高壓架空線路、變電站污區(qū)分級與外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)

國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW中華人民共和國國家電網(wǎng)公司 發(fā) 布2005-XX -XX 發(fā)布2005-XX-XX 實(shí)施高壓架空線路、變電站污區(qū)分級與外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn) Pollution classification and external insulation selection For high voltage transmission line and substation（IEC 60815:2002 MOD）Q/GDW 1522006 8目 錄前 言31范圍32引用標(biāo)準(zhǔn)33定義和術(shù)語34污穢種類與環(huán)境類型45污穢度評估5附錄 A9A.1 概述9A.2 測量污穢度的必要設(shè)備9A.3 測量等值鹽密和灰密的污穢收集方法9A.4 等值鹽密和灰密的確定10A.5 污穢的化學(xué)分析11附錄 B （規(guī)范性附錄） B類污穢的評估12B.1 概述12B.2 通過測量泄漏電流評估B類污穢的現(xiàn)場污穢度12B.3 如何評估B類污穢現(xiàn)場污穢度12附錄 C （資料性附錄） 污穢地區(qū)絕緣子積污狀況調(diào)查表示例13附錄 D （資料性附錄） 爬電比距與統(tǒng)一爬電比距的對應(yīng)關(guān)系15附錄 E （資料性附錄） 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)16E.1 污閃跳閘率是檢驗(yàn)設(shè)備運(yùn)行成功與否的主要標(biāo)準(zhǔn)16E.2 要重視長年不清掃線路和實(shí)施狀態(tài)檢修（或稱以等值鹽密指導(dǎo)清掃）線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)16E.3 要重視大環(huán)境污染的影響16E.4 要認(rèn)真總結(jié)本地區(qū)復(fù)合絕緣使用的經(jīng)驗(yàn)16E.5 要注意統(tǒng)計(jì)盤形瓷絕緣子的劣化率和玻璃絕緣子的自破率16高壓架空線路、變電站污區(qū)分級與外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)前 言 1 范圍本標(biāo)準(zhǔn)適用于額定電壓3kV750kV三相交流電力系統(tǒng)中架空線路和變電站戶外設(shè)備外絕緣。其中不包括避雷器和敞開式斷路器的斷口絕緣。本標(biāo)準(zhǔn)不涉及覆冰、覆雪及海拔對污穢絕緣子的影響。本部分的目的是：a) 表征自然環(huán)境的污濕特征和現(xiàn)場絕緣子的污穢度；b) 確定“參照”絕緣子及其所需爬電距離（包括線路絕緣子片數(shù)和站用絕緣子爬電比距）；2 引用標(biāo)準(zhǔn)GB 311.1-1997 高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合neq IEC 60071-1:1993 GB/T2900.8-1995 電工名詞術(shù)語 絕緣子（EQV IEC60471）GB/T4585-2004 交流系統(tǒng)用高壓絕緣子的人工污穢試驗(yàn)（IDT IEC60507：1991）GB/T 7253 標(biāo)稱電壓高于1000V架空線路絕緣子 交流瓷或玻璃絕緣子元件 盤形懸式絕緣子元件的特性 idt IEC 60305:1995 GB/T 16434-200* 污穢條件下高壓絕緣子的選擇和尺寸確定 第1部分：定義、信息和一般原則idt IEC 61245:1993 GB/T 16434-200* 污穢條件下高壓絕緣子的選擇和尺寸確定 第2部分：交流瓷和玻璃絕緣子idt IEC 61245:19933 定義和術(shù)語3.1 參照盤形絕緣子 reference cap and pin insulator使用來測量現(xiàn)場污穢嚴(yán)重程度的XP-70、XP-160普通盤形懸式絕緣子和XWP2-70、XWP2-160雙傘型盤形懸式絕緣子。3.2 爬電距離（簡稱爬距） creepage distance沿絕緣子絕緣表面兩端金具之間的最短距離或最短距離之和。注 1：水泥和任何其它非絕緣材料的表面不考慮為絕緣距離。3.3 統(tǒng)一爬電比距（簡稱統(tǒng)一比距） unified specific creepage distance（USCD）爬電距離與絕緣子兩端最高運(yùn)行電壓(對于交流系統(tǒng)，為最高相電壓)之比，mm/kV。3.4 附鹽密度 （簡稱鹽密）salt deposit density (SDD)人工污穢試驗(yàn)時(shí)涂覆于試品絕緣子絕緣表面（不包括金屬部件和裝配材料）的氯化鈉總量與絕緣表面面積之比，表示為mg/cm2。3.5 等值附鹽密度（簡稱等值鹽密） equivalent salt deposit density (ESDD)電導(dǎo)率等同于溶解后現(xiàn)場絕緣子絕緣表面自然污穢水溶物的氯化鈉總量與絕緣表面面積之比，表示為mg/cm2。3.6 不溶物密度（簡稱灰密） non soluble deposit density (NSDD)從絕緣子試品絕緣表面獲得的非水溶性物質(zhì)總量與絕緣表面面積之比，表示為mg/cm2。3.7 現(xiàn)場污穢度 site pollution severity (SPS)在參照絕緣子經(jīng)連續(xù)3年至5年積污獲得的等值鹽密和灰密的最大值，污穢取樣須在積污季節(jié)后期進(jìn)行。3.8 現(xiàn)場污穢度分級 site pollution severity class從很輕污穢到很重污穢，按現(xiàn)場污穢度分為若干等級。3.9 帶電系數(shù)K1 energy coefficient K1同型號絕緣子，同期帶電與不帶電所測等值鹽密（及灰密）之比。4 污穢種類與環(huán)境類型4.1 污穢種類絕緣子表面的自然污穢物有兩類： A類：含有不溶物的固體污穢物附著于絕緣表面，當(dāng)受潮時(shí)污穢物導(dǎo)電。該類污穢物可通過測量等值鹽密和灰密來表征其特性。 B類：液體電解質(zhì)附著于絕緣表面，多含有少量不溶物。該類污穢物可通過測量導(dǎo)電率或泄漏電流來表征其特性，也可通過測量等值鹽密和灰密來表征其特性。4.1.1 A類污穢A類污穢普遍存在于內(nèi)陸、沙漠或工業(yè)污染區(qū)；沿海地區(qū)絕緣子表面形成的鹽污層，在露、霧或毛毛雨的作用下，也可視為A類污穢。A類污穢含受潮時(shí)形成導(dǎo)電層的可溶污穢物和吸入水分的不溶物。 可溶污穢物分為高可溶性鹽（如快速溶解于水中的鹽）和低可溶性鹽（如很難溶解的鹽）。 不溶物如塵土、沙、粘土、油等。注： 鹽的可溶性對污穢耐受電壓的影響本標(biāo)準(zhǔn)有所考慮，但不溶物種類對污穢耐受電壓的影響未予考慮。4.1.2 B類污穢B類污穢主要存在于沿海地區(qū)，海風(fēng)攜帶鹽霧直接沉降在絕緣表面上；通?；て髽I(yè)排放的化學(xué)薄霧以及大氣嚴(yán)重污染帶來的酸雨和臟霧也可列為此類。4.2 環(huán)境類型本標(biāo)準(zhǔn)將環(huán)境分為4類，下面描述了它們的典型污穢特性。實(shí)際上，多數(shù)污穢環(huán)境由一種及以上典型環(huán)境組成。 沙漠型廣闊的沙土和長期干旱的地區(qū)，污穢層通常含有緩慢溶解的鹽，具有較高的灰密（A類）。風(fēng)力是絕緣子染污的主要因素，雨季少量降雨和“沙塵暴”可導(dǎo)致其自然清洗，但效果有限。當(dāng)絕緣子表面凝露時(shí)，可能引起絕緣子閃絡(luò)。 沿海型沿海岸最具代表性，但有時(shí)，影響可遠(yuǎn)至海岸10 km20km。絕緣子表面污穢層由高可溶性的速溶鹽組成，灰密很低，通常在高電導(dǎo)率霧作用下迅速形成污穢層（B類）。通過風(fēng)力作用（A類），也可形成長時(shí)期積污過程。由于污穢物主要由高可溶性的速溶鹽組成，且附著力不強(qiáng)，自然清洗效果好。 工業(yè)型靠近工業(yè)污染源，污穢層可能含有導(dǎo)電的微粒如煤、金屬粒子，或易溶于水的氣體如NOx, SOx (B類)，或低可溶性污穢物如水泥、石膏（A類）。污穢層可能灰密較大(A類)，自然清洗效果取決于絕緣子類型。 農(nóng)業(yè)型位于遠(yuǎn)離城市與工業(yè)污染的農(nóng)業(yè)耕作區(qū)，污穢源是土壤及農(nóng)用噴灑物(B類)。絕緣子表面污穢層可能含有高溶性鹽也可能含有低溶性鹽（如化肥、農(nóng)藥、鳥糞、土壤中的鹽份），通常灰密很大(A類)。自然清洗效果同樣取決于絕緣子類型。4.3 污穢度分級現(xiàn)場污穢度通常用等值鹽密和灰密表示；對于B類污穢，也可用現(xiàn)場等值鹽度即人工污穢鹽霧法試驗(yàn)時(shí)的鹽度值表示。絕緣子自然污穢的污穢度通常用等值鹽密和灰密表示；對于B類污穢，也可用絕緣子表面電導(dǎo)率表示。人工污穢試驗(yàn)時(shí)絕緣子表面污穢度用鹽密和灰密表示(固體層法)；也可用等值鹽度表示（鹽霧法）。5 污穢度評估5.1 現(xiàn)場污穢度的測量現(xiàn)場污穢度按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法，在參照絕緣子經(jīng)連續(xù)3年至5年積污后測量其表面等值鹽密和灰密，污穢取樣時(shí)間應(yīng)選擇在年積污期結(jié)束時(shí)進(jìn)行。如果測量其他型號絕緣子的現(xiàn)場污穢度，應(yīng)將現(xiàn)場污穢度作必要的修正。現(xiàn)場污穢度通常在運(yùn)行的帶電參照絕緣子上測量，也可在懸掛于運(yùn)行絕緣子串附近的不帶電絕緣子上測量。帶電測量值與不帶電測量值之比（即帶電系數(shù)K1）為1.11.3。 K1要根據(jù)各地實(shí)測結(jié)果而定。注 1：即使等值鹽密和灰密不是同時(shí)出現(xiàn)，現(xiàn)場污穢度仍取其最大值的組合。注 2：測量期間有降水時(shí)，等值鹽密和灰密的最大值可以根據(jù)以預(yù)期降雨頻度的對數(shù)為函數(shù)的積污密度曲線進(jìn)行估算。注 3：當(dāng)有足夠有效數(shù)據(jù)時(shí)，最大值可以由統(tǒng)計(jì)值（如1%、2%、5%）代替。5.2 現(xiàn)場污穢度評估方法現(xiàn)場污穢度的評估可以根據(jù)置信度值遞減按以下順序進(jìn)行：1） 鄰近線路和變電站絕緣子的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)與污穢測量資料（見附錄G）；2） 現(xiàn)場測量等值鹽密和灰密；3） 按氣候和環(huán)境條件模擬計(jì)算污穢水平（見 CIGRE 158）；4） 根據(jù)典型環(huán)境的污濕特征（見表1）預(yù)測現(xiàn)場污穢度。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)主要依據(jù)已有運(yùn)行絕緣子的污閃跳閘率和事故記錄、地理和氣象特點(diǎn)、采用的防污閃措施等情況而定。現(xiàn)場測量采用的方法有： 等值鹽密和灰密和等值鹽度； 不同長度絕緣子串的閃絡(luò)次數(shù)； 試品絕緣子的表面泄漏電流。上述方法的準(zhǔn)確性取決于測量的頻度，更多次數(shù)的測量可提高準(zhǔn)確性。后兩種方法可以直接用于確定站用絕緣子的最小爬電比距和線路絕緣子的片數(shù)及造型，但不便于用于污區(qū)分級。測量周期應(yīng)至少為3年，根據(jù)積污的飽和趨勢可延長至5年或更長。5.3 現(xiàn)場污穢度等級從標(biāo)準(zhǔn)化考慮，現(xiàn)場污穢度從很輕到很重分為5個(gè)等級： a 很輕污穢b 輕污穢c 中等污穢d 重e 非常重注 1：該字母等級與原標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)字不一一對應(yīng)。注 2：選擇絕緣子時(shí)，需考慮現(xiàn)場污穢度的具體數(shù)值。圖1和圖2分別給出了普通盤形和雙傘型懸式絕緣子與每一現(xiàn)場污穢度等級相對應(yīng)的等值鹽密/灰密值的范圍，該值是根據(jù)現(xiàn)場測量、經(jīng)驗(yàn)和污穢試驗(yàn)確定的，是3年至5年積污的測量結(jié)果。對2種傘型的盤形絕緣子分別繪圖，是因?yàn)樵谙嗤疚郗h(huán)境下，它們測得不同的現(xiàn)場污穢度，一般雙傘型絕緣子比普通絕緣子積污少。但在快速積污如海洋暴風(fēng)和臺風(fēng)時(shí)或在長期積污而很少自然清洗如長期無降雨時(shí)，二者可能出現(xiàn)相反的積污趨勢。圖1和圖2中數(shù)值是基于我國電網(wǎng)參照絕緣子表面自然積污實(shí)測結(jié)果和IEC60815“第2部分”規(guī)定的各級污區(qū)所用統(tǒng)一爬電比距并計(jì)及自然污穢與人工污穢的差別計(jì)算而得，而不是簡單由人工污穢試驗(yàn)所得。現(xiàn)場污穢度從一級變到另一級不表明突變。圖1 普通盤形絕緣子現(xiàn)場污穢度與等值鹽密/灰密的關(guān)系圖2 雙傘型盤形絕緣子現(xiàn)場污穢度與等值鹽密/灰密的關(guān)系變電站的現(xiàn)場污穢度，同樣由盤形絕緣子的等值鹽密和灰密來確定。表1 典型環(huán)境污濕特征與相應(yīng)現(xiàn)場污穢度評估示例示例典型環(huán)境的描述現(xiàn)場污穢度分級污穢類型E1很少人類活動(dòng)，植被覆蓋好，且：距海、沙漠或開闊干地50km，距大中城市30km50km，距上述污染源更短距離內(nèi)，但污染源不在積污期主導(dǎo)風(fēng)上。a很輕AAAE2人口密度500-1000人/km2的農(nóng)業(yè)耕作區(qū)，且：距海、沙漠或開闊干地10km50km，距大中城市15 km50km，重要交通干線沿線1km內(nèi)。距上述污染源更短距離內(nèi)，但污染源不在積污期主導(dǎo)風(fēng)上。工業(yè)廢氣排放強(qiáng)度小于1000萬標(biāo)m3/km2。積污期干旱少霧少凝露的內(nèi)陸鹽堿(含鹽量小于0.3%)地區(qū)。b輕AAAAAAAE3人口密度1000-10000人/km2的農(nóng)業(yè)耕作區(qū)，且：距海、沙漠或開闊干地3 km10km，距大中城市15km20km， 重要交通干線沿線0.5km及一般交通線0.1km內(nèi)。距上述污染源更短距離內(nèi)，但污染源不在積污期主導(dǎo)風(fēng)上。包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)在內(nèi)工業(yè)廢氣排放強(qiáng)度不大于1000-3000萬標(biāo)m3/km2。退海輕鹽堿和內(nèi)陸中等鹽堿（含鹽量0.3-0.6%）地區(qū)。c中AAAAAAAE4距上述E3污染源更遠(yuǎn)(距離在“b”的范圍內(nèi))，但： 在長時(shí)間(幾星期或幾月)干旱無雨后，常常發(fā)生霧或毛毛雨， 積污期后期可能出現(xiàn)持續(xù)大霧或融冰雪的E3類地區(qū)， 灰密在510倍的等值鹽密以上的地區(qū)。c中A/BBAE5人口密度大于10000人/km2的居民區(qū)和交通樞紐，距海、沙漠或開闊干地3km內(nèi)，距獨(dú)立化工及燃煤工業(yè)源0.5-2km b1km內(nèi)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)密集區(qū)及重要交通干線0.2km，重鹽堿（含鹽量0.6-1.0%）地區(qū)。d重AA/BA/BA/BAE6距比E5上述污染源更長的距離(與“c”區(qū)對應(yīng)的距離)，但： 在長時(shí)間(幾星期或幾月)干旱無雨后，常常發(fā)生霧或毛毛雨， 積污期后期可能出現(xiàn)持續(xù)大霧或融冰雪的E5類地區(qū)， 灰密在510倍的等值鹽密以上的地區(qū)。d重A/BBAE7沿海1km和含鹽量大于1.0%的鹽土、沙漠地區(qū)，在化工、燃煤工業(yè)源區(qū)內(nèi)及距此類獨(dú)立工業(yè)源0.5km，距污染源的距離等同于“d”區(qū)，且： 直接受到海水噴濺或濃鹽霧， 同時(shí)受到工業(yè)排放物如高電導(dǎo)廢氣、水泥等污染和水汽濕潤。e很重A/BA/BBA/B：大風(fēng)和臺風(fēng)影響可能使50km以外的更遠(yuǎn)距離處測得很高的等值鹽密值。：在當(dāng)前大氣環(huán)境條件下，我國中東部地區(qū)電網(wǎng)不宜設(shè)“很輕”污穢區(qū)。：取決于沿海的地形和風(fēng)力。表1給出了各級污區(qū)與相應(yīng)典型環(huán)境污濕特征的描述。當(dāng)新建工程所在地區(qū)沒有運(yùn)行線路和變電站時(shí)，可根據(jù)表1中例E1到例E7描述的污濕特征預(yù)測現(xiàn)場污穢度。5.4 現(xiàn)場污穢度與統(tǒng)一爬電比距各級污區(qū)絕緣子，包括變電設(shè)備的絕緣子，其統(tǒng)一爬電比距按圖3選擇。線路絕緣子的片數(shù)按表2選擇。處于d級和e級的變電設(shè)備絕緣子，可以通過涂覆RTV來對絕緣配置的要求；對于新建工程的變電設(shè)備，當(dāng)制造商難以提供更大爬距的絕緣子時(shí)，可以把低一級爬距的絕緣子涂覆RTV作為有效設(shè)計(jì)。圖3 統(tǒng)一爬電比距和現(xiàn)場污穢度的相互關(guān)系表2 額定電壓11010