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本文通過對搜集的現(xiàn)有電力設(shè)備CNAS認證環(huán)境技術(shù)標準進行綜合對比分析，總結(jié)關(guān)鍵電力設(shè)備的熱帶海島環(huán)境試驗方法，并歸納現(xiàn)有標準存在的問題，為我國電力設(shè)備在熱帶海島環(huán)境下長效服役性能提供技術(shù)指導。

 

氣候環(huán)境試驗檢測對象

 

本文收集了國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、國家智能電網(wǎng)輸配電設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心等23家電力設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心和實驗室的CNAS認證標準，其中涉及電力設(shè)備環(huán)境試驗的國際、國家、行業(yè)標準共347份。標準共涉及249類電力設(shè)備檢測對象，本文將其劃分為變壓器、導線、智能化成套開關(guān)設(shè)備、絕緣子和避雷器、電力金具、二次智能設(shè)備6類，如下表所示。

表1 電力設(shè)備分類及其涉及標準數(shù)量

試驗方法分析

 

上述電力設(shè)備環(huán)境試驗標準設(shè)計的氣候環(huán)境試驗主要可劃分為7類：高溫試驗、交變溫熱試驗、恒定溫熱試驗、溫度變化試驗、鹽霧試驗、太陽輻射試驗、霉菌試驗等。

 

01、高溫試驗

 

試驗?zāi)康模候炞C試樣在高溫條件下的適應(yīng)性。

 

依據(jù)標準：按GB/T2423.2-2008的規(guī)定進行。

 

嚴酷等級：部分電力設(shè)備高溫試驗嚴酷等級見表2。

表2 部分電力設(shè)備高溫試驗嚴酷等級

高溫是影響密封橡膠材料老化的重要因素，熱帶海島高溫環(huán)境下密封橡膠老化容易導致電力設(shè)備發(fā)生油氣滲漏等缺陷，進而危害設(shè)備安全穩(wěn)定運行。因此，有必要進一步完善電力設(shè)備高溫試驗的檢測對象，提高特殊環(huán)境下高溫試驗的針對性。

 

02、交變濕熱試驗

 

試驗?zāi)康模候炞C試樣在高濕度與溫度循環(huán)變化組合且通常在試樣表面產(chǎn)生凝露條件下的適應(yīng)性。

 

依據(jù)標準：按GB/T2423.4-2008中的規(guī)定進行。

 

嚴酷等級：部分電力設(shè)備交變濕熱試驗嚴酷等級見表3。

表3 交變濕熱試驗嚴酷等級

電力設(shè)備凝露的形成機理復雜，不僅與溫濕度相關(guān)，還與鹽霧、霉菌作用有關(guān)，當前的試驗和評估標準單一，與設(shè)備實際運行環(huán)境存在明顯差異。

 

03、恒定濕熱試驗

 

試驗?zāi)康模候炞C試樣在潮濕環(huán)境下的適應(yīng)性。

 

依據(jù)標準：按GB/T2423.3-2015中的規(guī)定進行。

 

嚴酷等級：部分電力設(shè)備恒定濕熱試驗嚴酷等級見表4。

表4 恒定濕熱試驗嚴酷等級

電力設(shè)備潮濕環(huán)境下的適應(yīng)性應(yīng)充分結(jié)合特殊環(huán)境（如熱帶海島環(huán)境）因素進行綜合模擬試驗。

 

04、溫度變化試驗

 

試驗?zāi)康模候炞C試樣耐受環(huán)境溫度快速變化的能力。

 

依據(jù)標準：按GB/T2423.22-2012中Na或Nb的規(guī)定進行。

 

試驗過程：部分電力設(shè)備溫度變化試驗嚴酷等級見表5。

表5 溫度變化試驗嚴酷等級

 

電力設(shè)備的環(huán)境耐受性不僅與溫度變化有關(guān)，還與太陽輻照、鹽霧等因素密切相關(guān)，有必要在試驗過程中綜合考慮。

 

05、鹽霧試驗

 

試驗?zāi)康模嚎己嗽嚇拥姆栏g性能。

 

依據(jù)標準：對暴露于空氣中的金屬電鍍件和化學處理件按GB/T 2423.17-2008規(guī)定進行。

 

試驗過程：部分電力設(shè)備鹽霧試驗嚴酷等級見表6。

表6 鹽霧試驗嚴酷等級

 

熱帶海島鹽霧中的氯離子會腐蝕破壞高低壓電力設(shè)備的金屬部分，導致機械部件、操作機構(gòu)卡澀、失靈。當前針對戶外關(guān)鍵電力設(shè)備金屬材料、涂層等防護材料的研究尚未完善，有必要結(jié)合鹽霧試驗明確電工材料的防護水平。

 

06、太陽輻射試驗

 

試驗?zāi)康模嚎己嗽嚇邮芴栞椛溆绊懙某潭取?/span>

 

依據(jù)標準：按GB/T 2423.24-2013的規(guī)定進行。

 

試驗過程：部分電力設(shè)備太陽輻射試驗嚴酷等級見表7。

表7 太陽輻射試驗嚴酷等級

 

熱帶海島環(huán)境下的高太陽輻照會引起設(shè)備防護涂層失去光澤、變色、粉化、開裂、脫落等，最終導致涂層下的金屬發(fā)生老化，嚴重時會造成設(shè)備結(jié)構(gòu)破壞。戶外關(guān)鍵電力設(shè)備種類多、范圍廣，太陽輻射試驗的檢測對象亟待完善。

 

07、霉菌試驗

 

試驗?zāi)康模河糜诖_定試樣上長霉對試樣特性的影響程度。

 

依據(jù)標準：按GB/T 2423.16-2008的規(guī)定進行。

 

試驗過程：部分電力設(shè)備霉菌試驗嚴酷等級見表8。

表8 霉菌試驗嚴酷等級

霉菌的生長也與濕度、輻照度等環(huán)境因素相關(guān)，進而導致設(shè)備老化。

 

除上述通用的環(huán)境試驗外，一些特殊材料或部件需要進行特定的環(huán)境試驗。如避雷器需進行二氧化硫試驗及密封泄露試驗，全介質(zhì)自承式光纜、高壓線路用復合絕緣子以及耐架空導線用纖維增強樹脂復合材料芯棒需進行抗紫外線試驗，耐腐蝕鋼制電纜橋架需進行紫外冷凝試驗，聚電纜和光纜絕緣和護套材料需進行空氣彈老化和氧彈老化試驗。

 

試驗標準綜合分析

 

經(jīng)過對347份電力設(shè)備環(huán)境試驗相關(guān)的標準進行綜合分析，當前電力設(shè)備熱帶海島氣候環(huán)境試驗相關(guān)標準尚存在一些問題，包括：

 

1）現(xiàn)行電力設(shè)備標準的環(huán)境試驗大部分僅針對單一環(huán)境。腐蝕、老化等現(xiàn)象是溫度、濕度、鹽霧和太陽輻照等多環(huán)境因素綜合作用的結(jié)果，單一環(huán)境試驗無法表征各環(huán)境因素之間的相互作用，需要多環(huán)境因素綜合試驗方法來更好地模擬特殊環(huán)境。

 

2）現(xiàn)行電力設(shè)備標準的環(huán)境試驗多為通過性環(huán)境試驗，缺乏環(huán)境耐久性技術(shù)要求。目前的電力設(shè)備環(huán)境技術(shù)要求主要是確保產(chǎn)品能夠在惡劣環(huán)境投入使用，但電力設(shè)備投入使用后其服役壽命一般要求達到20年以上。電力產(chǎn)品長期在惡劣環(huán)境下服役的環(huán)境耐久性顯得尤為重要，然而國內(nèi)外尚缺少電力設(shè)備環(huán)境耐久性相關(guān)技術(shù)標準，從而無法對電力設(shè)備行業(yè)提供產(chǎn)品長效服役性能方面的技術(shù)指導，也難于確保電力設(shè)備在惡劣環(huán)境條件下的長期、可靠運行。

 

3）部分檢測對象的試驗種類不全，例如缺乏針對熱帶海島環(huán)境下的智能電網(wǎng)設(shè)備鹽霧交變試驗要求，柱上智能終端、計量裝置、桿塔金具等戶外設(shè)備材料的溫度變化、紫外線老化、耐腐蝕氣體等試驗要求，變電站、線路監(jiān)測裝置的交變濕熱、溫度變化、鹽霧腐蝕等試驗要求，對部分電網(wǎng)重要設(shè)備及關(guān)鍵材料部件的耐腐蝕性能無法提出準確的評價指標和完善措施，難以驗證智能電網(wǎng)設(shè)備和材料的環(huán)境適應(yīng)性能力。

 

4）檢測對象不齊，現(xiàn)行標準缺乏對電網(wǎng)智能終端、智能電表、計量裝置、智能巡檢設(shè)備、工業(yè)監(jiān)測設(shè)備、桿塔鋼結(jié)構(gòu)等電網(wǎng)設(shè)備和相關(guān)材料的相關(guān)檢測標準。雖然國內(nèi)外對材料的老化機理和力學性能已有不少研究，但缺乏智能電網(wǎng)設(shè)備中的金屬材料、絕緣材料、密封材料和主要部件在特殊氣候條件下與運行工況、密封介質(zhì)反應(yīng)的相關(guān)研究。針對智能電網(wǎng)設(shè)備和不同材料開展特殊環(huán)境下長期帶電戶外實證試驗，對于推進相關(guān)標準體系制訂工作和驗證、提高產(chǎn)品可靠性意義重大。

 

引用本文：

趙海龍，許雪冬，黃廷城，郭力. 電力設(shè)備熱帶海島氣候環(huán)境試驗標準統(tǒng)計分析[J].環(huán)境技術(shù)，2021，229(1):234-238.

專家簡介：趙海龍，海南電網(wǎng)有限責任公司電力科學研究院，男，碩士，工程師，主要研究方向：輸電線路故障研判、智能電網(wǎng)技術(shù)。