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山东电科院提升防污闪性能保稳定运行

发布时间:2020-01-08 18:00 作者:和记娱乐

  日前,2019年度中国电力科学技术奖颁奖仪式在北京举行,由国网山东省电力公司电力科学研究院(以下简称“国网山东电科院”)牵头申报的“直流设备积污特性与污闪综合防治技术及应用”科技成果喜获科技进步二等奖,是本年度国网山东省电力公司系统内唯一获奖项目,同时这也是该院在中国电力科学技术奖评选中第一次取得二等奖。不久前,该成果还荣获了国家电网有限公司2019年度科学技术奖一等奖。该项目历经6年攻坚克难,解决了±660千伏银东直流线路(以下简称“银东直流”)多次异常严重放电急需破解的四大难题,格外引人注目。

  2012年3月21日,±660千伏银东直流发生了严重的异常放电现象。如今,国网山东电科院防污闪专家沈庆河回想起当年的情景仍然心有余悸,“当时,距离1894号塔很远就能看到非常严重的拉弧放电现象,还能听到非常强烈的‘嗞嗞’声响,已严重威胁线路的安全运行,我们立即申请了降压运行。”

  银东直流途经北方重工业区,污染重、积污快,自2010年投运以来,因绝缘子异常严重放电导致该线路五次降压运行,涂刷传统防污闪涂料不能有效解决异常放电的问题,存在极高的污闪放电风险,严重威胁宁夏和山东电网的安全稳定。

  为攻克重污秽条件下提高直流设备防污闪水平的难题,2012年,国网山东电科院成立了“直流设备积污特性与污闪综合防治技术及应用”项目组。历经六年,该院以研究北方直流设备积污特性为基础,进行了外绝缘优化配置,并在直流复合绝缘子、硅橡胶选用、高自洁防污闪涂料、硅橡胶复合外绝缘清洁修复等方面获得了重大突破,全面提升了直流设备防污闪性能。

  “银东直流的多次异常严重放电,暴露出急需解决的四大难题:一是直流绝缘子快速严重积污,二是防污闪涂料使用寿命短,三是硅橡胶憎水性下降速度快,四是重污秽表面憎水性差。”该项目组负责人刘辉介绍说,“要想解决这些难题,最根本的就是找到积污的规律,这样才能有针对性地进行防污闪综合治理。”

  为了研究北方直流设备积污特性,得到关键积污特征参数,该项目组开展了大量数据采集工作。由国网山东电科院高压、化学、材料专业,以及高校的精兵强将组成的污秽采样队伍奔赴德州、济南、滨州、淄博、潍坊等银东线年的时间,采集现场样品3000余份,获得了最为重要的现场基础数据。

  绝缘子污秽采样,是要把绝缘子上积累的污秽全部采集,再进行盐密、灰密和成分的分析处理,污秽采集是整个基础研究的根基。哪里的绝缘子越脏,队伍就往哪去,哪里的污秽越多,队伍的干劲就越大。该项目组的采样点跨度达400余公里,杆塔全部分布在荒野郊外,路难走,点难寻。由于要对改造的运行绝缘子进行采样,采样窗口只有1个小时,早出晚归是常态,合理分配人员,保证安全的前提下,技术人员提高了采样效率。

  最终,通过对3000多个现场样品的测试、分析,该项目组系统研究了北方直流设备积污特性,得到了不同年限的饱和积污系数、带电系数和现场实际积污状况等,为提出污闪综合防治技术、解决绝缘子严重放电问题打下了坚实的基础。

  积污规律找到了,下一步就是如何根据这些规律破解难题。国网山东电科院防污闪专家沈庆河说,“要解决防污闪的问题,材料是关键,如何筛选最适合的材料这是一个前提,找到这样的方法就找到了‘牛鼻子’。”

  为此,该项目组又开展了选择性能优异的硅橡胶材料的研究。要做到防污闪,材料的综合憎水性能一定要优异,就是材料表面要容易产生荷叶上滚动水珠的现象,有角度倾斜水珠就会自动滑走。目前,材料市场也是玲琅满目、鱼龙混杂,找到最合适的材料,无异于海底捞针。但是项目组坚信“办法总比困难多”,技术人员根据前期市场调研,选取市场占有率较高的三种高温硅橡胶和四种室温硅橡胶作为试验样品,测试研究了不同硅橡胶样品的表面能、初始憎水性、憎水性丧失特性、恢复特性,还研究了不同用盐、不同用灰、不同粒度对硅橡胶试品憎水迁移性的影响。这期间的各种数据多达一万多条,每一条数据的获取都来之不易,对各种数据的分析更是极其烧脑,这背后的艰辛只有项目组的成员自己知晓。

  通过研究不同材料的表面能和憎水性,最终该项目组提出了基于表面能的硅橡胶遴选方法。该方法在常规硅橡胶性能判别的基础上,对硅橡胶产品的憎水性能提出了更高要求,更适用于重污染地区,解决了现场用硅橡胶憎水性能下降速度快的问题。

  目前,对于复合绝缘子的积污,通常的做法就是定期清洁,可是这种传统的清洁方式,只能简单的去除污秽,随着材料的老化,这种清洁之后材料的憎水性自然降低,防污闪的功效就大打折扣了。如何能让这种清洁更高效,还能恢复硅橡胶材料的憎水性呢?这一想法立即得到项目组的一致认可。

  在研制复合绝缘强力清洁修复剂的过程中,该项目组展开了艰苦卓绝的攻坚。国网山东电科院的技术人员平时承担着繁重的技术支撑工作,项目组成员只能利用业余时间见缝插针地开展研究。他们发现直流设备外绝缘积污面临的清洁问题难度远高于交流设备,而且国内外无同类产品,也没有国家和行业标准可参考。但是,功夫不负有心人,他们凭借惊人的毅力和超常的韧劲,经过研究、反复试验和不断完善,终于破解了难题,试制出复合绝缘强力清洁修复剂。

  “国内外的其他清洁剂仅可清除硅橡胶表面污秽层,没有憎水性的修复作用。我们研制的清洁修复剂是国内外首创,洗净率高达96%,除盐率高达95%,残留物对绝缘无不利影响。不仅能快速清除硅橡胶外绝缘表面的污秽层和老化层,还可以修复其表面憎水性。整体憎水性能可恢复至新硅橡胶的水平。可以说是实现了‘焕然一新’。”刘辉介绍说,“该清洁修复剂清洁修复效果非常好。”

  2017年12月19日,中国电力企业联合会组织召开了“山东±660千伏设备积污特征和提高外绝缘性能关键技术及工程应用”项目科学技术成果鉴定会,鉴定委员会认为,该成果整体达到了国际领先水平。该项目成果取得了发明专利7项、实用新型专利11项,发表论文38篇,其中SCI收录4篇、EI收录14篇。产品全部通过权威机构检测,获得应用单位的一致好评。

  2014年以来,该成果全面用于银东直流线路防污闪综合治理,彻底解决了异常放电问题,至今未再发生降压运行。近三年,累计实现销售额9363万元,通过减少防污闪涂料涂覆次数、减少停电时间,累计节支成本1.6亿元。项目成果全面提升了直流设备外绝缘性能,成功治理了直流设备污闪放电隐患,为直流工程安全稳定运行提供了坚强保障。

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