輸變電設備外絕緣的污穢測量

王 琪， 王欣偉，鄭雅軒

（1.國網山西省電力公司電力科學研究院，山西太原 030001；2.國網山西省電力公司，山西 太原 030001）

輸變電設備外絕緣的污穢測量

王 琪1， 王欣偉1，鄭雅軒2

（1.國網山西省電力公司電力科學研究院，山西太原 030001；2.國網山西省電力公司，山西 太原 030001）

防污閃是電力生產運行的一項重要工作，污穢測量是防污閃工作的重要基礎。隨著對輸變電設備防污閃研究的不斷深入，涉及污穢測量的標準也在不斷地變更。通過對比新舊標準，以期對污穢測量工作有更加深入的理解。

污穢測量；防污閃；外絕緣

隨著防污閃研究的不斷進步，國際電工委員會修訂完成了IEC/TS 60815—2008《污染條件下用高壓絕緣子的選擇和定尺寸》。我國結合自身研究和防污閃工作經驗的積累，廢止了GB／T 16434《高壓架空線路和發(fā)電廠、變電所環(huán)境污區(qū)分級及外絕緣選擇標準》，新編制了GB/T 26218—2011《污穢條件下使用的高壓絕緣子的選擇和尺寸確定》，國網公司在更早前已編制了Q/GDW 152—2006《電力系統(tǒng)污區(qū)分級與外絕緣選擇標準》。但隨著我國電網的快速發(fā)展，尤其是特高壓的發(fā)展，目前所制定的相關標準，其局限性也逐漸地顯現(xiàn)出來。

1 新舊標準的對比

通過新舊標準中關鍵項目的對比，加深對新標準的理解和認識，便于今后相關工作的開展和實施。

1.1 參照絕緣子的選用

舊GB／T 16434中無參照絕緣子定義，污穢取樣設備為普通型懸式絕緣子XP-70型（X4.5型） 及XP-160型，變電設備取樣應逐步過渡到以支柱絕緣子為主，其他瓷件應按實際積污測量加以修正。

Q/GDW 152規(guī)定取樣設備為參照絕緣子：XP-70、XP-160、LXP-70和LXP-160普通盤形懸式絕緣子，無支柱式絕緣子要求。

GB/T 26218規(guī)定取樣設備為參照絕緣子和參照長棒形絕緣子，參照絕緣子為U120B或U160B盤形懸式絕緣子（按GB/T 7253—2005），參照長棒形絕緣子為 L100長棒形絕緣子 （按 IEC 60433），絕緣子的傘應平滑無棱，上表面傾角為14°～24°，下表面傾角為8°～16°，至少有14個傘。

1.2 絕緣子片數(shù)或傘裙的選取

舊GB／T 16434規(guī)定：取普通懸式絕緣子串上、中、下3片的平均值，也可取整串測量的平均值作為測量結果；對于500 kV絕緣子串的取樣，也按取上、中、下3片平均值的規(guī)定，有條件處也可取上2、中2、下2共6片平均值的作法；棒式支柱絕緣子上、中、下3個傘群，取平均值，每個傘群從上一個傘群的下邊緣到下一個傘群的上邊緣。

Q/GDW 152規(guī)定：不帶電絕緣子串，應在7個參照盤形懸式絕緣子組成的串上進行測量，為避免端部影響也可使用9片串；使用帶電絕緣子串時，需選擇參照絕緣子串，可全串逐片測量，也可在整串上、中、下部各取2片進行測量。

GB/T 26218規(guī)定使用由7個參照盤形懸式絕緣子組成的串（最好是9個盤的串，以避免端部影響）或1個最少有14個傘的參照長棒形絕緣子來使測量標準化（圖1）。

1.3 測量時間的周期

舊GB／T 16434規(guī)定：以1～3年的連續(xù)積污鹽密為準，對500kV線路以3年積污鹽密值確定污級。

Q/GDW 152規(guī)定：測量周期應至少為3年，根據積污的飽和趨勢可延長至5年或更長。

GB/T 26218規(guī)定：測量積污的時間（連續(xù)、每月、3個月、6個月、每年、2年后、3年至5年后）。絕緣子串的各個盤或區(qū)域應在確定的適當時間間隔內進行監(jiān)測（見圖1），如每月（盤2/區(qū)域1）、每3個月（盤3/區(qū)域2）、每6個月（盤4/區(qū)域3）、每年（盤5/區(qū)域4）、2年后(盤6/區(qū)域5)、3年至5年后（盤7、盤8/區(qū)域6、區(qū)域7）。

圖1 污穢測量使用絕緣子串

1.4 鹽密

舊GB／T 16434中鹽密是表征絕緣子污穢程度的一種參量；等值附鹽密度值是不論污穢物的成分如何，經過一定的測量方法，將污穢物中導電成分的作用換算成能起到同樣導電效果的氯化鈉值。在實際使用中鹽密和等值附鹽密基本混用，無明顯區(qū)分。

Q/GDW 152：附鹽密度（SDD)是人工污穢試驗時涂覆于試品絕緣子絕緣表面（不包括金屬部件和裝配材料）的氯化鈉總量與絕緣表面面積之比。等值附鹽密度（ESDD)是電導率等同于溶解后現(xiàn)場絕緣子絕緣表面自然污穢水溶物的氯化鈉總量與絕緣表面面積之比。

GB/T 26218中的鹽密(SDD） 和等值附鹽密(ESDD)分別和Q/GDW 152附鹽密度和等值附鹽密度的概念相同。新標準將人工污穢試驗和現(xiàn)場自然積污的鹽密表征明顯區(qū)分開來。

1.5 灰密

舊GB／T 16434無灰密定義，Q/GDW 152和GB/T 26218中定義為絕緣子在一個給定表面上清洗下的不溶殘留物的量除以該表面的面積。

1.6 污穢類型

舊GB／T 16434未分類；Q/GDW 152和GB/T 26218對自然污穢都進行了分類，分別是A類和B類，兩標準表述基本相同，內容略有差異。

1.7 污穢度分級

舊標準GB／T16434規(guī)定將線路設備的污級共劃分為0、I、II、III和IV 5級，發(fā)電廠、變電所設備的污級共劃分為I、II、III和IV 4級。污穢度表征不考慮灰密。

表1 級路和發(fā)電廠、變電所污穢等級

Q/GDW 152和GB/T 26218—2011中污穢的表征包括了灰密值，且污穢分級不區(qū)分線路、發(fā)電廠和變電站。現(xiàn)場污穢度的5個污穢等級分別為：a(很輕)、b(輕)、c(中等)、d(重)、e(很重)。與GB／T16434中的數(shù)字等級不相對應，從一個等級轉變到另一個等級不是突變的，每個等級間的邊界線都用陰影帶表示；且根據單傘絕緣子和雙傘絕緣子的積污規(guī)律的差異性，對污穢等級的劃分進行了區(qū)別；在污穢等級劃分圖中標有7種典型污穢示例（E1—E7），且標注了3條等灰鹽比線。見圖2、圖3。

圖2 普通盤形絕緣子現(xiàn)場污穢度與等值鹽密/灰密的關系

圖3 雙傘型盤形絕緣子現(xiàn)場污穢度與等值鹽密/灰密的關系

1.8 系數(shù)

舊GB／T 16434中規(guī)定的系數(shù)K為爬電距離的有效利用系數(shù)，即絕緣子的污穢閃絡放電與結構造型及自然積污量的關系系數(shù)。而Q/GDW 152和GB/T 26218—2011中則更加簡練，在原有基礎上規(guī)定了帶電積污系數(shù)K（相同型式絕緣子帶電所測ESDD值與非帶電所測 ESDD值之比）。GB/T 26218—2011由于更加側重于高壓絕緣子的選擇和尺寸確定，還規(guī)定了形狀積污系數(shù)（參照絕緣子所測ESDD值與某種絕緣子所測ESDD值的比值）。

1.9 爬電比距和統(tǒng)一爬電比距

Q/GDW 152和GB/T 26218—2011廢棄使用爬電比距的概念，選用統(tǒng)一爬電比距，具體名詞解釋見相關標準[1-3]。

2 新標準在污穢測量方面的不足

2.1 復合絕緣子的污穢測量

復合外絕緣在輸變電設備中的應用已相當廣泛，但新的標準中對復合材料外絕緣的污穢測量還沒有見到，尤其在特高壓交直流工程外絕緣配置設計的前期，污區(qū)分布圖和污穢采樣點會有所局限，為減少技術和設備的投資成本，要對重點地段進行精確測量，這樣不可避免要對復合絕緣子進行測量。以下為復合絕緣子污穢測量要解決的幾個問題。

a）不同傘形的復合絕緣子測量問題。復合絕緣子如何確定測量單元，以單傘群確定還是以傘群組確定，并且如何區(qū)分上下表面（圖4）。

圖4 不同傘形圖例

b）復合絕緣子由于材質是硅橡膠，運行較長時間后，傘群底部會有粉末化的問題，硅橡膠較瓷玻璃材質疏松，且易“刺污”。

c）復合絕緣子與瓷玻璃絕緣子污穢測量的等效性問題，需要大量的試驗進行類比。

d）復合絕緣子表面積的確定和計算問題。瓷玻璃絕緣子其表面積在相關標準規(guī)范中可以查找，但復合絕緣子型號眾多，其表面積大小不一，需要一個統(tǒng)一的測量和計算方法。

e）復合絕緣子是否需要對參照絕緣子進行統(tǒng)一，如果統(tǒng)一是否需要不同電壓等級進行統(tǒng)一規(guī)定。

2.2 直流污穢測試

隨著特高壓直流工程的不斷竣工，直流污穢測試也在不斷地開展，但現(xiàn)有標準無相關方面的規(guī)定，直流污穢測試有以下幾個方面需要解決。

a）由于直流輸變電設備其周邊電場不是交變的，其外絕緣“吸污”能力比交流外絕緣更強，因此現(xiàn)有的交流污穢劃分不適用于直流，直流污穢等級的劃分應重新劃定。

b） 直流參照絕緣子的掛點和帶電系數(shù)的確定。由于直流線路一般為特高壓線路，因此帶電作業(yè)難度較大，且停電檢修次數(shù)較少，因此參照絕緣子的掛點位置和帶電系數(shù)直接影響到污穢測量的準確性。

c）現(xiàn)有的電力系統(tǒng)污區(qū)分布圖不適用于直流工程，應將直流和交流污區(qū)分布圖分別繪制。

2.3 其他

a）Q/GDW 152中規(guī)定參照絕緣子懸掛7（或9）片，根據實際測試經驗發(fā)現(xiàn)，掛7片測值和掛4片測值結果相差不大，山西部分地區(qū)實際掛5片絕緣子，低壓側端部不測，中間3片進行飽和鹽灰密測量，底端1片做年度鹽密測量。

b）GB/T 26218規(guī)定測量積污的時間（每月、3個月、6個月、每年、2年后、3年至5年后）為連續(xù)測量。但在實際工作中，尤其是輸電線路測量，不可能進行連續(xù)測量，而其測量片數(shù)為1 至2片，測量結果離散性較大。

c） Q/GDW 152和GB/T 26218—2011中規(guī)定參照絕緣子可選用玻璃絕緣子，但在實際操作中發(fā)現(xiàn)，玻璃絕緣子在懸掛過程中有自爆，且在取樣過程中玻璃絕緣子也易破損，因此建議玻璃絕緣子不用于污穢取樣瓶使用[4]。

3 總結

a） 新標準在污穢測量方面更加科學更加精確，尤其將灰密歸在污穢等級劃分方面。通過新舊標準的對比，使概念更加清晰，避免污穢測量工作中的不必要錯誤和不規(guī)范使用。

b）通過對復合絕緣子污穢測量、直流污穢測量和在實際工作中發(fā)現(xiàn)的問題，闡述了新的標準在應用中的局限性。隨著防污閃工作的不斷進步，更新后的標準將更加完善。

[1]武漢高壓研究所，西安電磁研究所.污穢地區(qū)絕緣子使用導則：JB/T 5895—1991[S].北京：機械工業(yè)出版社，1991.

[2]武漢高壓研究所，東北電力試驗研究院，西北電力試驗研究所，等.高壓架空線路和發(fā)電廠、變電所環(huán)境污區(qū)分級及外絕緣選擇標準：GB/T 16434—1996[S].北京：中國電力出版社，1996.

[3]中國電力科學研究院，國網武漢高壓研究院，清華大學.電力系統(tǒng)污區(qū)分級與外絕緣選擇標準：Q/GDW152—2006[S].北京：中國電力出版社，2006.

[4]國網電力科學研究院，西安高壓電器研究院有限責任公司，西安電磁研究所.污穢條件下使用的高壓絕緣子的選擇和尺寸確定：GB/T 26218—2006[S].北京：中國電力出版社，2006.

Pollution Measurement of Transmission and Transformation Equipment External Insulators

WANG Qi1,WANG Xinwei1,ZHENG Yaxuan2

（1.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC,Taiyuan,Shanxi 030001,China; 2.State Grid Shanxi Electric Power Corporation,Taiyuan,Shanxi 030003,China)

Anti- pollution flashover is important for electric power production, and pollution measurement is a basic issue for anti- pollution flashover. With the study of anti- pollution flashover going deep, the standard of pollution measurement is also updating. In this paper, the comparison between the old and newstandards leads to an in- depth understanding of pollution measurement.

pollution measurement;anti-pollution flashover;external insulation

TM63;TM76

B

1671-0320（2016）02-0006-04

2015-11-02，

2016-02-20

王 琪（1976），男，北京人，1998年畢業(yè)于華北電力大學（北京）電氣技術專業(yè)，碩士，高級工程師，從事輸變電設備狀態(tài)檢修、電力設備試驗工作；

王欣偉（1979），男，山西陽泉人，2009年畢業(yè)于太原理工大學電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，碩士，工程師，從事輸變電設備狀態(tài)檢修、輸電線路試驗工作；

鄭雅軒（1976），女，天津人，1999年畢業(yè)于華北電力大學（北京）電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，高級工程師，從事運營監(jiān)測分析工作。