憎水性带电检测工具研制的必要及可行性_带电检测安全措施

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谈憎水性带电试验工具研制的必要及可行性

摘要：根据现在硅橡胶合成绝缘子憎水性试验工作存在的局限和不足，提出了带电直测方法。并以人员的安全、设备的安全与测件的技术参数进行了校验。从而得出结论：应用直测方法操作人员和设备是安全的。

关键词：憎水性工具研制 必要性 可行性

合成绝缘子又称为硅橡胶合成绝缘子，由橡胶伞裙和芯棒粘接而成。橡胶伞裙采用了高温硫化技术，其特点是能够在阴雨天气、浓雾天气时材料表面形成相互分离的水珠，便绝缘子保持较高的绝缘水平，我们称为材料的憎水性，起到防止污秽闪络的作用。但由于材料本身的特性，它在特定的条件下可出现胶体老化、芯棒脆断、憎水性下降等危及电气设备安全运行的缺陷，依靠传统的测试盐密方法已不能准确表述合成绝缘子的绝缘状况，而定期对合成绝缘子进行憎水性试验是检验合成绝缘子性能、优劣程度的有效方法。

目前，适用于现场的憎水性测量方法主要是喷水分级法。观查湿斑形态对照分级图标以确定被测试件的级别。

该方法将复合绝缘子表面的憎水性分为7级，并给出分级判据和标准图片，HC-1级和HC-7级分别对应憎水性最强和最差(即完全亲水)的状态。试验中，用普通喷壶对试品表面喷洒水雾，观察水分在试品表面的分布情况，对比分级判据和标准图片，得出绝缘子表面的憎水性状况。

《送电线路运行规程》中规定对于合成绝缘子的检测周期为2---3年；憎水性试验的测试周期为一年。现在我们华北地区供电企业的憎水性试验工作已数年，测试的方法主要为“非带电状态”下进行测试，由于作业方法的限制，我们很难按期对绝缘子进行检测，现行的主要测试方法是：

（1）设备停电检修时配合进行测试。

（2）采用带电作业方法将绝缘子取下，使其脱离带电体，测件在“非带电”时进行测试。

针对以上情况，我们提出测试件由“非带电状态”改为“带电状态”进行测试。

研制“带电状态”测试工具的必要性：

我们提出的测试方法和原测试方法的不同点为：制做专用的测试工具，可在“带电的”设备上直接对合成绝缘子进行“憎水性”检测（每个小组由2 人组成，一人操作，一人监护）。无需繁杂的作业环节配合。为此，可大大的减少作业时间、大大减少测试时的配合工作量；通常，在停电工作中对于人员的配置需要量很大；带电作业也需要6人以上。见几种工作方法的工作流程比较：

一、在线路停电检修时配合进行测试的流程：

工区例年度测试计划----工作期间提停电申请----准备测试工具----调度批复----测试设备停电----操作人员验电、挂封地线----测试人员进入测试点，试验工作开始（绝缘子表面喷雾、读取测试试值）----试验工作结束----完工后回检----拆除封地线----向调度交完工令----恢复送电

二、带电作业方法将绝缘子取下，测件“非带电”时进行测试的工作流程： 工区例年度测试计划----工作期间提停用重合闸申请----准备工器具----调度批复----进入带电设备将被测件取下----试验工作开始（地电位对绝缘子表面喷雾、读取测试试值）----试验工作结束----进入带电设备将被测件恢复----完工后回检----向调度汇报，恢复重合闸----恢复原供电方式

三、直接在带电设备上进行测试时的工作流程：

工区例年度测试计划----工作期间提停用重合闸申请----准备测试工器具----调度批复----进入带电设备直接进行测试（绝缘子表面喷雾、读取测试试值）----完工后回检----向调度汇报，恢复重合闸----恢复原供电方式

从上面的几种方法的工作流程图我们可以看出，无论是停电工作还是带电工作都不可避免的需要相应作业来配合我们的测试，而测试工作停电申请批复的可能性很小。这样也就带来了从人员上、时间上、工器具的准备上不必要的工作环节，而直接测试方法的程序是最为简便的。为此，“憎水性带电试验工具的研制”做为输电专业测试工作的主要内容，具有一定的前瞻性和先进性。

在“憎水性带电试验工具研制”的设计阶段，我们的思路是：喷水口与贮水罐设置在绝缘杆的前端（带电侧），操作控制手柄设置在绝缘杆的后端（地电侧），通过联动杆对喷水嘴进行控制。设计过程中我们严格按《电业安全工作规程》、《带电作业工具的设计原则》的规定和要求进行设计，并进行了严格的参数选定和计算；主要考虑了以下两个问题：

一、人身安全问题。

二、设备安全问题。下面就以上两个问题分别进行设计说明：

一、人身安全问题：

“带电进行憎水性试验”是一项新型作业内容，工作负责人及工作班成员要对试验项目的危险点及部位进行了解和掌握。熟悉新工具的性能和操作方法，严格按要求进行作业。

操作杆有效长度的确定：以110 kV为例，《电业安全工作规程》中确定了在110kV设备上进行带电作业时绝缘杆的有效长度必须保证1.3M。这个距离考虑了过电压时绝缘杆所承受的耐压水平（内过电压和外过电压）。我们的工具在设计过程中参照这一要求，限制了绝缘杆的安全距离，两种情况的校验过程如下：

（1）、外部过电压：《规程》规定：带电作业必须在良好的天气下进行。根据带电作业的经验及相关规定，在带电作业工作中我们应考虑距工作地点5km处落雷时过电压对工作人员的伤害。

衰减后作业地点的过电压值：

按110kV线路，7片悬式绝缘子串50%放电电压值为700kV 按公式：Us=Uo/(KXUo+1)Us=700/(0.16×10×5×700+1)US=447kV Us的放电距离：447kv/547kv/m=0.8m 内过电压：按110kV线路中性点直接接地系统，查《电力设备过电压保护设计技术规程》可得110kV线路内过电倍数K1为3，电压升高系数K2为1.15 按公式：Un=(√2UH/√3)×K1×K2

Un=(√2×110/√3)×3×1.15=310kV

-3 查空气间隔的放电曲线得Un的放电距离为0.7m 从计算结果得出,外过电压与内过电压的最高放电电压值是0.8m，在考虑增加20%安全裕度后安全距离为0.96m；根据绝缘工具最短有效长度遵守的原则（空气间隙与绝缘工具的放电距离差别为6%---10%）和操作过程中杆身可能会越过一定的距离（一般取0.3m）按此要求得：

(0.96×10%)+0.96+0.3=1.35（m）

参照以上值我们限定绝缘杆的有效长度为1.3m是可行的。

（2）、在喷雾过程中我们考虑如遇逆向风造成水雾溅落在绝缘杆端部，造成绝缘杆绝缘强度下降而引发的泄漏电流增大，可能对人身造成的伤害。在这个问题上我们采取了在绝缘杆的端头制做了长约15cm的绝缘护套，并在护套表面涂RTV材料进行处理，利用了RTV材料的憎水性，水在其表面必以水滴分布方式出现，这种形状的水滴大到一定程度时。因重力作用将从表面滚落下来，很难形成水道。必然使复合绝缘杆表面维持较高的绝缘性能.，用以防止因湿、雾过大而造成绝缘杆的绝缘下降。同时也避免了绝缘杆端部形成片状湿斑，而不能形成泄漏通道，从而保证作业人员的安全。

（3）、水雾的闪络问题能否影响作业的安全也是我们必须严肃对待的。从理论上讲清洁水在喷嘴出口处即形成雾状时，仍可维持较高的绝缘水平，为此，喷头与被测件25cm的水雾带，我们可以视为空气距离。只要调节好喷洒水量，不会对作业人员产生危害。

二、设备安全问题: 我们主要参照了带电水冲洗的一些做法和相关公式，但憎水性试验又不同于水冲洗，须不同对待。在设计中重点考虑了绝缘子表面吸附了一些污秽物质，这些物质在干燥的状态下对绝缘不会构成威胁，但在湿润的条件下这些物质溶解后，水流贯穿绝缘子流下，将使绝缘子串的泄漏电流陡增。据有关资料介绍，当泄漏电流超出300mA时就有可能引发绝缘子闪络，因此，测试件在带电的情况下产生的湿区或干带与湿带并存时的电压分部不均时能否造成绝缘子外绝缘闪络。针对这一问题我们在工具的设计和论正时进行了理论计算和相关查证。经查：

（1）、我地区挂网使用的硅橡胶合成绝缘子为110kV主要为FXBW/110/70系列产品；220kV为 FXBW/220/100—120系列产品；结构高度为1240mm和2150mm；泄漏比距大于2.2mm/kV；爬电距离为2420mm和4840mm。

（2）我地区的污源点较为分散，多为矿业开采，和少量的工业污染，污物多为颗粒物，污秽物的影响范围一般在3---5km。年积污量的盐密值一般为0.06---1.0mg/cm⒉左右。（3）、测试用水电导在70us---150us之间。

（4）、绝缘材料在潮湿条件下电流泄漏的校验：合成绝缘子材料的绝缘电阻率达10Ω.m以上，与设备的最高运行电压之比其泄漏电流只为微安级水平。（110kV线路的最高运行电压击穿长度约为700mm。）不会产生mA级水平的电流泄漏）。

三、电气试验：我们选取了三级污区运行绝缘子3支；二级污区运行绝缘子1支；一级污区绝缘子1支，并保留表面污物，测试件均为FXBW/110/70型绝缘子在试验室进行电气试验，当试验电压升为

⒔110kV时，我们使用电导为800us的测试用水（加入一定的导电物）沿绝缘子表面分三段喷雾，测试件无电流泄漏。

论正和试验证明：对设备的安全不会产生影响，设备的安全问题能够得以保证。

在这样的条件下我们要求测试测试人员必须遵守“规程”规定，在运行的设备上检测时必须遵循由下至上的测试原则，并保持绝缘子有700mm与1400mm的干区。便能满足电气要求。为此，我们认为在这种条件下带电进行测试可行。

三、测试工具的性能和使用效果：

（1）、我们研制的工具是在主绝缘杆的内部装设绝缘传动杆，全部采用硬连接，动力传导可靠，喷射有力，水雾均匀。

（2）、工具制作完成后，我们对其进行了严格的电气试验和检测，经华北电力科学院技术鉴定：该工具可实现在远距离对合成绝缘子表面喷雾，测试效果符合憎水性试验标准的要求。制定完善的安全措施后，可在110kV及以上电压等级的带电的设备上试验测试，总结经验，推广应用。

（3）、2005年8---9月我们对承德地区挂网运行的合成绝缘子进行了检测，发现220kV袁遵线、110kV西滦线的HC值分别达到4级和6级，经电科院进行复测，与我们的试验结论相同。

从而我们得出结论：“憎水性试验工具”在带电的设备上作业无论是对人身对设备都是安全的，测试质量是可靠的。

由于试验方法的改变，试验人员因经验问题、视力问题对测试结果产生的误差也是我们重点考虑的内容，我们的想法是；测试小组配备相适应的像机，对测件的湿斑进行收录，以便供科技人员参考及合成绝缘子的劣化分析；今后，我们还设想该项目在计算机应用水平上也要相应提高，即：开发应用软件，使图标与测试图片自动核实、自动识别、自动分级。同时也做为运行资料将典型的试验图、试验结果永久保存。

在测试工作中为了避免在特殊情况下出现意外，须向调度申请，测试设备停用重合闸。