污閃對戶外電力高壓設(shè)備的影響及預(yù)防措施

朱淑梅 劉劍秋 包秀蓮

（遼寧華隆電力科技股份有限公司，丹東 118303）

所謂污閃，是指電氣設(shè)備表面通常會覆蓋一些污穢物，而這些污穢物一旦被暴露在潮濕的環(huán)境中，通過吸收空氣中的水分會導(dǎo)致電氣設(shè)備的絕緣強度降低，且在電場力的作用下出現(xiàn)一種比較強烈的放電現(xiàn)象。近年來，我國多地出現(xiàn)霧霾，部分地區(qū)霧霾持續(xù)時間長。此外，降雨量不斷減少，尤其是秋冬季雨水偏少，導(dǎo)致輸變電設(shè)備戶外絕緣子自潔能力降低，極易誘發(fā)污閃。如何應(yīng)對天氣變化對電氣設(shè)備產(chǎn)生的影響，較少和避免污閃情況的發(fā)生，是電力部門需要解決的一個重要課題。目前，電力部門已經(jīng)將防污閃工作列為重點工作之一，詳細部署具體工作要求，宣貫和培訓(xùn)開展防污閃技術(shù)手段，且相關(guān)工作將根據(jù)各地的實際情況逐步實施。

1 我國污閃情況概述

隨著工業(yè)的發(fā)展，大氣污染日趨嚴重，架空線路和變電站的污閃事故越來越多。污閃事故具有明顯的季節(jié)性[1]。在我國，污染季節(jié)一般為初秋至明年初春，東北、西北約200 天，華北約180 天，華東約120 天。在污染季節(jié)，絕緣子串表面受到污染，等效鹽密度較高。如果不及時清理，潮濕天氣會誘發(fā)污閃。污閃事故面積大，持續(xù)時間長。發(fā)生污閃事故時，一般不能通過重合閘快速恢復(fù)輸電，有時會造成斷線事故。因此，在處理污閃事故時，必須更換一批損壞的絕緣子和導(dǎo)線。如果事故處理時間長，停電損失大，大型污閃事故往往屬于惡性事故。在一些大城市和工業(yè)區(qū)，污閃的觸發(fā)時間已超過雷電。據(jù)統(tǒng)計，污閃事故造成的電能損失是雷電事故造成的電能損失的9.3 倍。

污閃事故影響范圍大，停電時間長，會造成巨大的能量損失。嚴重的污閃事故一次可損失千萬千瓦時的電量，被稱為電力系統(tǒng)的重大惡性事故之一，而由污閃事故引起的停電所造成的間接損失更難估計。比如，2001 年時，遼寧、華北和河南電網(wǎng)發(fā)生的重大污閃事故造成了238 次停電，972 次觸發(fā)34 個變電站，涉及變電站和500 kV 線路，影響十分嚴重。防污閃涂料在天津電網(wǎng)成功運行20 年，實踐證明防污閃涂料是防污閃對策中最經(jīng)濟、最有效的措施。

2 污閃事故的原因及特點

在電氣設(shè)備的操作過程中，不可避免會有一些污穢物附在表面。在高濕度條件下，這些污穢物通常具有導(dǎo)電性和吸濕性，大大降低了電氣設(shè)備的絕緣水平[2]。如果表面泄漏電流增大，在工作電壓下也可能發(fā)生絕緣閃絡(luò)事故。污染類型主要有自然污染、工業(yè)污染以及生活污染等。沿地表的污染事故排放（簡稱污閃）是在工頻工作電壓的長期作用下產(chǎn)生的。普通粉塵易被雨水沖走，對絕緣性能影響不大，但工業(yè)粉塵粘附在電氣設(shè)備表面形成薄層，不易被雨水沖走，對絕緣性能影響較大。在干燥條件下，污穢物材料強度高，導(dǎo)電性差，對線路的安全運行危害不大。然而，在霧和雨的潮濕天氣中，表面污穢物會吸收水分并形成離子狀態(tài)。此時，電導(dǎo)率急劇上升，泄漏電流急劇上升。泄漏電流與污穢物的數(shù)量、污穢物的導(dǎo)電性、污穢物層的吸濕性和水的導(dǎo)電性有關(guān)。當泄漏電流增加時，某些污層較薄的地方或潮濕程度較輕的地方，尤其是直徑小的絕緣子鋼腳附近電流密度大，局部污穢會發(fā)熱烘干形成高電阻的干燥帶。此干燥帶的電壓迅速升高，如果空氣的耐壓強度低于加在干燥帶上的電壓，則在干燥帶上先發(fā)生局部放電。此時，電壓加在干燥帶的其余部分。當電壓大于此部分空氣的耐壓強度時，整個絕緣子發(fā)生閃絡(luò)。當一個絕緣子發(fā)生閃絡(luò)時，絕緣子串上的電壓加在其余絕緣子的干燥帶上，迫使所有絕緣子快速串聯(lián)放電形成污閃。

3 污閃對高壓電氣設(shè)備產(chǎn)生的影響

3.1 污閃造成電氣表面電流的泄漏

在氣候較為潮濕的情況下，電氣設(shè)備表面所附著的污穢物質(zhì)容易受潮。其中一些可溶于水的溶解質(zhì)會被溶解，之后會在電氣設(shè)備絕緣層表面形成一層導(dǎo)電的膜狀物。污穢物中的溶解質(zhì)對水膜的導(dǎo)電率具有決定作用，而污穢物中不溶于水的物質(zhì)可以吸附水分。該水膜造成了一個電流通路，導(dǎo)致設(shè)備或者電路中的泄漏電流可以流過絕緣層的表面。表面電流的泄漏量又取決于污穢物的量，污穢物堆積越多，電流泄漏越嚴重。在這種情況下，如果絕緣層表面有較為嚴重的臟物且受潮嚴重，再加上絕緣層表面有較小的泄漏距離，會決定污穢物有一個小的電阻，導(dǎo)致污閃放電現(xiàn)象更加強烈。

3.2 污閃導(dǎo)致高壓電路絕緣性降低、絕緣子閃絡(luò)

整個絕緣子串的狀態(tài)決定了在高壓設(shè)備中每個絕緣子所擔負的電壓。在每個絕緣子上的泄漏電流的流過量，既取決于整個絕緣子串在電流泄漏時刻所處的絕緣狀態(tài)，又取決于該絕緣子本身。這兩者之間是一個相互依存、相互影響的關(guān)系。如果某個絕緣子出現(xiàn)局部短路情況，原本擔負在這個絕緣子上的電壓將會被轉(zhuǎn)移到該絕緣子串中另一個絕緣子上?？梢哉f，電壓的突發(fā)分配就像是一個觸發(fā)脈沖，有的時候會造成整個絕緣子串被處于一個串聯(lián)放電狀態(tài)下。如果所有的絕緣子都被短路，它所泄漏的電流量將取決于絕緣子串污濕層的電阻。電阻過小，電流將會增大，造成整個絕緣子串閃絡(luò)。

4 污閃影響戶外電力高壓設(shè)備的預(yù)防措施

4.1 結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，因地制宜逐步開展

各地因地理位置、氣候狀況、工業(yè)發(fā)展程度及城市建設(shè)等情況不盡相同，污穢程度也大不一樣[3]。各供電部門要結(jié)合各自所在的地理位置、氣候狀況、工業(yè)發(fā)展程度及城市建設(shè)等情況對各自所管轄的供電戶外設(shè)備產(chǎn)生的影響和自身企業(yè)的經(jīng)濟效益開展防污閃治理工作。

污染小的地區(qū)指地理位置不優(yōu)越，人口密度較小，植被覆蓋好，距污染源較遠，或即使距污染源較近有輕微的污染但是雨水充足，對戶外絕緣子沖刷很好，污染對絕緣設(shè)各影響微乎其微的地區(qū)。這些地區(qū)往往發(fā)生污閃的可能性很小，一般只要采用防污型絕緣子就不會發(fā)生污閃現(xiàn)象，基本不需要治理。

污染大的地區(qū)指地理位置優(yōu)越，人口密度較高，人類活動頻繁，植被覆蓋差，且距海、沙漠或開闊干地較近，距大中城市近，距污染源較近，或即使距污染源較遠但污染源在積污期主導(dǎo)風(fēng)上，或距離污染源遠但絕緣子積污的飽和時間短且雨水較少，對戶外絕緣子沖刷不到位，污染對絕緣設(shè)備很大。這些地區(qū)往往發(fā)生污閃的可能性很大，除采用防污型絕緣子外，還要加強污穢情況的測量，根據(jù)測量結(jié)果決定是否進行防污閃治理，以避免發(fā)生污閃現(xiàn)象。

污穢情況的判別除了加強測量外，各地區(qū)的污區(qū)圖也是一個重要且便捷的參考資料。

4.2 排查、匯總

供電單位對照當?shù)匦掳嫖蹍^(qū)分布圖，按照《電氣設(shè)備外絕緣防污閃技術(shù)管理原則》的要求進行設(shè)備隱患排查，對設(shè)備爬電比距不滿足要求、污穢情況比較嚴重的設(shè)備建立臺賬，按《電氣設(shè)備外絕緣防污閃技術(shù)管理原則》的要求設(shè)置鹽密和灰密測量點，組織設(shè)備防污閃技能培訓(xùn)，加深對設(shè)備污閃危害的認識，配置鹽密和灰密測試儀器，正確開展鹽密、灰密測試及涂料憎水性測試等工作，掌握設(shè)備污穢狀態(tài)，從而為防污閃治理提供有力依據(jù)。

4.3 通盤考慮，整體規(guī)劃，逐步實施

對排查匯總結(jié)果進行分析，制定年度治理計劃和跨年度實施方案，本著合理安排資金，先對污穢情況特別嚴重的、在電網(wǎng)中的作用比較重要的進行優(yōu)先安排治理，再對污穢情況比較嚴重、供電可靠性要求不是特別高的設(shè)備列入治理范圍，根據(jù)設(shè)備污穢發(fā)展情況預(yù)測下年度污穢發(fā)展情況，合理儲備污閃治理項目。

4.4 根據(jù)設(shè)備現(xiàn)狀采用最佳的防污閃方法進行治理

對于運行環(huán)境差的電氣設(shè)備若還是用非防污型絕緣子，應(yīng)盡快安排資金進行更換。更換防污型絕緣子應(yīng)結(jié)合企業(yè)經(jīng)營狀況，最好更換為防污型絕緣子，資金受限時也可以分步實施[4]。

雖然需提高防污型絕緣子防污性能，但是污穢特別嚴重的地區(qū)無法完全避免污閃的發(fā)生。近些年來，在復(fù)合絕緣子的高壓線路上發(fā)生污閃的情況，在污穢特別嚴重的地區(qū)也時有發(fā)生。為了有效防止污閃的發(fā)生，要結(jié)合設(shè)備運行環(huán)境提出不同的治理辦法。目前，發(fā)污閃的手段主要有定期清灰沖洗、噴涂RTV 防污閃涂料和加裝防污閃輔助傘裙。

對于污穢情況較重的地區(qū)，電氣設(shè)備絕緣子采用防污型，且是經(jīng)憎水性試驗合格的電氣設(shè)備絕緣子。建議采用定期清掃絕緣子上的灰塵和用水清洗絕緣子，使其保持清潔，滿足其絕緣要求，有效防止污閃的發(fā)生。在清灰沖洗的過程中一定要把握尺度，切不可在施工過程中破壞電氣設(shè)備絕緣子上自帶的防污閃材料。這是最經(jīng)濟、省時的一種防污閃手段之一。

對于污穢情況較重的地區(qū)，電氣設(shè)備絕緣子采用的是防污型的。但是，對于使用年限較長或其他原因?qū)е陆?jīng)憎水性試驗不合格的電氣設(shè)備絕緣子，建議噴涂RTV 防污閃涂料。RTV 涂料主要由基膠、溶劑、交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑以及無機填料等組成，可直接涂、刷或噴在使用對象的表面，具有使用方法簡單、固化時間短等特點。RTV 涂料具有憎水性和憎水遷移性特性。

噴涂RTV 涂料施工需要停電，且施工工藝和施工前的準備工作要求嚴格。施工前需要將絕緣表面清掃干凈，且處于干燥狀態(tài)；零值和低值盤形懸式瓷絕緣子應(yīng)在施工前予以更換；施工區(qū)域的地面及物品要采取臨時保護措施。RTV 型防污閃涂料一般要求采用噴涂施工工藝，且施工時間較長，對電力用戶影響較大。

噴涂RTV 涂料對施工環(huán)境要求較高。嚴禁在起霧、凝露、降水、降雪等可能導(dǎo)致絕緣子表面受潮的氣象條件下進行防污閃涂料施工[5]。此外，不宜在嚴重揚塵條件下施工，且施工期間的環(huán)境溫度應(yīng)在-20 ℃以上。RTV 涂料在運行維護也會出現(xiàn)龜裂、起皮和脫落等現(xiàn)象，在雨、霧、露等氣象條件下出現(xiàn)絕緣子表面局部放電情況，出現(xiàn)有蝕損、漏電起痕、樹枝狀放電或電弧燒傷痕跡。但是，RTV 涂層在其有效期內(nèi)一般不需清掃或水洗。對運行超過3 年的涂料，每次檢修時要檢查有無起皮、龜裂、憎水性喪失等現(xiàn)象。如發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)象，應(yīng)及時安排復(fù)涂。污閃后的RTV 涂層若無明顯損傷，一般可以不重涂。

目前，RTV 涂料的防污閃作用及效果已在各地、各電壓等級的運行經(jīng)驗中得到充分證明，是中等及重度污穢地區(qū)解決輸變電設(shè)備防污閃能力不足的重要措施。RTV 涂料防污閃效果好，但造價高，施工環(huán)境要求高，工藝要求嚴格，施工時間相對較長。

5 結(jié)語

通過對污閃對戶外電力高壓設(shè)備所造成的影響進行研究，對防污閃的新技術(shù)提出相應(yīng)的措施。通過與當前環(huán)境情況結(jié)合可以發(fā)現(xiàn)，在電網(wǎng)運行維護過程中，防污閃越來越重要，將成為電力企業(yè)的一項重要工作內(nèi)容。在預(yù)防污閃工作過程中，預(yù)防措施有很多，需要與實際情況結(jié)合，科學(xué)合理地制定預(yù)防措施，以保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。