高壓輸變電設備污閃防范措施

張紅黎

（文登市電業(yè)總公司，山東 文登 264400）

0 引言

2010年秋冬季山東持續(xù)干旱，輸變電設備外絕緣表面普遍積污嚴重，2011年2月2日至2月6日，膠東地區(qū)氣溫一直相對較高，出現(xiàn)了冬季較為反常的微南風，導致海上水汽侵入內(nèi)地，遭遇少見的海霧天氣侵襲，能見度不足10 m。由于部分絕緣子設備絕緣配置低，在含鹽份較高的海霧影響下造成220kV馬李線跳閘，乳山市區(qū)多條110 kV和35 kV線路跳閘等大面積污閃事故。

1 跳閘原因分析

1.1 絕緣子鹽密值高

跳閘發(fā)生后立即組織對污閃絕緣子進行鹽密測量，乳山鹽密數(shù)據(jù)如表1所示。

閃絡絕緣子鹽密值最大已達0.296 mg/cm2，綜合故障地點特征與鹽密測量數(shù)據(jù)進行分析,2010年9月至2011年2月,半島地區(qū)天氣持續(xù)干旱、無有效降水，正值采暖期，空氣污染嚴重,空氣中SO2、NOx和可吸入微粒含量高，絕緣子積污較快。海霧的侵襲又造成絕緣子快速積污，導致絕緣子表面鹽密值高。

1.2 氣象條件惡劣

事故時膠東地區(qū)普降多年未遇的海霧，霧濃度大、持續(xù)時間長。霧是從東南側的海面上吹來的海霧，霧中鹽分濃度高，加上空氣質量下降,使大霧中導電粒子含量高,霧的導電率高。海霧造成濕沉降，使絕緣子快速積污，大大降低了絕緣子串的絕緣強度，造成絕緣子發(fā)生污閃。

1.3 絕緣配置低

乳山供電公司輸變電設備外絕緣配置水平普遍偏低，變電設備爬距偏小且未涂刷RTV涂料，線路絕緣子使用普通型瓷絕緣子，抗污閃能力差。輸變電設備均未進行清掃檢零，零值瓷瓶導致絕緣水平進一步降低，是造成污閃的另一個原因。

2 污閃的特點

絕緣子在長期運行中，大氣中的塵埃微粒沉積到其表面形成污穢層，在干燥氣候時，污穢層電阻很大，絕緣性能不會降低，但在霧、露、小雨、雪等氣象條件下，污穢層中的電解質濕潤后，使表面電導率增大，泄漏電流增加，絕緣性能下降，而其中的灰分等保持水分，促進污穢層進一步受潮，從而溶解更多的電解質，在高電壓的作用下造成沿絕緣子濕潤表面的閃絡放電，簡稱污閃。絕緣子污閃放電是一種與電、熱、化學因素有關的污穢表面氣體電離、表面層發(fā)熱和烘干，以及局部電弧發(fā)生、發(fā)展的熱動力平衡過程。污閃的兩要素是：絕緣子統(tǒng)一爬電比距和現(xiàn)場污穢度。

表1 乳山污閃絕緣子鹽密數(shù)據(jù)表

設計絕緣子的原則應該是適當增加爬電距離，兼顧自清洗作用的發(fā)揮，而且結構不能太復雜。在絕緣子的兩個導電部分之間，沿絕緣材料表面的最短距離稱為爬電距離，如圖1中A、B兩點間虛線所示距離。

圖1 統(tǒng)一爬電比距和現(xiàn)場污穢度的相互關系

污穢等級的確定及外絕緣選擇。根據(jù)Q/GDW 152—2006《電力系統(tǒng)污區(qū)分級與外絕緣選擇標準》，現(xiàn)場污穢度等級從標準化考慮，現(xiàn)場污穢度從非常輕到非常重分為5個等級：a級——非常輕；b級——輕；c級——中等；d級——重；e級——非常重。

各級污區(qū)絕緣子，包括變電設備的絕緣子，其統(tǒng)一爬電比距按圖2選擇，并應通過符合設計污穢要求的霧中耐受試驗加以驗證。

圖2 統(tǒng)一爬電比距和現(xiàn)場污穢度的相互關系

設備發(fā)生污閃，將嚴重影響電力系統(tǒng)安全運行，且在設備污閃時，重合閘成功率很低，往往造成大面積停電。污閃中所伴隨的強力電弧還常導致電氣設備損壞，使停電時間延長。這種大面積、長時間的停電給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活帶來的危害是相當嚴重的，因此，防止電力設備發(fā)生污閃已成為保證電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)的重要工作。根據(jù)污穢等級選擇合適的爬電距離，適當提高爬電距離能夠從根本上提高設備防污閃能力，而根據(jù)鹽密指導進行絕緣表面積污清掃是設備運行后防污閃的積極措施。引起設備污閃的主要污穢來源是塵土、鳥糞類自然污穢和煙塵、廢氣等工業(yè)污穢。由于秋冬季空氣干燥，空氣中浮塵較多，在潮濕的空氣里很容易發(fā)生污閃，所以污閃故障高發(fā)月份主要集中在秋冬季及夏季7月。

3 防污閃措施

文登市與乳山市相鄰且同屬沿海地區(qū)，同樣經(jīng)受了大霧的考驗，只有中部地區(qū)（不在沿海）的4條線路因污閃跳閘，由于事先知道了事故跳閘的原因，及早采取投入備用線路或重新投運線路等措施和大用戶放假等因素，基本未造成大的影響。通過分析總結出設備防污閃措施。

3.1 所有近海變電站都采取室內(nèi)結構方式

室內(nèi)設備與室外設備相比，平時因灰塵積污較少，海霧侵襲時室內(nèi)相比室外干燥的多，絕緣子表面的現(xiàn)場污穢度很輕，因此基本不會發(fā)生污閃事件。 部分老變電站的主變沒有安裝到室內(nèi)，根據(jù)反事故技術措施要求就在室外主變套管出線部分都加裝了絕緣護套，套管出線部分與母線相比相間距離較近，在大霧時容易引起相間閃絡短路，安裝絕緣護套后，有效增大了污閃電離距離。

3.2 選用耐污性能好的絕緣子

選用如玻璃絕緣子或合成絕緣子等耐污性能好的絕緣子。由于玻璃絕緣子和合成絕緣子良好的耐污性能為污穢地區(qū)的安全供電提供了可靠保證，而且無需零值檢測等性能，減少線路運行維護工作量。同時，絕緣子的形狀對耐污性能也有影響，通用的雙傘型防污絕緣子因具有光滑而傾斜的群邊，積污量較小。而鐘罩型耐污絕緣子積污較快，防污效果則較差。

3.3 增加絕緣子片數(shù)及增大爬電距離

規(guī)程規(guī)定了根據(jù)污穢等級選擇絕緣子串所需片數(shù)的最低值，如c級污穢區(qū)110 kV電壓等級的線路絕緣子采用不少于7片普通盤形絕緣子串［1］。

根據(jù)本地區(qū)污穢等級條件，將變電站室外母線支柱絕緣子采用高一電壓等級的支柱絕緣子，懸垂絕緣子都在規(guī)程規(guī)定范圍內(nèi)110 kV電壓等級增加2片，35 kV電壓等級增加1片。線路直線絕緣子都采用復合或防污絕緣子，耐張絕緣子在規(guī)程規(guī)定基礎上110 kV電壓等級增加2片，35 kV電壓等級增加1片絕緣子。

3.4 及時進行絕緣子清掃

通過測定等值附鹽密度（ESDD）可發(fā)現(xiàn)污穢絕緣子的閃絡電壓隨ESDD增大而降低，因此在線路的運行實踐中，要隨著線路周圍環(huán)境的變化定期測定ESDD。依據(jù)ESDD的變化，結合春秋檢工作，及時安排對線路進行清掃，清除絕緣子表面的污穢物，提高閃絡電壓，這是目前操作簡易，便于實施，并實踐證明是很有效的一種措施。

3.5 絕緣子表面處理

硅橡膠傘裙和RTV涂料都具有極強的憎水性，在這兩種材料表面上的水分形成了水滴，污層難于濕潤，不易形成連續(xù)的導電層，從而改善了組合絕緣介質的表面狀況，使加有傘裙并涂刷RTV涂料后的絕緣子表面泄漏電流甚小，改善了污閃特性。同時，加裝硅橡膠增爬裙可增加瓷件的爬距，這是變電所絕緣子增爬的有效措施。試驗測量證明，加裝傘裙和涂刷RTV涂料，絕緣子的積污量、鹽密都有明顯降低，抗雨閃、霧閃能力明顯增強。

3.6 加裝防鳥裝置

針對線路容易遭鳥害的事實和由于鳥糞引起絕緣子整串閃絡導致線路跳閘的教訓，在線路運行維護中，除采取人為驅鳥措施外，還采取了在桿塔上加裝了防鳥裝置和更換大沿面絕緣子等措施，取得了良好的運行效果。

4 結語

污閃事故的防范主要取決于設備外絕緣配置（爬電比距）和現(xiàn)場污穢度等級，設備外絕緣配置高并且現(xiàn)場污穢度輕時，污閃跳閘率就會很低。相反，污閃跳閘率就會增多，甚至造成電網(wǎng)大面積污閃事故。由于從設備采購安裝前的設計階段就開始采取提高設備外絕緣配置來增加爬電比距的措施，因而在此次大霧污閃事故中將損失降到了最低。