输电线路绝缘子污闪原因及预防措施

发表时间:2019/10/17   来源:《基层建设》2019年第21期   作者:周佳幸
[导读] 摘要:线路绝缘子主要是起到为输电线路提供拉力支撑以及保证线路与杆塔有足够安全距离的作用。
        国网山西省电力公司检修分公司  山西太原  030000
        摘要:线路绝缘子主要是起到为输电线路提供拉力支撑以及保证线路与杆塔有足够安全距离的作用。输电线路绝缘子污闪是造成线路故障的重要原因之一,严重威胁着电网的安全运行。本文通过分析污闪的形成机理和成因,提出了相应的预防措施。
        关键词:绝缘子;污闪;形成机理;成因;预防措施
        引言
        近十几年来,随着我国经济的快速发展,环境破坏也日趋严重,大气污染不断恶化。输电线路绝缘子长期暴露于各种不同的复杂环境中,极易发生污闪事故,从而影响整个地区电网的安全。因此,绝缘子的防污闪对提高输电线路运行的安全可靠性具有重要意义。本文对污闪形成机理进行了深入探究,提出了相关的预防措施。
        1污闪形成机理分析
        防污闪要从污闪形成机理分析,针对其发生的原因采取相应的措施,达到根本性治理的目的。
        输电线路长期处于露天下运行,绝缘子在外加电压后对周围的污染源具有一定的吸附性,其表面会粘附周围空气中的各种污秽物质。这些污秽物质在天气干燥时其导电性能并不强,不会影响输电线路的安全运行,但一旦遇上大雾、晨露、毛毛雨、雨夹雪等潮湿天气,污秽层中的电解质湿润后,绝缘子表面的电导率将急剧上升,这时,绝缘子表面会有泄漏电流流过,输电线路的绝缘性能也随之大大降低。在电流热效应的作用下,污秽层表面被烘干并沿着干带产生沿面放电,最终导致整个绝缘子串闪络。绝缘子污秽闪络发生的原因及机理非常复杂,并不是简单的空气间隙的电击穿过程,而是一种与电能、热能、化学及时间等因素有关的热击穿过程。在正常运行电压下,只有绝缘子表面堆积一定量的污秽、外部环境温度及湿度达到某定值时,才可能发生污闪。
        总的来说,绝缘子污秽闪络放电是涉及电、热和化学现象的复杂变化过程。一般而言,可将污闪过程分为四个阶段,即表面积污、表面湿润、局部放电、局部放电的发展并导致闪络,采取可靠措施抑制或阻止其中任一阶段的形成和发展,就能有效避免污闪事故的发生。
        2绝缘子污闪发生的原因
        导致绝缘子发生污闪的原因多种多样,现主要归纳为以下两大类:
        2.1外部原因
        2.1.1大气污染
        在经济不断发展的同时,大气污染也越来越严重,尤其是靠近水泥厂、陶瓷厂、冶金厂、化工厂等地区,工厂设备排放出来的大量工业废气、烟尘、粉尘等随风飘散到空气中,严重污染了周围环境,且污染面积不断扩大。大气污染日益恶化,极易使输电线路发生污闪事故。
        2.1.2恶劣天气
        (1)大雾和毛毛雨等天气也是导致输电线路发生污闪的罪魁祸首。在毛毛雨或大雾天气时,带电的绝缘子表面由于潮湿,附在表面上的污秽物质呈离子状态,在电场作用下,带有不同电荷的离子作定向移动,形成泄漏电流。在泄漏电流的作用下产生焦耳热,大量热能烘干绝缘子形成干区,干区部分的电压降明显上升,场强逐步升高。当干区某处场强超高临界场强时,该处就会发生局部放电。在泄漏电流继续上升时,这种局部放电会引起整个绝缘子串的完全闪络,从而发生线路污闪事故。
        (2)在大气污染的影响下,局部地区会出现不同程度的酸雾、酸雨现象。受酸性污染物的影响,绝缘子表面电导率会随着pH值的降低而变大,从而使绝缘子闪络电压明显降低,导致污闪事故的发生。
        (3)在某些地区,输电线路会受到覆冰、覆雪的影响。据有关资料研究,在气温较低的情况下,绝缘子在覆冰、覆雪的状态下,极易引发污闪事故。
        2.1.3其他因素
        (1)施工时附带污染物。在线路施工现场,往往受地理环境影响,绝缘子在安装前就已经粘附少量污染物,给线路安全运行留下隐患。
        (2)鸟粪的污染。鸟在排便时,粪便极易导致绝缘子的爬距缩短,使在正常运行电压下绝缘子出现污闪事故。
        2.2内部原因
        2.2.1设计绝缘配置裕度不够
        线路设计时,根据污区等级选择绝缘子配置时,大部分处于中下限,其绝缘水平较低。


        2.2.2污区等级改变时未及时调整绝缘配置
        线路设计时,根据旧的污区图配置绝缘子,而线路运行一段时间后,由于环境恶化,线路所在地区污区等级已经改变(例如污区从Ⅱ级调整为Ⅲ级),因此该处的绝缘配置已不满足要求。故送电线路的绝缘配置不随大气环境的变化及时调整也是造成污闪的原因。2.2.3劣质绝缘子的影响绝缘子性能优劣影响着输电线路的安全运行,导致绝缘子劣化的因素有:生产时留有瑕疵;搬运和施工时,由于碰撞而出现裂痕;安装时,施工人员踩踏伞裙,导致部分伞裙出现裂痕等。绝缘子劣化后,绝缘电阻显著降低,很容易发生污闪事故。
        3预防污闪的措施经过不断发展和改进,现有防污闪措施多种多样。传统的措施有停电清扫、合理调爬等。近年来,随着新技术、新设备的不断研发及应用,更换复合绝缘子、带电清扫及污秽在线监测等新技术成为输电线路防污闪的主要措施。
        3.1确定线路的污秽期和污秽等级
        每个季节大气环境都有不同,线路的污秽性质和污秽程度也不尽相同,因而对线路的危害也不一样。因此,要正确掌握线路所属地区的大气污秽程度和污秽性质,并根据历年线路污闪发生的时期和绝缘子等值附盐密度的测量结果,正确划分各地区的污秽等级,为精准防污提供科学依据。
        3.2增加绝缘子串的单位泄漏比距
        绝缘子表面泄漏电流变大时,闪络放电现象也变严重,发生污闪事故的概率也会增大。一般而言,泄漏电流的大小与绝缘子串的单位泄漏比距成反比,因此,可以通过增加绝缘子数目或采用防污型绝缘子等来增加绝缘子表面的泄漏比距,从而提高线路绝缘水平。但增加绝缘子数目是在带电导线对杆塔的最小空气间隙、带电导线对横担距离、风偏校验等满足安全运行要求的情况下才能采取的技术措施。
        3.3定期清扫绝缘子
        定期清扫绝缘子是一种有效预防污闪事故发生的重要手段。绝缘子的清扫一般要根据年度停电检修计划、绝缘子的脏污程度、污闪季节等因素综合考虑确定。现阶段主要采取的清扫方式有以下几种:
        (1)停电清扫:线路停电后,可用干净的干布、湿布或蘸有汽油(或浸肥皂水)的布将绝缘子擦干净。
        (2)带电水冲洗:带电水冲洗是利用一股流速很高的水柱对绝缘子进行冲洗。水柱必须满足两个要求:1)冲击力:水柱离开水枪喷口后仍具有非常高的速度,当它射到绝缘子表面时还有一定的动能,从而产生足够的冲击力,把依附在绝缘子表面上的污秽冲走。2)绝缘性能:在带电水冲洗中应用的水应满足一定的电阻率要求,一般不得低于3000Ω•cm。水柱具有一定的绝缘性能,可以作为主绝缘或组合绝缘使用,保证人身和设备安全。
        (3)带电化学清扫:随着科学技术的不断发展,带电清洗剂相关产品日渐成熟,带电化学清洗成为电力设备防污的重要手段。主要特点有:不需要停电,清洗效果非常好,不遗留残留物,可有效避免电力设备污闪事故的发生,具有良好的经济效益和应用前景。
        3.4定期检测和及时更换不良绝缘子
        定期对绝缘子串进行绝缘检测和外观检查,及时更换不良绝缘子和零值绝缘子。
        3.5采用合成绝缘子
        合成绝缘子采用有机硅橡胶材料制成,主要包括芯棒、伞裙护套及金具等几大部分。实践证明,合成绝缘子抗冲击性能、防震和防脆断性能好,并具有良好的抗老化性、耐漏电起痕性和耐电蚀损性,安装方便,已成为线路防污的主要手段。
        3.6污秽在线监测
        国内外已有多个单位致力于发展盐密的在线监测方法,而大多数方法都是基于表面泄漏电流的测量,进而推算出表面盐密,再根据盐密数值的大小,判断绝缘子污秽情况,为清扫绝缘子提供依据。
        4结语
        由于大气污染日益严重,我国大部分地区污秽等级都在Ⅲ级以上,输电线路长期暴露在这种环境下,极易发生污闪事故,所以,防污闪工作任重道远。传统的防污闪技术措施都存在各种各样的先天缺陷,无法有效避免污闪事故的发生,所以我们要不断探索、研究和改进,研制出新的技术或设备来预防污闪事故的发生,确保电网的安全可靠运行。
        参考文献:
        [1]黄玲,曹新义.220kV输电线路防污闪技术研究[J].安徽电气工程职业技术学院学报,2009,14(1):4-8.
        [2]孙健,施利毅,钟庆东,等.高压绝缘防污闪涂层的研究进展[J].高电压技术,2007,33(11):80-83.
        [3]胡毅.输配电线路带电作业技术的研究与发展[J].高电压技术,2006,32(11):1-10.
        [4]史淑香.输电线路污秽绝缘子在线监测的研究[D].成都:西南交通大学,2006.
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