輸電線路絕緣子防污閃技術(shù)研究及預(yù)防措施

莫寶律

摘 要：近年來，我國電網(wǎng)進(jìn)入了快速建設(shè)階段，輸電線路作為電網(wǎng)中非常重要的組成部分，其在運(yùn)行過程中受自然環(huán)境影響較大。污閃現(xiàn)象的發(fā)生輕者容易造成停電，對人們的正常用電造成影響，重者會引發(fā)安全事故，對人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。該文先分析了輸電線路污閃的原因，然后介紹了污穢檢測方法，最后對防污閃的有效措施進(jìn)行了總結(jié)分析。

關(guān)鍵詞：輸電線路 絕緣子 防污閃技術(shù) 預(yù)防措施

中圖分類號：TM21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（c）-0102-03

目前，我國對電能的需求量急劇上升，也對電能質(zhì)量提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。輸電線路絕緣子可靠的運(yùn)行是要在大氣過電壓、內(nèi)部過電壓和長期運(yùn)行電壓下才能實(shí)現(xiàn)。然而隨著市場經(jīng)濟(jì)的增長和社會工業(yè)化進(jìn)程的加快，大氣污染、霧霾等環(huán)境問題的漸漸突出，導(dǎo)致污閃事故的發(fā)生率呈上升趨勢，線路絕緣子污閃事故時(shí)有發(fā)生。據(jù)相關(guān)人員統(tǒng)計(jì)，目前在電網(wǎng)事故次數(shù)總數(shù)中，由污穢而引起的絕緣閃絡(luò)事故的發(fā)生次數(shù)已占第二位，僅僅次于雷害事故，但是污閃事故導(dǎo)致的損失卻是雷害事故的10倍左右[1]，對電力系統(tǒng)供電的可靠性產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，也造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，分析和了解影響絕緣子污閃放電的因素，尋求防閃污的技術(shù)，采取行之有效的污閃預(yù)防措施，對于現(xiàn)階段我國電力事業(yè)正處于快速發(fā)展的新時(shí)期來說，最大限度地減少污閃事故的發(fā)生具有十分重要的意義。

1 絕緣子的基本作用及絕緣子污閃形成的主要因素

絕緣子是高壓輸電線路中的一種絕緣控件，在架空的輸電線路中發(fā)揮著重要的絕緣作用的同時(shí)，還有支撐導(dǎo)線和防止電流回流的作用，大部分絕緣子由電瓷、玻璃等硅酸鹽材料制成[2]。而污閃導(dǎo)致絕緣子的絕緣水平降低，嚴(yán)重時(shí)會嚴(yán)重影響絕緣子的絕緣作用，造成電流回流、電線的降容抗作用受到影響，就會導(dǎo)致電流損失增加，如果發(fā)生某些特殊狀況，如遭到雷擊，導(dǎo)致線路跳閘等嚴(yán)重的影響，如表1所示。

2 污閃機(jī)理分析及監(jiān)測特征量的選擇

2.1 污閃機(jī)理分析及過程

變電站和輸電線路的絕緣子一直處在戶外，就會不可避免地會受到污染，當(dāng)處于干燥條件下，由于這些污穢塵埃的電阻很大，對絕緣子的可靠運(yùn)行不會產(chǎn)生危險(xiǎn)；但是當(dāng)空氣濕度大的條件下，這些污穢塵埃將被濕潤，在外加電壓作用下，污穢表面電導(dǎo)和泄漏電流將大大增加，進(jìn)而可能造成絕緣子的表面發(fā)生全面閃絡(luò)。

據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，絕緣子污穢表面被潤濕發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象己不再是一種簡單的空氣間隙擊穿，而是一種與電、熱、化學(xué)因素等相關(guān)的污穢表面氣體電離以及局部電弧發(fā)生、發(fā)展的復(fù)雜過程[3]。絕緣子污穢閃絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展通常取決于以下4個(gè)階段：（1）絕緣子表面的染污過程；（2）絕緣子表面污層濕潤過程；（3）干燥帶形成和局部電弧發(fā)展過程；（4）局部電弧發(fā)展貫穿兩極過程。

2.2 表面污穢絕緣子運(yùn)行狀態(tài)的特征量選擇及應(yīng)用

對表征污穢絕緣子運(yùn)行狀態(tài)的特征量進(jìn)行研究，目的是確定絕緣子污穢程度的大小，定量地劃分污穢水平，為設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)提供可靠的根據(jù)。國際大電網(wǎng)會議（CIGRE）推薦了5種表示污穢度的方法，分別為等值鹽密法（ESDD）、污閃梯度法、脈沖計(jì)數(shù)法、最大泄漏電流法（即Ih法）和電導(dǎo)率法。

作為表征污穢絕緣子運(yùn)行狀態(tài)的特征量之一，等值鹽密法被不少國家所采用，在我國的國家標(biāo)準(zhǔn)中也推薦使用該方法。隨著對污穢絕緣子表面沿面放電的進(jìn)一步了解，東北地區(qū)電網(wǎng)最先采用了等值鹽密的現(xiàn)場測量工作，這為后來進(jìn)行污穢等級劃分工作奠定了基礎(chǔ)[4]。最近幾年來，許多國內(nèi)外研究者對等值附鹽密度預(yù)測的理論和方法進(jìn)行了大量的研究，主要采用的方法有量綱分析法、多元統(tǒng)計(jì)線性回歸分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，支持向量機(jī)法等。在防污閃監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用的是泄漏電流測量法，把最大泄漏電流和泄漏電流的脈沖頻次作為監(jiān)測的參數(shù)。在實(shí)際工作中，最高泄漏電流以Ih表示，指的是在一定時(shí)間內(nèi)，在工作電壓長期作用下，試驗(yàn)品或?qū)嶋H絕緣子上所記錄到的最高峰值泄漏電流。

防污閃技術(shù)管理工作包含鹽密和灰密的測定；污穢等級的劃分、污區(qū)分布圖的繪制；合理配置電瓷外絕緣的爬距，針對污穢區(qū)嚴(yán)重的線路外絕緣配置該有足夠的爬電比距，同時(shí)留有一定的裕度。尤其要注意在線路設(shè)計(jì)審圖時(shí)提出的建議，以便準(zhǔn)確地進(jìn)行絕緣配置。采用防污涂料，與別的國家相比，中國合成絕緣子的使用具有鮮明的特點(diǎn)，就是在各類污穢地區(qū)各個(gè)電壓等級大規(guī)模地使用合成絕緣子。我國電力部門選擇使用合成絕緣子的首要原因是優(yōu)質(zhì)的耐污閃和濕閃性能，因此所有掛網(wǎng)的合成絕緣子都是選擇硅橡膠材質(zhì)的合成絕緣子，同時(shí)主要運(yùn)行于各類污穢地方，尤其是在某些污閃事故頻繁發(fā)生的地區(qū)。還包含控制污源；加強(qiáng)絕緣子的選型和質(zhì)量監(jiān)督；健全機(jī)構(gòu)設(shè)置、明確責(zé)任和建立技術(shù)檔案管理等。

3 絕緣子防污閃措施的總結(jié)分析

通過對輸電線路污閃成因及造成的危害分析，務(wù)必加強(qiáng)對污閃的預(yù)防與治理，減少污閃造成的損失，為居民們提供一個(gè)安全可靠的用電環(huán)境。污穢、潮濕及作用電壓是導(dǎo)致絕緣子發(fā)生污穢閃絡(luò)的3個(gè)決定性因素，防污閃也就是從這三方面采取有效措施來抑制或阻止污閃形成過程的任一階段的發(fā)生。與此同時(shí)，污閃的防治工作也不是馬上就能解決的，在我國現(xiàn)階段環(huán)境問題日漸嚴(yán)峻的情況下，絕緣子表面發(fā)生污染是無法避免的，有關(guān)輸電線路污閃防治的措施通常包含調(diào)整設(shè)備爬距、清掃設(shè)備、加強(qiáng)巡視檢查、定期更換老化絕緣子等[5]。（如表2所示）

上述這些防污閃的措施在實(shí)際運(yùn)行中都在某種程度上起到了減小污閃事故發(fā)生的概率、提升電網(wǎng)運(yùn)行可靠性的作用，但是防污的效果還是不太理想。主要是由于從根本上來說這些措施都屬于被動的預(yù)防，不能掌控主動權(quán)，這樣會造成人力、財(cái)力和物力的大量損失，如果出現(xiàn)嚴(yán)重問題得不到及時(shí)處理進(jìn)而導(dǎo)致污閃事故無法避免的后果。

當(dāng)前，有效避免污閃事故發(fā)生的措施有定期更換絕緣子提高線路的絕緣水平，例如大部分配電線路絕緣子選用的型號為P-15，考慮到防雷方面的問題，要有選擇性地將P- 15型絕緣子換成P-20型的。還有就是選擇耐污性能好的復(fù)合絕緣子[6]，合理地選擇使用均壓環(huán)，最好采用對接式鋁合金均壓環(huán)。因?yàn)閷邮骄鶋涵h(huán)的螺栓連接處的卡環(huán)材料加厚，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增強(qiáng)，有定位槽可以方便地卡住復(fù)合絕緣子端部的金具。

新型自我清潔輔助工具的研發(fā)也起到了防污閃發(fā)生的作用，在絕緣子上安裝配置一些新型的輔助工具，這些輔助工具具有清潔能力。比如近期新研發(fā)的絕緣子風(fēng)力清掃環(huán)就是其中一種新型的清掃絕緣子工具。

4 結(jié)語

采用先進(jìn)精準(zhǔn)的測量設(shè)備加上科學(xué)的檢測手段，對絕緣子進(jìn)行密切的監(jiān)測和跟蹤。該文就線路絕緣子污閃的因素、污穢度檢測手段等進(jìn)行了總結(jié)概括與分析，并提出了相應(yīng)的防范措施。絕緣子防污閃工作是一項(xiàng)長期復(fù)雜且艱巨的系統(tǒng)工作，結(jié)合工業(yè)環(huán)境的改變、輸電線路所在地區(qū)的大氣污穢程度和污穢性質(zhì)，正確地劃分污穢區(qū)，找到問題所在，科學(xué)規(guī)范管理，措施做到落實(shí)，把污閃跳閘率降到最低，最終目的是保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 帥海燕.輸電線路污閃運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評估及相關(guān)技術(shù)研究[D].武漢：武漢大學(xué)，2010.

[2] 嚴(yán)順.關(guān)于輸電線路絕緣子防污閃的分析研究[J].科技風(fēng)，2011（7）：10.

[3] 王玉濤.淺談絕緣子防污閃技術(shù)[J].科技資訊，2012（13）：

122.

[4] 宿志一，李慶峰.我國電網(wǎng)防污閃措施的回顧和總結(jié)[J].2010，34（12）：124-130.

[5] 宋云海.基于表面電導(dǎo)的絕緣子積污在線監(jiān)測系統(tǒng)[D].廣州：華南理工大學(xué)，2011.

[6] 陸敏杰.合成絕緣子污閃原因分析及其對策[D].北京：華北電力大學(xué)，2009.