霧霾影響下的電網(wǎng)設(shè)備污閃預(yù)測預(yù)警研究綜述

邸悅倫　馮濤　徐勛建　李麗　楊莉

【摘 要】污閃嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全。隨著霧霾問題的日益嚴(yán)峻，空氣污染對電網(wǎng)污閃的影響受到了廣泛關(guān)注。除了事后分析，近年來電網(wǎng)設(shè)備污閃問題研究也在污閃預(yù)測預(yù)警研究方面取得了很多成果；除了針對電網(wǎng)設(shè)備本身，近年來也通過結(jié)合天氣特征，開展了多學(xué)科交叉的研究。還通過一些新方法和新思路的嘗試，為電網(wǎng)防污閃研究的提升起到了推動作用。

【關(guān)鍵詞】電網(wǎng)；污閃；霧霾；預(yù)測預(yù)警

0 引言

由污穢引起的絕緣閃絡(luò)事故是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重大威脅。污閃事故的發(fā)生通常存在覆蓋范圍廣，電壓跨度大的特點。目前，從調(diào)查事故原因、總結(jié)處理方法的事后分析，到開展試驗研究、多學(xué)科交叉分析、建立預(yù)測預(yù)警模型的提前應(yīng)對，電網(wǎng)污閃問題的研究正在從多個角度展開。

1 污閃的設(shè)備特性分析

從設(shè)備本身的特性出發(fā)，研究設(shè)備污閃問題和防治相關(guān)技術(shù)一直是電網(wǎng)設(shè)備污閃事故分析的主要思路。通過對設(shè)備的實際檢測，李璟延和申敏[1]詳細(xì)歸納了常見的絕緣子污穢檢測方法，包括等值鹽密法、積分表面污層電導(dǎo)率法、泄漏電流法、絕緣子污閃電壓梯度法等，并指出在眾多的絕緣子污穢檢測方案中，以電量檢測法的泄漏電流檢測法最為科學(xué)和實用。該研究還注意到，絕緣子污閃是一個多因素作用的綜合結(jié)果，主要包括環(huán)境因素（溫度、濕度）和運行電壓等，因此對綜合模型建立方法進(jìn)行了簡單的評估。王少華等[2]以浙江電網(wǎng)架空輸電線路絕緣子串為對象，對自然積污絕緣子的積污特點進(jìn)行了試驗研究。發(fā)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)型式自然積污絕緣子上、下表面污穢分布的特性存在差異。

2 污閃的天氣特征分析

污閃的發(fā)生在很大程度上還受到天氣條件的影響。通過結(jié)合天氣環(huán)境特征，開展電網(wǎng)污閃問題分析已逐漸成為污閃研究的另一種思路。對現(xiàn)場運行的復(fù)合絕緣子進(jìn)行試驗研究[3]發(fā)現(xiàn)，霧霾對復(fù)合絕緣子的影響主要體現(xiàn)在2個方面：一是，導(dǎo)致復(fù)合絕緣子表面積污量的增加；二是，其產(chǎn)生的濕沉降會增加絕緣子的泄漏電流、降低閃絡(luò)電壓。王黎明等[4]為探究霧霾對輸變電設(shè)備外絕緣的影響規(guī)律，模擬了霧霾實驗條件，使用激光粉塵儀、氣溶膠粒徑譜儀、溫濕度計、電導(dǎo)率儀等設(shè)備監(jiān)測試驗區(qū)域的顆粒物濃度、粒徑分布、溫濕度等參數(shù)指標(biāo)，并提出了模擬霧霾環(huán)境的方法與霧霾條件下的試驗方法。對歷史霧霾和設(shè)備積污資料的分析發(fā)現(xiàn)[5]：大氣污染易演變成霾與霧霾天氣，導(dǎo)致輸變電設(shè)備外絕緣表面濕沉降的增加。霧霾臟污程度可用霧水電導(dǎo)率表征，霧霾的持續(xù)作用可使絕緣子表面污穢度有限增大，絕緣子污閃電壓有所降低。

除了霧霾之外，其他天氣現(xiàn)象對電網(wǎng)污閃的影響也受到了關(guān)注。任學(xué)哲[6]注意到西北地區(qū)沙塵環(huán)境對電網(wǎng)的影響，利用沙塵監(jiān)測信息，建立模型，評估污穢程度和風(fēng)險等級。同時考慮到沙塵之后濕度較大的氣象環(huán)境，提出沙塵天氣過境后伴隨潮濕天氣的架空線路污閃跳閘故障概率模型并進(jìn)行了評估?；跉庀髼l件的重要影響，陳錫陽[7]提出了氣象統(tǒng)計污穢的概念，綜合考慮氣象因素對自然積污的影響，利用積污系數(shù)、積污速率、沖刷系數(shù)、殘余污穢四個量共同得出絕緣子最終積污度。宿志一[8]回顧了我國電網(wǎng)多起污閃事件，從造成大面積污閃的外部環(huán)境原因和設(shè)備技術(shù)原因兩個方面分析了污閃發(fā)生的特點，總結(jié)指出，提高我國電網(wǎng)基本外絕緣水平才是防止大面積污閃的根本出路。

3 污閃的預(yù)測預(yù)警研究

在電網(wǎng)設(shè)備污閃事故分析的基礎(chǔ)上，污閃的預(yù)測預(yù)警研究正在逐步開展。與污閃事故分析思路相似，設(shè)備污閃的預(yù)測預(yù)警也可以分為基于設(shè)備自身特性的污閃預(yù)警研究和結(jié)合天氣特征的污閃預(yù)警研究。

在基于設(shè)備自身特性的污閃預(yù)警研究中，針對污閃發(fā)生時泄漏電流的變化情況[9]，及其與污穢放電[10]間的關(guān)系建立污閃預(yù)警模型的方法較為普遍。滕云[11]則通過研究等值鹽密數(shù)據(jù)的非線性特性，提出了等值鹽密非線性時間序列預(yù)測方法，并研究了人工污穢實驗數(shù)據(jù)特性，建立了污閃臨界電壓預(yù)測模型。還根據(jù)電力系統(tǒng)運行管理部門對污閃防治工作的實際工程需要，建立了電網(wǎng)污閃分級預(yù)測預(yù)警模型，實現(xiàn)了預(yù)測系統(tǒng)從模型建立到軟件開發(fā)，并實際應(yīng)用的過程。

在結(jié)合天氣特征的污閃預(yù)警研究中，趙晨龍等[12]研究了飽和受潮條件下的泄漏電流與閃絡(luò)電壓的影響因素，認(rèn)為飽和受潮條件下的泄漏電流最大值與不同濕度條件下非飽和受潮絕緣子表面污層的泄漏電流值存在近似線性關(guān)系，分段線性化后可通過實測值預(yù)測飽和受潮泄漏電流最大值，并建立了利用實測非飽和受潮泄漏電流值預(yù)測飽和受潮閃絡(luò)電壓的數(shù)學(xué)模型和污閃預(yù)警系統(tǒng)，在江蘇地區(qū)開展了實際應(yīng)用。

4 總結(jié)

電網(wǎng)污閃是當(dāng)今電力企業(yè)和電力研究人員非常關(guān)心并亟待解決的問題之一。本文簡要總結(jié)了我國電網(wǎng)污閃研究和污閃預(yù)測預(yù)警方面的研究現(xiàn)狀。隨著多學(xué)科交叉研究的不斷深入，為電網(wǎng)污閃的全面深入分析提供了更多更好的方法，也為污閃預(yù)測預(yù)警提供了新的理論和技術(shù)支持。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李璟延，申敏.絕緣子污穢度檢測與污閃預(yù)警研究綜述[J].廣東電力，2007，20（6）：1-4.

[2]王少華，胡文堂，龔堅剛，等.浙江電網(wǎng)架空輸電線路絕緣子串的自然積污特性[J].高電壓技術(shù)，2014，40（4）：1002-1009.

[3]李永剛，黃成才，汪佛池，等.霧霾天氣對復(fù)合絕緣子運行性能的影響[J].電網(wǎng)技術(shù)，2014，38（7）：1792-1797.

[4]王黎明，劉動，陳楓林，等.霧霾模擬方法及其裝置研究[J].高電壓技術(shù)，2014，40（11）：3297-3304.

[5]宿志一.霧霾天氣對輸變電設(shè)備外絕緣的影響[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，37（8）：2284-2290.

[6]任學(xué)哲.沙塵環(huán)境下線路污閃跳閘概率及電網(wǎng)群發(fā)性故障研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2015.

[7]陳錫陽.氣象統(tǒng)計污穢與污閃預(yù)警的設(shè)計與應(yīng)用研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)， 2009.

[8]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——對我國電網(wǎng)大面積污閃事故的反思[J]. 中國電力， 2003， 36（12）： 57-61.

[9]石巖，蔣興良，肖代波，等.用泄漏電流概率密度分布預(yù)警污穢絕緣子串閃絡(luò)[J].高電壓技術(shù)，2010，36（7）：1675-1680.

[10]李璟延，姚陳果，胡建林，等.染污絕緣子放電發(fā)展區(qū)段與污閃預(yù)警的實驗研究[J].中國電機工程學(xué)報，2008，28（13）：8-14.

[11]滕云.電網(wǎng)污閃預(yù)測系統(tǒng)研究[D].沈陽：沈陽工業(yè)大學(xué)，2009.

[12]趙晨龍，周志成，高嵩，等.基于閃絡(luò)電壓預(yù)測的污閃預(yù)警系統(tǒng)[J].高電壓技術(shù)，2014，40（11）：3365-3373.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]