摘 要:介绍了绝缘子闪络危害性及主要的污闪事故,分析了导致污闪形成的环境、气象因素,针对不同电压等级、不同类型绝缘子提出了具体的防污措施。

关键词:绝缘子污闪形成机理防治措施RTV涂料纳米TiO2自清洁技术

中图分类号:TP31文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)07(a)-0099-02

1 引言

我国经济建设正处于一个高速发展的时期,城乡工业发展迅速,环境污染也日益严重。伴随着输、配电网络的不断扩大,环境污染问题给输配电系统安全带来严重的影响。据统计,污闪事故在我国造成的电量损失约为雷电事故的9.3倍。电网污闪事故发生的频率上升,事故的后果严重,往往造成多条线路、多个变电所失电,甚至引起系统振荡,从而造成电网瓦解,引起大面积停电,长时间停电,所造成的电量损失以及给国民经济带来的负面影响十分惊人。

1992年1月22日,川西北地区浓雾弥漫,以青白江变电站为中心的六座220kV变电站和15条220kV输电线路相继发生“污闪”事故,出现40多次跳闸,使得成都地区大范围停电,电气化铁路也被迫中断。2001年2月辽宁、河北、河南、京津唐电网大面积污闪,66～500kV线路总计238条、变电站34座污闪跳闸972次,损失电量9.375GWh。2006年2月14日在类似毛毛雨天气情况下,石家庄电网发生污闪跳闸事故。造成1条220kV线路掉闸1路次;6条110kV线路掉闸共计21路次;35kV线路掉闸10路次;10kV线路掉闸39路次以及110kV无极变电站全停。2006年2月6日,电气化铁路石家庄供电段出现大雾天气跳闸停电问题,导致京广下行正线中断行车3.5h。

众多事故的发生给电力部门敲响了警钟,污闪事故已经成为威胁电网运行的主要的不安全因素之一。所以,分析影响绝缘子污闪放电的因素,寻找防止污闪发生的管理和技术措施,最大限度地减少污闪事故发生具有十分重要的意义。

2 绝缘子污闪形成机理

从绝缘子污秽放电的过程和机理可看出,污闪的三要素是:绝缘子表面积污、污秽层湿润和电压作用。

首先来看绝缘子表面积污问题。造成闪络事故的污秽来源很多,一般分为两大类:(1)自然污秽:主要来源于海洋、沼泽和土壤等自然环境。遇雨雾结的浮冰,空气中飘浮的微尘,海风带来的盐雾和鸟粪等。(2)工业污秽:此类污秽主要来源于各类工业生产和各种形式的矿物燃料燃烧的产物。如火力发电厂、化工厂、玻璃厂、造纸厂、水泥厂、冶金厂和蒸汽机车等排出的烟尘和废气。

其次,气象是影响环境污染的重要因素,更是导致污秽层湿润的直接原因。众多污闪事件的发生,都与大雾天气有关。雾的含水量越高、持续时间越长,越容易使污秽层充分湿润,污层中的电解质完全溶解,但又不致使污层被冲洗掉,从而在绝缘子表面形成一层导电膜,导电性能大增,使得输变电设备面临严重污闪危险。同样霜露、毛毛雨天气也容易引起绝缘子污闪。大雨天气可将绝缘子表面的部分污秽物冲洗掉,使绝缘子的绝缘性能有所上升,因而很少发生污闪。

下表为东北某电业局根据气象日志统计得出的各种气象条件下的闪络跳闸百分率（如表1）。

再者,绝缘子污闪放电的显著特点是闪络电压低,可能低到10kV及以下。在绝缘子处于工作电压状态时,由于污染物在绝缘子表面分布不均匀,造成各部分电流密度不一样。在电流密度最大且污层较薄的部分,由于电流的热效应使水分迅速蒸发、变干,电阻也就增大,形成局部高电压,进而形成局部电弧。然后从电晕放电、细线状辉光放电、滑闪放电等沿面放电开始最终发展为闪络故障。

3 绝缘子污闪防治措施

目前全国各地区的防污工作按照原“能源部”所布置的“调、扫、涂”综合治理的方针进行。“调”是指加大瓷瓶爬电距离或更换防污型设备,“扫”是指人工清扫工作,“涂”是指在户外设备电瓷表面涂敷憎水性涂料,提高供变电设备的抗污闪性能。

3.1 “调”

(1)在不影响绝缘子的机械强度下,尽量缩小绝缘子支柱的直径,增大瓷裙截面,以增加其爬电距离。

(2)在绝缘子尺寸定型的情况下,设计安装更合理的均压环,使支柱绝缘子电场分布更均匀,提高其起晕电压。

3.2 “扫”

(1)在停电状态下进行人工清扫。由维护人员爬到支柱绝缘子上,对每个瓷裙进行逐个彻底清理,清扫效果与维护人员的责任心有很大关系,同时还可对绝缘子瓷裙进行是否有裂纹等缺陷检查。

(2)坚持行之有效的带电冲洗。带电擦绝缘子的带电作业,进行长年的清除绝缘子表面的污秽是防止污闪的最有效的措施。具体可采用带电水冲洗、机械式带电清洗、干剂清洗技术。

常规高压水冲洗作业安全性差,易导致触电事故发生;另外绝缘子的污秽度超过限度,水冲洗效果不理想。500kV以下设备防污治理很适用。

机械式带电清洗使用机械手或机器人进行带电操作,降低操作人员的安全隐患,不使用任何形式的介质,无二次污染问题。但是由于机械手或机器人的占地面积大,在密集布置的变电站无法采用。另外绝缘子部分死角也无法清除。使用带电清扫设备在电厂500kV变电站支柱绝缘子污闪治理方面有一定的优势。

干剂清洗技术适合电压等级可达570 kV。但是干剂清洗法应该避免大风期作业,以免大风情况时清洁剂粉尘飘扬。

清扫绝缘子是一种经济有效的防污闪措施。但是,受生产及气候等因素的限制,各地区难以实现最佳清扫时间和周期。加之线路逐年增加,清扫工作量大,仅靠清扫工作欲达到较理想的防污闪效果是有一定困难的,必须以其它两种方法作补充。

3.3 “涂”

(1)RTV涂料。

RTV涂料在变电站的运用具有相当丰富的经验,同时在输电线路上采用RTV防污闪涂料也不失为一种价格低、性能优的防污措施。RTV涂料具有优良的憎水性和憎水迁移性;绝缘子表面喷涂RTV涂料后,憎水性使其表面水份往往形成孤立的水滴,而不是连续的水膜。RTV的憎水迁移性使得RTV涂层表面积存的亲水性灰尘污秽在一定的时间后呈现憎水性,即RTV涂层的憎水性迁移到了污层表面;当喷淋水滴时,污层表面只存在有不连续的小水珠,而不会被浸润、连片,使电力设备的抗污闪性能得到了极大的提高。

RTV有效运行时间长,维护简单,有效期内免清扫,效率高;在有效期内(5～15年)不做任何防污闪专业处理(包括清扫和水洗等)情况下,其RTV涂料层仍长期具有良好的憎水性和憎水迁移性。运行5年以上的RTV涂料层,不做清除,可再复涂一层,且各项电气性能可恢复到新涂层状态,重新继续长期运行。

当随着运行时间的推移、环境的影响,RTV涂层逐渐老化,或者在RTV涂层浸油后其防污特性改变,防污能力下降给系统安全运行造成隐患时,可采用DX-A型等等RTV防污闪涂料专用清除剂予以清除,清除过程仅需1～3min,操作简单方便。

RTV适用于环境温度-50～100℃、各种电压等级、污秽条件下。喷涂RTV涂料对220kV及以下电压等级支柱绝缘子污闪防治效果比较明显。

(2)PRTV长效防污闪涂料。

PRTV是RTV的升级,其使用寿命更长(最长可达25年)。PRTV涂料具有优于RTV防污闪涂料的增水性及憎水迁移性,同时具有一定的憎油性和良好的不粘性,大幅度提高电力输变电设备外绝缘污闪电压,污闪电压可提高到200％,保障电力设备运行安全。

(3)纳米TiO2自清洁技术绝缘子。

纳米TiO2具有光催化作用,在太阳光照射下释放负氧离子分解有机物,使涂层表面吸附的灰尘失去和涂层之间的“粘合力”,从而很容易被除去,保持涂层表面的洁净,促使涂层具有长期耐沾污效应。在毛毛雨、雾、霜等气象条件下,由于TiO2不被阳光照射,表现出憎水性,在涂层表面构成高电阻相串联的放电模型,使泄漏电流限制在安全范围内,不会造成闪络。将TiO2用于电力设备,制成自清洁技术绝缘子,也是一种有益的尝试。

在坚持“调”、“扫”、“涂”等治污措施外,还应该做到以下两点:一是根治污染源,针对工农业发展现状及污染程度,重新确定本地区范围内污秽等级,对现有设备进行外绝缘水平及方式调整;二是做好污闪事故的统计、调查、分析工作。分析本地区污闪的自然规律和诱发的环境要素。在污闪高发时节加强绝缘子的运行监控,对有问题的绝缘子及时进行更换,防患于未然。

4 结语

综上所述,污闪是在工作电压下发生的、常常会造成大面积和长时间的停电事故,对供电可靠性危害极大。要积极地掌握污闪的要素,结合理论与实际总结绝缘子运行中的薄弱环节和具体预防措施,结合本地区的污秽情况及自然环境条件,选择适当的对策,采取积极有效的措施,破坏污闪形成的条件,从而确保电网稳定安全运行。

参考文献

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