龔先鶴，王 臻，易永利，周 杰

（國網(wǎng)浙江省電力公司溫州供電公司，浙江 溫州 325000）

絕緣液帶電清洗二次設(shè)備表面污穢技術(shù)的研究及應用

龔先鶴，王 臻，易永利，周 杰

（國網(wǎng)浙江省電力公司溫州供電公司，浙江 溫州 325000）

針對變電站內(nèi)二次設(shè)備清掃難的問題，對BU-666絕緣液帶電清洗二次設(shè)備表面污穢技術(shù)的效果進行了試驗研究，通過偏光顯微鏡下的微觀角度記錄各個設(shè)備的清洗結(jié)果，分別測量它們的表面電阻，并繪制相應的清洗效果數(shù)值圖和效率數(shù)值圖，發(fā)現(xiàn)裝置板件和繼電器清洗效果最好。結(jié)合清洗實時漏電流數(shù)據(jù)，計算清洗過程中二次回路各個設(shè)備的對地絕緣電阻。試驗及現(xiàn)場應用結(jié)果表明：BU-666絕緣液帶電清洗二次設(shè)備污穢技術(shù)效果顯著，帶電清洗過程不影響二次設(shè)備的正常運行。

絕緣液；漏電流；二次回路；帶電清洗

0 引言

變電站內(nèi)的各類二次設(shè)備，如繼電器、端子箱、直流屏、保護屏、控制屏、測控屏、公用設(shè)備屏等由于自身工作特性及大氣環(huán)境影響，不可避免地吸附了空氣中的灰塵、油污、酸堿氣體、鹽分、金屬塵埃、各種機械雜質(zhì)等污染物質(zhì)，在板件、接線端子等表面形成二次污染物。這些堆積的污染物質(zhì)嚴重影響了各類二次裝置的正常散熱，不斷累積的高溫損耗直接導致電阻、電容等器件的參數(shù)變化，造成控制、測量信號丟失或失真，保護邏輯錯誤等故障[1]。除此之外，如果在潮濕的條件下，這些含有鹽、酸、堿性物質(zhì)的污染物變成電解質(zhì)使端子、器件的導電性增強，絕緣電阻降低，泄露電流增大，從而使得母線差流越限及直流接地等故障發(fā)生概率明顯增多[2]。

目前在二次設(shè)備運行狀況下，污穢清掃是維護二次回路正常工作的重要手段之一，而帶電機械干清掃容易使浮塵飄散，易引起其他相鄰設(shè)備的二次污染，致使二次回路的控制、保護誤動作，甚至造成一次電網(wǎng)設(shè)備的誤停役[3]。根據(jù)近3年的生產(chǎn)統(tǒng)計，溫州電網(wǎng)二百多座變電站二次設(shè)備的停電清掃維護量平均每月24次，每年多達288次。隨著供電可靠性的要求越來越高，二次設(shè)備停電清掃也越來越難以實現(xiàn)。

為此，研究了使用BU-666絕緣液帶電清洗二次設(shè)備表面污穢技術(shù)的效果，首先在110 kV模擬變壓站（簡稱模擬變）對保護屏、控制屏、直流屏、所用屏等二次裝置進行了帶電清洗試驗，通過偏光顯微鏡微觀角度觀察清洗后的端子表面、導線電纜皮、接觸器內(nèi)部、繼電器外殼、板件部分、模塊空開、導線銅芯頭、裝置表面是否有起泡、溶脹、開裂、剝落現(xiàn)象，定性地分析清洗效果，然后分別測量了上述材料清洗前后的表面電阻變化，計算各個裝置清洗效果值及清洗效率值，最后結(jié)合實時監(jiān)測的泄漏電流數(shù)據(jù)計算帶電清洗過程中二次回路對地絕緣電阻變化。試驗數(shù)據(jù)表明，這種絕緣液帶電清洗污穢效果顯著，且?guī)щ娗逑催^程不影響二次設(shè)備的正常運行。2016年3月在220 kV里洋變電站現(xiàn)場成功開展了浙江電網(wǎng)的首次二次設(shè)備帶電清洗作業(yè)。

1 110 kV模擬變帶電清洗試驗

1.1 110 kV模擬變的運行狀況

110 kV模擬變建于2008年，采用低電壓模擬高電壓，低壓設(shè)備模擬實際變電站中的一次設(shè)備，電抗器和電阻器模擬實際的線路及負載。二次設(shè)備結(jié)合常規(guī)站和綜自站的形式，裝設(shè)有所用屏、直流屏、公用設(shè)備屏、3號與4號線路保護屏、2號變壓器保護屏、2號變壓器保護控制屏、1—4號線路控制屏及綜合自動化屏，并配有1臺計算機，主要是為二次設(shè)備檢修人員提供了培訓、教學及科研試驗實踐的場所。投運至今，二次設(shè)備一直在運行并積累了大量的二次污染物。

1.2 二次污穢的粉塵處理

在進行帶電清洗之前，首先通過離子中和方式進行粉塵的處理，接入220 V交流電源，連接粉塵回收機，見圖1。利用靜電電壓測試儀記錄110 kV模擬變2號變壓器保護屏接線端子排、2號變壓器保護屏裝置、1號線路控制屏設(shè)備空氣開關(guān)（簡稱空開）、2號變壓器保護控制屏裝置等表面的靜電值，并通過紅外測溫儀記錄其溫度。使用電子設(shè)備靜電平衡儀由上至下、從左至右、由內(nèi)至外向各個位置吹離子風，改變設(shè)備表面的靜電場及離子電荷的排列方式。由于電荷單極走向所造成的粉塵聚合粒子或是被電荷極化的塵埃粒子，在正負離子相互中和后失去極性，致使粉塵粒子或塵埃脫落。此時由于粉塵回收機吸附作用，脫落的粉塵、塵埃立即被吸走，避免其飄散引起其他設(shè)備的污染[4]。

圖1 粉塵粒子中和及回收過程

表面污穢除了影響二次裝置散熱積累高溫外，還能形成靜電電壓，即污穢在電解質(zhì)反應及電磁場、靜電場吸附作用下形成相對介質(zhì)表面穩(wěn)定的電荷，通過長時間的鞏固及積累產(chǎn)生累積靜電。靜電電壓累積到一定程度則會自行放電，破壞電子器件，表面污穢越嚴重，其靜電值越高[5]。從表1中可見，交、直流進線表面靜電值相對較高，其發(fā)熱程度和表面污穢相對較為嚴重，而端子排、裝置、繼電器、模塊表面溫度都較低，污穢匯集也相對較少，所以對應的靜電值也相對較低。

表1 110 kV模擬變各個器件端子測試記錄值

1.3 二次污穢的帶電清洗

處理完粉塵之后，再根據(jù)屏柜清掃面積大小，使用噴槍配合清潔噴頭，采用BU-666絕緣液（主要性能參數(shù)見表2），應自上而下、從左至右、由內(nèi)至外地清洗，不留清洗死區(qū)死角[6]。裝置、端子、繼電器等表面噴入絕緣液，使其各個部件均勻噴淋濕潤。10～15 min后觀察絕緣液對污穢的清潔溶解情況，再更換方位角度充分噴淋，再持續(xù)觀察10 min左右，對凝固附著在二次設(shè)備表面的頑固污穢，尤其是交、直流進線表面發(fā)熱污穢嚴重區(qū)再次噴洗直至干凈為止。清洗時注意保持液柱及人員與帶電部位的安全距離，如果二側(cè)回路絕緣接地時，則不宜進行帶電清洗[7]。在帶電沖洗過程中，要關(guān)注液柱長度（液柱長度即從噴槍口到帶電設(shè)備液柱落點之間的長度），其數(shù)值應滿足表3要求[8-9]。

表2 BU-666主要性能參數(shù)

表3 低壓帶電清洗時的安全距離要求

2 試驗效果及分析

2.1 微觀角度觀察去污效果

在110 kV模擬變的保護屏、控制屏、直流屏、所用屏上經(jīng)過充分帶電清洗后，等待絕緣液揮發(fā)2 h，可明顯見到端子排、裝置、繼電器、接觸器、空開表面形成油面保護膜，清洗過程和結(jié)束后未見任何二次回路告警及裝置故障信號。對端子排表面材料、導線電纜皮、導線銅芯頭、裝置表面、板件部分、繼電器外殼、模塊空開、接觸器內(nèi)部使用偏光顯微鏡觀察是否存在起泡、溶脹、開裂、剝落等現(xiàn)象，即觀察清洗部件的表面是否被腐蝕溶解。

從圖2中可見，右邊的清洗后明顯比左邊未清洗的材料表面顆粒、暗點、污漬更少，幾乎清潔，而且表面光潔和亮度更好，說明帶電清洗去污清潔效果顯著，并且未發(fā)現(xiàn)任何起泡、溶脹、開裂、剝落現(xiàn)象，可見BU-666絕緣液對二次設(shè)備材料沒有腐蝕作用。另外，這種絕緣液還具有揮發(fā)性[10]。

圖2 各種材料微觀角度對比記錄

2.2 各個器件端子表面靜電電壓及溫度值的變化

帶電清洗之后，再次利用靜電電壓測試儀和紅外測溫儀測量并記錄110 kV模擬變各個器件端子。從表4中可見，通過帶電清洗祛除了二次設(shè)備表面的粉塵、污穢，各個器件端子靜電電壓值明顯降低，普遍減少至10 V左右。除此之外，二次設(shè)備表面的溫度場也隨之降低，比室溫值僅高4～8℃，現(xiàn)場環(huán)境溫度為24℃，清洗效果十分有效。

表4 110 kV模擬變各個器件端子測試記錄值

2.3 二次設(shè)備的表面電阻測試

利用高阻計ZC36型分別測試未清洗和帶電清洗后的接線端子排、導線電纜皮、裝置板件、繼電器表面電阻值，測試電壓為直流500 V，溫度20℃，并分別記錄其表面電阻數(shù)據(jù)變化見表5。

表5 清洗前后的表面電阻測試

通過表面電阻測試，利用表5的數(shù)據(jù)計算各部件的清洗效果值和清洗效率值，并繪制圖形。清洗效果值和清洗效率值計算公式：

式中：Q為清洗效果值；Q1為各對應部件未清洗的表面電阻值；Q2為各部件清洗后的表面電阻值；X為清洗效率值；X1為端子排清洗效果值。

從圖3、圖4中可見，裝置板件和繼電器的清洗效果最好，因為絕緣液清除了二次設(shè)備裝置板件和繼電器上形成的累積靜電，這種靜電值對電子器材的危害最大，而裝置板件和繼電器內(nèi)部由電子器材組成，所以其清洗效果最好。清洗之后，二次設(shè)備材料表面形成油膜，這種保護膜大大提高了電氣絕緣值，不僅恢復二次設(shè)備的正常表面阻抗，還形成特殊保護作用，使其長期處在最佳運行狀態(tài)，所以清洗24 h后各個器件的表面電阻值沒有任何變化。

圖4 各部件清洗效率值

2.4 漏電流測試

利用漏電流測試儀TCHC2686型實時監(jiān)測帶電清洗110 kV模擬變二次回路中各個器件的對地泄漏電流，測試范圍為10 nA～19.9 mA，基本精度2%，該110 kV模擬變的直流系統(tǒng)電壓為DC 220 V，見圖5。

圖5 帶電清洗各部件漏電流

通過繪制漏電流圖形，計算各部件對地絕緣電阻：R=U/I，從圖5與6中可見帶電清洗過程中，二次回路最大漏電流為0.3 μA，其對應部件的最小絕緣電阻值最少也達到了7.3×108Ω，帶電清洗過程對二次回路的絕緣沒有影響。

圖6 帶電清洗時對地絕緣電阻值

2.5 試驗總結(jié)

使用BU-666絕緣液帶電清洗二次設(shè)備時，具有以下3點優(yōu)勢：

（1）該絕緣液對二次設(shè)備有明顯的去污清潔能力，并且無腐蝕現(xiàn)象，未見起泡、溶脹、開裂、剝落。絕緣液具有揮發(fā)性。

（2）清洗后的二次設(shè)備表面電阻值至少提高4倍，而裝置板件的清洗效果最好，二次設(shè)備表面清洗后的電阻膜長期存在形成電氣保護。

（3）在清洗過程對二次回路沒有影響。

3 現(xiàn)場應用

通過110 kV模擬變二次設(shè)備帶電清洗試驗及相關(guān)的電氣數(shù)據(jù)分析確認之后，2016年3月4日—3月10日在220 kV里洋變電站現(xiàn)場對戶外220 kV與110 kV側(cè)端子箱以及主控室內(nèi)保護屏、直流屏、所用屏進行了BU-666絕緣液的二次設(shè)備帶電清洗作業(yè)。此次帶電清洗成功的應用，不僅有效地消除了220 kV里洋變戶外端子箱內(nèi)接線端子間的顆粒、潮氣污穢、金屬塵埃等污染物，減輕了端子排表面的銹蝕銅綠影響，對主控室內(nèi)的二次設(shè)備積灰去污效果也十分明顯，很好地維護了二次回路的正常工作，延長了二次設(shè)備使用壽命。

4 結(jié)語

隨著電網(wǎng)二次設(shè)備的不斷發(fā)展，電子器件的應用越來越多，智能電網(wǎng)、自動化系統(tǒng)的推廣應用使得相關(guān)的維護問題日益突出和重要，傳統(tǒng)的機械清掃已難以適應電網(wǎng)的發(fā)展需求，對于二次設(shè)備污穢處理，應形成獨特的電力設(shè)備帶電清洗技術(shù)。采用BU-666絕緣液對溫州電網(wǎng)220 kV里洋變電站二次設(shè)備進行帶電清洗作業(yè)，去污效果明顯，很好地維護了設(shè)備的正常工作，開創(chuàng)了浙江電網(wǎng)二次設(shè)備帶電清洗的先河。

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（本文編輯：陸 瑩）

參考文獻的作用及要求

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編輯部摘編

Application and Research of the Technology of Contamination Cleaning on Secondary Equipment Surface with Insulating Liquid

GONG Xianhe，WANG Zhen，YI Yongli，ZHOU Jie
（State Grid Wenzhou Power Supply Company，Wenzhou Zhejiang 325000，China）

In view of the difficulty of secondary equipment cleaning in substations，the effect of live contamination cleaning on secondary equipment surface by using BU-666 insulating liquid is tested and investigated.By records of cleaning result of the equipment through micro perspective under polarizing microscope，surface resistances of the equipment are measured，and the cleaning effect and efficiency are charted.It is found that the plates and relays are best cleaned.Based on the real-time leakage current data，ground insulation resistance of secondary circuit equipment in the cleaning process is calculated.The test and field application show that live contamination cleaning of secondary equipment with BU-666 insulating liquid is effective and has no effect on the operation of secondary equipment.

insulating liquid；leakage current；secondary circuit；live cleaning

TM506

B

1007-1881（2017）02-0005-05

2016-11-21

龔先鶴（1989），男，工程師，從事電力系統(tǒng)及其自動化方面研究。