500 kV變電設備帶電水沖洗方法的研究

李少白，呂紅峰，葉志康，張 笑

（國網浙江省電力公司培訓中心，浙江 建德 311600）

500 kV變電設備帶電水沖洗方法的研究

李少白，呂紅峰，葉志康，張 笑

（國網浙江省電力公司培訓中心，浙江 建德 311600）

針對500 kV電壓等級隔離開關、斷路器、電流互感器等典型變電設備，進行了帶電水沖洗方法的探索研究。通過對試驗數據的分析和沖洗效果的比較，總結出一套針對500 kV變電站內典型設備的沖洗方法，并在500 kV王店變電站進行了現場帶電沖洗實踐，效果良好。

500 kV；變電設備；帶電水沖洗

0 引言

20世紀90年代以來，電網大面積污閃事故在全國較大范圍內頻頻發生，而濕潤的江南、華南及工業發達的沿海地區更是污閃的高發地區，因此變電設備防污閃工作非常重要[1]。

目前，220 kV及以下電壓等級電力設備的帶電水沖洗技術已被廣泛應用，而500 kV變電設備外絕緣表面污穢清理工作都是在設備檢修作業停電期間進行，防污閃工作受到限制。

為此，國網浙江省電力公司組織開展了500 kV變電設備帶電水沖洗方法的研究。通過大量的試驗，總結出500 kV變電站典型設備的帶電水沖洗方法，并已應用于500 kV王店變電站（簡稱五店變），效果良好，為國家電網公司全面開展500 kV帶電水沖洗工作提供了技術支撐和實踐經驗。

1 試驗概況

1.1 試驗基地

該試驗基地位于浙江省電力公司培訓中心朱家埠校區，由500 kV升壓站、輸電線路和不完整串配電裝置三部分組成，同時配備了1套對升壓站現場控制的緊急降壓裝置。

試驗電源由350 kV/2 A工頻試驗變壓器提供，試驗電氣原理如圖1所示。

圖1 試驗電氣原理

1.2 試驗主要內容

試驗主要研究沖洗方法對不同污穢等級下500 kV變電設備外絕緣泄漏電流的影響，進而確定不同設備的沖洗方法及注意事項，并形成一套安全高效的沖洗方法。

1.3 試驗條件

為確保作業人員的人身安全，必須將水柱泄漏電流限制在1 mA以下，220 kV帶電水沖洗時，水電阻率不得小于100 000 Ω·cm[2]，500 kV帶電水沖洗試驗之初選擇200 000 Ω·cm，水柱長度保持在8 m左右，試驗表明滿足帶電沖洗要求。同時應保證升壓泵提供足夠的壓強（1.5～1.8 MPa），具體應根據污穢等級的高低進行調節，試驗表明，水柱的沖擊力滿足沖洗要求。在保持此壓力的情況下，槍口直徑為6 mm時沖洗效果較好。最后，試驗過程中要保證人體正常活動范圍與500 kV設備的安全距離不小于5 m[3]。

綜上考慮，綜合考慮現場設備的實際情況，表面涂污變電設備帶電水沖洗試驗條件的選定如表1所示。

表1 500 kV變電設備帶電水沖洗試驗基本條件

2 典型設備沖洗方法研究

在相同的沖洗條件下，針對不同類型的設備，分別進行了四槍組合法、四槍交叉法、三槍同步法、雙槍跟蹤法沖洗的比較，最后將設備表面泄漏電流最小的沖洗法確定為最優沖洗法。

2.1 500 kV雙支柱隔離開關

對雙支柱隔離開關主要進行四槍組合和四槍交叉沖洗方法的比較。四槍交叉沖洗過程中水霧濺射很嚴重，設備泄漏電流明顯大于四槍組合沖洗法，試驗結果如表2所示。因此，推薦四槍組合法沖洗雙支柱隔離開關。

表2 雙支柱隔離開關沖洗試驗結果

圖2是500 kV雙支柱隔離開關沖洗時泄漏電流最大值與鹽密值的關系。從圖中可以看出，試驗電壓500 kV，鹽密小于0.24 mg/cm2時，沖洗時泄漏電流最大值均小于35 mA；試驗電壓550 kV，鹽密小于0.24 mg/cm2時，沖洗時泄漏電流最大值均小于40 mA。沖洗時泄漏電流最大值隨鹽密值增大而增大。

2.2 500 kV斷路器

斷路器沖洗試驗主要針對斷路器支持絕緣子進行沖洗，對斷路器進行了四槍組合、三槍同步、雙槍跟蹤法沖洗的對比，試驗結果如表3所示。從數據看出，雙槍跟蹤法沖洗時設備泄漏電流最小，所以建議斷路器支持絕緣子沖洗采用雙槍跟蹤法。

圖2 雙支柱隔離開關沖洗時泄漏電流最大值與鹽密值關系曲線

表3 斷路器沖洗試驗結果

500 kV斷路器滅弧室套管是水平布置的，在帶電情況下處于等電位狀態，沖洗時對其電壓分布影響不大，因此考慮用雙槍跟蹤法即可。

圖3是500 kV斷路器沖洗時泄漏電流最大值與鹽密值的關系。從圖中可以看出，試驗電壓500 kV，鹽密小于0.34 mg/cm2時，沖洗時泄漏電流最大值均小于20 mA；試驗電壓550 kV，鹽密小于0.34 mg/cm2時，沖洗時泄漏電流最大值均小于30 mA，沖洗時泄漏電流最大值隨鹽密值增大而增大。

圖3 斷路器沖洗時泄漏電流最大值與鹽密值關系曲線

2.3 500 kV電流互感器

電流互感器沖洗方法的試驗結果對比如表4所示。試驗數據表明三槍法優于四槍法。原因在于電流互感器外絕緣表面較大，沖洗外絕緣下部時，設備絕緣表面的污穢潮解、導電性能增加，此時電壓大部分降落在絕緣干燥部分，絕緣外表面泄漏電流變化不大。和三槍法相比，四槍法水霧濺射較嚴重，絕緣下部還未沖洗干凈時，上部已嚴重潮解，泄漏電流明顯增大，表面放電的概率增大。因此，電流互感器的沖洗建議采用三槍組合沖洗方法。

表4 電流互感器沖洗試驗結果

圖4是500 kV電流互感器沖洗時泄漏電流最大值與鹽密值的關系。從圖中可以看出，試驗電壓500 kV，鹽密小于0.34 mg/cm2時，沖洗時泄漏電流最大值均小于35 mA；試驗電壓 550 kV，鹽密小于0.34 mg/cm2時，沖洗時泄漏電流最大值均小于40 mA，沖洗時泄漏電流最大值隨鹽密值增大而增大。

圖4 電流互感器沖洗時泄漏電流最大值與鹽密值關系曲線

3 500 kV變電站帶電水沖洗鹽密值安全裕度試驗

3.1 試驗目的

臨界鹽密值的合理確定直接關系到帶電水沖洗作業的安全性和適用性。根據以上研究最后確定臨界鹽密值為0.25 mg/cm2，為了證實此限制條件的合理性及安全性，通過安全裕度試驗進行論證。

3.2 試驗方案

支柱絕緣子被沖洗時，采用中水沖（水槍口徑為4～7 mm中等大小的沖洗方式）、雙槍跟蹤、一沖多回沖洗方法，設備表面人工污穢鹽密值依次為0.3，0.4，0.5，0.6，0.7 mg/cm2。其中，鹽密值為0.3，0.4，0.5 mg/cm2時采用人工沖洗，鹽密值為0.6，0.7 mg/cm2時采用自動沖洗裝置進行沖洗試驗。

3.3 試驗過程及數據

沖洗時槍嘴口徑6 mm，水柱長度8 m，水電阻率200 000 Ω·cm，沖洗水泵出口壓力1.8 MPa，人工沖洗時，雙槍配合良好，水柱接近設備頂部時，有輕微放電聲音，設備泄漏電流和放電光子數達到最大。隨著多次回掃，泄漏電流和放電光子數逐漸減小，每一鹽密值下都分別沖洗了30次，數據穩定值如表5所示，沖洗效果明顯，未出現異常情況。

表5 支柱絕緣子人工沖洗實測值

自動沖洗時，由于自動沖洗裝置程序預先設置，回掃次數及位置都不能隨時調整，對現場的應急情況反應不及時，如表6所示。

表6 支柱絕緣子自動沖洗實測值

鹽密值為0.7 mg/cm2時，在沖洗到接近頂部時泄漏電流最大，達到65 mA，伴隨輕微放電聲音。紫外成像光子數約70 000個，進行多次回掃后，光子數小于1 000個。采用自動裝置沖洗時，放電聲音較大，但均未發生絕緣閃絡事故。

4 灰密值對帶電水沖洗的影響

一般認為隨著灰密值的增加污閃電壓會有所下降，并且和鹽密的影響是相互獨立的[4-6]。

帶電水沖洗時，針對7組鹽密值相同但灰密值不同情況進行比較分析，發現灰密值的變化對泄漏電流影響不明顯，分析其原因：

（1）灰密或鹽密影響特征指數與絕緣子結構和材質有關，瓷質絕緣子的鹽密影響是灰密影響的1.6倍[7]。

（2）污閃發生的條件與水沖洗作業時的條件不一樣。在水沖洗時，附著在絕緣表面的不溶物尚未起作用就被1.5～1.8 MPa高壓水柱沖離瓷絕緣表面。

因此，在帶電水沖洗作業過程中，灰密值對帶電水沖洗影響不大，工程應用中可忽略，精確的數學描述有待進一步研究。

5 現場應用

在500 kV王店變王由5442線路間隔進行變電設備帶電水沖洗現場試驗，工作范圍為王由5023斷路器、50231隔離開關、電流互感器、王由5442線路電壓互感器。沖洗用水電阻率達到20 kΩ·cm，分別應用“雙槍跟蹤，一沖多回”，“三槍同步、一沖多回”，“四槍組合、一沖多回”等不同沖洗組合方式對不同設備瓷件進行帶電水沖洗作業。

王由線5442線路接地隔離開關使用變電設備自動水沖洗裝置進行帶電水沖洗，該裝置通過預先設置沖洗程序，在整個帶電水沖洗過程中實現全自動沖洗。

500 kV王店變電站設備帶電水沖洗是國內開展的最高電壓等級設備的帶電水沖洗，沒有發生設備絕緣閃絡故障，效果良好，安全可靠，為后期開展工程應用奠定了扎實的基礎。

6 結語

為開展500 kV變電站變電設備帶電水沖洗作業，通過試驗模擬研究，提出了相應的沖洗方法，現場實際沖洗驗證了該方法的可行性，并將500 kV變電設備帶電水沖洗的臨界鹽密值確定為0.25 mg/cm2。

從自動裝置沖洗的過程也看出，沖洗方法的選擇及人員的配合至關重要，一旦出現失誤，極有可能發生閃絡，因此，自動裝置沖洗在精確控制方面有待進一步改進。

[1]陶文秋.遼寧電網污閃原因及防治對策[J].高電壓技術，2003，29（12）∶52-53，57.

[2]GB/T 13395-2008電力設備帶電水沖洗導則[S].北京：中國標準出版社，2008.

[3]國家電網公司.電力安全工作規程（變電部分）[S].北京：中國電力出版社，2009.

[4]MATSUOKA R，KONDO K，NATIO K，et al.Influence of nonsolublecontaminants on the flashover voltages of artificially contaminatedinsulators[J].IEEE Trans on Power Delivery，1996，11（1）∶420-430.

[5]RAMOS N G，CAMPILLO R M T，NAITO K.A study on the characteristicsof various conductive contaminants accumulated on high voltageinsulators[J].IEEE Trans on Power Delivery，1993，8（4）∶1842-1850.

[6]吳光亞，蔡煒，盧燕龍.直流輸電線路絕緣子串片數的防污設計[J].高電壓技術，2001，27（6）∶51-53.

[7]蔣興良，陳愛軍，張志勁，等.鹽密和灰密對110 kV復合絕緣子閃絡電壓的影響[J].中國電機工程學報，2006，26（9）∶150-153.

（本文編輯：陸 瑩）

Research on Hot Washing Method for 500 kV Power Transformation Equipment

LI Shaobai，LYU Hongfeng，YE Zhikang，ZHANG Xiao
（State Grid Zhejiang Training Center，Jiande Zhengjiang 311600，China）

A research has been done on hot washing methods for 500 kV power transformation equipment，such as insulating switch，circuit breaker and current transformer.By analyzing test data and comparing the washing effects，the paper summarizes a hot washing system for 500 kV typical power transformation equipment.The system is used for field hot washing in 500 kV Wangdian substation and achieves favorable effect.

500 kV；power transformation equipment；hot washing

TM852

B

1007-1881（2015）09-0025-04

2015-04-13

李少白（1978），男，講師，主要從事變壓器檢修、高電壓試驗研究工作。