合成高壓電器發(fā)展范文

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摘要：本文介紹了與國內(nèi)外傳統(tǒng)的充油、充氣的高壓電器完全不同的新一代合成材料的高壓電器，包括穿墻套管、電流互感器、電纜終端頭在中國的發(fā)展過程、這種產(chǎn)品的技術(shù)性能和發(fā)展前景。

1.前言

九十年代初期，在中國大地上出現(xiàn)了一種無油、無氣（sf6）、無瓷的以氟塑料為內(nèi)絕緣，以硅橡膠為外絕緣的完全不同于國內(nèi)外傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的新型高壓電器—高壓穿墻套管。與傳統(tǒng)的充油瓷套管不同，它的設(shè)計思想獨特、結(jié)構(gòu)新穎，它的某些技術(shù)特性已超過國際標(biāo)準(zhǔn)iec和中國的國家標(biāo)準(zhǔn)gb，而且被越來越多的用戶所采用。

至今，這種干式系列產(chǎn)品，包括穿墻套管、電流互感器（簡稱ct）和電纜終端頭已經(jīng)得到長足的進步和快速的發(fā)展。這種產(chǎn)品具有無油、無氣、無瓷，體積小、重量輕、防火、防爆、防污閃等突出優(yōu)點.自1990年至今，已有10000多臺上述產(chǎn)品在電力系統(tǒng)安全運行,沒有發(fā)生一例事故。

2.發(fā)展過程

眾所周知，無論國內(nèi)或國外市場上，66kv及以上的傳統(tǒng)的高壓穿墻套管、電纜終端頭、電流互感器等大多使用充油瓷套管。它存在易滲漏、易燃、易爆、污閃、維護工作量多、體積大、質(zhì)量重等一些潛在問題。隨著環(huán)境的日益惡化，瓷表面的污閃也常有發(fā)生，閃絡(luò)概率隨著環(huán)境污穢程度而增大。過去都是用增大泄漏比距的辦法來解決，但泄漏比距的增大是有限度的，泄漏比距越大，瓷套管的燒成合格率越低，為此，我們開發(fā)了一種具有新的結(jié)構(gòu)設(shè)計和完全不同以往的材料的新一代產(chǎn)品。

2.1干式高壓穿墻套管的開發(fā)九十年代初期，隨著城網(wǎng)改造的發(fā)展，城市戶內(nèi)變電站很快的發(fā)展起來，對穿墻套管的需求越來越多。面對上述問題，我們必須走一條獨具特色的用有機絕緣材料代替油瓷絕緣的新路。

1990年,我們研制出第一批sta型的9只穿墻套管并運行于大連老虎灘變電站,隨后,在東北和云南運行了200多只。

但是，sta穿墻套管還存在一些缺點。由于它是用交聯(lián)聚乙烯電纜制成的，兩端需要用支柱絕緣子支撐.為此，我們于1994年研制成功stb型高壓穿墻套管。至今已有10000多只stb套管在電網(wǎng)上運行，已經(jīng)覆蓋了從海南到大慶，從東海岸到新疆的二十幾個省、市的地域，詳見照片2、3。stb套管的外形見照片1，其結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1stb穿墻套管結(jié)構(gòu)圖

照片2大連老虎灘變電站sta-66運行

照片3stb-110運行在南京

2.2•干式電纜終端頭的開發(fā)

目前，我國和其他國家的電纜終端頭絕大多數(shù)均為充油產(chǎn)品，主要結(jié)構(gòu)是在電纜絕緣屏蔽層的端部加裝應(yīng)力錐以改善電場分布，并且裝入充油的瓷套管中。不僅體積大、重量重、維護工作量大，而且價格昂貴。

1996年我們在sta穿墻套管的基礎(chǔ)上又研制成功了gdz型干式電纜終端頭，它結(jié)構(gòu)獨特、新穎，是在交聯(lián)聚乙烯電纜的絕緣表面附設(shè)若干個相互絕緣的金屬均壓屏，強迫電纜絕緣表面電壓分布均勻,大大提高沿面放電電壓和徑向擊穿電壓。它比國內(nèi)外現(xiàn)有的電纜終端頭性能良好、基本不需維護且價格便宜。見結(jié)構(gòu)簡圖2和等值電路圖3。

gdz電纜終端頭已經(jīng)在中國的許多省份，如山東、廣東、河南、河北、遼寧等廣泛地推廣。由于該產(chǎn)品重量輕，又不須周期性地維護，所以可以不必安裝在專門的電纜終端站內(nèi)而直接地安裝在塔頭上.見照片4、5。

照片6電流互感器外形圖

圖4電流互感器結(jié)構(gòu)示意圖

照片7lrgbj-110ct運行

照片8lrgbj-220ct運行

3．產(chǎn)品的優(yōu)良特性

新一代有機合成材料高壓電器的結(jié)構(gòu)非常簡單，結(jié)構(gòu)上的主要特點是采用氟塑料（聚四氟乙烯）和硅橡膠作為主要絕緣材料，代替油、瓷和sf6氣體，這種結(jié)構(gòu)具有如下許多優(yōu)點。

3.1無油、無瓷、防火、防爆、不污染環(huán)境；

3.2體積小、質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)簡單，便于施工,不需維護；

3.3干式系列產(chǎn)品運行的非常安全，具有極好的防污閃特性。電壓分布均勻，大大提高污閃電壓；

在2001年1月22日發(fā)生在東北南部和華北北部的一次最嚴(yán)重的污閃事故中在35~550kv的線路上和30多個電站內(nèi)有900多個閃絡(luò)點，而我們生產(chǎn)的300多只穿墻套管、電流互感器和電纜終端頭中沒有一只閃絡(luò)。

主要原因是：

a.套管絕緣體表面的電位梯度被插入絕緣體的多層導(dǎo)電屏控制，并且硅橡膠傘裙表面緊緊地貼在套管絕緣體上，不似油瓷套管表面與絕緣體表面之間有那么遠(yuǎn)的間隙。因此，硅橡膠傘裙表面比油瓷套管表面的電場分布更均勻，使閃絡(luò)電壓有很大的提高。

b.硅橡膠的憎水性比瓷好，水在其表面形成水珠并很快滾落下來，由于這個原因也使閃絡(luò)電壓大大提高。從污穢耐受試驗中也得出相同結(jié)論。例如，具有0.3mg/cm2等值附鹽密的66kvstb穿墻套管比油瓷套管能耐受更高的電壓和更長的時間（69kv，90min）。

3.4局部放電量低且具有“自衰”特性。

每一臺產(chǎn)品的局部放電量出廠時都低于5pc，這一水平低于iec標(biāo)準(zhǔn)。與iec標(biāo)準(zhǔn)的比較列

這種干式組合絕緣的電器產(chǎn)品不僅局部放電量低，而且具有極好的局部放電“自衰”特性。這一特性與油紙絕緣是完全不同的，也是我們在開發(fā)這種新型高壓電器之初所始未料及的。一般說來，油紙絕緣的高壓電器其局部放電的發(fā)生隨著施加電壓的增高和時間的延長而變得愈益嚴(yán)重。但此種有機絕緣薄膜的局部放電特性卻與油紙絕緣的正好相反，它隨著施加電壓的時間的延長越來越好，局部放電量降低、局部放電起始電壓提高。大量的運行和試驗數(shù)據(jù)證實了這一結(jié)論。在哈爾濱科技大學(xué)胡似徽教授的幫助下，我們共同完成了這一課題的試驗和研究工作。

1995年我們曾對4年前投入電網(wǎng)運行的大連老虎灘變電站的3＃套管進行了試驗、解剖分解，試驗結(jié)果局部放電量比投運時略有降低，解剖可見內(nèi)部絕緣及所有材料、元件都完好如初，也進一步證實了這一“局放自衰”的結(jié)論。

3.5介質(zhì)損耗因數(shù)小且介質(zhì)絕緣熱穩(wěn)定好。

由于氟塑料屬中性介質(zhì)，其介質(zhì)損耗因數(shù)tanδ很小，為1×10-4,用它制成的高壓電器產(chǎn)品的介質(zhì)損耗因數(shù)也很小，而且能夠耐受260℃。例如，電流互感器lrgbj-110及l(fā)rgbj-220樣品在國家變壓器質(zhì)量監(jiān)督檢測中心試驗值均為0.0003。這一優(yōu)良的特性將有利于延長產(chǎn)品的壽命。我們曾經(jīng)對一只66kv高壓穿墻套管進行加速老化試驗，即在2u0(2*66/√3kv)下，通入額定電流in(600a)，1000h后，又用此套管按110kv的水平(2*110√3kv)重復(fù)進行了加速老化試驗，連續(xù)兩個老化試驗后的套管不僅沒有發(fā)現(xiàn)任何損壞，介質(zhì)損耗因數(shù)都沒有變化，局部放電量更低，并又通過了工頻耐壓試驗。

lrgbj-220樣品在國家變壓器質(zhì)量監(jiān)督檢測中心還進行了絕緣熱穩(wěn)定試驗，證明它不僅介質(zhì)損耗因數(shù)小，而且在長期加熱過程中介質(zhì)損耗因數(shù)穩(wěn)定，穩(wěn)定時間超過iec的規(guī)定值。

3.6有較好的熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定和機械耐受特性

2001年，在中國國家變壓器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心通過了110kv和220kv電流互感器的熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定和機械靜荷載耐受試驗，試驗結(jié)果列于表2。

3.7生產(chǎn)周期短

充油ct除包饒、組裝外，還須進行真空干燥、真空注油等工序，每臺產(chǎn)品整個工序須20天，而干式電器每臺產(chǎn)品只需包饒、組裝后即可試驗出廠。每一臺產(chǎn)品各工序所經(jīng)歷的時間只須2天。

4.合成絕緣干式高壓電器系列產(chǎn)品的發(fā)展前景

從1990年始至今，用硅橡膠和氟塑料（f4）制成的新型的干式高壓電器產(chǎn)品，包括干式穿墻套管、干式電流互感器和干式電纜終端頭，在電力系統(tǒng)上運行中從未發(fā)生過任何事故，被廣大用戶歡迎。

我們將不斷地改進產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和提高產(chǎn)品安全性和可靠性，進一步徹底解決充油系列產(chǎn)品漏油、爆炸和污染環(huán)境的老大難問題。

參考資料：

王如璋、黃維樞，一種新型高壓電流互感器，電力設(shè)備，2001年第2期，24頁；

王如璋、廖蔚明、劉艷等，一種新型高壓電器－全塑高壓穿墻套管，高電壓技術(shù)。1996，22（2）；

黃維樞、王如璋，66～110kv有機絕緣干式電纜終端頭，電力設(shè)備，2002年第1期，第46頁；