪、凝露闪络事故

夏天气候潮湿 , 尤其是在南方 , 小车开关柜内凝露现象比较严重 ,闪络事故也有过发生。采用热缩技术可以有效的解决凝露闪络问题。另外 ,采用热缩技术使得带电导体与冰凌绝缘 ,也就不会产生冰凌闪络。 

4. 4 增爬裙

用热缩材料在相应的瓷瓶上热缩伞裙 ,可起到增加设备的外绝缘爬距作用 ,降低污闪事故的发生率。 

4. 5 电缆终端头

用热缩材料做电缆终端头 , 安装简便且性能优良 , 不需要专业工具和设备 , 是电力电缆附件的发展方向。

5 施工中出现的问题
 

热缩材料的产品形式有热缩套、热缩带、防护盒、增爬裙等几种。使用时要根据不同的设备使用不同形式的热缩材料。

对于新建基建站应首选绝缘热缩套。热缩套热缩后表面均匀美观。但对于改造站来说使用热缩套必须拆卸母线或引线 ,相对于使用热缩带比较麻烦。热缩带更适用于老旧变电站的改造或受停电时间的限制不能采用热缩套的设备使用。

将设备接头热缩到热缩套或热缩带中时应注意将设备接头紧固 ,以免引起接头发热。

对于今后需要拆卸的接头 (如检修或试验) 应使用防护盒。热缩套加热时应注意套中不要存留空气 ,以免引起发热影响使用效果。

选择热缩套时要注意尺寸 , 热缩后壁厚不超过 3 mm 以下 ,否则会影响使用效果。

注意对于母线和引线应留出今后挂接临时地线的部位 ,且三相距离应尽量远 ,如图 1 所示 ,而图 2 的留法则不可取。

图 1 正确的预留地线示意图

6 实际运行中遇到的问题
 

目前应用在变电站的热缩材料产品一般分国内和国外生产。国外生产的造价高、质量较稳定 ;国内生产的造价低 ,但有些产品质量不稳定 ,运行几年以后 ,易出现开裂、退色问题。处于运行中的设备 ,特别是变压器引线等主设备 , 不能及时停电处理 , 易造成放电问题。

在施工过程中 ,在包裹电气设备的磁柱磁头部分时 , 热缩材料有一定的厚度因包裹不严 , 会造成部分裸露 ,影响绝缘效果。

电气设备的试验和检修工作 ,频繁的拆卸接头和连接的热缩套、热缩盒 ,会造成热缩材料开裂、老化。

热缩后的电气设备存在一定的温升 ,使得对运行设备的测温不能直接测到电气金属上面。发生接头发热问题 ,不容易直接观察到。

图 2 不正确的预留地线示意图

7 结束语
 

热缩材料在变电站绝缘防护上的应用 ,从根本上解决了小动物事故、污闪、凝露事故 ,尤其是应用在小车开关柜上 ,有着别的产品代替不了的特殊意义。随着科技的发展 ,热缩材料的应用将会越来越广泛。

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