段卓
国网青海省电力公司检修公司, 青海 格尔木816000
摘要：本文分析了沙尘天气对变电所安全运行的不利影响，讨论了可能的防护措施。通过查阅有关文献，根据国内外学者研究沙尘对空气间隙和绝缘子放电特性以及风沙对间隙击穿电压影响的结论：在雷电冲击和操作冲击电压作用下，沙尘对空气间隙的冲击放电特性有一定的影响，主要是由于阴极表面上的沙尘引起；沙尘对空气间隙及绝缘子放电特性的影响程度与风速、沙尘的带电量等因素有关。针对沙尘天气对电气设备性能的不利影响，从设备选型、结构性能、运行维护等方面提出防护建议和采取的措施。
关键字：变电所，沙尘，防护及措施
0 引言
750kV超高压大规模清洁能源输电大动脉建设项目解决了各种清洁能源的大规模、远距离输送，促进清洁能源的高效、安全利用。但是青海海西地区的年平均沙尘暴日数为8.3天，当地小灶火地区年最多沙尘暴日数超过15.8天。沙尘天气对电力系统的影响非常引人关注。
本文通过对国内关于沙尘天气对空气间隙和绝缘子放电特性的影响研究结论，研究沙尘天气对变电站安全运行的影响，制定出设备选型、运行维护等方面的防护措施和防护建议。
1 沙尘天气对变电站电气机械特性的影响
1.1 沙尘天气的特点
通常将发生在大气中由风吹起地面沙尘使水平能见度降低的天气现象划分为：
浮尘：悬浮在大气中的砂或土壤粒子，使水平能见度小于10km的天气现象；扬沙，又名高吹沙（尘）：能见度在1-10km内的天气现象。中国以新疆、内蒙等干燥地区多见，并且多在春季出现，南方极少；沙尘暴：强风将地面尘沙吹起使空气很混浊，水平能见度小于1km的天气现象。
1.2 沙尘暴的危害
沙尘暴的危害方式，大体可归纳为4种：沙埋、风蚀、大风袭击和污染大气环境。
科研人员在对沙尘暴的研究中发现沙尘暴不仅会造成空气的介电常数增大、电阻率减小、以及空气间隙的放电电压降低，而且伴随有强烈的电场活动过程。对于风沙带电机理，目前国内外大多数科学家认为风沙电是由于不对称摩擦起电产生的：在吹沙过程中，不同尺度沙粒发生相对运动而碰撞摩擦，导致大粒子带正电荷，小粒子带负电荷。由于小粒子主要集中于沙尘暴的上层，因而沙尘暴上层带负电，而地面附近由于大粒子的大量存在而成为正电区域，从而在空间形成了电场。
1.3 沙尘天气对电气设备的影响
1）由于沙尘的组成成分不同，某些微尘具有荷电性、吸水性，很容易使电气设备的周围凝集沉降，从而减少了电气距离，破坏了电气设备的绝缘强度、在线路过电压或电气操作过程中极易造成电气击穿短路事故。还有沙尘堆集在端子板上，造成电气误动、短路对其安全运行造成很大危害。
2）细微沙尘堆集存于电气开关的触头之间、电磁铁芯之间都会造成电气开关接触不良故障，尤其是对控制电路影响最大。电气控制系统动作不稳定，时好时坏，从而引起的单相运行触头粘连等现象时常造成设备事故的发生。
3）变电站变压器、电抗器等的冷却是由通风道的排热、自带风扇强迫冷却和机壳散热所完成的，往往由于通风道粉尘堵塞或机壳上粉尘堆积，使电动机的温升比平常情况下高出10℃以上，造成电动机运行温度过高，承载能力下降。
4）飞扬的砂、石冲击或者打磨设备外表面，损坏设备表面漆层，影响电气设备的外观；
5）飞扬的砂、石冲击或者打磨绝缘子外表面，损坏绝缘子釉质，影响绝缘子的电气绝缘性能；
6）沙尘暴天气下的强劲大风，增加了作用于设备上的风压，提高了对设备的强度要求。
2预防措施及建议
2. 1 预防措施
2. 1.1 设备的电气机械特性选择
变电站中设备外露运动部件主要是隔离开关的触头以及操作机构。沙尘较重地区可以采取以下措施预防电气机械特性的损坏：
1）有条件情况下，从预防“卡涩现象”考虑，优先选用GIS或HGIS，其外露部件最少。
2）对敞开式隔离开关，在型式上可以考虑采用“钟罩”式触头设计，减少动、静触头接触面积尘和卡涩的发生。
3）细微沙尘进入设备操作机构箱或者端子箱中，会产生“集尘效应”。敞开式隔离开关操作机构箱通过操作连杆与隔离开关本体相连接，机构箱出口处的密封措施至关重要。目前还没有行之有效的措施，需要在设备生产时由各方一道讨论并采取措施预防。
对端子箱等箱体，主要考虑加强箱门的密封措施。尽量选择不锈钢外壳的户外箱体，如采用不锈钢壳体的机构箱和端子箱。这些箱体在经受沙暴后外观变化不大，维护工作量最小。
4）飞沙会对硅橡胶绝缘造成鸟啄现象，影响绝缘性能，对设备的安全运行产生影响，所以在沙尘严重地区设备选择时应优先选用瓷绝缘。
5）飞沙对设备外壳的打磨，可能使设备外漆面局部脱落，影响设备的外观，但“打磨效应”本身不会对的安全运行产生影响。
2.1.2 设备的外绝缘特性选择
加强设备外绝缘，具体有以下途径：
1）提高设备爬电比距，也就增加了设备外绝缘爬电距离。
2）提高设备额定电压。
3）提高设备干弧距离。
2.1.3 建构筑物设计
1）为防止飞沙对户外构、支架的打磨，要选用具耐候性佳、抗渗性好、附着力强的新型防附属涂料的应用。比如采用锌盾冷喷锌工艺。该技术已经在公路、桥梁、火力发电厂开始广泛使用。
2）对于110kV及以上电压等级，沙尘对雷电和操作冲击击穿电压影响很小，构、支架设计不考虑对空气间隙的影响。
3）对于66kV电压及以下电压等级，沙尘对雷电和操作冲击击穿电压有影响，应该加大构、支架设计的空气间隙距离。
2.1.4 管理维护
风和扬沙可能对输电线路和变电站外部运行设备造成的影响，运行管理应认真作好设备事故处理预案，作好人员、备品器件准备，严密防范突发故障的处理工作。密切监视可能发生故障的重点处所，抢修机具迅速组织停当，抢修人员随时做好抢修准备。对变电站外围垃圾和异物进行焚烧掩埋处理，防止大风刮上线路导致断路跳闸事故发生。
对设备区内所有箱体进行密封检查和封堵，对所有引线接头和摆幅进行测量和检查。查触头的电蚀情况，查各接线的牢固情况，查电气设备的通风散热情况，发现异常及时处理，以保证电气设备在正常的状态下运行。
2.2建议
沙尘对电气设备的安全运行有危害，不论采用组织措施还是技术措施，都必须加强管理。建议开展“电气设备的沙暴防护研究”以及“沙暴天气下的电气外绝缘特性研究”工作。建立完善的管理制度，采取有效的技术手段，就能将粉尘危害降低到最低限度，保证设备的安全运行，取得良好的经济效益。
参考文献:
[1] 黄宁.风沙流中沙粒带电现象的实验测试[J].科学通报2000,45(20):2232-2235.
[4] 朱德恒．高电压绝缘［Ｍ］．北京：清华大学出版社.
[5] 杨保初．高电压技术［Ｍ］．重庆：重庆大学出版社．
作者简介:
段卓（1988），本科，工程师。主要从事变电运维、检修管理工作