復合絕緣子界面問題及其檢測
當前復合絕緣子在輸電線路上用量巨大,其可靠性直接影響到輸電線路運行安全。近年來,復合絕緣子多次發生斷串故障,已成為架空線路面臨的突出問題,同時也成為影響運行單位執行復合絕緣子壽命周期的重要因素。
復合絕緣子斷串可分為脆斷與朽斷兩類,脆斷的原因為密封破壞、芯棒采用非耐酸棒,導致芯棒受潮后發生應力腐蝕;朽斷的原因主要為芯棒-護套界面粘接不良,造成芯棒內部出現局部放電,逐步蝕損、碳化芯棒。
復合絕緣子脆斷
復合絕緣子朽斷
近年江蘇、山東、河南、浙江、廣東等省份總計發生過多起復合絕緣子斷串,其中大部分為界面問題引發的朽斷,當界面存在內部氣隙、粘接不良,往往導致水分從外界擴散進入芯棒,引發內部放電,放電的能量和產生的酸性物質逐步侵蝕護套,造成護套孔洞,導致水分大量侵入芯棒,進一步造成芯棒放電的惡化,嚴重放電下芯棒逐步碳化、喪失機械性能,最終導致斷串。界面問題已成為當前影響復合絕緣子可靠性的最主要因素!因此,今天就來談談復合絕緣子芯棒的界面問題,包括界面的分類、界面的連接、影響界面性能的因素、界面的檢測手段。
1、界面的分類
復合絕緣子的界面指不同材質的交界面,或者相同材質在不同制造工序下產生的分界面,主要包括芯棒與護套界面、端部金具與芯棒界面、端部金具和芯棒及護套三種材質交界面。芯棒朽斷主要和芯棒-護套界面有關,因此本文主要討論芯棒-護套界面。
復合絕緣子界面分類
2、界面的連接
芯棒與護套界面通過偶聯劑連接,偶聯劑的作用是將護套硅橡膠與玻璃纖維芯棒連接在一起,常用的偶聯劑為硅烷偶聯劑,其分子一端具有親環氧基團,一端具有親硅橡膠基團,在一定溫度、壓力下通過反應形成三維交聯結構將硅橡膠與玻璃纖維芯棒連在一起。
3、影響界面性能的生產因素
影響芯棒-護套界面性能的生產因素主要有脫模劑、偶聯劑材質、護套材質、芯棒的預處理、芯棒的保存等。
脫模劑:芯棒制造需要用到脫模劑,然而脫模劑會影響芯棒-護套界面粘接,造成粘接性能下降,因此生產中在生產護套之前,要通過打磨等方法將表面脫模劑盡量去除。
存放環境:如果生產中芯棒存放環境不佳,會造成芯棒吸潮,從而降低其與護套粘接的效果。
打磨、烘干:芯棒在與護套粘接之前,需要進行打磨、清洗,打磨是為了除去芯棒表面脫模劑,并增加芯棒與粘接劑的接觸面積以改善粘接效果;清洗是為了除去表面灰塵,清洗應采用處理過的水或無水乙醇,清洗后需要及時烘干。
偶聯劑:偶聯劑配好供使用時,應經過充分攪拌,并對粘度進行控制;芯棒表面涂抹偶聯劑后,應干燥一定時間,一方面使偶聯劑溶劑揮發,另一方面讓偶聯劑與芯棒表面充分浸潤,干燥期間應控制區域濕度不大于70%;偶聯劑干燥后、注射加工護套前,應對芯棒進行預烘。
4 界面缺陷的檢測
界面缺陷包括界面氣隙、內部導電通道、粘接不良等。界面氣隙及內部導電通道缺陷的檢測方法有工頻耐壓帶紅外溫升測試、陡波測試、微波測試、太赫茲波檢測等。粘接不良缺陷尚未形成統一、規范的檢測方法,較為有效的方法包括工頻耐壓帶紅外溫升測試、剖檢、帶護套水擴散試驗。
工頻耐壓帶紅外溫升測試有兩種思路:
① 按照《DL/T 664-2008 帶電設備紅外診斷應用規范》進行,在實際運行條件下測量或者在實驗室中模擬運行電壓進行測量,在實驗室中模擬時,施加最高運行電壓30 min。
其判據為復合絕緣子溫升不應超過2K(DL/T 664-2008規定為1K,但實際測試中發現1K的溫升過于容易受外界干擾,2K相對較為合適)。其測試特點是靈敏度高,可以發現較為微小的缺陷,缺點是易受外界干擾,容易產生誤判,因此現場測試往往需要進行多次