输变电设备防污闪及绝缘子性能与增爬裙的研究

摘 要随着电网建设步伐的加快，对输变电设备的使用性能也提出更高的要求。然而现行输变电设备使用中，仍面临较为严重的污闪故障问题，单纯依托于现有清扫方式、外绝缘控制等手段，很难达到防污闪目标，一旦有严重的大气污染情况，将直接造成大面积停电，要求引入相应的防污闪技术。本文主要对输变电设备污闪机理、输变电设备增爬裙与绝缘子性能测试以及防污闪技术在输变电站中的应用进行探析。

【关键词】污闪故障 输变电设备 防污闪技术 应用

污闪故障作为当前电网建设中面临的主要问题之一，也是影响输变电设备可靠运行的关键性因素。尽管近年来较多地区为控制污染问题，对外绝缘配置采用爬电比距法，且在污级确定中强调以大盐密为依据，但并未实现杜绝污闪故障控制的目标，为整个电力系统安全带来严重威胁。因此，本文对防污闪技术在输变电设备中的应用研究，具有十分重要的意义。

1 输变电设备污闪机理研究

现行国内较多地区电网运行中可发现，当有恶劣气象条件出现时，会出现大范围、长时间停电情况，直至这种气象条件消失，供电才可恢复。一般对这种现象便称为污闪事故，极大程度上威胁电力系统的可靠运行。从输变电设备污闪故障产生的机理看，主要表现为外界环境影响设备外绝缘水平。例如，将输变电设备置于干燥环境下，因存在较大污秽尘埃电阻，此时设备绝缘性能较高，可以微安级表示此时绝缘子泄漏电流。而将设备置于潮湿环境下，如毛毛雨天气、大雾天气等，绝缘电气强度会因污秽层湿润，呈现下降趋势，泄漏电流、电导会不断上升。一般绝缘子表面中的泄漏电流并不以均匀分布的形式存在，假若电流在铁帽、钢脚等位置产生较多热量，便会形成干区，相比潮湿位置，干区的电阻将超出许多，电压降多会由干区承受，这样局部电弧便可能出现，且在不断延伸中发展为完全闪络，污闪放电由此形成。此外，不同绝缘子在闪络机理上也存在一定差异，如瓷绝缘子，局部电弧在临闪前将以黄红色色彩呈现，而复合绝缘子表现为青兰色。产生这种差异的原因主要表现在复合绝缘子应用下，泄漏电流将会被憎水性所抑制，放电现象变化极为明显，假若憎水性能极高，很可能出现局部放电过程不存在的情况。由此可见，污闪故障的产生，极大程度上取决于外界环境变化与绝缘子性能。

2 输变电设备绝缘子性能与增爬裙研究

2.1 绝缘子性能研究

绝缘子性能是污闪故障产生的重要原因，要求其在外界环境作用下都可维持原有的机械性能、电气性能等，但选择哪种绝缘子又成为防污闪工作中需考虑的重要问题。现行常用的绝缘子类型多表现在盘形瓷绝缘子、钢化玻璃绝缘子、长棒形绝缘子等方面。综合比较，从寿命周期角度看，瓷绝缘子、玻璃绝缘子二者使用周期的决定性因素分别表现在绝缘件、金属附件两方面，且各自寿命周期分别为20年左右、40年左右。而复合绝缘子在使用周期上多维持在15年左右。而从雷击闪络看，绝缘材料通常不会对绝缘子性能带来较大的影响，而决定性因素多表现在绝缘材料两端间距方面，一般雷击放电水平会随间距的拉大而上升。这样与玻璃绝缘子、瓷绝缘子相比，复合绝缘子由于干弧距离较小，放电电压自然也会降低。若以重合成功率为出发点，比较之下，复合绝缘子在重合成功率上较高，内部击穿可能性较低。另外，从难耐污闪憎水性角度看，与玻璃绝缘子、瓷绝缘子相比，复合绝缘子在憎水性上优势较为明显，但一般复合绝缘子应用中，其憎水性也可能发生变化，如性能丧失或性能减弱等。除此之外，复合绝缘子在耐污性能上优势也较为明显，其对于因污秽产生的热应力可起到明显的抵抗作用，有利于控制污闪故障下事故的产生。

2.2 RTV涂料性能研究

现行对输变电设备外绝缘进行改善中，通常采取增加单位爬电比距的形式，但这种方法的应用需考虑到杆塔高度问题，难以开展爬电比距调整方式，此时建议引入辅助伞裙、涂料等措施。其中的涂料多以RTV涂料为主，该涂料应用下可使设备绝缘子在憎水性上不断强化，即使潮湿环境下，绝缘子仍具有较高的耐污性能。根据以往实践研究发现，当涂层表面因RTV涂料憎水性和憎水迁移性的影响，整个表面憎水性得到增强，一般设备耐污闪电压在RTV涂料应用下，可提升200%。

2.3 加装增爬裙的引入

对于变电站支柱绝缘子污闪电压问题，在解决过程中往往需对支柱绝缘子爬距进行增加，伞距小于70mm的绝缘子，应尽可能选用增爬裙，如将三片伞加装于支柱绝缘子中，此时将使污闪电压提升30.1%，充分说明增爬裙加装作用较为明显。另外，在辅助伞裙应用方面，也能提升耐污闪电压，具体作用主要表现为：

（1）辅助伞群应用下可满足增加爬距要求，如硅橡胶伞裙套的应用，其本身具有较大的直径，可使电弧爬距得以延长；

（2）对泄漏电流的限制，通常在潮湿环境下，将硅橡胶伞裙套与回路进行串接，可使泄漏电流得到限制；

（3）防冰闪与雨闪效果较为明显，若伞间距离较短，很容易在雨水条件下出现闪络问题，此时将直径较大的硅橡胶伞裙套引入，能够达到预防的目标。从现行较多地区增爬裙应用效果看，其可使融冰或雨水桥接伞群被阻断，且有效控制融冰过程中污层电导问题的出现。

2 防污闪技术在输变电设备中的应用

本文在研究中主要选取国内某地区作为实例，其在防污闪工作目标上主要表现为220kV变电站避免有冰闪问题发生，且110kV输电线路、变电站避免有冰闪问题出现。在防污闪技术应用中，主要需考虑到外绝缘配置、防污闪技术标准制订两方面。

2.1 外绝缘配置的合理选择

绝缘子污闪概率的影响因素多表现在其表面污秽方面，且污闪概率也与地理条件、气候条件有关。所以绝缘子配置中，需考虑的问题将集中在区域大气情况、积污条件与绝缘子耐污闪能力方面。在具体配置过程中，首先需做好污区图划分，结合设备基本运行情况、污湿特征以及污秽物质等，对区域的污秽区进行划分。其次，在绝缘子配置中，应遵循相应的原则，无论220kV电压等级输电设备、500kV输电设备，在绝缘配置方面，要求对原污区等级、额定线电压下爬电比距、最高电压下爬电比距等进行明确，并判断调整后爬电比距以及新污区等级。

2.2 防污闪技术标准的制订

在技术标准制订中，涉及的内容包括：

2.2.1 防污闪技术应用的原则

该原则可细化为三方面内容，即：

（1）外绝缘配置。可根据不同污源进行配置，尽可能保证输变电设备运行过程中，外绝缘的配置能够满足其耐污闪性能要求，若耐污闪性能较差，可采用涂料喷涂的形式。同时，在输变电设备改造或扩建中，应注意避免在重污区进行变电站的设置；

（2）设备选型问题。根据不同级污区，可选择不同的绝缘子设备，如合成绝缘子、防污型瓷绝缘子等，或在经济条件与技术条件允许下，将GIS设备引入其中；

（3）防污清扫。一般变电站设备清扫中，常用的清扫方式多以停电水冲洗方式为主，假若设备污秽较为严重，可考虑采用带电水冲洗，但要求做到安全操作。

2.2.2 绝缘子选择与使用问题

根据该区域防污闪目标，考虑选用瓷绝缘子、复合绝缘子等各种类型。其中瓷绝缘子在应用过程中，要求其满足电气性能优良、耐污性能高、爬距大等要求，且为使线路安全运行，应在瓷绝缘子使用前做好监检测零值、低值工作。另外，对于复合绝缘子，使用过程中要求以耐酸型芯棒为主，并控制伞群爬电系数为3.5以内。为使地距离、跨越物等要求得以满足，还要求复合绝缘子应用下引入涂料喷涂方式，其目的在于使舞动事故、风偏放电问题得以控制。

2.2.3 涂料使用与增爬裙问题

以涂料使用为例，其在喷涂过程中需保证此时的气象条件以无风沙、无露、无雨等为主，并保证喷涂中做到涂层无气泡、光滑等，且使涂层在厚度上控制为0.4-0.5mm之间。另外，在增爬裙使用方面，一般对于雨闪、冰闪高发区以及无法满足外绝缘爬电比距的情况下，增爬裙较为适用，且注意对其中硅橡胶辅助伞群的应用，其材质在阻燃性能、耐电弧性、硬度与强调等方面也许做好控制。保证这些技术标准满足防污闪技术应用要求，才可取得良好的防污闪效果。

3 结论

防污闪技术的应用是保证输变电设备安全可靠运行的重要途径。实际引入防污闪技术中，应正确认识输变电设备污闪问题产生的机理，在此基础上分析输变电设备中绝缘子、RTV涂料的性能以及增爬裙的应用，并在应用防污闪技术中从这几方面着手，做好绝缘子配置、RTV涂料使用以及增爬裙方式的应用，这样能够有效预防输变电设备污闪故障问题出现。

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作者简介

颜招古（1967-），男，广东省汕尾市人。大学专科学历。现为中国南方电网广东电网有限责任公司汕尾供电局电力工程技术工程师，多年从事变电设备运行、维护工作。

作者单位

中国南方电网广东电网有限责任公司汕尾供电局 广东省汕尾市 516600