輸電線路污穢絕緣子泄漏電流情況的研究

(國(guó)網(wǎng)成都供電公司 四川 成都 611731)

輸電線路污穢絕緣子泄漏電流情況的研究

黃滿意劉剛常斌峰

(國(guó)網(wǎng)成都供電公司四川成都611731)

為了預(yù)防污閃事故的發(fā)生，電力維護(hù)人員采取了包括調(diào)整爬電比距、采用耐污絕緣子、在絕緣子表面涂憎水性防污涂料、對(duì)絕緣子進(jìn)行定期清掃或水沖洗等一系列措施，這些措施在實(shí)際運(yùn)行中都起到一定的作用，但減少污閃事故的效果仍不理想。其原因主要是采用上述措施的有效性或?qū)嵤┲芷诙夹枰鶕?jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)污穢度監(jiān)視情況來(lái)確定，而依據(jù)目前檢測(cè)外絕緣污穢程度的方法，電力維護(hù)人員無(wú)法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)污穢程度。

泄漏電流；等值鹽密；等值灰密

引言

數(shù)十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外科技工作者一直致力于污閃事故預(yù)防工作的研究，通過(guò)研究污穢絕緣子的閃絡(luò)特性、閃絡(luò)機(jī)理，建立絕緣子污穢閃絡(luò)模型，確立絕緣子污穢等級(jí)的劃分方法，得出了許多有價(jià)值的理論和經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用于工程實(shí)際中，促進(jìn)了電力行業(yè)的發(fā)展。其原因主要是采用上述措施的有效性或?qū)嵤┲芷诙夹枰鶕?jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)污穢度監(jiān)視情況來(lái)確定，而依據(jù)目前檢測(cè)外絕緣污穢程度的方法，電力維護(hù)人員無(wú)法實(shí)時(shí)準(zhǔn)確掌握現(xiàn)場(chǎng)污穢程度。

一、污穢程度常用衡量方法

通常污穢絕緣子污穢程度可以通過(guò)等值附鹽密度、污穢表面電導(dǎo)率、泄漏電流、閃絡(luò)場(chǎng)強(qiáng)等指標(biāo)來(lái)衡量。其中，泄漏電流與污閃放電的發(fā)展過(guò)程密切相關(guān)，泄漏電流便于連續(xù)監(jiān)測(cè)，包含了豐富的信息，可以綜合反映污穢程度、受潮程度、絕緣子承受電壓以及絕緣子形狀等因素[1]。近些年以泄漏電流某些特征值及當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r為監(jiān)測(cè)目標(biāo)的絕緣子在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相繼出現(xiàn)，并被很多電力部門(mén)使用。

通過(guò)監(jiān)測(cè)泄漏電流，能真實(shí)有效地反映絕緣子的污穢狀況。當(dāng)污穢水平過(guò)限時(shí)，發(fā)出警報(bào)，提示工作人員清掃，這樣可以預(yù)防污閃事故的發(fā)生，提高了供電可靠性。另外，污穢泄漏電流受電壓等級(jí)和氣候的影響，在線監(jiān)測(cè)可獲得自然污穢絕緣子泄漏電流的特性數(shù)據(jù)，為現(xiàn)場(chǎng)防污的實(shí)施提供科學(xué)的依據(jù)[2]。

二、臨閃前最大泄漏電流法

臨閃泄漏電流與污閃電壓之間存在確定的關(guān)系，臨閃泄漏電流Ic是絕緣子污閃前的最大泄漏電流值，也是污閃后最小泄漏電流值。在臨界點(diǎn)上測(cè)得的相應(yīng)于閃絡(luò)的泄漏電流必定是最大值，否則就不會(huì)閃絡(luò)。但不在臨界點(diǎn)上的泄漏電流是忽大忽小的，應(yīng)在一定時(shí)間內(nèi)測(cè)得的許多值中取其最大者來(lái)代表。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)(如15min或30min內(nèi))測(cè)得的許多電流脈沖中，取其中最大值來(lái)代表，此即為最大泄漏電流值法[3]。最大泄漏電流可以作為報(bào)警電流，及時(shí)通知運(yùn)行人員采取維護(hù)措施。

臨閃前最大泄漏電流可以反應(yīng)污閃的全過(guò)程，能用在于在線檢測(cè)，可以作為報(bào)警裝置。但所用裝備要能記錄脈沖值，可以經(jīng)常顯示積污過(guò)程。此方法受地區(qū)限制較大，能用于經(jīng)常濕潤(rùn)的地區(qū)，絕不能用于干燥的地區(qū)。究竟多大泄漏電流值作為報(bào)警電流，仍需作進(jìn)一步深入研究。在干旱少雨的地區(qū)泄漏電流法不適用。

三、脈沖電流法

脈沖電流法也是一種常用的用于監(jiān)測(cè)、分析系統(tǒng)絕緣子運(yùn)行狀態(tài)的方法。脈沖電流法的基本原理是：在線運(yùn)行的絕緣子，在自然環(huán)境中受到污染，其表面逐漸沉積了一層污穢物。在天氣干燥的情況下，通過(guò)絕緣子表面的泄漏電流非常小，呈容性狀態(tài)。這時(shí)泄漏電流呈正弦狀。隨著空氣濕度的增加，絕緣子表面形成薄薄的一層導(dǎo)電層，使回路電阻減小，泄漏電流增大,并由容性轉(zhuǎn)變?yōu)樽栊?。此時(shí)的泄漏電流局部有脈沖電流產(chǎn)生。泄漏電流的熱效應(yīng)使絕緣子表面形成局部干燥區(qū)域，干燥帶的形成促使絕緣子表面電壓分布更加不均勻，干燥帶承擔(dān)較高的電壓[4]。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度足夠大時(shí)，將產(chǎn)生輝光放電，繼而產(chǎn)生局部電弧。此時(shí)局部電弧有可能熄滅，也有可能發(fā)展。局部電弧使泄漏電流畸變，在泄漏電流中會(huì)檢測(cè)到幅值較大的電暈脈沖信號(hào)。當(dāng)局部電弧不斷發(fā)生和發(fā)展達(dá)到和超過(guò)臨界狀態(tài)時(shí)，電弧貫穿兩極，完成閃絡(luò)。由于這一特性，用監(jiān)測(cè)、分析脈沖電流的方法對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)絕緣子運(yùn)行狀況是可行的。

由于絕緣子在線檢測(cè)的一些固有的問(wèn)題，到目前為止，我國(guó)尚沒(méi)有開(kāi)發(fā)出能廣泛應(yīng)用，且能準(zhǔn)確判斷絕緣子運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)用產(chǎn)品。當(dāng)然也有一些處于試驗(yàn)階段的產(chǎn)品，比如武漢高電壓研究所研究出的污穢絕緣子泄漏電流自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警器，是以絕緣子泄漏電流進(jìn)行檢測(cè)的。它的傳感器和監(jiān)測(cè)報(bào)警器安裝在桿塔上，報(bào)警信號(hào)采用無(wú)線電傳輸方式傳輸?shù)降孛娼邮?，地面部分為便攜式接收機(jī)[5]。這個(gè)裝置還不是全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)，它還需要巡線人員拿著接收機(jī)沿途收集數(shù)據(jù)。另外還有一種是變電站瓷絕緣污穢泄漏電流自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀。

四、污穢絕緣子表面放電機(jī)理

到目前為止，有關(guān)沿絕緣污穢表面的放電機(jī)理還沒(méi)有統(tǒng)一的看法，但大多認(rèn)為：沿絕緣子濕潤(rùn)污穢表面的閃絡(luò)現(xiàn)象已不是一種單純的沿絕緣表面的空氣擊穿，而是一種與電、熱、化學(xué)因素有關(guān)的絕緣表面氣體電離以及局部電弧產(chǎn)生、發(fā)展的熱動(dòng)力平衡過(guò)程。

絕緣子的污閃過(guò)程一般受絕緣子表面特性的影響，現(xiàn)有絕緣子的表面狀況有兩種：憎水性或親水性。由于污穢沿絕緣子表面的分布通常是不均的，且沿絕緣子泄漏路徑的直徑也不同，因此，絕緣子各個(gè)區(qū)段的泄漏電流密度是不同的，這就使得表面泄漏電流產(chǎn)生的熱量對(duì)污層的烘干是不均勻的。由于結(jié)構(gòu)形狀或其它偶然因素的影響，在電流密度較大或污層電阻較大的局部地區(qū)，首先被烘干成干帶或干區(qū)。絕緣子表面各處的電流密度不同，在懸式絕緣子的鋼腳、鋼帽附近，或棒形、支柱絕緣子的桿徑處，電流密度較大。表面泄漏電流產(chǎn)生的焦耳熱效應(yīng)在幾個(gè)周波內(nèi)會(huì)使電流密度很大的地方水分蒸發(fā)，從而形成所謂的干區(qū)(干燥帶)。干帶的出現(xiàn)將減小甚至中斷泄漏電流，在這種情況下作用電壓將主要集中在干帶上。由于干帶比較窄，往往僅僅幾厘米寬，導(dǎo)致干帶上的空氣可能擊穿和產(chǎn)生泄漏電流脈沖。

五、本章小結(jié)

由于輸電線路絕緣子的污穢程度與泄漏電流密切相關(guān)，因此，通過(guò)對(duì)污穢絕緣子泄漏電流的特性進(jìn)行分析即能在一定程度上揭示絕緣子染污情況。污穢泄漏電流受電壓等級(jí)和氣候的影響，在線監(jiān)測(cè)可獲得自然污穢絕緣子泄漏電流的特性數(shù)據(jù)，為現(xiàn)場(chǎng)防污的實(shí)施提供科學(xué)的依據(jù)。

[1]蔣興良，孫才新，舒立春，等，電力系統(tǒng)污穢絕緣與防污閃[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，2015

[2]宿志一，防止大面積污閃的根本出路是提高電網(wǎng)的基本外絕緣水平-對(duì)我國(guó)電網(wǎng)大面積污閃事故的反思,中國(guó)電力[J]2013,Vol.36,No.12:57-61.

[3]樂(lè)波，王黎明，毛穎科，污穢絕緣子高頻泄漏電流特征的研究，高壓電器[J]2015.12.vol.41 No.6

[4]王黎，李衛(wèi)國(guó)，戴子勤，絕緣子泄漏電流值預(yù)測(cè)方法綜述，電瓷避雷器[J]，2016.04.

[5]周澤洪，于亮，張茂春，絕緣子污閃預(yù)測(cè)與泄漏電流分析方法的認(rèn)識(shí)和探討，重慶市電機(jī)工程學(xué)會(huì)2016年學(xué)術(shù)會(huì)議論文.

黃滿意(1986-)，四川成都人；劉剛(1986-)，四川成都人；常斌峰(1986-)，四川成都人。