積污年限對絕緣子表面ESDD的影響

王意興，羅 盛，王少華

(1.浙江浙能鎮(zhèn)海發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 寧波 315208；2.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，浙江 杭州 310014)

積污年限對絕緣子表面ESDD的影響

王意興1，羅 盛2，王少華2

(1.浙江浙能鎮(zhèn)海發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 寧波 315208；2.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，浙江 杭州 310014)

分析了絕緣子表面污穢物對輸電線路的影響，介紹了絕緣子表面ESDD的測量方法，通過測量結(jié)果闡述了絕緣子表面污穢物的積累規(guī)律，并歸納了自然積污絕緣子ESDD隨積污時間的變化規(guī)律。

絕緣子；自然積污；等值鹽密；積污時間

0 引言

正常工作電壓下的絕緣子，由于其表面堆積污穢物，在陰雨、大霧等惡劣天氣下易發(fā)生污閃，對輸電線路的安全運行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。為提高電網(wǎng)外絕緣的整體水平，避免污閃事故的發(fā)生，國家電網(wǎng)公司提出了“絕緣到位，留有裕度”的基本原則。“絕緣到位”就是依靠設(shè)備本體絕緣水平抵御惡劣自然環(huán)境導(dǎo)致的污閃，不將絕緣設(shè)計建立在大規(guī)模(1次/年)清掃工作的基礎(chǔ)上。DL/T 374—2010《電力系統(tǒng)污區(qū)分布圖繪制方法》規(guī)定，應(yīng)按飽和污穢度劃分電網(wǎng)污穢等級，《浙江電網(wǎng)污穢區(qū)域分布圖(2007版)》就是在絕緣子飽和ESDD(equivalent salt deposit density，等值鹽密)的基礎(chǔ)上繪制的。在2011年的污區(qū)圖修訂工作中，大量補充了自然積污時間在3年以上絕緣子的ESDD和灰密值。因此，掌握自然條件下絕緣子表面污穢的累積規(guī)律，尤其是其飽和特性，具有十分重要的意義。這也是外絕緣配置和指導(dǎo)防污閃工作的重要基礎(chǔ)。

1 絕緣子取樣及ESDD測試方法

1.1 絕緣子取樣

選取某500 kV線路159號、183號、218號及246號塔上掛網(wǎng)運行的自然積污懸垂絕緣子串為研究對象。測試桿塔基本都位于公路旁或工業(yè)污染源附近，主要污染物為汽車尾氣和砂石粉塵等。其中，159號桿塔附近有石灰廠， 246號桿塔附近有磚瓦廠。取樣點所屬區(qū)域的氣候特點為：冬季多霧，全年小雨天數(shù)較多。

絕緣子投運后，選擇干旱少雨季節(jié)進(jìn)行表面ESDD測試。取樣得到的絕緣子結(jié)構(gòu)如圖1所示，其基本參數(shù)如表1示。

圖1 絕緣子結(jié)構(gòu)

表1 絕緣子基本參數(shù)

1.2 表面ESDD測量方法

參考Q/GDW152—2006《電力系統(tǒng)污區(qū)分級與外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)》，進(jìn)行絕緣子表面ESDD的測量，具體方法如下。

根據(jù)絕緣子的表面積參數(shù)，按表2確定蒸餾水的量，對絕緣子表面進(jìn)行清洗。對洗下的污液進(jìn)行過濾后測量其電導(dǎo)率，計算得出絕緣子表面的附著鹽量；再根據(jù)其表面積，換算得到ESDD。其具體測試流程如圖2所示。

表2 絕緣子絕緣表面積與污穢度測量用水量

圖2 ESDD測量流程

2 絕緣子ESDD測試結(jié)果分析

該500 kV線路159號、183號、218號及246號塔上掛網(wǎng)運行的自然積污懸垂絕緣子串，在不同積污時間下，自然積污絕緣子表面ESDD測量結(jié)果如表3所示。

表3 自然積污絕緣子表面ESDD測量結(jié)果

由表3中的ESDD測量結(jié)果可知：自然染污條件下，絕緣子表面ESDD隨著積污時間的增加而增大。對于159號、183號、218號和246號塔，積污66個月ESDD分別為積污14個月ESDD的2.81、3.44、3.12和3.52倍。

因此，在評估絕緣子染污程度時，不能僅根據(jù)建立在大規(guī)模清掃基礎(chǔ)上的絕緣子表面ESDD測試結(jié)果來確定。若以此值作為劃定污區(qū)分布圖和外絕緣配置的依據(jù)，則可能造成絕緣配置不到位，最終導(dǎo)致污閃事故的發(fā)生。

3 自然積污絕緣子ESDD累積規(guī)律

當(dāng)絕緣子積污達(dá)到一定年限后，表面ESDD趨于穩(wěn)定。絕緣子表面ESDD隨時間的增長趨勢可用指數(shù)函數(shù)描述：

式(1)中，A為飽和ESDD值(mg/cm2)，與絕緣子結(jié)構(gòu)型式和運行環(huán)境有關(guān)；K為常數(shù)；t為積污時間(月)；τ為積污時間常數(shù)，表征積污速率。

然而，式(1)未考慮“積污時間為0時，積污量為0”這一特殊情況。因此，應(yīng)對式(1)進(jìn)行相關(guān)修正，即可得出自然積污絕緣子表面ESDD值與積污時間的關(guān)系為：

按式(2)對表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，可得飽和ESDD值A(chǔ)、時間常數(shù)τ。擬合相關(guān)系數(shù)R如表4所示，擬合關(guān)系曲線如圖3所示。

表4 飽和ESDD下的各參數(shù)值

圖3 絕緣子表面ESDD隨積污時間變化趨勢

由表4可知，擬合相關(guān)系數(shù)R均大于0.993，擬合結(jié)果可信，可得自然積污絕緣子ESDD隨積污時間變化的函數(shù)關(guān)系如下：

由數(shù)據(jù)擬合結(jié)果可知：

(1) 絕緣子染污程度均較嚴(yán)重。159號、183號、218號和246號塔絕緣子的飽和ESDD分別為0.177，0.312，0.302和0.364。華東電網(wǎng)各種絕緣子自然積污量的實測結(jié)果表明：鐘罩型絕緣子的積污最多，約為普通型絕緣子的1.5倍。將各桿塔測試點的飽和ESDD折算為普通絕緣子的飽和ESDD，可知對應(yīng)的值分別為0.118，0.208，0.201和0.243。按Q/GDW152—2006《電力系統(tǒng)污區(qū)分級與外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)》，測試結(jié)果表明測試桿塔點均達(dá)到d級污穢等級。

(2) 測試絕緣子經(jīng)過約60個月的自然積污后，表面ESDD趨于穩(wěn)定，積污達(dá)到飽和。積污時間常數(shù)τ在39.988～50.405之間，均值為44.371。

4 結(jié)束語

在評估絕緣子染污程度時，不能僅根據(jù)大規(guī)模清掃基礎(chǔ)上的絕緣子表面ESDD測試結(jié)果來確定，還需考慮長期染污情況下絕緣子ESDD累積效果，這樣才能更好地掌握絕緣子表面ESDD累計規(guī)律。

1 孫才新，司馬文霞，舒立春.大氣環(huán)境與電氣外絕緣[M].北京：中國電力出版社，2002.

2 關(guān)志成.絕緣子及輸變電設(shè)備外絕緣[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.

3 蔣興良，舒立春，孫才新.電力系統(tǒng)污穢與覆冰絕緣[M].北京：中國電力出版社，2009.

4 DL/T 374-2010電力系統(tǒng)污區(qū)分布圖繪制方法[S].

5 周 瑜，李 軍，張仲秋，等.不同鹽密灰密對瓷絕緣子污穢閃絡(luò)特性影響的研究[J].絕緣材料，2009(6).

6 蔣興良，舒立春，張永記，等.人工污穢下鹽/灰密對普通懸式絕緣子串交流閃絡(luò)特性的影響[J].中國電機工程學(xué)報，2006(15).

7 應(yīng)偉國，胡旭光.500 kV運行線路絕緣子飽和ESDD實測結(jié)果分析[J].中國電力，2004(6).

8 李志瑋，周 瑜，姚 歡，等.水泥污穢對復(fù)合絕緣子污穢閃絡(luò)特性的影響研究[J].絕緣材料，2009(5).

9 裴升文，支紅強.一起復(fù)合絕緣子污閃事故的原因分析及防范[J].電力安全技術(shù)，2011(1).

10 錢之銀，肖 嶸，吳光亞.華東地區(qū)500 kV線路絕緣子的爬距有效利用系數(shù)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2007(18).

11 錢之銀，肖 嶸.華東地區(qū)500 kV線路絕緣子人工和自然積污比較[J].高電壓技術(shù)，2010(3).

2014-01-11。

王意興(1972-)，男，工程師，主要從事電廠生產(chǎn)技術(shù)管理工作，email：wshcqu@163.com。

羅 盛(1969-)，男，高級工程師，主要從事輸變電設(shè)備預(yù)防性試驗和研究工作。

王少華(1981-)，男，高級工程師，主要從事輸變電設(shè)備外絕緣技術(shù)研究工作。