米東熱電廠電氣設(shè)備防污閃的分析與預(yù)防措施

張倫

摘 要：通過對(duì)神華米東熱電廠變電站周邊環(huán)境污染分析，對(duì)高壓電氣設(shè)備閃絡(luò)機(jī)理及預(yù)防方法介紹，明確米東廠防污閃實(shí)施方案，通過實(shí)施效果評(píng)價(jià)確定效果。

關(guān)鍵詞：污閃；機(jī)理；效果

1 前言

神華米東熱電廠位于新疆烏魯木齊市米東區(qū)石化華泰化工園內(nèi)，目前已建成2臺(tái)300MW循環(huán)流化床直接空冷機(jī)組，變電站有110KV、220KV兩個(gè)電壓等級(jí)，發(fā)電機(jī)發(fā)出電經(jīng)升壓變送至220KV母線，220KV母線有2條出線將電能送出，同時(shí)220KV母線經(jīng)2臺(tái)聯(lián)絡(luò)變降壓送至110KV母線，110KV母線有2條出線將電能送出，該廠啟備變由110KV降壓至6.3KV，作為電廠2臺(tái)機(jī)組備用電源。

米東熱電廠北面正對(duì)烏魯木齊石化總廠，東面正對(duì)華泰化工園，南面正對(duì)華泰化工自備電廠及天山股份米東水泥廠等重污染企業(yè)，污穢等級(jí)為重度污染Ⅳ級(jí)污穢區(qū)，冬季濃霧較多，年均風(fēng)速為1.6米/秒（夏季最大風(fēng)速：2.3米/秒，冬季最大風(fēng)速：0.9米/秒），冬季最低溫度-28℃，夏季最高溫度35℃，降雪最多可達(dá)15-20毫米。

神華米東熱電廠為直接空冷機(jī)組，主變、廠高變、啟備變都在空冷島下方，啟備變避雷器一到雨天就發(fā)生爬電現(xiàn)象；直接空冷機(jī)組每到夏季為降低機(jī)組背壓，提高機(jī)組效率，需要沖洗空冷島翅片，此時(shí)就有大量沖洗后水從空冷島上方，流向下部的主變、廠高變、啟備變處，極易造成污閃，經(jīng)常有同類型電廠因沖洗空冷島造成變壓器跳閘事件發(fā)生；啟備變最高電壓為110KV，其輸電線路從110KV GIS室通過架空線送至空冷島底部啟備變壓器處，通過110KV GIS室時(shí)使用了穿墻套管，因其穿墻套管為傾斜式，到冬季下雪因積雪較多時(shí)其穿墻套管處極易閃絡(luò)，冬季積雪較多時(shí)，需要人用絕緣桿將啟備變穿墻套管底部積雪清除，以防閃絡(luò)。

2 絕緣子污穢放電原理和過程

2.1 絕緣子污穢放電原理

在線運(yùn)行中的絕緣子，在自然環(huán)境中，受到SO2、氮氧化物、顆粒性塵埃等大氣環(huán)境的影響，在絕緣子表面逐漸沉積了一層污穢物。在天氣干燥的情況下，這些表面帶有污穢物的絕緣子保持著較好的絕緣水平，其放電電壓和潔凈、干燥狀態(tài)時(shí)相近。然而，當(dāng)遇有霧、雨以及融冰、融雪等潮濕天氣時(shí)，絕緣子表面污穢層吸收水分，使污穢層中的電解質(zhì)溶解、電離，導(dǎo)致污穢層電導(dǎo)增加。這時(shí)，絕緣子表面的泄漏電流就會(huì)加大。

當(dāng)兩個(gè)電極之間有電壓U存在時(shí)，延絕緣介質(zhì)表面就有電流流過，此電流就是泄露電流，而泄露電流的大小取決于污穢層電導(dǎo)和絕緣體表面的外形使絕緣子表面各部位的電流密度不同。電弧產(chǎn)生的放電模型，相當(dāng)于表面局部電弧串聯(lián)著一段污穢層電阻。如圖2所示，此時(shí)的電弧有可能熄滅也有可能繼續(xù)發(fā)展，如果局部電弧不斷發(fā)展—拉長，電弧長度X達(dá)到或超過臨界弧長時(shí)，局部電弧就會(huì)失去穩(wěn)定性，迅速發(fā)展，直至貫穿兩極，形成閃絡(luò)。

2.2 絕緣子的污閃過程

（1）絕緣子表面的粘污過程；（2）絕緣子表面污穢層濕潤的過程；（3）干燥帶形成和局部電弧產(chǎn)生過程；（4）局部電弧發(fā)展貫穿兩極的過程—污閃產(chǎn)生。

3 防范措施

針對(duì)以上4個(gè)污閃發(fā)展的階段我們只有破壞其發(fā)展進(jìn)程才能阻止污閃的形成。

針對(duì)過程2.2

（1）表面粘污過程的措施，因?yàn)殡姀S在一個(gè)大的地區(qū)環(huán)境下，污染企業(yè)較多，單個(gè)企業(yè)要想改變周邊空氣質(zhì)量等環(huán)境問題很難，只有采取定期檢查鹽密值加強(qiáng)定期清掃等手段來防止。

（2）表面污層濕潤的過程，重點(diǎn)是防止污穢層與水份結(jié)合，阻止水份長期滯留在絕緣子上。目前普遍采取噴涂RTV涂料的措施，RTV涂料作為有機(jī)涂料涂敷于電力設(shè)備的電瓷外絕緣表面，具有優(yōu)良的憎水性，這是因?yàn)槠浞菢O性固體分子表面與水分子之間的作用力—吸引力，要小于水分子間的內(nèi)聚力。同時(shí)，RTV內(nèi)含有大量的游離態(tài)有機(jī)硅低聚物和小分子基團(tuán)，這些物質(zhì)都具有良好的憎水性，當(dāng)RTV表面積累污穢物后，RTV內(nèi)游離態(tài)憎水物質(zhì)逐漸向污穢表面擴(kuò)散，從而使污穢層也具有憎水特性。所以在霧、雨等潮濕氣象條件下，污穢層較難濕潤，即使有水分，也僅以不連續(xù)的小水珠的形式存在，不存在連接的水膜，從而抑制了泄漏電流及局部電弧的產(chǎn)生和發(fā)展，從而顯著地提高了絕緣子的耐污閃電壓。

（3）局部電弧發(fā)展貫穿兩極的過程—污閃產(chǎn)生，重點(diǎn)是防止局部電弧的產(chǎn)生及阻止其發(fā)展。據(jù)仿真結(jié)論可知：當(dāng)電弧長度大于泄漏路徑約70%以上時(shí)是閃絡(luò)形成的必要條件，所以增加絕緣子泄露路徑的距離（泄漏距離—爬距）是減小閃絡(luò)的必要條件，目前防污閃增爬裙可以增加閃絡(luò)的距離（即增加爬距），是一種非常有效的手段，增爬裙一般選用材料為硅合成橡膠，它是在原有瓷瓶、瓷絕緣子上再粘接安裝增爬輔助傘裙，由于增加了曲線、增加了閃絡(luò)的距離（即增加泄漏電流爬行距離），即提高了閃絡(luò)電壓。硅橡膠增爬裙比電氣設(shè)備外絕緣傘裙大大概100mm左右，利用它可以增加絕緣子的爬距，由于傘裙本身有一定的傾斜度，表面光滑，且是硅橡膠軟質(zhì)彈性材料，在風(fēng)力、雨水、重力作用下自潔能力強(qiáng)。硅橡膠增爬裙具有極強(qiáng)的厭水性，霧、雨、雪等天氣在這種材料表面上的水分形成了水滴，污層難于被濕潤，不易形成連續(xù)的導(dǎo)電通道，所以加有增爬裙的絕緣子表面泄漏電流很小，提高了污閃能力。利用增爬裙增加絕緣子的爬距的特性，增爬裙可切斷“污水橋”，防止雨水及空冷島沖洗造成的“閃絡(luò)”事故，還可防止絕緣子在覆冰過程中的“冰閃”事故。同時(shí)，在上下法蘭附近加裝大盤徑傘裙起到屏障作用，對(duì)電弧發(fā)生、發(fā)展能起到阻止作用。試驗(yàn)證明，加裝增爬裙，絕緣子的污穢物量、鹽密度都有明顯下降，抗污閃能力明顯增強(qiáng)。

4 效果

米東熱電廠對(duì)所有瓷瓶噴涂了RTV涂料，同時(shí)逐步對(duì)對(duì)主變、廠高變、啟備變等設(shè)備加裝了增爬裙。雨天啟備變避雷器不再出線爬電現(xiàn)象；起備變穿墻套管處的增爬裙增加了爬距，基本杜絕了因冬季積雪造成的閃絡(luò)威脅（減輕了人工清掃起備變穿墻套管的危險(xiǎn)性）。

夏季高負(fù)荷時(shí)沖洗及冬季濃霧天氣時(shí)也未出現(xiàn)閃絡(luò)事故。