一种阻燃导热型硅橡胶绝缘材料的应用

发电厂中压配电系统主要采用共箱封闭母线设计，应用于厂用变压器、备用变压器低压侧与中压开关柜的连接，受自身结构限制，共箱封闭母线整体密封性能一般，随之使用年限增加，密封件（尤其是户外部分）逐渐老化，整体密封性更加得不到有效保证，从而影响共箱母线导体的绝缘性能，引发绝缘事故，造成设备损坏以及机组非计划停运，给发电厂带来巨大的损失。因此，提高共箱封闭母线的绝缘性能是一项重要的任务。

1 现状调查与分析

江苏华电仪征热电有限公司地处亚热带湿润、半湿润季风气候区，比邻长江，一年之中温差较大，四季分明，降水比较丰沛，尤其是六、七月份的梅雨时节，一连2，30d雨水不断，对电气设备绝缘性能是很大的考验。该电厂装机容量为3×254MW燃气-蒸汽联合循环发电机组，设有3台6kV厂用变压器，其低压侧与6kV开关柜连接采用共箱封闭母线设计，每段母线全长约40m。自2012年底三套联合循环机组全部投产以来，凡是遇到阴雨天气，该电厂6kV厂用变压器低压侧绝缘始终处于较低水平，最低数值仅为1.3MΩ（合格值应大于6MΩ），无法满足机组正常启动的要求，而通过打开共箱封闭母线检查孔盖板通风或待天气放晴后，绝缘数值均能逐渐恢复正常水平。

究其原因为共箱封闭母线箱体只能起到常规的封闭作用，可以防止较大的异物入内，对于风沙、灰尘不能有效分隔，而外界的潮气更容易进入箱体。运行一段时间后,支撑绝缘子的表面会积聚污秽。在雨、雪或其他空气潮湿的气候条件下，外部潮湿的空气会进入壳体内，遇母线停运或夜晚情况，支撑绝缘子因辐射冷却，其温度低于周围空气温度时,绝缘子的表面会吸附潮气或结露，而在其各个部位形成充分湿润的条件。污秽绝缘子受潮湿润后，污秽物中的可离子化物质会逐渐溶于水中，在绝缘子的表面形成一层导电水膜。此水膜构成了沿绝缘子表面的导电通路，从而有泄漏电流沿绝缘子表面穿过，导致母线绝缘大幅度降低。此现象对于晚高峰后停运、次日顶早高峰的调峰机组表现的尤为突出。

2 改造方案

通过对该电厂3台6kV厂用变压器低压侧-中压开关柜共箱封闭母线现状进行调查分析，确定了母线绝缘低主要是由绝缘子的表面污秽吸附潮气或结露，形成了电流泄漏通道而引起的。为从根本上解决这一问题，我们对其他电厂和设备制造厂家开展调研活动，并结合当前行业内较为先进成熟的技术提出了三种改造方案。

2.1 全绝缘浇注母线

拆除原共箱封闭母线，充分利用原母线支吊结构安装防护等级高的全绝缘浇注母线。浇注母线走向及布置与原母线保持一致。原共箱封闭母线规格为10kV/2000A，根据原母线参数选择LDJZTMX-10/2000型浇注母线。其主要改造流程包括：分段切割原共箱封闭母线，吊装移除原母线；检查、维护原母线支吊结构，充分利用原有支吊架；按布置要求将浇注母线吊装就位；浇注母线段间接头连接；电气性能交接试验；与开关柜、变压器等设备连接。全绝缘浇筑母线具有防水、防腐蚀、整体机械强度高、防撞性佳、体积小、便于布置及安装、散热性佳、耐老化、防开裂等优势，并且只需要正常巡检，维护工作量小，使用寿命可长达30年。经测算，全绝缘浇筑母线改造工期预计15～20d，总造价约35万元。

2.2 金属箱体电缆母线

拆除原共箱封闭母线，总体上利用原有母线支吊架安装金属箱体电缆母线。电缆母线走向及布置与现场原母线保持一致。但考虑散热、受力支撑等因素，电缆需要铺设在绝缘托架上，绝缘托架固定在箱体内焊接的支撑件上。沿用原母线箱体，并在原母线外壳两侧开设百叶窗，以利于散热。根据不同环境温度下，电缆运行允许的温度、温升、动热稳定以及末端电压降等要求，从安全稳定运行角度出发，电缆选择8.7/10kV 1×500型电缆，A、B、C三相每相各4根电缆，单芯截面500mm²。改用电缆可以提高绝缘性能，但其相较于母线过载能力弱，散热性差，使用寿命短，一般只有15～20年，且造价高。经测算，金属箱体电缆母线改造工期预计15～20d，总造价约60万。

2.3 阻燃导热型硅橡胶绝缘材料全绝缘喷涂

对共箱封闭母线导体、绝缘子、箱体内壁以及检查孔盖板内壁，使用阻燃导热型硅橡胶绝缘材料TS-10进行全绝缘喷涂处理，使母线对外壳以及各相母排之间均实现绝缘，避免相对地和相间绝缘事故的发生。阻燃导热型硅橡胶绝缘材料TS-10采用常温固化有机硅橡胶作为基料，通过添加阻燃、抗电弧、补强、导热材料等物质进行物理混炼制备而成。该产品在设计过程中，有针对性地对材料的绝缘性、阻燃性、导热性、耐候性、包覆性等功能进行调制。因此，阻燃导热型硅橡胶绝缘材料TS-10不仅具有良好的绝缘性能，而且其在阻燃性能、导热性能表现也十分优异。硅橡胶绝缘材料涂层具有绝缘性能好、憎水防潮性能佳、耐候性能优越等特点。适合于异型设备及构件的表面保护和特殊电气连接部位的绝缘防护处理，可使连接的导体形成整体。检修维护方便，弹性硅橡胶涂层不影响原共箱封闭母线螺栓螺母的拆卸，安装时，只需用少量的硅橡胶绝缘材料再涂刷好即可，新旧涂层可安全牢靠地连接在一起。应用于户外共箱封闭母线，其使用寿命可超过20年。经测算，阻燃导热型硅橡胶绝缘材料全绝缘喷涂改造工期预计3～4d，总造价约12万元。

3 结语

通过对上述三种改造方案进行可行性研究，从操作简易性、安全可靠性、经济实用性等多角度进行分析比较，该电厂最终选择了阻燃导热型硅橡胶绝缘材料全绝缘喷涂方案实施。改造后，在雨天、其他空气潮湿的恶劣天气、母线停运或夜晚等条件下，测量6kV厂用变压器低压侧绝缘数值均高于200MΩ，共箱封闭母线绝缘性能较改造前提升明显，绝缘低的问题得到了根本解决。此改造方案可推广应用到其他存在同类型问题的发电厂或变电站，为共箱封闭母线带来了更加广泛的应用前景。