設(shè)備管理_淺析輸變電設(shè)備綜合性防污閃措施

輸變電設(shè)備綜合性防污閃措施李寶泉，王偉（河北省電力試驗(yàn)研究所，河北石家莊050021） 摘 要：通過(guò)對(duì)河北省南部電網(wǎng)2001年2月大面積污閃事故的分析，肯定了合成絕緣子、RTV涂料、硅橡膠傘裙的防污閃效果。建議修訂河北省南部電網(wǎng)輸變電設(shè)備外絕緣配置。 關(guān)鍵詞：輸變電設(shè)備；污閃；措施 河北省南部電網(wǎng)2001年2月發(fā)生大面積污閃跳閘事故,經(jīng)濟(jì)損失巨大,事故教訓(xùn)極其深刻。既有環(huán)境大氣污染嚴(yán)重、長(zhǎng)時(shí)間濃霧惡劣氣象條件的客觀原因,也有各種防污閃技術(shù)措施落實(shí)不得力的管理原因。為了搞好今后電網(wǎng)的防污閃工作，應(yīng)重視電網(wǎng)電瓷設(shè)備在各類(lèi)污穢區(qū)的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，因地制宜地采取綜合性防污閃技術(shù)措施,認(rèn)真執(zhí)行高壓架空線路和發(fā)電廠、變電所環(huán)境污區(qū)分級(jí)及外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)（GB/T/6434 1996） 。導(dǎo)致電瓷設(shè)備發(fā)生污閃事故的因素很多，這些因素都隨時(shí)間而不斷發(fā)生變化。在選擇和調(diào)換電瓷設(shè)備外絕緣、以預(yù)防潛在的污閃事故的危險(xiǎn)時(shí)，要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析，給運(yùn)行維護(hù)部門(mén)留有適當(dāng)?shù)慕^緣安全裕度。1本次污閃跳閘的特點(diǎn) a. 2000年冬季河北省南部地區(qū)降雪較多，地表面濕度很大，在適當(dāng)?shù)臏囟认氯菀桩a(chǎn)生大霧。2001年2月的大霧涉及面廣，能見(jiàn)度低，最低1 m左右，空氣相對(duì)濕度達(dá)100。 b. 大霧從南面開(kāi)始形成，逐漸向北方運(yùn)動(dòng)，南面的線路和變電站電瓷設(shè)備先受潮達(dá)到飽和，所以線路和變電站電瓷設(shè)備外絕緣薄弱點(diǎn)從南向北陸續(xù)發(fā)生污閃跳閘。 c. 跨公路或鐵路、河流懸掛防污瓷瓶的雙串直線塔12基發(fā)生污閃跳閘,見(jiàn)表1。在相同條件下，雙串瓷瓶比單串瓷瓶的污閃電壓低8左右。在大霧天氣，空氣濕度大，雙串瓷瓶容易發(fā)生互相跳閃。這12基塔比較高，積污穢相對(duì)多一些，尤其是雙串瓷瓶?jī)?nèi)側(cè)積污穢較重，所以跨越高塔雙串瓷瓶容易發(fā)生污閃跳閘。 d. 這次污閃跳閘桿塔統(tǒng)計(jì)124基，耐張串桿塔占58基，占總數(shù)的46，是歷年最多的一次。由于耐張桿塔爬電比距太低，缺少雨水的沖刷，積污穢較嚴(yán)重，在大霧天氣發(fā)生跳閃，直至最后閃絡(luò)跳閘。 e. 在相同的大霧天氣和嚴(yán)重的工業(yè)大氣污染條件下，電廠升壓站基本上沒(méi)有發(fā)生大的污閃事故，說(shuō)明電廠升壓站根據(jù)本地區(qū)實(shí)際情況，采取了有效的防污閃措施，經(jīng)受住了這次大面積污閃事故的考驗(yàn)。 f. 由于多種客觀原因，4座220 kV變電站防污閃措施留下外絕緣薄弱的隱患,在這次大霧天氣下相繼發(fā)生污閃跳閘，表明變電站采取防污閃措施不能留下死角，所有電瓷設(shè)備措施同污區(qū)要求應(yīng)一致。 g. 合成絕緣子線路也發(fā)生幾次污閃跳閘，220 kV合成絕緣子線路發(fā)生2條跳閘，重合成功未查出原因。110 kV線路（直線串為合成絕緣子、耐張串涂RTV涂料）5條發(fā)生污閃跳閘，只有1條線路發(fā)現(xiàn)2基直線桿2支合成絕緣子有閃絡(luò)痕跡。 h. 發(fā)現(xiàn)2處涂RTV涂料的設(shè)備發(fā)生閃絡(luò)：110kV線路1基耐張串（7片防污瓶加1片普通瓷瓶），電廠升壓站主變壓器110 kV套管引線吊瓶A相串（8片防污瓶）。以上2處均是2000年新涂的RTV涂料。 i. 清掃和水沖洗是防污閃的一種有效輔助手段，但是不能從根本上避免大面積污閃跳閘事故的發(fā)生。2本次大面積污閃事故主要原因2.1長(zhǎng)時(shí)間污霧和嚴(yán)重的大氣污染 這次大霧涉及面廣，南起河南新鄉(xiāng)，北至遼寧沈陽(yáng)，大霧所經(jīng)之處發(fā)生多起污閃跳閘事故，大霧的能見(jiàn)度小于5 m，相對(duì)濕度高達(dá)100。在這種長(zhǎng)時(shí)間又臟又濕的大霧作用下，減少了絕緣子串的有效爬電距離，使絕緣子串產(chǎn)生局部跳閃，導(dǎo)致部分110220 kV線路815片防污瓷瓶串發(fā)生污閃跳閘。據(jù)有關(guān)報(bào)告指出：霧在近地表面生成，可直接吸收大量近地面大氣顆粒物。霧水的主要含量為硫酸鹽類(lèi)粒子，約占80左右。在大氣污染嚴(yán)重地區(qū)霧水一般有著較高電導(dǎo)率（稱為自然污霧），電導(dǎo)率越高，說(shuō)明霧的臟污程度越嚴(yán)重。受工業(yè)大氣污染影響，一般工業(yè)邊緣區(qū)和村莊鄰近區(qū)的霧水電導(dǎo)率可達(dá)1 000S/cm以上。在污（臟）霧長(zhǎng)時(shí)間作用下，絕緣子表面污穢程度逐漸增大。試驗(yàn)表明，絕緣子串污閃電壓比在清水霧（電導(dǎo)率10 S/cm）時(shí)下降約10，絕緣子串污閃電壓隨著霧水電導(dǎo)率增大而下降。對(duì)絕緣子串沿面放電，霧水電導(dǎo)率是其主要影響因素。由于人工污穢試驗(yàn)的分散性，在自然污霧的作用下，自然污穢絕緣子串污閃電壓會(huì)更低。說(shuō)明這次大霧和大氣污染是發(fā)生大面積污閃跳閘事故的外部原因。2.2污穢區(qū)耐張絕緣子串爬電比距偏低 對(duì)電瓷設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的污染程度普遍有了認(rèn)識(shí)，河北省南部電網(wǎng)大部分輸變電設(shè)備所處的污穢等級(jí)比幾年前（13級(jí)）都提高了一級(jí)。在全國(guó)污閃事故統(tǒng)計(jì)中耐張串發(fā)生污閃的相當(dāng)少，1997年以前河北省南部電網(wǎng)耐張絕緣子串沒(méi)有發(fā)生污閃事故。輸電線路經(jīng)過(guò)幾年的不斷調(diào)爬，直線串110 kV為78片防污瓷瓶，220 kV為1415片防污瓷瓶。大部分線路耐張串沒(méi)調(diào)爬，110 kV為8片普通瓷瓶，220 kV為1415片普通瓷瓶。隨著時(shí)間的推移，大氣污染日益嚴(yán)重，污穢季節(jié)少雨水沖刷，耐張串積污也很?chē)?yán)重，耐張串爬電比距110 kV偏低1.83 cm/kV，220 kV偏低1.60 cm/kV，在惡劣的大霧天氣下，發(fā)生了多起耐張瓷瓶串污閃跳閘事故。2.3變電站部分電瓷設(shè)備外絕緣水平與所處污區(qū)不匹配 變電站處于相當(dāng)嚴(yán)重的工業(yè)污源包圍之中，確定了較高的污穢等級(jí)，由于資金不到位、停電困難、人力物力不足等多種原因，仍有一部分電瓷設(shè)備爬電比距低于所在污穢區(qū)標(biāo)準(zhǔn)。如4級(jí)污區(qū)的變電站110 kV軟母線水平串8片普通瓷瓶，220 kV軟母線水平串15片普通瓷瓶，爬電比距比國(guó)標(biāo)要求低40多；3級(jí)污區(qū)的變電站全站涂RTV涂料，由于停電困難，只剩下幾組刀閘支柱瓷瓶沒(méi)涂；三級(jí)污區(qū)的變電站，刀閘支柱瓷瓶、軟母線瓷瓶串爬電比距不夠，靠清掃或水沖洗（水沖洗后積污105 d）只是一種輔助防污手段。在這次大霧中，4個(gè)變電站的外絕緣薄弱點(diǎn)，110220 kV軟母線水平串2處、110 kV刀閘支柱瓷瓶3處、220 kV刀閘支柱瓷瓶4處，發(fā)生了污閃事故。2.4瓷瓶質(zhì)量較差是斷串的內(nèi)因，污閃則是引發(fā)斷串的外因 運(yùn)行中瓷瓶在多種溫度下承受各種應(yīng)力，雖然按規(guī)程要求2 a檢測(cè)一次零值瓷瓶，根據(jù)絕緣子劣化程度，可適當(dāng)延長(zhǎng)或縮短檢測(cè)周期。由于線路逐年增多，帶電作業(yè)人員不足，很難保證按周期檢測(cè)零值瓷瓶。另外帶電檢測(cè)準(zhǔn)確度受大氣濕度、人工調(diào)整火花間隙距離、工作人員經(jīng)驗(yàn)等因素影響，很難保證檢測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到100，容易產(chǎn)生少數(shù)誤判或漏檢，或不到檢測(cè)周期，逐漸發(fā)展使瓷瓶絕緣電阻下降，直到出現(xiàn)低阻值瓷瓶或零值瓷瓶，給瓷瓶串因污閃引起掉串留下隱患。長(zhǎng)時(shí)間的大霧、臟霧水使瓷瓶表面上的污穢受潮濕潤(rùn)后形成導(dǎo)電層，泄漏電流開(kāi)始加熱污層并產(chǎn)生干區(qū)，當(dāng)泄漏電流通過(guò)絕緣電阻為零的瓷瓶，在電流熱效應(yīng)或電弧局部放電的作用下，使鋼帽內(nèi)緩沖層、絕緣膠分解，澆注的水泥松散剝落。此時(shí)大電流流過(guò)零值瓷瓶中央，使膠裝在鐵帽內(nèi)的瓷件頭部被炸碎，將鐵帽炸裂，導(dǎo)致瓷瓶鐵帽和鋼腳分離而斷串。3合成絕緣子應(yīng)用狀況 合成絕緣子具有重量輕、強(qiáng)度高、耐污閃能力強(qiáng)、無(wú)零值，價(jià)格比相同防污瓷瓶串低，安裝維護(hù)方便等特點(diǎn)，被世界27個(gè)國(guó)家和地區(qū)使用，在我國(guó)19901994年是合成絕緣子工業(yè)性試驗(yàn)運(yùn)行階段，主要應(yīng)用在污閃多發(fā)地區(qū)，掛網(wǎng)運(yùn)行5萬(wàn)支。河北省南部電網(wǎng)掛網(wǎng)合成絕緣子4 082支。從1995年開(kāi)始，合成絕緣子進(jìn)入大規(guī)模實(shí)用階段，由于合成絕緣子掛網(wǎng)運(yùn)行，污閃事故明顯下降，得到供電運(yùn)行部門(mén)的廣泛好評(píng)，合成絕緣子入網(wǎng)數(shù)量成倍增長(zhǎng)，1995年10萬(wàn)支，1996年20萬(wàn)支，1997年40萬(wàn)支，1998年60萬(wàn)支。河北省南部電網(wǎng)從19951998年已掛網(wǎng)7 781支，至今超過(guò)3萬(wàn)支。在掛網(wǎng)運(yùn)行期間沒(méi)有發(fā)生掉線、損壞等重大事故，僅發(fā)生幾起閃絡(luò)掉閘，但均重合成功。在這次大面積污閃事故中只有石家莊電業(yè)局、保定電業(yè)局發(fā)現(xiàn)幾條合成絕緣子線路（直線為合成絕緣子、耐張串涂涂料）發(fā)生閃絡(luò)跳閘，但重合成功，沒(méi)有查出故障點(diǎn)，說(shuō)明合成絕緣子在這次大面積污閃事故中經(jīng)受住了大霧天氣的考驗(yàn)，表現(xiàn)出良好的抗污閃、抗?jié)耖W的能力。合成絕緣子掛網(wǎng)給河北省南部電網(wǎng)防污閃工作帶來(lái)巨大的安全經(jīng)濟(jì)效益。 合成絕緣子掛網(wǎng)運(yùn)行后也存在一定的問(wèn)題。截止1998年合成絕緣子事故統(tǒng)計(jì)，雷擊閃絡(luò)占47.2，不明原因閃絡(luò)占23.9，鳥(niǎo)糞閃絡(luò)占16.6，污閃占5.5，機(jī)械事故占6.8。合成絕緣子主要用于各類(lèi)34級(jí)重污穢區(qū)，但年事故率僅0.018。只要合成絕緣子的絕緣距離不明顯低于瓷絕緣子，其耐雷擊水平就不會(huì)低于瓷絕緣子。1999年河北省南部電網(wǎng)抽取27支合成絕緣子（1990年產(chǎn)品2支、1991年產(chǎn)品9支、1992年3支、1994年5支、1995年7支、1996年1支）按照合成絕緣子使用指導(dǎo)性意見(jiàn)（調(diào)網(wǎng)199793號(hào)文）要求進(jìn)行各項(xiàng)試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果為：電氣性能基本良好；硅橡膠傘裙出現(xiàn)不同程度的老化，其表面憎水性有所下降；在2 m跌落試驗(yàn)中，6支合成絕緣子傘裙破損，1994年以前早期配方產(chǎn)品傘裙較硬、易撕裂，說(shuō)明早期產(chǎn)品配方存在一定問(wèn)題；在額定機(jī)械負(fù)荷1 min耐受試驗(yàn)時(shí)，有12支通過(guò)，有15支分別在67.694.2 kN時(shí)拉脫，而拉脫的合成絕緣子全部是1994年以前產(chǎn)品，金屬端頭與芯棒采用外楔式連接（現(xiàn)在采用內(nèi)壓式連接，機(jī)械強(qiáng)度滿足要求）。因此建議對(duì)河北省南部電網(wǎng)運(yùn)行合成絕緣子每2 a有針對(duì)性地做50額定機(jī)械負(fù)荷10 s拉伸試驗(yàn)，尤其是重點(diǎn)抽查1994年產(chǎn)品，有條件應(yīng)逐年更換新產(chǎn)品。4RTV防污閃憎水性長(zhǎng)效涂料的應(yīng)用 RTV涂料與合成絕緣子一樣，具有優(yōu)良的耐污閃性能，主要特點(diǎn)是：憎水性和憎水遷移性好、長(zhǎng)效可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、少維護(hù)、施涂工藝簡(jiǎn)單等。RTV涂料主要用于變電站電瓷設(shè)備上，也用于線路絕緣子和玻璃絕緣子上，在我國(guó)有15 a成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。天津電力局80變電站和60輸電線路使用自產(chǎn)的RTV涂料，起到了防止污閃事故發(fā)生的作用。河北省南部電網(wǎng)從1991年試用，到1994年以后開(kāi)始大量應(yīng)用，在許多變電站、電廠升壓站電瓷設(shè)備上，取得令人滿意的防污閃效果。但是在這次污閃事故中發(fā)現(xiàn)涂RTV涂料的電瓷設(shè)備也有閃絡(luò)的，如保定熱電廠升壓站刀閘引線吊瓶、石家莊電業(yè)局線路耐張瓷瓶串，分析原因系涂刷質(zhì)量不高，積污太多造成。 但由于生產(chǎn)RTV涂料的廠家很多，產(chǎn)品質(zhì)量差別較大，缺乏嚴(yán)格施涂工藝規(guī)范，容易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。此外RTV涂料的有效使用壽命尚無(wú)定論，但是使用壽命已經(jīng)超過(guò)出廠規(guī)定的5 a。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：在嚴(yán)重水泥污穢、有氯氣排放的化工污穢地區(qū)，一般不宜采用RTV涂料。目前邯鄲電業(yè)局和天津電力科學(xué)研究院生產(chǎn)的RTV涂料在河北省南部電網(wǎng)使用量最多，總體應(yīng)用情況良好。購(gòu)買(mǎi)RTV涂料時(shí)，一定要選擇有多年掛網(wǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)及入網(wǎng)證的生產(chǎn)廠家。5硅橡膠傘裙應(yīng)用情況 變電站設(shè)備加裝硅橡膠傘裙是一種既有效又經(jīng)濟(jì)的防污閃、防雨閃輔助補(bǔ)救措施，硅橡膠傘裙能增加電瓷設(shè)備的爬電距離，有效地阻斷電瓷設(shè)備上流淌的污水，硅橡膠良好的憎水性能抑制瓷件表面的泄漏電流，表面電弧不易發(fā)展?？偟呐离娋嚯x增加，其污閃電壓得到一定程度提高。按規(guī)定要求安裝硅橡膠傘裙數(shù)量和合理部位，平均提高污閃電壓30左右。變電站設(shè)備瓷套加裝硅橡膠傘裙是防雨閃的有效方法。 硅橡膠傘裙存在的問(wèn)題有：規(guī)格較少，難以滿足變電站電瓷設(shè)備各種尺寸要求，現(xiàn)場(chǎng)剪切會(huì)影響粘接質(zhì)量；與瓷件表面連接需要高質(zhì)量的粘接劑，由于現(xiàn)場(chǎng)手工操作，施工質(zhì)量無(wú)法檢測(cè)；長(zhǎng)期運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，個(gè)別產(chǎn)品有塌邊變形現(xiàn)象，有的搭口部位或連接處有脫膠、開(kāi)膠的。安裝硅橡膠傘裙的電瓷設(shè)備給清掃、預(yù)防性試驗(yàn)帶來(lái)一定困難。 以上3種防污產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)都有10 a以上的掛網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，取得了令人滿意的防污閃效果，河北省南部電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，它們能夠經(jīng)受住惡劣大霧天氣和嚴(yán)重污穢污染的考驗(yàn)，耐污閃電壓能力超過(guò)了防污型瓷絕緣子，是行之有效的防污閃技術(shù)措施。6建議 根據(jù)河北省南部電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)對(duì)各種防污閃措施進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，采取有效的綜合性防污閃技術(shù)措施，給運(yùn)行維護(hù)部門(mén)留有適當(dāng)?shù)慕^緣裕度。6.1輸電線路外絕緣配制 a. 12級(jí)污穢區(qū)直線串、耐張串全部采用防污型瓷瓶110 kV采用8片、220 kV采用16片、500 kV采用32片NGK產(chǎn)的防污瓷瓶。 b. 34級(jí)污穢區(qū)110500 kV直線串全部采用合成絕緣子，耐張串采用雙串（噸位高于直線串）合成絕緣子。 c.運(yùn)行中的耐張瓷瓶串無(wú)法調(diào)爬，采取涂長(zhǎng)效防污閃涂料。6.2變電站（包括電廠升壓站）設(shè)備電瓷外絕緣配制 a. 12