核電站室外高壓電氣設(shè)備防污閃措施及改進(jìn)

王一凡 張劍泉 紀(jì)明月

摘要：核電站室外高壓電氣設(shè)備受環(huán)境因素影響，容易出現(xiàn)污染問題，進(jìn)而引發(fā)放電故障，影響設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。本文結(jié)合某核電站具體案例，分析了室外高壓電氣設(shè)備污閃放電問題，找到了問題的根本原因，在此基礎(chǔ)上提出了有效的改造措施且得到了較好的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：核電站;高壓電氣設(shè)備;防污閃;爬電比距

一、引言

對(duì)于高壓電氣設(shè)備而言，其所在系統(tǒng)絕緣之間的配合對(duì)其絕緣水平具有非常重要的影響[1]。核電站室外高壓電氣設(shè)備由于長(zhǎng)期在室外運(yùn)行，因此容易受到污染物的影響，不同地理位置和區(qū)域其污染條件存在一定的差異，在設(shè)置室外高壓電氣設(shè)備的絕緣水平時(shí)，必須要參考該區(qū)域的污染條件[2]。某核電站室外高壓電氣設(shè)備在工作過程中已經(jīng)發(fā)生污閃爬電問題。為了保護(hù)設(shè)備和用電安全，有必要采取有效措施來避免室外高壓電氣設(shè)備發(fā)生污閃現(xiàn)象。

二、某核電站室外高壓電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)

某核電站的500kV開關(guān)站正式運(yùn)行以來，某線路出口經(jīng)常發(fā)生由于支柱絕緣子污穢導(dǎo)致的爬電問題。

三、核電站附近環(huán)境污穢等級(jí)劃分及設(shè)備爬電比距校核

（一）污穢等級(jí)劃分

本文所述的核電站與海洋毗鄰，因此容易受到海水的污染。受季節(jié)性氣候的影響，核電站所在地區(qū)在每年的春夏季節(jié)特別潮濕，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，濕度最大的時(shí)候?yàn)?00%。而在夏秋交替的季節(jié)，臺(tái)風(fēng)和暴雨較多，在冬季則相對(duì)比較干早。由于本地區(qū)特殊氣候環(huán)境影響，核電站室外電氣設(shè)備非常容易遭受鹽霧侵襲。相關(guān)部門對(duì)本地區(qū)鹽密度進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)本地區(qū)的鹽密度超過了0.1～0.25mg/cm。綜合考慮本地區(qū)的特殊氣候環(huán)境，在這對(duì)室外電氣設(shè)備進(jìn)行絕緣設(shè)計(jì)時(shí)，生產(chǎn)廠家均按照三級(jí)污穢等級(jí)在設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)參數(shù)的。

為了更好地防范室外電氣設(shè)備污閃放電問題，根據(jù)有關(guān)污穢等級(jí)劃分原則，對(duì)本文所述核電站附近環(huán)境的污穢等級(jí)進(jìn)行了劃分，根據(jù)劃分評(píng)定的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)本地區(qū)的污穢等級(jí)應(yīng)該根據(jù)四級(jí)進(jìn)行劃分。

（二）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備爬電比距校核

根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求，如果是四級(jí)污穢地區(qū)，那么室外高壓電氣設(shè)備外絕緣爬電比距不得低于3.lcm/kV o而之前我國(guó)相關(guān)部門發(fā)布的文件則更加嚴(yán)格，根據(jù)文件規(guī)定，四級(jí)污穢地區(qū)其爬電比距不得低于3.5cm/kV o鑒于核電站的重要性和本地區(qū)氣候環(huán)境的惡劣性，為了確保核電站室外高壓電氣設(shè)備的高可靠性，實(shí)際選用的外絕緣爬電比距應(yīng)該不得低于3.5cm/kV o針對(duì)本核電站部分室外高壓電氣設(shè)備的爬電比距進(jìn)行了測(cè)量，發(fā)現(xiàn)存在很多個(gè)設(shè)備無法達(dá)到上述要求值，對(duì)于外絕緣爬電比距低于3.1cm/kV的設(shè)備，在運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)污閃放電問題。

四、防污閃改進(jìn)措施及效果驗(yàn)證

（一）對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行增爬改造

對(duì)設(shè)備絕緣效果產(chǎn)生重要影響的因素主要有三個(gè)，分別為濕度、電壓值和污穢情況[3]大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，優(yōu)化電場(chǎng)分布、增加爬電比距、防止設(shè)備表面出現(xiàn)污穢等都是非常有效的防污閃措施。

綜合上述的分析并結(jié)合本地區(qū)的具體情況，適當(dāng)提升爬電比距是非常重要的改進(jìn)措施。本核電站支柱絕緣子爬電比距低于3.5cm/kV的數(shù)量相對(duì)較少，可以結(jié)合具體情況在這些支柱絕緣子上增加設(shè)置一節(jié)支柱絕緣子，通過這樣的改進(jìn)措施基本可以將其爬電比距提升至要求的數(shù)值。并且通過增加一節(jié)支柱絕緣子的改造方案的成本也不高，通過較低的成本投入可以大幅度提升電氣設(shè)備運(yùn)行的可靠性，為電站創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。但是實(shí)際情況下，受其他因素的影響，通過簡(jiǎn)單的增加一節(jié)支柱絕緣子的方案不一定行得通。此時(shí)可以在原有的支柱絕緣子的基礎(chǔ)上，增加設(shè)置部分硅橡膠增爬裙，通過這樣的措施同樣能夠提升爬電比距。另外，合理安置均壓裝置能夠?qū)崿F(xiàn)電瓷設(shè)備沿面電場(chǎng)分布的優(yōu)化，確保電壓應(yīng)力的均勻性，防止出現(xiàn)爬電或者電暈等問題。針對(duì)安置均壓裝置和不安置均壓裝置兩種情況下的電場(chǎng)分布情況進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在采用了均壓裝置后，其電場(chǎng)強(qiáng)度的最大值由之前的345kV/m減小到了240kV/m，降低的幅度達(dá)到了近30%，效果非常顯著。

根據(jù)增加設(shè)置部分硅橡膠增爬裙的方案，對(duì)核電站某500kV線路阻波器支柱絕緣子進(jìn)行了改造。充分考慮具體情況，在爬電比距低于3.5cm/kV的支柱絕緣子上分別增加裝設(shè)了4片增爬傘裙，對(duì)于每相支柱絕緣子則總共增加裝設(shè)了4片增爬傘裙。根據(jù)以上措施進(jìn)行改造后，對(duì)應(yīng)的爬電比距得到顯著的提升，由之前的3cm/kV提升至3.58cm/kV。

設(shè)備改造效果檢驗(yàn)：改造完成后設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行4年，在此期間改造的支柱絕緣子防污性能優(yōu)異，設(shè)備的放電電暈現(xiàn)象得到明顯改善，且從未出現(xiàn)由于污穢導(dǎo)致的放電引起的停電問題。整體而言，改造效果良好，達(dá)到了期望的目的。

（二）定期清潔設(shè)備

本地區(qū)每年都有一段時(shí)間雨水較少，此時(shí)設(shè)備的自清潔能力相對(duì)較弱，如果此時(shí)遇到不良的氣候，周圍環(huán)境污染等級(jí)惡化，有可能導(dǎo)致室外高壓電氣設(shè)備出現(xiàn)污閃放電問題。所以，當(dāng)雨水較少的時(shí)，需要安排專門的人員對(duì)高壓電氣設(shè)備表面污染物進(jìn)行及時(shí)清理，通過這種措施能夠顯著提升防污閃效果。為了進(jìn)一步做好防污工作，確保萬無一失，對(duì)于改造后的設(shè)備同樣需要對(duì)其進(jìn)行定期清理。

（三）室外高壓電氣設(shè)備外絕緣噴涂PRTV防污閃涂料

室外高壓電氣設(shè)備外絕緣用持久性就地成型防污閃涂料（PRTV）是一種新型電氣功能材料，專為電網(wǎng)及各發(fā)、輸、用電客戶持久徹底地消除設(shè)備污閃隱患而設(shè)計(jì);PRTV的投入使用，為電瓷設(shè)備持久性反污提供了一種新的技術(shù)措施，產(chǎn)品性能達(dá)到并超過熱硫化硅橡膠的技術(shù)指標(biāo)，其設(shè)計(jì)使用壽命為20年。在核電站室外高壓電氣設(shè)備上使用PRTV后，形成以瓷（或玻璃）為骨架的復(fù)合絕緣子，是提高設(shè)備外絕緣的一種可靠配置方案。污穢條件下運(yùn)行核電站室外高壓電氣設(shè)備外絕緣防污能力大大提高，預(yù)防了閃絡(luò)，提高設(shè)備的外絕緣水平，同時(shí)絕緣子維護(hù)年限也有了大幅提高，可達(dá)20年（PRTV使用壽命為20年）。

五、結(jié)束語(yǔ)

通常而言核電站均建在比較偏僻的區(qū)域，這些區(qū)域往往環(huán)境比較惡劣，導(dǎo)致可能在室外高壓電氣設(shè)備容易遭受環(huán)境的污染，繼而引發(fā)放電問題，嚴(yán)重威脅電路的正常穩(wěn)定運(yùn)行。實(shí)踐表明，通過優(yōu)化電場(chǎng)分布、增加爬電比距、防止設(shè)備表面出現(xiàn)污穢等措施能夠有效提升設(shè)備的防污閃能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝祿鋼，謝祿寶.防止污閃事故的對(duì)策探討[J].科技信息，2011（26）：334.

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作者簡(jiǎn)介：王一凡（1995-），男，助理工程師，本科，主要從事核電廠電氣高壓維修工作。