輸變電設(shè)備防污閃及絕緣子性能與增爬裙的研究

摘 要隨著電網(wǎng)建設(shè)步伐的加快，對輸變電設(shè)備的使用性能也提出更高的要求。然而現(xiàn)行輸變電設(shè)備使用中，仍面臨較為嚴(yán)重的污閃故障問題，單純依托于現(xiàn)有清掃方式、外絕緣控制等手段，很難達(dá)到防污閃目標(biāo)，一旦有嚴(yán)重的大氣污染情況，將直接造成大面積停電，要求引入相應(yīng)的防污閃技術(shù)。本文主要對輸變電設(shè)備污閃機理、輸變電設(shè)備增爬裙與絕緣子性能測試以及防污閃技術(shù)在輸變電站中的應(yīng)用進行探析。

【關(guān)鍵詞】污閃故障 輸變電設(shè)備 防污閃技術(shù) 應(yīng)用

污閃故障作為當(dāng)前電網(wǎng)建設(shè)中面臨的主要問題之一，也是影響輸變電設(shè)備可靠運行的關(guān)鍵性因素。盡管近年來較多地區(qū)為控制污染問題，對外絕緣配置采用爬電比距法，且在污級確定中強調(diào)以大鹽密為依據(jù)，但并未實現(xiàn)杜絕污閃故障控制的目標(biāo)，為整個電力系統(tǒng)安全帶來嚴(yán)重威脅。因此，本文對防污閃技術(shù)在輸變電設(shè)備中的應(yīng)用研究，具有十分重要的意義。

1 輸變電設(shè)備污閃機理研究

現(xiàn)行國內(nèi)較多地區(qū)電網(wǎng)運行中可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有惡劣氣象條件出現(xiàn)時，會出現(xiàn)大范圍、長時間停電情況，直至這種氣象條件消失，供電才可恢復(fù)。一般對這種現(xiàn)象便稱為污閃事故，極大程度上威脅電力系統(tǒng)的可靠運行。從輸變電設(shè)備污閃故障產(chǎn)生的機理看，主要表現(xiàn)為外界環(huán)境影響設(shè)備外絕緣水平。例如，將輸變電設(shè)備置于干燥環(huán)境下，因存在較大污穢塵埃電阻，此時設(shè)備絕緣性能較高，可以微安級表示此時絕緣子泄漏電流。而將設(shè)備置于潮濕環(huán)境下，如毛毛雨天氣、大霧天氣等，絕緣電氣強度會因污穢層濕潤，呈現(xiàn)下降趨勢，泄漏電流、電導(dǎo)會不斷上升。一般絕緣子表面中的泄漏電流并不以均勻分布的形式存在，假若電流在鐵帽、鋼腳等位置產(chǎn)生較多熱量，便會形成干區(qū)，相比潮濕位置，干區(qū)的電阻將超出許多，電壓降多會由干區(qū)承受，這樣局部電弧便可能出現(xiàn)，且在不斷延伸中發(fā)展為完全閃絡(luò)，污閃放電由此形成。此外，不同絕緣子在閃絡(luò)機理上也存在一定差異，如瓷絕緣子，局部電弧在臨閃前將以黃紅色色彩呈現(xiàn)，而復(fù)合絕緣子表現(xiàn)為青蘭色。產(chǎn)生這種差異的原因主要表現(xiàn)在復(fù)合絕緣子應(yīng)用下，泄漏電流將會被憎水性所抑制，放電現(xiàn)象變化極為明顯，假若憎水性能極高，很可能出現(xiàn)局部放電過程不存在的情況。由此可見，污閃故障的產(chǎn)生，極大程度上取決于外界環(huán)境變化與絕緣子性能。

2 輸變電設(shè)備絕緣子性能與增爬裙研究

2.1 絕緣子性能研究

絕緣子性能是污閃故障產(chǎn)生的重要原因，要求其在外界環(huán)境作用下都可維持原有的機械性能、電氣性能等，但選擇哪種絕緣子又成為防污閃工作中需考慮的重要問題?，F(xiàn)行常用的絕緣子類型多表現(xiàn)在盤形瓷絕緣子、鋼化玻璃絕緣子、長棒形絕緣子等方面。綜合比較，從壽命周期角度看，瓷絕緣子、玻璃絕緣子二者使用周期的決定性因素分別表現(xiàn)在絕緣件、金屬附件兩方面，且各自壽命周期分別為20年左右、40年左右。而復(fù)合絕緣子在使用周期上多維持在15年左右。而從雷擊閃絡(luò)看，絕緣材料通常不會對絕緣子性能帶來較大的影響，而決定性因素多表現(xiàn)在絕緣材料兩端間距方面，一般雷擊放電水平會隨間距的拉大而上升。這樣與玻璃絕緣子、瓷絕緣子相比，復(fù)合絕緣子由于干弧距離較小，放電電壓自然也會降低。若以重合成功率為出發(fā)點，比較之下，復(fù)合絕緣子在重合成功率上較高，內(nèi)部擊穿可能性較低。另外，從難耐污閃憎水性角度看，與玻璃絕緣子、瓷絕緣子相比，復(fù)合絕緣子在憎水性上優(yōu)勢較為明顯，但一般復(fù)合絕緣子應(yīng)用中，其憎水性也可能發(fā)生變化，如性能喪失或性能減弱等。除此之外，復(fù)合絕緣子在耐污性能上優(yōu)勢也較為明顯，其對于因污穢產(chǎn)生的熱應(yīng)力可起到明顯的抵抗作用，有利于控制污閃故障下事故的產(chǎn)生。

2.2 RTV涂料性能研究

現(xiàn)行對輸變電設(shè)備外絕緣進行改善中，通常采取增加單位爬電比距的形式，但這種方法的應(yīng)用需考慮到桿塔高度問題，難以開展爬電比距調(diào)整方式，此時建議引入輔助傘裙、涂料等措施。其中的涂料多以RTV涂料為主，該涂料應(yīng)用下可使設(shè)備絕緣子在憎水性上不斷強化，即使潮濕環(huán)境下，絕緣子仍具有較高的耐污性能。根據(jù)以往實踐研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)涂層表面因RTV涂料憎水性和憎水遷移性的影響，整個表面憎水性得到增強，一般設(shè)備耐污閃電壓在RTV涂料應(yīng)用下，可提升200%。

2.3 加裝增爬裙的引入

對于變電站支柱絕緣子污閃電壓問題，在解決過程中往往需對支柱絕緣子爬距進行增加，傘距小于70mm的絕緣子，應(yīng)盡可能選用增爬裙，如將三片傘加裝于支柱絕緣子中，此時將使污閃電壓提升30.1%，充分說明增爬裙加裝作用較為明顯。另外，在輔助傘裙應(yīng)用方面，也能提升耐污閃電壓，具體作用主要表現(xiàn)為：

（1）輔助傘群應(yīng)用下可滿足增加爬距要求，如硅橡膠傘裙套的應(yīng)用，其本身具有較大的直徑，可使電弧爬距得以延長；

（2）對泄漏電流的限制，通常在潮濕環(huán)境下，將硅橡膠傘裙套與回路進行串接，可使泄漏電流得到限制；

（3）防冰閃與雨閃效果較為明顯，若傘間距離較短，很容易在雨水條件下出現(xiàn)閃絡(luò)問題，此時將直徑較大的硅橡膠傘裙套引入，能夠達(dá)到預(yù)防的目標(biāo)。從現(xiàn)行較多地區(qū)增爬裙應(yīng)用效果看，其可使融冰或雨水橋接傘群被阻斷，且有效控制融冰過程中污層電導(dǎo)問題的出現(xiàn)。

2 防污閃技術(shù)在輸變電設(shè)備中的應(yīng)用

本文在研究中主要選取國內(nèi)某地區(qū)作為實例，其在防污閃工作目標(biāo)上主要表現(xiàn)為220kV變電站避免有冰閃問題發(fā)生，且110kV輸電線路、變電站避免有冰閃問題出現(xiàn)。在防污閃技術(shù)應(yīng)用中，主要需考慮到外絕緣配置、防污閃技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制訂兩方面。

2.1 外絕緣配置的合理選擇

絕緣子污閃概率的影響因素多表現(xiàn)在其表面污穢方面，且污閃概率也與地理條件、氣候條件有關(guān)。所以絕緣子配置中，需考慮的問題將集中在區(qū)域大氣情況、積污條件與絕緣子耐污閃能力方面。在具體配置過程中，首先需做好污區(qū)圖劃分，結(jié)合設(shè)備基本運行情況、污濕特征以及污穢物質(zhì)等，對區(qū)域的污穢區(qū)進行劃分。其次，在絕緣子配置中，應(yīng)遵循相應(yīng)的原則，無論220kV電壓等級輸電設(shè)備、500kV輸電設(shè)備，在絕緣配置方面，要求對原污區(qū)等級、額定線電壓下爬電比距、最高電壓下爬電比距等進行明確，并判斷調(diào)整后爬電比距以及新污區(qū)等級。

2.2 防污閃技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂

在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制訂中，涉及的內(nèi)容包括：

2.2.1 防污閃技術(shù)應(yīng)用的原則

該原則可細(xì)化為三方面內(nèi)容，即：

（1）外絕緣配置。可根據(jù)不同污源進行配置，盡可能保證輸變電設(shè)備運行過程中，外絕緣的配置能夠滿足其耐污閃性能要求，若耐污閃性能較差，可采用涂料噴涂的形式。同時，在輸變電設(shè)備改造或擴建中，應(yīng)注意避免在重污區(qū)進行變電站的設(shè)置；

（2）設(shè)備選型問題。根據(jù)不同級污區(qū)，可選擇不同的絕緣子設(shè)備，如合成絕緣子、防污型瓷絕緣子等，或在經(jīng)濟條件與技術(shù)條件允許下，將GIS設(shè)備引入其中；

（3）防污清掃。一般變電站設(shè)備清掃中，常用的清掃方式多以停電水沖洗方式為主，假若設(shè)備污穢較為嚴(yán)重，可考慮采用帶電水沖洗，但要求做到安全操作。

2.2.2 絕緣子選擇與使用問題

根據(jù)該區(qū)域防污閃目標(biāo)，考慮選用瓷絕緣子、復(fù)合絕緣子等各種類型。其中瓷絕緣子在應(yīng)用過程中，要求其滿足電氣性能優(yōu)良、耐污性能高、爬距大等要求，且為使線路安全運行，應(yīng)在瓷絕緣子使用前做好監(jiān)檢測零值、低值工作。另外，對于復(fù)合絕緣子，使用過程中要求以耐酸型芯棒為主，并控制傘群爬電系數(shù)為3.5以內(nèi)。為使地距離、跨越物等要求得以滿足，還要求復(fù)合絕緣子應(yīng)用下引入涂料噴涂方式，其目的在于使舞動事故、風(fēng)偏放電問題得以控制。

2.2.3 涂料使用與增爬裙問題

以涂料使用為例，其在噴涂過程中需保證此時的氣象條件以無風(fēng)沙、無露、無雨等為主，并保證噴涂中做到涂層無氣泡、光滑等，且使涂層在厚度上控制為0.4-0.5mm之間。另外，在增爬裙使用方面，一般對于雨閃、冰閃高發(fā)區(qū)以及無法滿足外絕緣爬電比距的情況下，增爬裙較為適用，且注意對其中硅橡膠輔助傘群的應(yīng)用，其材質(zhì)在阻燃性能、耐電弧性、硬度與強調(diào)等方面也許做好控制。保證這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)滿足防污閃技術(shù)應(yīng)用要求，才可取得良好的防污閃效果。

3 結(jié)論

防污閃技術(shù)的應(yīng)用是保證輸變電設(shè)備安全可靠運行的重要途徑。實際引入防污閃技術(shù)中，應(yīng)正確認(rèn)識輸變電設(shè)備污閃問題產(chǎn)生的機理，在此基礎(chǔ)上分析輸變電設(shè)備中絕緣子、RTV涂料的性能以及增爬裙的應(yīng)用，并在應(yīng)用防污閃技術(shù)中從這幾方面著手，做好絕緣子配置、RTV涂料使用以及增爬裙方式的應(yīng)用，這樣能夠有效預(yù)防輸變電設(shè)備污閃故障問題出現(xiàn)。

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作者簡介

顏招古（1967-），男，廣東省汕尾市人。大學(xué)?？茖W(xué)歷。現(xiàn)為中國南方電網(wǎng)廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕尾供電局電力工程技術(shù)工程師，多年從事變電設(shè)備運行、維護工作。

作者單位

中國南方電網(wǎng)廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕尾供電局 廣東省汕尾市 516600