絕緣子污閃防治探究

摘 要:介紹了絕緣子閃絡危害性及主要的污閃事故，分析了導致污閃形成的環境、氣象因素，針對不同電壓等級、不同類型絕緣子提出了具體的防污措施。

關鍵詞:絕緣子污閃形成機理防治措施RTV涂料納米TiO2自清潔技術

中圖分類號:TP31文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(a)-0099-02

1 引言

我國經濟建設正處于一個高速發展的時期，城鄉工業發展迅速，環境污染也日益嚴重。伴隨著輸、配電網絡的不斷擴大，環境污染問題給輸配電系統安全帶來嚴重的影響。據統計，污閃事故在我國造成的電量損失約為雷電事故的9.3倍。電網污閃事故發生的頻率上升，事故的后果嚴重，往往造成多條線路、多個變電所失電，甚至引起系統振蕩，從而造成電網瓦解，引起大面積停電，長時間停電，所造成的電量損失以及給國民經濟帶來的負面影響十分驚人。

1992年1月22日，川西北地區濃霧彌漫，以青白江變電站為中心的六座220kV變電站和15條220kV輸電線路相繼發生“污閃”事故，出現40多次跳閘，使得成都地區大范圍停電，電氣化鐵路也被迫中斷。2001年2月遼寧、河北、河南、京津唐電網大面積污閃，66～500kV線路總計238條、變電站34座污閃跳閘972次，損失電量9.375GWh。2006年2月14日在類似毛毛雨天氣情況下，石家莊電網發生污閃跳閘事故。造成1條220kV線路掉閘1路次;6條110kV線路掉閘共計21路次;35kV線路掉閘10路次;10kV線路掉閘39路次以及110kV無極變電站全停。2006年2月6日，電氣化鐵路石家莊供電段出現大霧天氣跳閘停電問題，導致京廣下行正線中斷行車3.5h。

眾多事故的發生給電力部門敲響了警鐘，污閃事故已經成為威脅電網運行的主要的不安全因素之一。所以，分析影響絕緣子污閃放電的因素，尋找防止污閃發生的管理和技術措施，最大限度地減少污閃事故發生具有十分重要的意義。

2 絕緣子污閃形成機理

從絕緣子污穢放電的過程和機理可看出，污閃的三要素是:絕緣子表面積污、污穢層濕潤和電壓作用。

首先來看絕緣子表面積污問題。造成閃絡事故的污穢來源很多，一般分為兩大類:(1)自然污穢:主要來源于海洋、沼澤和土壤等自然環境。遇雨霧結的浮冰，空氣中飄浮的微塵，海風帶來的鹽霧和鳥糞等。(2)工業污穢:此類污穢主要來源于各類工業生產和各種形式的礦物燃料燃燒的產物。如火力發電廠、化工廠、玻璃廠、造紙廠、水泥廠、冶金廠和蒸汽機車等排出的煙塵和廢氣。

其次，氣象是影響環境污染的重要因素，更是導致污穢層濕潤的直接原因。眾多污閃事件的發生，都與大霧天氣有關。霧的含水量越高、持續時間越長，越容易使污穢層充分濕潤，污層中的電解質完全溶解，但又不致使污層被沖洗掉，從而在絕緣子表面形成一層導電膜，導電性能大增，使得輸變電設備面臨嚴重污閃危險。同樣霜露、毛毛雨天氣也容易引起絕緣子污閃。大雨天氣可將絕緣子表面的部分污穢物沖洗掉，使絕緣子的絕緣性能有所上升，因而很少發生污閃。

下表為東北某電業局根據氣象日志統計得出的各種氣象條件下的閃絡跳閘百分率（如表1）。

再者，絕緣子污閃放電的顯著特點是閃絡電壓低，可能低到10kV及以下。在絕緣子處于工作電壓狀態時，由于污染物在絕緣子表面分布不均勻，造成各部分電流密度不一樣。在電流密度最大且污層較薄的部分，由于電流的熱效應使水分迅速蒸發、變干，電阻也就增大，形成局部高電壓，進而形成局部電弧。然后從電暈放電、細線狀輝光放電、滑閃放電等沿面放電開始最終發展為閃絡故障。

3 絕緣子污閃防治措施

目前全國各地區的防污工作按照原“能源部”所布置的“調、掃、涂”綜合治理的方針進行?！罢{”是指加大瓷瓶爬電距離或更換防污型設備，“掃”是指人工清掃工作，“涂”是指在戶外設備電瓷表面涂敷憎水性涂料，提高供變電設備的抗污閃性能。

3.1 “調”

(1)在不影響絕緣子的機械強度下，盡量縮小絕緣子支柱的直徑，增大瓷裙截面，以增加其爬電距離。

(2)在絕緣子尺寸定型的情況下，設計安裝更合理的均壓環，使支柱絕緣子電場分布更均勻，提高其起暈電壓。

3.2 “掃”

(1)在停電狀態下進行人工清掃。由維護人員爬到支柱絕緣子上，對每個瓷裙進行逐個徹底清理，清掃效果與維護人員的責任心有很大關系，同時還可對絕緣子瓷裙進行是否有裂紋等缺陷檢查。

(2)堅持行之有效的帶電沖洗。帶電擦絕緣子的帶電作業，進行長年的清除絕緣子表面的污穢是防止污閃的最有效的措施。具體可采用帶電水沖洗、機械式帶電清洗、干劑清洗技術。

常規高壓水沖洗作業安全性差，易導致觸電事故發生;另外絕緣子的污穢度超過限度，水沖洗效果不理想。500kV以下設備防污治理很適用。

機械式帶電清洗使用機械手或機器人進行帶電操作，降低操作人員的安全隱患，不使用任何形式的介質，無二次污染問題。但是由于機械手或機器人的占地面積大，在密集布置的變電站無法采用。另外絕緣子部分死角也無法清除。使用帶電清掃設備在電廠500kV變電站支柱絕緣子污閃治理方面有一定的優勢。

干劑清洗技術適合電壓等級可達570 kV。但是干劑清洗法應該避免大風期作業，以免大風情況時清潔劑粉塵飄揚。

清掃絕緣子是一種經濟有效的防污閃措施。但是，受生產及氣候等因素的限制，各地區難以實現最佳清掃時間和周期。加之線路逐年增加，清掃工作量大，僅靠清掃工作欲達到較理想的防污閃效果是有一定困難的，必須以其它兩種方法作補充。

3.3 “涂”

(1)RTV涂料。

RTV涂料在變電站的運用具有相當豐富的經驗，同時在輸電線路上采用RTV防污閃涂料也不失為一種價格低、性能優的防污措施。RTV涂料具有優良的憎水性和憎水遷移性;絕緣子表面噴涂RTV涂料后，憎水性使其表面水份往往形成孤立的水滴，而不是連續的水膜。RTV的憎水遷移性使得RTV涂層表面積存的親水性灰塵污穢在一定的時間后呈現憎水性，即RTV涂層的憎水性遷移到了污層表面;當噴淋水滴時，污層表面只存在有不連續的小水珠，而不會被浸潤、連片，使電力設備的抗污閃性能得到了極大的提高。

RTV有效運行時間長，維護簡單，有效期內免清掃，效率高;在有效期內(5～15年)不做任何防污閃專業處理(包括清掃和水洗等)情況下，其RTV涂料層仍長期具有良好的憎水性和憎水遷移性。運行5年以上的RTV涂料層，不做清除，可再復涂一層，且各項電氣性能可恢復到新涂層狀態，重新繼續長期運行。

當隨著運行時間的推移、環境的影響，RTV涂層逐漸老化，或者在RTV涂層浸油后其防污特性改變，防污能力下降給系統安全運行造成隱患時，可采用DX-A型等等RTV防污閃涂料專用清除劑予以清除，清除過程僅需1～3min，操作簡單方便。

RTV適用于環境溫度-50～100℃、各種電壓等級、污穢條件下。噴涂RTV涂料對220kV及以下電壓等級支柱絕緣子污閃防治效果比較明顯。

(2)PRTV長效防污閃涂料。

PRTV是RTV的升級，其使用壽命更長(最長可達25年)。PRTV涂料具有優于RTV防污閃涂料的增水性及憎水遷移性，同時具有一定的憎油性和良好的不粘性，大幅度提高電力輸變電設備外絕緣污閃電壓，污閃電壓可提高到200％，保障電力設備運行安全。

(3)納米TiO2自清潔技術絕緣子。

納米TiO2具有光催化作用，在太陽光照射下釋放負氧離子分解有機物，使涂層表面吸附的灰塵失去和涂層之間的“粘合力”，從而很容易被除去，保持涂層表面的潔凈，促使涂層具有長期耐沾污效應。在毛毛雨、霧、霜等氣象條件下，由于TiO2不被陽光照射，表現出憎水性，在涂層表面構成高電阻相串聯的放電模型，使泄漏電流限制在安全范圍內，不會造成閃絡。將TiO2用于電力設備，制成自清潔技術絕緣子，也是一種有益的嘗試。

在堅持“調”、“掃”、“涂”等治污措施外，還應該做到以下兩點:一是根治污染源，針對工農業發展現狀及污染程度，重新確定本地區范圍內污穢等級，對現有設備進行外絕緣水平及方式調整;二是做好污閃事故的統計、調查、分析工作。分析本地區污閃的自然規律和誘發的環境要素。在污閃高發時節加強絕緣子的運行監控，對有問題的絕緣子及時進行更換，防患于未然。

4 結語

綜上所述，污閃是在工作電壓下發生的、常常會造成大面積和長時間的停電事故，對供電可靠性危害極大。要積極地掌握污閃的要素，結合理論與實際總結絕緣子運行中的薄弱環節和具體預防措施，結合本地區的污穢情況及自然環境條件，選擇適當的對策，采取積極有效的措施，破壞污閃形成的條件，從而確保電網穩定安全運行。

參考文獻

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