仿生智能纳米界面材料技术在电力设备凝露治理中的应用.docx

PAGE PAGE 1 仿生智能纳米界面材料技术在电力设备凝露治理中的应用 近年来，随着社会用电量的大幅增加和中国电网建设的迅猛发展，对电力系统供电可靠性的要求越来越高。为满足不断增长的电力需求，国家能源局制定了《配电网建设改造行动计划（2015-2020年）》，国家电网等一批企业先后投入巨资进行了大规模的配网改造以及特高压输电工程的建设。在电力系统中，各类开关、控制、端子柜作为电力系统中连接电网的核心，其是否能够安全稳定的运行在很大程度上影响着电网的可靠性。电网大规模建设改造后，许多电网设备工作在高海拔、气候环境多变、高温高湿、昼夜温差较大区域，当上述设备柜内外温度差且运行于相对湿度较大地区或昼夜温差较大地区时，其柜表面以及绝缘件表面极易产生凝露。凝露产生后将会对电力设备造成如下影响： （1）影响设备的绝缘强度 凝露会使电气设备的绝缘电阻降低，设备的泄漏电流大大增加，造成绝缘击穿，开关设备内部发生凝露引起爬电、闪络事故，产生电气故障。如图1为电缆因凝露烧毁。 图1电缆终端烧毁 （2）利于霉菌生长 温度为 25℃-30℃，相对湿度为 75% -95% 时，适合霉菌繁殖。当菌丝积累较多时，产品绝缘性能大大降低。而且霉菌在代谢的过程中，往往会分泌出酸性物质，使导电金属和电接触材料产生一层晦暗膜，导致接触电阻增大。特别对电子仪器的印刷电路板，如果长期处在这样环境中会腐蚀电路，将降低仪器精度，或造成设备故障，甚至烧毁仪器。 （3）腐蚀金属 电气设备中的导电金属、导磁硅钢片受到腐蚀后，将严重降低设备的性能和使用寿命。当相对湿度达到一定数值后，金属的腐蚀会突然加快。在工程上，把这一湿度称为临界湿度。例如钢的临界湿度 70%，铁为 63%，铜为 60%。腐蚀致使金属失去应有的性能。钢铁因腐蚀发生的性状改变，就是平常说的“生锈”。环网柜带电指示器周围腐蚀情况见图2。 图2 环网柜带电指示器腐蚀情况 针对凝露所带来的这些问题，目前主要的防凝露方法有控制相对湿度、控制绝对湿度和增加表面涂层。 控制相对湿度适用于有一定发热量或热扩散的场合，是利用一定的热源加热或利用保温材料来维持表面和环境间适当的温差，降低表面附近的相对湿度，此方法使用较广，然而却需配备温湿度检测控制系统并消耗电能。 控制绝对湿度方法通过除湿机组或在相对密闭的空间放置干燥剂来降低绝对湿度，从而控制相对湿度。增加表面涂层可以削弱湿度变化，延缓凝露发生的时间。 以上两种方法的基础是采取封堵或加热等，需要对原有设备进行技术改造，增加设备投入。已有防凝露技术可以对配电设备产生的凝露进行一定的预防和监测，但由于凝露导致的配网设备绝缘污损不能够进行修复且对于设备因凝露产生的放电现象不能做到监测预警，正因如此会导致设备绝缘受损，严重时会烧毁设备，如图为某小区环网柜因凝露严重产生局部放电最后导致环网柜爆炸。此外配网设备在发生污损、锈蚀之后会随着潮气导致设备的加速老化，致使设备寿命远远达不到设计寿命，利用小时数也会大大降低。 图3环网柜爆炸现场 近年来，随着仿生智能纳米界面材料技术日趋完善，采用仿生智能纳米界面材料利用“疏”的思想治理配电设备凝露问题有了希望。通过在各类封闭式电气设备表面涂覆仿生超疏水材料，其特有的超疏水特性可以将配网设备表面凝露泄放掉，最终有效防止配网设备表面形成凝露放电通道，从根本上实现凝露治理，更重要的是运用的仿生技术可以使产生缺陷的设备进行污损及锈蚀处理，极大的提高的设备利用率。 电气设备通过仿生超疏水防材料防凝露综合治理措施设备凝露综合治理技术以实现防凝露由“堵”的治标之举到“疏”的根本治理的转变。