基于污閃電壓的自然積污絕緣子外絕緣狀態評價

胡文堂，王少華，姜文東，吳尊東

（1.國網浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014；2.國網浙江省電力公司，杭州310007；3.國網浙江省電力公司金華供電公司，浙江金華321000）

輸配電技術

基于污閃電壓的自然積污絕緣子外絕緣狀態評價

胡文堂1，王少華1，姜文東2，吳尊東3

（1.國網浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014；2.國網浙江省電力公司，杭州310007；3.國網浙江省電力公司金華供電公司，浙江金華321000）

以浙江電網掛網運行的不同結構型式自然積污絕緣子為研究對象，在人工霧室進行污閃試驗得到其污閃電壓，并對其外絕緣狀態進行評價，分析各種型式自然積污絕緣子的污穢度安全區域。結果表明：部分取樣自然積污絕緣子的絕緣裕度較低，應及時采取防污閃措施。絕緣子上、下表面的污穢分布越不均勻，污穢不均勻度K值越小，絕緣子安全運行的允許ESDD值越大。總體上，鐘罩型絕緣子的污穢度安全區域最大，雙傘型絕緣子次之，普通型絕緣子的安全區域最小。

絕緣子；自然污穢；輸電線路；污閃電壓；狀態評價；安全區域

0 引言

污閃事故的發生頻率低于雷害事故，但由于污閃事故涉及面廣、不易排除，其對電力系統的危害程度遠遠超過雷害事故。浙江電網在上世紀末、本世紀初發生過多次污閃事件，隨后開展了絕緣子調爬等技術改造工作，使污閃事故得到抑制。然而，隨著大氣環境的日益惡化，污閃事故仍有可能發生。因此，在絕緣子發生閃絡之前，做好預防工作，積極開展積污絕緣子外絕緣特性研究及狀態評價工作具有重要意義[1-2]。

污閃特性是絕緣子外絕緣特性研究的主要內容之一。為掌握各種結構型式絕緣子的污閃特性，國內外研究機構開展了大量的污閃試驗研究工作，獲得了大量的成果[3-10]。目前絕緣子污閃特性研究主要是基于人工污穢試驗，然而人工污穢試驗并不能完全真實地反映實際線路絕緣子的外絕緣特性，因此有必要進行自然積污條件下的絕緣子外絕緣特性研究。

以浙江電網掛網運行的FC70P/146與XWP2－7等結構型式自然積污絕緣子為研究對象，在人工霧室進行污閃試驗得到其污閃電壓，并對其外絕緣狀態進行評價；在此基礎上，分析各種型式自然積污絕緣子的污穢度安全區域，以期為輸電線路絕緣子選型、絕緣配合和防污閃工作提供科學理論依據。

1 自然積污絕緣子外絕緣狀態評價

綜合考慮50%閃絡概率的污閃電壓、試驗標準偏差、絕緣子單串閃絡和多串并聯閃絡概率的差異，自然積污絕緣子的絕緣裕度Ks可用公式（1）計算：

式中：U50%為采用恒壓升降法獲得的平均每片具有50%閃絡概率的絕緣子污閃或污耐受電壓值，可用均勻升壓法獲得的Uf作為其近似值；σ%為試驗結果的標準偏差；K1為表征單串閃絡和多串并聯閃絡概率差異的系數，一般取0．92；Um為系統最高運行相電壓；N為絕緣子串片數。

在人工霧室進行污閃試驗，得到自然積污絕緣子的污閃電壓；在此基礎上，根據式（1）可計算得到各種型式自然積污絕緣子的絕緣裕度Ks。污閃電壓試驗結果和絕緣裕度計算結果見表1。

表1 自然積污絕緣子的絕緣裕度

由表1可知：相對而言，嘉興民鹽1292線47號塔、溫州城甌山湖1952線6號塔XWP2－7絕緣子和雙蘭5427線106號塔LXHY5－160絕緣子的絕緣裕度較高；丹儀5460線117號塔FC160P/170絕緣子、南峙1310線23號塔和南岑1926線26號塔FC7P/146絕緣子（積污時間分別為155，66和49個月）的絕緣裕度較低，應及時采取防污閃措施。

2 自然積污絕緣子污穢度安全區域

按污耐受電壓選擇絕緣子串片數的原則是：使絕緣子串的污耐受電壓大于該系統的最高運行相電壓Um，并且留有一定的裕度；絕緣子串片數應滿足式（2）：

綜合考慮平均ESDD（等值鹽密）、NSDD（灰密）及積污不均勻度的污閃電壓校正公式可用式（3）表示：

對NSDD/ESDD比值數據進行統計分析，其分布情況如表2所示。

表2 自然污穢NSDD/ESDD比值的分布

由表2可知，測試樣本中，47．42%的NSDD/ ESDD比值位于3～5之間。考慮NSDD/ESDD=5，聯立式（2）和式（3），可得自然積污絕緣子污穢度安全區域：

對于110 kV線路，若采用8片絕緣子串，考慮安全裕度系數Ks=1．1，根據式（4）可計算得到，采用LXY1－70，FC7P/146，FC70P/146和XWP2－7絕緣子時，其污穢度安全區域見圖1。

對于220 kV線路，若采用15片絕緣子串，考慮安全裕度系數Ks=1．1，根據式（4）可計算得到，采用FC70P/146和XWP2－7絕緣子時，其污穢度安全區域如圖2所示。

圖1 110kV線路絕緣子的污穢度安全區域

圖2 220kV線路絕緣子的污穢度安全區域

對于500 kV線路，若采用25片絕緣子串，考慮安全裕度系數Ks=1．1，根據式（4）可計算得到，采用FC160P/170和XWP2－7絕緣子時，其污穢度安全區域如圖3所示。

圖3 500kV線路絕緣子的污穢度安全區域

由圖1—3可知：

（1）絕緣子上、下表面的污穢分布越不均勻，污穢不均勻度K值越小，絕緣子安全運行的允許ESDD值越大。

（2）總體上，鐘罩型絕緣子的污穢度安全區域最大，雙傘型絕緣子次之，普通型絕緣子的安全區域最小。

（3）FC7P/146和XWP2－7絕緣子的污穢度安全區分界線存在交叉，當不均勻度K＞0．33（即絕緣子上下表面等值鹽密比為1:1～1:3）時，XWP2－7絕緣子的污穢度安全區域大于FC7P/146絕緣子；當K＜0．33（即絕緣子上下表面等值鹽密比大于1∶3）時，FC7P/146絕緣子的安全區域大于XWP2－7絕緣子。

3 結論

基于自然積污絕緣子的污閃電壓，對其外絕緣狀態進行了評價，分析了自然積污絕緣子污穢度安全區域，主要得到以下結論：

（1）部分取樣自然積污絕緣子的絕緣裕度較低，應及時采取防污閃措施。

（2）絕緣子上、下表面的污穢分布越不均勻，污穢不均勻度K值越小，絕緣子安全運行的允許ESDD值越大。總體上，鐘罩型絕緣子的污穢度安全區域最大，雙傘型絕緣子次之，普通型絕緣子的安全區域最小。

（3）考慮到積污年限對污穢度的影響，在目前狀態檢修體系下，進行輸電線路外絕緣設計時，應考慮自然積污絕緣子串在飽和污穢度下的污閃特性，確保絕緣子串足夠的污耐受電壓強度。

[1]孫才新，司馬文霞，舒立春．大氣環境與電氣外絕緣[M]．北京：中國電力出版社，2002．

[2]關志成．絕緣子及輸變電設備外絕緣[M]．北京：清華大學出版社，2006．

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[4]范建斌，黃志秋，謝榮坤，等．直流輸電線路Y型絕緣子串污閃特性研究[J]．電網技術，2007，31（18）:32－35．

[5]關志成，龍彪，張福增，等．高海拔地區直流絕緣子不同懸掛方式污閃特性[J]．高電壓技術，2007，33（10）:1－5．

[6]胡建林，蔣興良，張志勁，等．布置方式對直流絕緣子串人工污穢閃絡特性的影響[J]．電網技術，2006，30（23）:15-18．

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[8]JIANG XINGLIANG，WANG SHAOHUA，ZHANG ZHIJIN，et al．Investigation of flashover voltage and non-uniform pollution correction coefficient of short samples of composite insulator intended for±800 kV UHVDC[J]．IEEE Trans on Dielectrics and Electrical Insulation，2010，17（1）:71-80．

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[10]TAKASU K，SHINDO T，ARAI N．Natural contamination test of insulators with DC voltage energization at inland areas[J]．IEEE Trans on Power Delivery，1988，3（4）:1847-1853．

（本文編輯：方明霞）

External Insulation Condition Evaluation of Naturally Polluted Insulators Based on Pollution Flashover Voltage

HU Wentang1，WANG Shaohua1，JIANG Wendong2，WU Zundong3
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.State Grid Zhejiang Electric Power Company，Hangzhou 310007，China；3.State Grid Jinhua Power Supply Company，Jinhua Zhejiang 321000，China）

Taking different types of naturally polluted insulators on overhead transmission lines in Zhejiang power grid as research objects，pollution flashover tests were conducted in the artificial fog chamber and the pollution flashover voltage was obtained.On this basis，the external insulation condition was evaluated.The contamination safety zone of naturally polluted insulators was analyzed.The results show that the insulation margin of some sampled naturally polluted insulators was very low.It is necessary to take some timely measures for prevention from pollution flashover.The unevener the pollution distribution of upper and lower surfaces of polluted insulators is，the smaller the unevenness degree is，the larger the allowed equivalent salt deposit density（ESDD）value for safe operation is.On the whole，the safety zone of bell jar insulators is the largest，followed by the double-shed insulators and the safety zone of the common type insulators is the smallest.

insulator；natural pollution；transmission line；pollution flashover voltage；condition evaluation；safety zone

TM216

：B

：1007-1881（2016）03-0001-03

2015-11-04

胡文堂（1962），男，高級工程師，主要從事高電壓技術研究工作。