带电水冲洗技术在110kV变电站中的应用与分析

李永亮 刘之方 张平安 王 瑜

（1.中国电力科学研究院，北京100192；2.河南恒安电力股份有限公司，河南 郑州450001）

0 引言

自然污秽和工业污秽在电气设备外绝缘表面沉积，形成含有尘、盐、油等多种杂质的积污层。在雾、小雨、凝露等潮湿气象条件下，积污层吸潮程度不同导致绝缘表面干湿度分布不均。由于干燥带绝缘电阻较高而承受较高电压，从而引起绝缘子表面的电场发生畸变，当电场畸变到一定程度时，干燥带首先被击穿进而引发绝缘子闪络。

电力设备的污闪对设备本身的安全以及电力系统的安全构成了重大威胁。2006年2月12—14日，河北石家庄电网6条110kV线路因连续大雾跳闸21路次；2008年2月17日，内蒙古乌海电网6条220kV线路因降雪相继跳闸10路次。污闪已成为威胁电力系统稳定运行的头号安全隐患，污闪事故也被列为电网重大安全责任事故［1］。现有的防范措施主要包括爬、扫、涂、加。其中扫就是清扫绝缘子表面积污层，可分为停电人工清扫和带电清洗（扫）2种方式。

带电水冲洗技术因其清洗效果好、清洗剂易制备、无污染、成本较低等优点得以迅速发展并日趋成熟。广东电网早在2006—2007年就完成了11个供电局135个变电站的带电水冲洗作业并制定了相应的实施细则。本文将通过HA－XX系列带电水冲洗设备在深圳某110kV变电站进行的一次带电水冲洗作业，分析带电水冲洗技术在110kV变电站中的应用。

1 110kV变电站带电水冲洗技术特性分析

1.1 带电水冲洗设备技术特性

HA－XX系列带电水冲洗设备由制水装置、高压泵、水箱和冲洗喷枪4部分构成。

制水装置用来制备冲洗用水。水电阻率对保证冲洗人员的人身安全及设备安全关系极大［2］，带电水冲洗事故多因水电阻率低而造成。《电力设备带电水冲洗导则》（以下简称《导则》）中要求从喷枪口取样的冲洗水的电阻率一般不低于1×105Ω·cm。

冲洗设备的另一关键部分是喷枪，喷枪喷口直径决定了绝缘水柱的直径和长度。水柱电阻率一定的情况下，喷口直径决定了绝缘水柱的电阻大小进而决定了流经操作人员的泄漏电流。《导则》规定，小水冲（喷口直径≤3mm）对110kV设备作业时，绝缘水柱长度需在1.5m以上方能保证泄漏电流＜1mA。喷口的形状及加工质量要确保水柱不出现“散花”现象［1］。

高压水泵的特性决定了绝缘水柱的长度和压强。HA－XX系列冲洗设备选择减小压力脉动的多缸柱塞泵，具体参数为：喷口直径3mm，高压水泵压力8.5MPa，高压水柱流量55L／min。实验表明，这样的参数条件，水柱长度在大、中、小各水冲形式下最大可达6m以上，满足《导则》要求，因而可保证水柱压强将绝缘子表面污秽迅速冲刷掉。

1.2 带电水冲洗作业方式及注意事项

文献［3］对带电水冲洗的作业方式进行了试验分析，采用了先冲洗后刷洗、先刷洗后冲洗、先冲洗后刷洗再冲洗3种作业方式。结果表明，先冲洗后刷洗的作业方式清洗效果完全满足要求，成本较第三种清洗方式减少了一半，故本文采用先冲洗后刷洗的作业方式。

冲洗用喷枪的数目要视待清洗绝缘子的直径大小来决定。冲洗直径较小的支柱绝缘子时可采用单枪或双枪跟踪法；对于直径较大的设备，如CT、PT等要用三枪或四枪层逐层逐片清洗。

由于绝缘子积污层中含有大量盐，冲洗过程中盐溶于水后会使绝缘子表面绝缘电阻急剧下降，存在闪络的风险。为避免绝缘电阻过小，在冲洗之初就要判断绝缘子盐密是否大于临界值，《导则》中要求的变电站用普通支柱绝缘子临界盐密为0.12mg／cm2［2］。冲洗时须遵循自下而上的原则。

此外，对于密封不良的设备，如阀式避雷器及绝缘有损伤的设备禁止进行带电水冲洗；对于设备端子箱、二次接线盒等二次部分也要避免水枪直接对准冲洗。

2 现场技术措施及组织措施

带电水冲洗属带电作业，为确保作业人员的安全，除遵守一般带电作业的规程外，还要根据其特点采取相应的技术及组织措施。

2.1 技术措施

（1）开始冲洗之前，测量喷枪喷口的水电阻率。（2）测量待冲洗设备绝缘子的表面盐密，判断是否可对其进行带电水冲洗。（3）作业人员穿防水服、绝缘靴，戴绝缘手套、安全帽。（4）水箱、高压泵、制水装置等设备外壳及喷枪喷口可靠地接入变电站主地网。（5）查看现场气象条件是否适宜进行带电水冲洗，判断现场风力、风向、气温等因素是否满足《导则》要求。

2.2 组织措施

（1）带电水冲洗作业人员必须经专门培训持证上岗，经考试合格后才能进行操作［4－5］。（2）作业人员要严格遵守变电站有关工作制度，与运行人员充分沟通，确认各项安全措施落实到位。（3）作业之前要制定详细的操作规程和施工方案，充分考虑冲洗过程中的不安全因素，做事故预想，制定相应处置措施。（4）严格执行带电作业安全规程，落实监护制度并由有实践和应变能力的技术人员担任监护人。

3 带电清洗结果及分析

本文以在深圳盐田某110kV变电站进行的一次带电水冲洗作业为例，选择盐沙线129840地刀支柱绝缘子作为试品，其产品型号为 GW5－110WD2－1250。现场气象条件（晴，东南风1～2级，相对空气湿度60%）适宜带电水冲洗作业。喷枪喷口取样，测得水电阻率为3.2μS／cm（3.125×105Ω·cm）。采用Cond330i盐密测试仪测量试品表面的绝缘参数，结果为：电导率653μS／cm，盐密0.115 2mg／cm2，灰密0.963 7mg／cm2。

可以看到，试品表面盐密小于《导则》要求，所有参数均满足带电水冲洗条件。采用双枪跟踪法，对试品进行由下至上逐层冲洗，之后再用绝缘清扫刷刷洗。冲洗及刷洗后试品表面绝缘参数如表1所示。

表1 带电冲洗、刷洗后试品绝缘参数

可以看到，带电水冲洗作业效果非常理想，冲洗作业后盐密清除率为81.08%，灰密清除率为92.9%；再刷洗后盐密清除率达95%，灰密清除率达98.6%。绝缘子表面电导率由653μS／cm降至27.9μS／cm，绝缘恢复良好。

4 结论

（1）带电水冲洗对绝缘子表面积污的清洗效果非常理想，冲洗作业采取完备的技术及组织措施后也相对安全。（2）带电水冲洗技术与目前常用的停电人工清扫相比节约了电力企业的停电成本，与其他带电清洗技术相比又具有成本低、无污染等优势。（3）随着带电清洗技术的不断发展，其作业范围逐步向输电线路拓展，应用领域也逐步向更高的电压等级（330kV、500kV）发展。

［1］陈晓国，杨楚明，饶章权.变电设备带电水冲洗技术探讨［J］.电网技术，2007（S2）

［2］GB／T13395—2008 电力设备带电水冲洗导则［S］

［3］朱正国，钟建灵.变电站绝缘子清洗试验数据分析［J］.高压电器，2008（5）

［4］张晋，汲胜昌，曹涛，等.电力设备带电清扫技术的现状及展望［J］.绝缘材料，2009（2）

［5］孙阳盛，华月申.高分子带电清洗技术在220kV变电站中的应用［J］.华东电力，2013（1）