淺談某核電站室外高壓電氣設(shè)備防污閃措施的實(shí)施與改進(jìn)

孫士睿 李博 趙京京

摘要：國(guó)內(nèi)核電站均建立在沿海地區(qū)，高濕度、多鹽霧的氣象因素對(duì)室外高壓電氣設(shè)備的絕緣水平帶來(lái)較大影響。本文通過(guò)介紹污閃原因，分析某核電站室外高壓電氣設(shè)備防污閃措施面臨的問(wèn)題，并因地制宜地提出改進(jìn)建議，以提高室外高壓電氣設(shè)備絕緣水平，降低污閃事件發(fā)生，保障核電站室外高壓電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：核電廠電氣設(shè)備絕緣污閃爬電比距長(zhǎng)周期燃料循環(huán)

中圖分類號(hào)：TM854 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

目前，我國(guó)在運(yùn)核電機(jī)組22臺(tái)和在建機(jī)組26臺(tái)大多分布在沿海地區(qū)。沿海地區(qū)存在多鹽霧、高濕度的氣象因素，這對(duì)核電站室外電氣設(shè)備的絕緣水平帶來(lái)較大影響，因此在設(shè)計(jì)上，500千伏和220千伏開關(guān)站配電裝置均采用室內(nèi)GIS，以避免污閃事故的發(fā)生，但是在室外仍有少量電氣設(shè)備（主要是500千伏和220千伏架空線路、開關(guān)站出線側(cè)部分設(shè)備等）裸露在鹽分較重的空氣中，發(fā)生污閃故障時(shí)可能導(dǎo)致線路跳閘，引起機(jī)組甩負(fù)荷，甚至停堆停機(jī)。本文通過(guò)介紹沿海地區(qū)污閃發(fā)生的主要原因，分析某核電站室外高壓電氣設(shè)備防污閃措施面臨的問(wèn)題，并提出解決問(wèn)題的方法，以提高室外高壓電氣設(shè)備絕緣水平，降低污閃事件發(fā)生，保障核電站室外高壓電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。

1核電站室外高壓電氣設(shè)備污閃發(fā)生原因

長(zhǎng)期露天運(yùn)行的架空線路和變電站絕緣子其表面的污穢成分，按其導(dǎo)電特點(diǎn)分為非導(dǎo)體、電子導(dǎo)體和離子導(dǎo)體。其中，沿海核電站室外高壓電氣設(shè)備表面主要受海水污穢影響，以離子導(dǎo)體為主。即海邊空氣中含有的大量海水微粒隨風(fēng)飄落到絕緣子上，形成污穢層，在潮濕的空氣中，含大量離子的微粒溶解后呈離子狀態(tài)，在電場(chǎng)作用下，帶不同電荷的離子向相反的方向流動(dòng)，形成泄漏電流。隨著絕緣子表面污穢物的不斷增加，泄漏電源也不斷增加，使得呈容性阻抗的絕緣子串逐漸呈電阻性，并且絕緣電阻也逐漸變小。由于泄漏電流的作用，絕緣子表面形成局部干燥區(qū)，從局部打火演變?yōu)樾《屉娀　㈤L(zhǎng)電弧，直到擊穿整個(gè)絕緣子串，發(fā)生閃絡(luò)。海水污穢還有另外一種情況，即在一定不利氣象條件下，海水水滴或鹽粒構(gòu)成霧核而形成鹽霧，使絕緣子表面濕潤(rùn)，加劇污層的導(dǎo)電性，嚴(yán)重影響絕緣子的運(yùn)行。

2某核電站室外高壓電氣設(shè)備防污閃措施

某核電站設(shè)置有500千伏和220千伏GIS開關(guān)站及出線裝置，于2003年完成安裝投入運(yùn)行，均按照污穢等Ⅳ級(jí)設(shè)計(jì)，設(shè)備額定爬電比距31mm/kV。室外高壓電氣設(shè)備主要有：棒形支柱絕緣子、電容式電壓互感器、氧化鋅避雷器、GIS出線套管、盤形懸式絕緣子串等。

自室外高壓電氣設(shè)備投運(yùn)以來(lái)，電站室外高壓電氣設(shè)備運(yùn)行良好，未發(fā)生污閃故障。采取的防污閃措施是定期清掃，輔助監(jiān)測(cè)措施包括紅外檢測(cè)、鹽密測(cè)試、絕緣預(yù)防性試驗(yàn)等。

3 防污閃面臨的問(wèn)題

a）根據(jù)2013年江蘇省電網(wǎng)污區(qū)分布圖，沿海地區(qū)的污區(qū)等級(jí)高于內(nèi)陸地區(qū)，其中核電站處于e1級(jí)，相對(duì)應(yīng)的變電設(shè)備污穢等級(jí)、額定爬電比距與實(shí)際爬電距離要求如下：

污穢等級(jí)名稱 額定爬電比距，mm/kV 不同電壓等級(jí)設(shè)備實(shí)際爬電距離（不小于）mm

500kV 220kV

e1 32 17600 8064

通過(guò)將核電站500千伏、220千伏室外高壓電氣設(shè)備實(shí)際防污等級(jí)和爬電距離與江蘇電網(wǎng)2013年防污閃要求對(duì)比，只有500千伏、220千伏電容式電壓互感器和盤形懸式絕緣子串滿足要求，其它設(shè)備爬電距離偏小。

b）目前該核電站正在向長(zhǎng)周期燃料循環(huán)過(guò)渡，由初始設(shè)計(jì)的12個(gè)月停堆換料向18個(gè)月停堆換料過(guò)渡，燃料循環(huán)天數(shù)的增加使得500千伏出線停電檢修間隔變長(zhǎng)，僅靠設(shè)備清掃來(lái)提高高壓電氣設(shè)備絕緣性能受到很大限制。

4改進(jìn)建議

a） 通過(guò)PRTV涂料等材料增加絕緣子的爬電比矩

PRTV涂料材質(zhì)為室溫硫化型硅橡膠，是以較低分子量的活性直鏈聚硅氧烷為基礎(chǔ)膠料，加入填料、硫化劑和顏料，在常溫下即可硫化的硅橡膠。它具有較強(qiáng)的憎水性和憎水遷移性，可以有效地抑制絕緣子外部表面的水膜形成，從而很好的對(duì)絕緣子的絕緣特性進(jìn)行維持。

b） 室外高壓電氣設(shè)備區(qū)域設(shè)立空掛絕緣子串，用于定期測(cè)量該區(qū)域等值鹽密。對(duì)本地區(qū)設(shè)備外表面污穢物質(zhì)的等值附鹽密度監(jiān)測(cè)，是掌握戶外絕緣設(shè)備污閃特性的重要參考依據(jù)。目前電站鹽密測(cè)試采取停電時(shí)選取運(yùn)行絕緣子串樣本運(yùn)行，受停電窗口限制，取樣周期較長(zhǎng)。

c） 在設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)方面，必須遵守“逢停必掃”的原則。根據(jù)核電站長(zhǎng)周期燃料循環(huán)過(guò)渡規(guī)劃、長(zhǎng)周期燃料循環(huán)運(yùn)行規(guī)劃，合理安排線路清掃周期，充分利用每次停電窗口進(jìn)行設(shè)備清掃，保證每年至少清掃一次。

d） 增加紅外檢測(cè)、絕緣預(yù)防性試驗(yàn)的頻次，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患和缺陷，保持電氣設(shè)備正常的絕緣水平。

5結(jié)語(yǔ)

電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行成為核電站安全的重要保障之一。核電站室外高壓電氣設(shè)備受沿海地區(qū)大氣環(huán)境影響易發(fā)生污閃事故，因此在設(shè)計(jì)上需要提高電氣設(shè)備污閃等級(jí)，同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行期間防污閃措施的實(shí)施。以上提出的改進(jìn)建議，能有力地增強(qiáng)電氣設(shè)備的絕緣性能，大大降低設(shè)備發(fā)生污閃的幾率，進(jìn)一步提高核電站機(jī)組和電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

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