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陈景亮 姚学岭 邢菊仙 刘东社
1 前言
伞裙护套是合成绝缘子的外绝缘部分,其作用在于提供必要的泄漏距离及保护芯棒免遭大气环境的侵袭,以使合成绝缘子保持足够高的污闪电压及长期可靠的绝缘性能,因而伞裙护套自身必须具备良好的耐大气老化性、耐电蚀性及漏电起痕性。合成绝缘子经过长期的发展,其伞裙护套材料的耐电蚀损及漏电起痕性能已有很大的改进［1］。
近十多年来,我国复合绝缘子的研制、生产发展迅速,在高压输电线路上得到普遍使用,生产企业迅速增加。据不完全统计,大大小小生产绝缘子的企业有30多家。产品质量基本上在不断提高,占主导地位的10多个企业,其产品质量基本达到了国内标准JB5892-91的要求。但有部分企业对自己生产的复合绝缘子没有作过正规定型试验,特别是伞套耐漏电起痕及电蚀损试验,不重视产品的检验,企业对自己产品质量水平不清楚,增大了用户的风险。1998年,从某省电力部门送检的7个主要复合绝缘子生产企业的110kV、100kN的产品来看,按IEC587和GB6553-86要求考核,真正通过TMA6.0级的仅有一个企业的试样,其余6个企业的试样均在4.5级、3.5级左右。电蚀损等级偏低的原因是有些企业不重视此项试验,有些企业根本就没有条件做此项试验［2］。针对这种情况,我们研制了自动漏电起痕试验装置,此设备不仅具有相当精确的流量控制及保护系统,而且具有良好的性能价格比,是生产避雷器及复合绝缘子硅橡胶外套的厂家所必备的试验设备。
2 系统的结构
电气设备暴露在高湿度和污秽环境中,由于绝缘的漏电痕迹或漏电痕迹诱发的腐蚀而损坏。户外使用的有机绝缘材料尤其如此,在这种情况下绝缘表面沾污,覆盖一层潮气与污物,如煤灰和盐雾等。耐漏电起痕和耐电蚀损性能试验是一种人工加速试验,它模拟非常严重的户外污染,而事实上污染不会有那么严重,加重的目的是加速漏电痕迹的形成,从而能在短时间内确定固体绝缘材料的耐漏电起痕和耐电蚀损性能。
漏电起痕试验是在工频下,用液体污染和倾斜试样评定在严酷环境条件下使用的电气绝缘材料耐漏电起痕和耐电蚀损性能。其评定的方法有两种,即恒定漏电起痕电压法和逐级升压漏电起痕电压法。
试验中可采用两种终点判断法来确定试验终点。方法A是当高压回路中通过的电流达到或超过60mA持续2s后,作为试验终点,此时过电流装置切断电路。方法B是当漏电痕迹达到距离下电极25mm处的试样表面上的标记时,作为试验终点。此时人工切断电路［3］［4］。
2.1 系统的原理结构图
我们根据IEC587和GB6553-86并采用方法A作为试验判终,设计了自动漏电起痕试验系统,其结构框图如图1所示。
图1 漏电起痕的结构框图
2.2 设计依据
2.2.1 电源电压的频率是50Hz,输出电压可连续调到6.0kV,考虑到整个装置的容量,我们选用了容量为5kVA的调压器和试验变压器。
2.2.2 为了使污染液的滴流量精确,我们选用了大功率的滴液驱动电路,可相当精确地控制滴液流量。
2.2.3 在电源电压的高压边,与每个试样串接一个功率为200W的电阻,电阻器的电阻值从表1中选取。
表1 试验电压与污染液滴流量选择参考
试验电压
(kV)
推荐电压
(kV)
污染液流速
(ml/min)
串联电阻值
(kΩ)
1.0～1.75
0.075
1
2.0～2.75
2.5
0.15
10
3.0～3.75
3.5
0.30
22
4.0～4.75
4.5
0.60
33
5.0～6.0
0.9
33
2.2.4 系统设有完善的保护电路,在试样泄漏电流大于或等于60mA持续2s后,保护电路能自动将高压切除。
2.3 污染液控制
2.3.1 除另有规定外,一般采用含有0.1±0.002%重量份分析纯的氯化铵和0.02±0.002%重量份的多乙氧基异辛基苯乙醚非离子型湿润剂配以蒸馏水或去离子水。
2.3.2 污染液的流量可以通过控制装置精确控制,且调节方便。在本系统中,我们选用直径为61.5mm、公差为±0.1mm的滴液管,滴液管由丝杠推进,丝杠的推进距离为每步2mm。经计算可以得到具体污染液流量,其计算数据如表2所示。
由表2计算数据可以看出:污染液的滴流量控制相当精确,其误差不大于千分之五。
另外,在试验过程中,我们还对各种情况下的滴液流量做了实测,以便得出滴液的实际误差。其具体做法是:观察一定时期内(比如以1h为限)的滴液总量,然后再折合到每分钟内的滴流量。但由于人为观察误差所限,其滴液误差几乎观察不到,最大也在千分之几甚至更小。由此说明滴流量无论计算还是实测,其精度都是相当高的。
3 运行考核
为了考核设备的运行情况,我们采用恒定漏电起痕电压法并采用方法A作为试验判终,对西安交通大学绝缘研究所研制的两组硅橡胶试样进行了相应的试验,试验条件符合IEC587和GB6553-86,其试验结果如表3所示。
4 结论
本系统经过设计、调试及考核运行等一系列过程,证明了系统运行稳定、可靠。目前已在多家使用部门安全运行,是检测绝缘材料耐漏电起痕和耐电蚀损性能的一种必备的试验设备。
通过考核,本系统可以实现如下功能:
(1)腐蚀液的滴流量可根据试验标准要求进行相当精确的控制。
表2 污染液的滴流量
标准滴流量V表(ml)
计算滴流量V(ml)
误差ΔV(ml)
相对误差(‰)
0.90
V-
0.8969905
-0.0030075
-3.3417
V
0.8998288
-0.0001712
-0.1902
V+
0.9027574
0.0027574
3.0638
0.60
V-
0.5976828
-0.0023172
-3.8620
V
0.5996312
-0.0003688
-0.6148
V+
0.6015828
0.0015828
-2.6380
0.30
V-
0.2990952
-0.0009048
-3.0161
V
0.3000702
0.0000702
0.2341
V+
0.3010469
0.0010469
3.4897
0.15
V-
0.1494080
-0.0005920
-3.9467
V
0.1498951
-0.0001049
-0.6993
V+
0.1503829
0.0003829
2.5527
0.075
V-
0.0747421
-0.0003579
-3.4390
V
0.0749857
-0.0000143
0.1907
V+
0.0752298
0.002298
3.0634
注:V+表示公差为正时即滴液管直径为61.6mm时流量的计算值,V-表示公差为负时即滴液管直径为61.4mm时流量的计算值,V表示公差为零时即滴液管直径为61.5mm时流量的计算值。
表3 漏电起痕的试验结果
试 验 对 象
耐 受 时 间(h)
施 加 电 压(kV)
试 验 结 果
120×50mm,厚度为8mm
6
6
通 过
120×50mm,厚度为6mm
6
6
通 过
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