500kV架空输电线路微气象区防冰闪故障分析

胡龙江　田靖

摘要：我国自然条件和能源负荷中心的分布特点使得电力能源传输显得更加重要，而如何保证电网输电的稳定性和安全性成为人们研究的焦点。冰闪由于覆冰水电导率较高，会造成电压分布的严重畸变，进而导致冰闪电压的降低，影响输电的稳定性和输电的质量。文章分析了500kV架空输电线路微气象区防冰闪故障的技术应用。

关键词：500kV架空输电线路；微气象区；防冰闪故障；电力能源；冰闪电压 文献标识码：A

中图分类号：TM752 文章编号：1009-2374（2015）34-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.058

一般来讲，覆冰往往在寒冷的冬季发生，大气中污秽物质在与水气融合后在覆冰季节聚集在绝缘子表面，其方式主要有两种：（1）污秽物在覆冰前已经在绝缘子表面沉积；（2）大气中导电的微小粒子等污秽物质在悬浮水汽冻结前已经溶解，使得水滴在结冰前已经遭到污染，覆冰后导电率较高。后者水滴冻结过程中溶解的导电杂质还具有“晶释效应”，即水中杂质在冻结过程中被排释到晶体表面。不论何种聚集方式，融冰过程中，杂质中的导电物质都会快速地融入水膜，进而导致融冰或冰面的水膜导电率提高，绝缘子串的闪络电压降低。而冰凌桥接还可以改变电压分布，最终导致冰闪电压降低，这样施加电压后放电将从高电位向低电位移动，可在高压端的第一片绝缘子起弧，电弧逐渐发展导致绝缘子串闪络。因此，污秽的严重程度是影响覆冰水导电率的重要因素。

1 500kV输电线路微气象区外绝缘防冰闪实际应用案例

2002年，葛双二回“588”段进行了“5+1”插花改造实验，对232#、233#、233+1三基杆塔绝缘子串进行了防冰闪改造，234#保留原绝缘配置，考虑到235#是耐张塔且跳线绝缘子串较长，未改造。2008年初，雨雪冻天气，使得该线段受到12天的持续覆冰天气，导致该段时间内出现两次闪络。2008年3月，为了增大绝缘子防污性能，对该段进行了所有玻璃、瓷绝缘子喷涂PRTV涂料，但2009年11月份，再次出现冰闪跳闸，说明该改造效果不理想，在运行中发现，虽然该方法增强了防污能力，但是降低了防冰能力。

2 冰闪形成的主要原因

绝缘子串发生冰闪主要是因为在积雪、覆冰后，冰面保持上下贯通，含有大量杂质的冰雪在融化时，会因为冰释现象将杂质集中到表面，从而导致绝缘子表面的绝缘性能下降，当含有杂质的冰雪融水自上而下流淌时，甚至还在冰雪覆盖的状态下，覆冰表面就会出现局部低阻带，形成一条连续低阻通道，最终引起绝缘子串在工频电压作用下沿覆冰表面闪络。

例如，近年来，葛双二回“588”段冰闪跳闸频繁，严重时甚至发生自动重合闸屡合屡跳，造成时间较长的停运故障。此外，冰闪对线路设备也极易造成冲击破坏，供电可靠性受到严重的威胁，甚至造成巨大的经济损失。

3 500kV绝缘子融冰闪络电压梯度的影响

影响融冰闪络的因素相对较多，并且融冰闪络是一个复杂过程，而覆冰类型和程度、覆冰中污秽杂质状况和绝缘子串的长度、结构、布置方式都会影响闪络电压的分布。

3.1 晶释效应

晶释效应是污秽物质在冻结中析出的一个物理过程，无论是Ⅰ串还是Ⅱ布置的绝缘子，在冰雪融化时，会有大量的导电物质融在水膜上，增高了覆冰的导电率，而这些导电微粒使得绝缘子串的闪络电压梯度急剧下降，改变电压分布状态，在实践电压时，电压从高电位到低电位形成电流，这样容易形成电弧，严重影响送电的质量和输电的稳定性。

3.2 Ⅱ型串间距的影响

实验研究表明，Ⅱ型串布置下会比Ⅰ串的冰闪电压低50%左右，主要原因是双联布置的覆冰和闪络过程都要受到绝缘子串并联之间距离的影响。首先，并联布置在绝缘子串间距不太远的情况下，绝缘子将会相互影响对方内侧表面附近的流场，从而影响水滴覆冰的分布，一般来讲，内侧水滴的速度和体积都会相应大于外侧。而对于玻璃或瓷绝缘子，则迎风面积大于复合绝缘子，在中心距离相同时，后者影响会更加强烈，因此，双联绝缘子串比单串覆冰严重；其次，并联布置的绝缘子使得冰凌生长时期尖端与绝缘子下方伞裙边缘的空气间隙减小，从而使得其尖端附近电场发生畸变，从而导致闪络电压降低，并且双串并联为闪络提供了更多的放电路径，增加了放电的概率；最后，间插布置与串长。

伞裙被冰凌桥接导致爬距失效是导致绝缘子串覆冰闪络的主要原因之一，它通过降低闪络梯度，进而引起冰闪的发生。因此，在覆冰过程中，需要采用相应的措施来阻挡冰凌桥接，以降低覆冰闪络几率。可采用插花的方式来实现该途径。而覆冰绝缘子串最低交流闪络电压是随着串长或绝缘子片数的增加而增大。由于长串绝缘子通常覆冰较多，可比短串产生更多的融水，在顺着冰层流淌时，形成的水膜也较厚，这样更容易在多个局部形成电弧，促使漏电电流增加，使得冰闪事故更容易发生。

4 500kV架空输电线路微气象区防冰闪故障技术措施效果

目前我国经过长期的探索和不断的尝试，现已基本解决500kV输电线路微气象区外绝缘冰闪跳闸的故障。

4.1 大小盘径交替布置

该项防冰技术亦即插花改造技术，主要是通过阻断冰凌桥接来提高覆冰绝缘子串的闪络梯度，从而减低冰闪的发生概率。在对绝缘子串进行防冰闪插花改造时，可以采用大盘径绝缘子，这样可形成保护伞，能够起到有效遮雪挡冰的作用，这样就能在积雪或覆冰与普通的绝缘子片之间形成断面，从而阻断了其上下贯通的可能性，降低冰闪发生的几率。从2002年葛双二回“588”段进行了“5+1”插花改造实验效果来看，可以有效地阻断绝缘子串的冰柱的连续桥接。但从改造的运行来看，效果不理想，后来在2008年连续发生冰闪跳闸

事故。

4.2 喷涂PRVT材料改造

PRVT材料是一种憎水性材料，是一种被动的防冻措施，其主要作用是尽可能减少冰的附着力，使其极易脱落和除去。通过在绝缘子表面喷涂该憎水性材料，能有效地降低绝缘子表面的附着力，但不能防止病的形成。从实际的效果来看，虽然增强了防污能力，但降低了防冰能力，在后来运行中又出现冰闪跳闸事故，改造效果不理想。

4.3 葛双二回“588”段改造

对葛双二回“588”段采用改造绝缘子安装结构、去掉部分金具增加绝缘长度、加大双串间距的改造方案，将该段直线塔三相导线双联悬垂绝缘子改为2个单联悬垂绝缘子串，并将其间距增大到0.8～1.2m。改造以后，绝缘子串片增加到31个，理论上工频闪络电压增加了20%以上。从目前运行效果来看，改造后，没有再发生冰闪跳闸事故，改造效果理想。

参考文献

[1] 吴向东，张国威.冰雪灾害对电网的影响及防范措施[J].中国电力，2008，41（12）.

[2] 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）.

作者简介：胡龙江（1976-），男，国网湖北省电力公司检修公司鄂西北运维分部输电运维三班班长，电力工程助理工程师，研究方向：500kV超高压输电线路运行检修。

（责任编辑：秦逊玉）