在遇到系统故障或瞬时过电压 ( 电涌或火花 ) 使电网受到扰动时,通过保护继电器采取适当措施,仍可使用电力互感器的输出。通过打开或闭合断路器,或者重新配置系统可以减少扰动的影响控制工程网版权所有,使系统的其余部分依然可以获得保护。电力互感器是监测这种扰动的最常用和最经济的手段。这种互感器即使面临各种恶劣的户外环境,如紫外线辐射、污染、潮湿、雨淋,温度变化和盐雾等,也必须能达到原有性能。为了能在这些极其恶劣的环境中保证良好的运行,ABB 经常检查所用的材料以保护好这些电力互感器。
上世纪六十年代末,丁基橡胶曾经是中压( 至40 kV ) 电力互感器使用最广的干式绝缘材料,经过适当配方的户外用丁基橡胶是一种非常好的绝缘体,一些电力互感器厂商直到今天依然在使用具有专利配方的丁基橡胶。对于橡胶的模塑和固化需要很高的加工压力 ( 高于大气压力 15 倍以上),但这不利于精确的保持电介质间隙和铁心线圈组的几何形状尺寸,而这却对保证互感器正常性能必不可少 1),如图 1 所示。这就限制了这种材料的应用,但也因此推动了对户外电力互感器更好绝缘材料的继续研究工作。
对液态浇注树脂进行评估后发现,它是替代丁基橡胶很好的绝缘材料。其最初的原料可以用泵输送,可以计量、混合与配送。如果采用真空铸造工艺, 只需适中的真空度,或在自动压力凝固 (APG) 工艺中,采用稍高的压铸力 (约为大气压的二倍)。固化阶段的压力可以稍高于大气压 (大气压的二至三倍)。这些更宽松的工艺条件能够更好地保持精确的空间尺寸和铁芯线圈组的几何形状不变,而且始终能够生产出高质量的产品。
在这一类树脂中,环脂肪族环氧树脂 (CEP) 在上世纪七十年代末首次应用于户外绝缘体。它在防止老化和漏电腐蚀方面有很好的表现,能够经受住户外的湿度、紫外线辐射和各种污染及化学物质的侵蚀。从全球来看,CEP 是使用最为普遍的户外中压设备绝缘体材料。
上世纪八十年代,人们发现户外等级的聚氨脂 (PUR) 弹性体 (弹性聚合物) 是一种具有经济效益的中压电气设备绝缘体的替代材料,这种树脂主要通过真空液体铸造工艺进行加工,是所有液体铸造树脂受干扰最小的一种工艺,具有较低的模塑温度,比其他环氧树脂真空铸造工艺的生产周期要短www.cechina.cn,完全固化的户外等级 PUR 弹性体很容易制造,具有很好的绝缘特性和较高的户外性能。
先进的户外绝缘
由于硅橡胶重量轻、耐高电压,同时在高度污染的环境中表现出色,因此现已成为广泛应用于户外的主要绝缘材料,其良好的户外性能主要源于疏水性 (即排斥水的特性)。
疏水性绝缘材料表面上的小水珠会使具有导电性的污染物从表面上流走。
亲水性 (吸收水份) 绝缘材料在潮湿环境中,表面往往会形成一层连续的薄膜,使悬浮在大气中的具有导电性的污染物 (例如盐分、无机酸和有机酸) 聚集并溶解在薄膜上,从而形成能够导电的薄膜。这层具有电解质的薄膜,会直接导致产生干带电弧 2)。如果绝缘体属于聚合物性质CONTROL ENGINEERING China版权所有,很高的电弧温度 (>1,000 °C) 会使聚合物在热特性方面逐步退化,造成绝缘表面的腐蚀,从而导致漏电的增加。随着时间的推移,干燥带会逐步扩大,随后出现弧长的扩大,最后导致飞弧。因此,封装绝缘材料的选择会对户外设备的长期性能产生重大影响。疏水性绝缘材料可以防止在表面上形成薄的水膜,水微粒所形成的小水珠因此就会从表面上流走,同时也将能够导电的污染物质带走。疏水性表面的这种自清洁特性减少了干带电弧事故,从而延长了户外设备寿命。这也是为什么对高电压户外绝缘体选用硅橡胶的主要原因。本世纪初, 电绝缘树脂市场引进了一种更为先进的疏水性 CEP 材料,被称为疏水性环脂肪族环氧树脂 ( HCEP,其商标名称为 HydrophobicAraldite )。HCEP 厂商曾报道,与 CEP 相比www.cechina.cn,HCEP 增强了疏水特性。如果长期放置在侵蚀性户外环境中,HCEP 仍能保持表面的疏水性,而且还能维持良好的电气、化学、热导性能和抗腐蚀特性 (CEP 材料却具有腐蚀性 )。根据该报导,HCEP 已被确定为开发新一代户外真空开闭器 (OVR) 的最佳商用户外绝缘材料。
通过深入研发 HCEP 先进的设计工具和生产工艺 (见图 2 ),开发的新一代 O