宁夏电网覆冰积雪闪络事故的分析及对策

韩四满 李秀广

（1.宁夏工商职业技术学院，银川 750021；2.宁夏电力公司电力科学研究院，银川 750011）

覆冰积雪是一种正常的自然现象，然而对于输变电设备来说则是一种自然灾害。严重覆冰积雪会引起输变电设备的机械和电气性能降低。因覆冰积雪引发输变电设备的事故频繁发生，已严重威胁了电网的安全运行，并造成了重大的经济损失和社会影响。据不完全统计，自20世纪50年代以来，中国输变电设备发生的覆冰积雪事故上千次[1-2]。

宁夏地区 2012年以来发生两起因覆冰积雪引发绝缘子闪络的事故。1月19日，关帝220kV变电站2号主变35kV侧母线桥支柱绝缘子由于积雪融化引起冰串贯通造成A、B、C三相接地短路，2号主变跳闸；4月11日徐家庄330kV变电站30531莲徐I线、30532莲徐II线、30623川徐I线跳闸。这两起闪络事故成因相同，类似的气候条件在宁夏发生的频率越来越高，必须针对覆冰积雪危害采取针对性的措施，现以徐家庄为例进行分析。

1 事故简介

2012年4月11日12时29分，330kV徐家庄变电站30532莲徐II线B相发生单相接地故障，开关跳闸重合成功；12时45分徐川I线C相发生单相接地故障，开关跳闸重合成功；12时47分30532莲徐II线A相发生单相接地故障，开关跳闸重合成功；13时04分30531莲徐I线B相发生单相接地故障，开关跳闸重合成功；13时10分30531莲徐I线A相发生单相接地故障，开关跳闸重合成功；跳闸未造成负荷损失。

徐莲 I线第一次发生故障（B相单相接地）同时，马莲台电厂2#主变高压侧中性点放电间隙击穿，高压侧间隙零序过流保护动作，马莲台电厂2#主变跳闸。跳闸前一次设备运行方式如图1所示：徐家庄变330kV I母、II母运行，莲徐I线、莲徐II线、月徐I线、月徐II线、徐铝I线、徐铝II线、柳徐I线、柳徐II线、川徐I线、川徐II线、1#主变、2#主变处运行状态，110kV I母、II母运行。

图1 跳闸前一次设备运行方式

跳闸线路在发生故障前的负荷情况：莲徐 I线电流 320A，有功 190MW；莲徐 II线电流 323A，有功192MW；川徐I线电流640A，有功380MW；川徐 II线电流 652A，有功 390MW。故障发生后30532徐莲II线、30531徐莲I线、30623川徐I线，断路器相继跳开，但由于均为双回线供电且各故障线路均重合成功，并未损失负荷。

2 事故现场检查

徐家庄线路相继跳闸后，经检查站外线路，未发现异常情况。

站内经检查发现30531莲徐I线A相、B相线路CVT，30532莲徐II线A相、B相线路CVT，30623川徐I线C相线路CVT，法兰处及套管所涂的防污闪涂料均有不同程度的沿面放电痕迹，且放电痕迹相似，均为同一方向从上到下贯穿性放电。其他设备外观检查无放电痕迹，但伞裙表面均有不同程度覆冰积雪。经过进一步检查分析，当天如图2、图3所示，红色标记为放电痕迹处。

图2 发生闪络的CVT

图3 发生闪络的CVT

3 事故分析

造成徐家庄变电站CVT闪络的原因较多，客观上大雪天气为主要诱发因素，调爬未完全到位的问题也有影响，其他因素则需进一步分析。

3.1 不利的气象条件

银川市气象台2012年4月11日08时40分发布暴雪橙色预警信号：银川市出现降雪天气，预计未来12h内降雪将持续并增强。徐家庄变电站距离银川市 30km左右，当天天气恶劣，且室外温度高于水溶点（当天最高温度4℃），设备附着积雪呈现出半融冰状态，变电站设备的套管伞裙亦附着大量溶积冰雪，如图4所示。当积雪溶融部分从线路电压互感器顶部滑落时，与下部伞群容积冰雪形成通路，导致一次高压部分对地放电，线路发生单相接地故障，引起线路保护动作跳闸。放电时产生的电弧灼伤套管表面涂刷的防污闪涂料，并在套管法兰处及伞裙留下放电痕迹。

图4 大雪天气变电站设备覆冰积雪情况

根据试验发现支柱绝缘子及悬挂式绝缘子在清洁、覆冰、积雪、等条件下的击穿电压不同，从试验结果可以发现覆冰及积雪时击穿电压明显下降，尤其是在冰雪处于融化或潮湿状态时，其耐压强度降低很多，这与理论分析是一致的，表 1是 10kV绝缘子在不同条件下的闪络电压[3]。

表1 10kV绝缘子在不同条件下的闪络电压

3.2 外绝缘调整未到位

发生闪络的电压互感器型号、厂家、批次均相同。生产厂家：上海MWB互感器有限公司；设备型号：TEMP-330IU；出厂日期：2005-07-01；爬电比距：27mm/kV。

徐家庄变电站于2005年投运，当时处于c级污区等级，设备设计选型的爬电比距为27mm/kV，c级污区统一爬电比距为31.5～39.4mm/kV，投运时即涂刷防污闪涂料，其理论爬电比距可满足当时设计防污要求。

宁夏地区是我国重要能源资源存储区，又是经济相对落后，生态较为脆弱的地区，近年来经济实现了快速发展，但是是以高能耗高污染为代价的。随着宁东能源基地近年来迅速发展，现场污秽度越来越严重。2007年徐家庄变电站所在区域污区等级调整为d级，d级污区统一爬电比距为 39.4～50.4mm/kV，由于设备已涂覆了防污闪涂料，亦满足防污要求。2011年徐家庄变电站所在区域污区等级调整为 e级，e级污区统一爬电比距为50.4～59.8 mm/kV，其爬电比距已不满足防污要求。

3.3 其他原因

1）发生闪络的CVT虽然采用防污型伞裙的支柱绝缘子，但是相比较其他支柱绝缘子而言，伞间距较小。

2）防污闪涂覆时间较长，防污闪涂料的作用也随时间有所降低绝缘子表面脏污。

3）涂覆防污闪涂料使支柱绝缘子表面变得粗糙，更容易覆冰积雪。

4 防范措施

4.1 加强对异常天气的监测和预警

目前对造成输变电设备覆冰积雪的气象研究比较成熟，建议加强与气象部门合作，对可能形成覆冰积雪的异常气候条件做好监测与预警工作，以便采取有效地防护措施。做好冰（雪）闪事故预案的制定与落实工作针对发生冰（雪）闪几率大的变电站，加强联合反事故演习工作，切实做到有备无患[4-5]。

4.2 及时调整设备爬距

依据最新版《宁夏电力系统污区分布图》对设备进行外绝缘校核，对于不满足运行的输变电设备制定调爬方案并予以实施。

具体措施有以下几点：

1）当支柱瓷瓶或瓷套统一爬电比距不满足要求时，应进行涂覆防污闪涂料处理，或结合设备改造选用大爬距设备。

2）运行条件满足要求时，即使电瓷外绝缘配置符合要求，对处于c级污秽区的电瓷绝缘设备，可做涂敷防污闪涂料处理；处于d级污秽区的电瓷绝缘设备，宜做涂敷防污闪涂料处理；对于e级污秽区的所有户外电瓷绝缘设备，应做涂敷防污闪涂料处理。

3）对于涂敷了防污闪涂料的电瓷设备，若其统一爬电比距的 1.5倍仍然不能满足所在污秽区外绝缘配置要求时，应同时加装增爬裙。

4.3 带电清扫设备绝缘子

宁夏地区夏季降雨较少，设备积污很快，为了保证供电可靠性进行停电清扫难以满足外绝缘要求，应大力开展带电清扫的研究与推广工作。

4.4 使用防覆冰积雪的涂料

在防污闪涂料的基础上，应大力开展防覆冰积雪涂料的研究与开发工作，从根本上防止绝缘子覆冰和积雪。

5 结论

本文分析了徐家庄变电站线路跳闸原因，并提出了相应的防范措施，导致绝缘子覆冰积雪的因素很多，应建立更准确的模型来描述覆冰积雪的机理，为设计提供依据，监视输变电设备运行和预警，研制出更加有效地防覆冰积雪的技术及装置，加强管理并建立有效地防覆冰积雪体系。

[1] 王少华.输电线路典型覆冰事故及防治技术分析[J].高压电器,2010,46(10)：85-89.

[2] 周华敏,彭向阳,等.绝缘子覆冰闪络的主要影响因素分析[J].广东电力,2011,24(11)：11-15.

[3] 董恩伏.冰雪条件下户外绝缘子的电场特性[J].东北电力技术,2002(12)：17-21.

[4] 刘向东,林莘,徐建源.冰雪条件下户外绝缘子性能的测试与研究[J].沈阳工业大学学报,2002,24(1)：26-29.

[5] 崔吉峰,刘亚新.输电线路绝缘子冰闪的成因分析和防范措施[J].高电压技术,2004,30(5)：60-61.