霧霾影響下的電網設備污閃預測預警研究綜述

邸悅倫　馮濤　徐勛建　李麗　楊莉

【摘 要】污閃嚴重威脅電網的安全。隨著霧霾問題的日益嚴峻，空氣污染對電網污閃的影響受到了廣泛關注。除了事后分析，近年來電網設備污閃問題研究也在污閃預測預警研究方面取得了很多成果；除了針對電網設備本身，近年來也通過結合天氣特征，開展了多學科交叉的研究。還通過一些新方法和新思路的嘗試，為電網防污閃研究的提升起到了推動作用。

【關鍵詞】電網；污閃；霧霾；預測預警

0 引言

由污穢引起的絕緣閃絡事故是電網安全穩定運行的重大威脅。污閃事故的發生通常存在覆蓋范圍廣，電壓跨度大的特點。目前，從調查事故原因、總結處理方法的事后分析，到開展試驗研究、多學科交叉分析、建立預測預警模型的提前應對，電網污閃問題的研究正在從多個角度展開。

1 污閃的設備特性分析

從設備本身的特性出發，研究設備污閃問題和防治相關技術一直是電網設備污閃事故分析的主要思路。通過對設備的實際檢測，李璟延和申敏[1]詳細歸納了常見的絕緣子污穢檢測方法，包括等值鹽密法、積分表面污層電導率法、泄漏電流法、絕緣子污閃電壓梯度法等，并指出在眾多的絕緣子污穢檢測方案中，以電量檢測法的泄漏電流檢測法最為科學和實用。該研究還注意到，絕緣子污閃是一個多因素作用的綜合結果，主要包括環境因素（溫度、濕度）和運行電壓等，因此對綜合模型建立方法進行了簡單的評估。王少華等[2]以浙江電網架空輸電線路絕緣子串為對象，對自然積污絕緣子的積污特點進行了試驗研究。發現不同結構型式自然積污絕緣子上、下表面污穢分布的特性存在差異。

2 污閃的天氣特征分析

污閃的發生在很大程度上還受到天氣條件的影響。通過結合天氣環境特征，開展電網污閃問題分析已逐漸成為污閃研究的另一種思路。對現場運行的復合絕緣子進行試驗研究[3]發現，霧霾對復合絕緣子的影響主要體現在2個方面：一是，導致復合絕緣子表面積污量的增加；二是，其產生的濕沉降會增加絕緣子的泄漏電流、降低閃絡電壓。王黎明等[4]為探究霧霾對輸變電設備外絕緣的影響規律，模擬了霧霾實驗條件，使用激光粉塵儀、氣溶膠粒徑譜儀、溫濕度計、電導率儀等設備監測試驗區域的顆粒物濃度、粒徑分布、溫濕度等參數指標，并提出了模擬霧霾環境的方法與霧霾條件下的試驗方法。對歷史霧霾和設備積污資料的分析發現[5]：大氣污染易演變成霾與霧霾天氣，導致輸變電設備外絕緣表面濕沉降的增加。霧霾臟污程度可用霧水電導率表征，霧霾的持續作用可使絕緣子表面污穢度有限增大，絕緣子污閃電壓有所降低。

除了霧霾之外，其他天氣現象對電網污閃的影響也受到了關注。任學哲[6]注意到西北地區沙塵環境對電網的影響，利用沙塵監測信息，建立模型，評估污穢程度和風險等級。同時考慮到沙塵之后濕度較大的氣象環境，提出沙塵天氣過境后伴隨潮濕天氣的架空線路污閃跳閘故障概率模型并進行了評估。基于氣象條件的重要影響，陳錫陽[7]提出了氣象統計污穢的概念，綜合考慮氣象因素對自然積污的影響，利用積污系數、積污速率、沖刷系數、殘余污穢四個量共同得出絕緣子最終積污度。宿志一[8]回顧了我國電網多起污閃事件，從造成大面積污閃的外部環境原因和設備技術原因兩個方面分析了污閃發生的特點，總結指出，提高我國電網基本外絕緣水平才是防止大面積污閃的根本出路。

3 污閃的預測預警研究

在電網設備污閃事故分析的基礎上，污閃的預測預警研究正在逐步開展。與污閃事故分析思路相似，設備污閃的預測預警也可以分為基于設備自身特性的污閃預警研究和結合天氣特征的污閃預警研究。

在基于設備自身特性的污閃預警研究中，針對污閃發生時泄漏電流的變化情況[9]，及其與污穢放電[10]間的關系建立污閃預警模型的方法較為普遍。滕云[11]則通過研究等值鹽密數據的非線性特性，提出了等值鹽密非線性時間序列預測方法，并研究了人工污穢實驗數據特性，建立了污閃臨界電壓預測模型。還根據電力系統運行管理部門對污閃防治工作的實際工程需要，建立了電網污閃分級預測預警模型，實現了預測系統從模型建立到軟件開發，并實際應用的過程。

在結合天氣特征的污閃預警研究中，趙晨龍等[12]研究了飽和受潮條件下的泄漏電流與閃絡電壓的影響因素，認為飽和受潮條件下的泄漏電流最大值與不同濕度條件下非飽和受潮絕緣子表面污層的泄漏電流值存在近似線性關系，分段線性化后可通過實測值預測飽和受潮泄漏電流最大值，并建立了利用實測非飽和受潮泄漏電流值預測飽和受潮閃絡電壓的數學模型和污閃預警系統，在江蘇地區開展了實際應用。

4 總結

電網污閃是當今電力企業和電力研究人員非常關心并亟待解決的問題之一。本文簡要總結了我國電網污閃研究和污閃預測預警方面的研究現狀。隨著多學科交叉研究的不斷深入，為電網污閃的全面深入分析提供了更多更好的方法，也為污閃預測預警提供了新的理論和技術支持。

【參考文獻】

[1]李璟延，申敏.絕緣子污穢度檢測與污閃預警研究綜述[J].廣東電力，2007，20（6）：1-4.

[2]王少華，胡文堂，龔堅剛，等.浙江電網架空輸電線路絕緣子串的自然積污特性[J].高電壓技術，2014，40（4）：1002-1009.

[3]李永剛，黃成才，汪佛池，等.霧霾天氣對復合絕緣子運行性能的影響[J].電網技術，2014，38（7）：1792-1797.

[4]王黎明，劉動，陳楓林，等.霧霾模擬方法及其裝置研究[J].高電壓技術，2014，40（11）：3297-3304.

[5]宿志一.霧霾天氣對輸變電設備外絕緣的影響[J].電網技術，2013，37（8）：2284-2290.

[6]任學哲.沙塵環境下線路污閃跳閘概率及電網群發性故障研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2015.

[7]陳錫陽.氣象統計污穢與污閃預警的設計與應用研究[D].合肥：合肥工業大學， 2009.

[8]宿志一. 防止大面積污閃的根本出路是提高電網的基本外絕緣水平——對我國電網大面積污閃事故的反思[J]. 中國電力， 2003， 36（12）： 57-61.

[9]石巖，蔣興良，肖代波，等.用泄漏電流概率密度分布預警污穢絕緣子串閃絡[J].高電壓技術，2010，36（7）：1675-1680.

[10]李璟延，姚陳果，胡建林，等.染污絕緣子放電發展區段與污閃預警的實驗研究[J].中國電機工程學報，2008，28（13）：8-14.

[11]滕云.電網污閃預測系統研究[D].沈陽：沈陽工業大學，2009.

[12]趙晨龍，周志成，高嵩，等.基于閃絡電壓預測的污閃預警系統[J].高電壓技術，2014，40（11）：3365-3373.

[責任編輯：朱麗娜]