米东热电厂电气设备防污闪的分析与预防措施

张伦

摘 要：通过对神华米东热电厂变电站周边环境污染分析，对高压电气设备闪络机理及预防方法介绍，明确米东厂防污闪实施方案，通过实施效果评价确定效果。

关键词：污闪；机理；效果

1 前言

神华米东热电厂位于新疆乌鲁木齐市米东区石化华泰化工园内，目前已建成2台300MW循环流化床直接空冷机组，变电站有110KV、220KV两个电压等级，发电机发出电经升压变送至220KV母线，220KV母线有2条出线将电能送出，同时220KV母线经2台联络变降压送至110KV母线，110KV母线有2条出线将电能送出，该厂启备变由110KV降压至6.3KV，作为电厂2台机组备用电源。

米东热电厂北面正对乌鲁木齐石化总厂，东面正对华泰化工园，南面正对华泰化工自备电厂及天山股份米东水泥厂等重污染企业，污秽等级为重度污染Ⅳ级污秽区，冬季浓雾较多，年均风速为1.6米/秒（夏季最大风速：2.3米/秒，冬季最大风速：0.9米/秒），冬季最低温度-28℃，夏季最高温度35℃，降雪最多可达15-20毫米。

神华米东热电厂为直接空冷机组，主变、厂高变、启备变都在空冷岛下方，启备变避雷器一到雨天就发生爬电现象；直接空冷机组每到夏季为降低机组背压，提高机组效率，需要冲洗空冷岛翅片，此时就有大量冲洗后水从空冷岛上方，流向下部的主变、厂高变、启备变处，极易造成污闪，经常有同类型电厂因冲洗空冷岛造成变压器跳闸事件发生；启备变最高电压为110KV，其输电线路从110KV GIS室通过架空线送至空冷岛底部启备变压器处，通过110KV GIS室时使用了穿墙套管，因其穿墙套管为倾斜式，到冬季下雪因积雪较多时其穿墙套管处极易闪络，冬季积雪较多时，需要人用绝缘杆将启备变穿墙套管底部积雪清除，以防闪络。

2 绝缘子污秽放电原理和过程

2.1 绝缘子污秽放电原理

在线运行中的绝缘子，在自然环境中，受到SO2、氮氧化物、颗粒性尘埃等大气环境的影响，在绝缘子表面逐渐沉积了一层污秽物。在天气干燥的情况下，这些表面带有污秽物的绝缘子保持着较好的绝缘水平，其放电电压和洁净、干燥状态时相近。然而，当遇有雾、雨以及融冰、融雪等潮湿天气时，绝缘子表面污秽层吸收水分，使污秽层中的电解质溶解、电离，导致污秽层电导增加。这时，绝缘子表面的泄漏电流就会加大。

当两个电极之间有电压U存在时，延绝缘介质表面就有电流流过，此电流就是泄露电流，而泄露电流的大小取决于污秽层电导和绝缘体表面的外形使绝缘子表面各部位的电流密度不同。电弧产生的放电模型，相当于表面局部电弧串联着一段污秽层电阻。如图2所示，此时的电弧有可能熄灭也有可能继续发展，如果局部电弧不断发展—拉长，电弧长度X达到或超过临界弧长时，局部电弧就会失去稳定性，迅速发展，直至贯穿两极，形成闪络。

2.2 绝缘子的污闪过程

（1）绝缘子表面的粘污过程；（2）绝缘子表面污秽层湿润的过程；（3）干燥带形成和局部电弧产生过程；（4）局部电弧发展贯穿两极的过程—污闪产生。

3 防范措施

针对以上4个污闪发展的阶段我们只有破坏其发展进程才能阻止污闪的形成。

针对过程2.2

（1）表面粘污过程的措施，因为电厂在一个大的地区环境下，污染企业较多，单个企业要想改变周边空气质量等环境问题很难，只有采取定期检查盐密值加强定期清扫等手段来防止。

（2）表面污层湿润的过程，重点是防止污秽层与水份结合，阻止水份长期滞留在绝缘子上。目前普遍采取喷涂RTV涂料的措施，RTV涂料作为有机涂料涂敷于电力设备的电瓷外绝缘表面，具有优良的憎水性，这是因为其非极性固体分子表面与水分子之间的作用力—吸引力，要小于水分子间的内聚力。同时，RTV内含有大量的游离态有机硅低聚物和小分子基团，这些物质都具有良好的憎水性，当RTV表面积累污秽物后，RTV内游离态憎水物质逐渐向污秽表面扩散，从而使污秽层也具有憎水特性。所以在雾、雨等潮湿气象条件下，污秽层较难湿润，即使有水分，也仅以不连续的小水珠的形式存在，不存在連接的水膜，从而抑制了泄漏电流及局部电弧的产生和发展，从而显著地提高了绝缘子的耐污闪电压。

（3）局部电弧发展贯穿两极的过程—污闪产生，重点是防止局部电弧的产生及阻止其发展。据仿真结论可知：当电弧长度大于泄漏路径约70%以上时是闪络形成的必要条件，所以增加绝缘子泄露路径的距离（泄漏距离—爬距）是减小闪络的必要条件，目前防污闪增爬裙可以增加闪络的距离（即增加爬距），是一种非常有效的手段，增爬裙一般选用材料为硅合成橡胶，它是在原有瓷瓶、瓷绝缘子上再粘接安装增爬辅助伞裙，由于增加了曲线、增加了闪络的距离（即增加泄漏电流爬行距离），即提高了闪络电压。硅橡胶增爬裙比电气设备外绝缘伞裙大大概100mm左右，利用它可以增加绝缘子的爬距，由于伞裙本身有一定的倾斜度，表面光滑，且是硅橡胶软质弹性材料，在风力、雨水、重力作用下自洁能力强。硅橡胶增爬裙具有极强的厌水性，雾、雨、雪等天气在这种材料表面上的水分形成了水滴，污层难于被湿润，不易形成连续的导电通道，所以加有增爬裙的绝缘子表面泄漏电流很小，提高了污闪能力。利用增爬裙增加绝缘子的爬距的特性，增爬裙可切断“污水桥”，防止雨水及空冷岛冲洗造成的“闪络”事故，还可防止绝缘子在覆冰过程中的“冰闪”事故。同时，在上下法兰附近加装大盘径伞裙起到屏障作用，对电弧发生、发展能起到阻止作用。试验证明，加装增爬裙，绝缘子的污秽物量、盐密度都有明显下降，抗污闪能力明显增强。

4 效果

米东热电厂对所有瓷瓶喷涂了RTV涂料，同时逐步对对主变、厂高变、启备变等设备加装了增爬裙。雨天启备变避雷器不再出线爬电现象；起备变穿墙套管处的增爬裙增加了爬距，基本杜绝了因冬季积雪造成的闪络威胁（减轻了人工清扫起备变穿墙套管的危险性）。

夏季高负荷时冲洗及冬季浓雾天气时也未出现闪络事故。