500kV架空輸電線路微氣象區(qū)防冰閃故障分析

胡龍江　田靖

摘要：我國(guó)自然條件和能源負(fù)荷中心的分布特點(diǎn)使得電力能源傳輸顯得更加重要，而如何保證電網(wǎng)輸電的穩(wěn)定性和安全性成為人們研究的焦點(diǎn)。冰閃由于覆冰水電導(dǎo)率較高，會(huì)造成電壓分布的嚴(yán)重畸變，進(jìn)而導(dǎo)致冰閃電壓的降低，影響輸電的穩(wěn)定性和輸電的質(zhì)量。文章分析了500kV架空輸電線路微氣象區(qū)防冰閃故障的技術(shù)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：500kV架空輸電線路；微氣象區(qū)；防冰閃故障；電力能源；冰閃電壓 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM752 文章編號(hào)：1009-2374（2015）34-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.058

一般來(lái)講，覆冰往往在寒冷的冬季發(fā)生，大氣中污穢物質(zhì)在與水氣融合后在覆冰季節(jié)聚集在絕緣子表面，其方式主要有兩種：（1）污穢物在覆冰前已經(jīng)在絕緣子表面沉積；（2）大氣中導(dǎo)電的微小粒子等污穢物質(zhì)在懸浮水汽凍結(jié)前已經(jīng)溶解，使得水滴在結(jié)冰前已經(jīng)遭到污染，覆冰后導(dǎo)電率較高。后者水滴凍結(jié)過(guò)程中溶解的導(dǎo)電雜質(zhì)還具有“晶釋效應(yīng)”，即水中雜質(zhì)在凍結(jié)過(guò)程中被排釋到晶體表面。不論何種聚集方式，融冰過(guò)程中，雜質(zhì)中的導(dǎo)電物質(zhì)都會(huì)快速地融入水膜，進(jìn)而導(dǎo)致融冰或冰面的水膜導(dǎo)電率提高，絕緣子串的閃絡(luò)電壓降低。而冰凌橋接還可以改變電壓分布，最終導(dǎo)致冰閃電壓降低，這樣施加電壓后放電將從高電位向低電位移動(dòng)，可在高壓端的第一片絕緣子起弧，電弧逐漸發(fā)展導(dǎo)致絕緣子串閃絡(luò)。因此，污穢的嚴(yán)重程度是影響覆冰水導(dǎo)電率的重要因素。

1 500kV輸電線路微氣象區(qū)外絕緣防冰閃實(shí)際應(yīng)用案例

2002年，葛雙二回“588”段進(jìn)行了“5+1”插花改造實(shí)驗(yàn)，對(duì)232#、233#、233+1三基桿塔絕緣子串進(jìn)行了防冰閃改造，234#保留原絕緣配置，考慮到235#是耐張塔且跳線絕緣子串較長(zhǎng)，未改造。2008年初，雨雪凍天氣，使得該線段受到12天的持續(xù)覆冰天氣，導(dǎo)致該段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)兩次閃絡(luò)。2008年3月，為了增大絕緣子防污性能，對(duì)該段進(jìn)行了所有玻璃、瓷絕緣子噴涂PRTV涂料，但2009年11月份，再次出現(xiàn)冰閃跳閘，說(shuō)明該改造效果不理想，在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，雖然該方法增強(qiáng)了防污能力，但是降低了防冰能力。

2 冰閃形成的主要原因

絕緣子串發(fā)生冰閃主要是因?yàn)樵诜e雪、覆冰后，冰面保持上下貫通，含有大量雜質(zhì)的冰雪在融化時(shí)，會(huì)因?yàn)楸尙F(xiàn)象將雜質(zhì)集中到表面，從而導(dǎo)致絕緣子表面的絕緣性能下降，當(dāng)含有雜質(zhì)的冰雪融水自上而下流淌時(shí)，甚至還在冰雪覆蓋的狀態(tài)下，覆冰表面就會(huì)出現(xiàn)局部低阻帶，形成一條連續(xù)低阻通道，最終引起絕緣子串在工頻電壓作用下沿覆冰表面閃絡(luò)。

例如，近年來(lái)，葛雙二回“588”段冰閃跳閘頻繁，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生自動(dòng)重合閘屢合屢跳，造成時(shí)間較長(zhǎng)的停運(yùn)故障。此外，冰閃對(duì)線路設(shè)備也極易造成沖擊破壞，供電可靠性受到嚴(yán)重的威脅，甚至造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

3 500kV絕緣子融冰閃絡(luò)電壓梯度的影響

影響融冰閃絡(luò)的因素相對(duì)較多，并且融冰閃絡(luò)是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，而覆冰類型和程度、覆冰中污穢雜質(zhì)狀況和絕緣子串的長(zhǎng)度、結(jié)構(gòu)、布置方式都會(huì)影響閃絡(luò)電壓的分布。

3.1 晶釋效應(yīng)

晶釋效應(yīng)是污穢物質(zhì)在凍結(jié)中析出的一個(gè)物理過(guò)程，無(wú)論是Ⅰ串還是Ⅱ布置的絕緣子，在冰雪融化時(shí)，會(huì)有大量的導(dǎo)電物質(zhì)融在水膜上，增高了覆冰的導(dǎo)電率，而這些導(dǎo)電微粒使得絕緣子串的閃絡(luò)電壓梯度急劇下降，改變電壓分布狀態(tài)，在實(shí)踐電壓時(shí)，電壓從高電位到低電位形成電流，這樣容易形成電弧，嚴(yán)重影響送電的質(zhì)量和輸電的穩(wěn)定性。

3.2 Ⅱ型串間距的影響

實(shí)驗(yàn)研究表明，Ⅱ型串布置下會(huì)比Ⅰ串的冰閃電壓低50%左右，主要原因是雙聯(lián)布置的覆冰和閃絡(luò)過(guò)程都要受到絕緣子串并聯(lián)之間距離的影響。首先，并聯(lián)布置在絕緣子串間距不太遠(yuǎn)的情況下，絕緣子將會(huì)相互影響對(duì)方內(nèi)側(cè)表面附近的流場(chǎng)，從而影響水滴覆冰的分布，一般來(lái)講，內(nèi)側(cè)水滴的速度和體積都會(huì)相應(yīng)大于外側(cè)。而對(duì)于玻璃或瓷絕緣子，則迎風(fēng)面積大于復(fù)合絕緣子，在中心距離相同時(shí)，后者影響會(huì)更加強(qiáng)烈，因此，雙聯(lián)絕緣子串比單串覆冰嚴(yán)重；其次，并聯(lián)布置的絕緣子使得冰凌生長(zhǎng)時(shí)期尖端與絕緣子下方傘裙邊緣的空氣間隙減小，從而使得其尖端附近電場(chǎng)發(fā)生畸變，從而導(dǎo)致閃絡(luò)電壓降低，并且雙串并聯(lián)為閃絡(luò)提供了更多的放電路徑，增加了放電的概率；最后，間插布置與串長(zhǎng)。

傘裙被冰凌橋接導(dǎo)致爬距失效是導(dǎo)致絕緣子串覆冰閃絡(luò)的主要原因之一，它通過(guò)降低閃絡(luò)梯度，進(jìn)而引起冰閃的發(fā)生。因此，在覆冰過(guò)程中，需要采用相應(yīng)的措施來(lái)阻擋冰凌橋接，以降低覆冰閃絡(luò)幾率?？刹捎貌寤ǖ姆绞絹?lái)實(shí)現(xiàn)該途徑。而覆冰絕緣子串最低交流閃絡(luò)電壓是隨著串長(zhǎng)或絕緣子片數(shù)的增加而增大。由于長(zhǎng)串絕緣子通常覆冰較多，可比短串產(chǎn)生更多的融水，在順著冰層流淌時(shí)，形成的水膜也較厚，這樣更容易在多個(gè)局部形成電弧，促使漏電電流增加，使得冰閃事故更容易發(fā)生。

4 500kV架空輸電線路微氣象區(qū)防冰閃故障技術(shù)措施效果

目前我國(guó)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的探索和不斷的嘗試，現(xiàn)已基本解決500kV輸電線路微氣象區(qū)外絕緣冰閃跳閘的故障。

4.1 大小盤(pán)徑交替布置

該項(xiàng)防冰技術(shù)亦即插花改造技術(shù)，主要是通過(guò)阻斷冰凌橋接來(lái)提高覆冰絕緣子串的閃絡(luò)梯度，從而減低冰閃的發(fā)生概率。在對(duì)絕緣子串進(jìn)行防冰閃插花改造時(shí)，可以采用大盤(pán)徑絕緣子，這樣可形成保護(hù)傘，能夠起到有效遮雪擋冰的作用，這樣就能在積雪或覆冰與普通的絕緣子片之間形成斷面，從而阻斷了其上下貫通的可能性，降低冰閃發(fā)生的幾率。從2002年葛雙二回“588”段進(jìn)行了“5+1”插花改造實(shí)驗(yàn)效果來(lái)看，可以有效地阻斷絕緣子串的冰柱的連續(xù)橋接。但從改造的運(yùn)行來(lái)看，效果不理想，后來(lái)在2008年連續(xù)發(fā)生冰閃跳閘

事故。

4.2 噴涂PRVT材料改造

PRVT材料是一種憎水性材料，是一種被動(dòng)的防凍措施，其主要作用是盡可能減少冰的附著力，使其極易脫落和除去。通過(guò)在絕緣子表面噴涂該憎水性材料，能有效地降低絕緣子表面的附著力，但不能防止病的形成。從實(shí)際的效果來(lái)看，雖然增強(qiáng)了防污能力，但降低了防冰能力，在后來(lái)運(yùn)行中又出現(xiàn)冰閃跳閘事故，改造效果不理想。

4.3 葛雙二回“588”段改造

對(duì)葛雙二回“588”段采用改造絕緣子安裝結(jié)構(gòu)、去掉部分金具增加絕緣長(zhǎng)度、加大雙串間距的改造方案，將該段直線塔三相導(dǎo)線雙聯(lián)懸垂絕緣子改為2個(gè)單聯(lián)懸垂絕緣子串，并將其間距增大到0.8～1.2m。改造以后，絕緣子串片增加到31個(gè)，理論上工頻閃絡(luò)電壓增加了20%以上。從目前運(yùn)行效果來(lái)看，改造后，沒(méi)有再發(fā)生冰閃跳閘事故，改造效果理想。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳向東，張國(guó)威.冰雪災(zāi)害對(duì)電網(wǎng)的影響及防范措施[J].中國(guó)電力，2008，41（12）.

[2] 王少華.輸電線路典型覆冰事故及防治技術(shù)分析[J].高壓電器，2010，46（10）.

作者簡(jiǎn)介：胡龍江（1976-），男，國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司鄂西北運(yùn)維分部輸電運(yùn)維三班班長(zhǎng)，電力工程助理工程師，研究方向：500kV超高壓輸電線路運(yùn)行檢修。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）