环境对变电站的影响分析

王林

【摘要】本文结合不同地区的实际情况分别研究探讨了大风、沙尘环境对电气设备的影响，大风、沙尘环境对设备外绝缘和绝缘子的影响，低温、日温差大和太阳辐射强度大对绝缘子的影响，以及污秽对绝缘子的影响。针对这些环境对变电站的影响情况，本文提出了相应的防治措施。

【关键词】环境；变电站；影响

一、大风、沙尘环境对电气设备的影响

与内地不同并应该引起高度关注的是，新疆部分地区最大风力可达10～12级，部分地区的大风持续时间有的可达数天，大风沙天中主要是飞扬的砂、石冲击或者打磨主变压器、断路器及电抗器套管瓷套外表面，损坏绝缘釉质，影响电气绝缘性能；飞扬的砂、石冲击或者打磨主变压器、断路器及电抗器设备本体的外表面，损坏设备表面漆层，影响电气设备的外观；在上述不利影响中，“集尘效应”和“外漆面的打磨效应”最为运行人员所关注，而“绝缘性能下降”及“设备风压增大”等属于肉眼无法观察到的影響，更需提高警惕。

二、大风、沙尘环境对设备外绝缘和绝缘子的影响

1.瓷质绝缘子

飞扬的砂、石冲击或者打磨设备瓷套及绝缘子外表面，损坏绝缘子釉质，影响电气绝缘性能。同时，大量的沙尘会造成设备瓷套及绝缘子表面积灰严重，也会降低绝缘子表面绝缘性能。

可针对该情况，要求设备厂家对瓷质绝缘子表面进行加厚釉层处理，以提高绝缘子表面抗沙尘能力。

同时，为进一步增强绝缘子表面爬距，增加其抗风沙能力，现场施工时可在绝缘子表面均喷涂RTV/PRTV涂料或加装辅助伞裙，提高瓷绝缘子的电气性能。

2.复合绝缘子

绝缘子的表面积污特性是与表面状况相关的，湿润表面更易积污。而在气候干燥的西北地区，沙尘暴发生时往往伴随着大风和飞沙，沙尘不易沉积在绝缘子上，表现为典型的扬沙状态，所以在气候干燥的西北地区强沙尘暴中复合绝缘子和瓷质绝缘子的积污特性并无本质区别。但在沙尘的间息期或风速较小时，绝缘子表面的污秽情况必须要加以考虑，特别是偶尔的降雨也会带来污闪的风险。考虑这一因素，由于复合绝缘子的高温硫化硅橡胶拥有优异的憎水性，具备抑制污闪湿闪的优势，则对沙尘天气有较好的适应性。

颗粒较大的沙会对绝缘子表面形成一定的侵蚀磨损，但在一定高度上沙尘浓度及大颗粒沙出现的机会与风速等因素相关，图1说明这种关系的一般情况。大于150μm的粒子，一般被限制在近地面lm的空气层内。在这层内约有半数沙粒（质量计）是在地表面上10mm内运动，而另一半，多数是在近地表面上100mm内运动。我国西北地区空气中沙尘含量（个/cm3）与风速关系的实测结果如图2图所示。

图1 最大颗粒尺寸与风速的依赖关系 图2 户外大气中沙尘含量与风速的关系

（对最大粒子尺寸有影响的近地面条件（小于1m）的曲线） （新疆火焰山戈壁滩，距地1m高度）

由此可见，沙尘暴中颗粒较大的沙粒将会被局限于较低的空间，在套管的高度范围内对外套起磨耗作用的大直径沙粒出现的机率和密度是有限的。对于复合绝缘子的高温硫化硅橡胶外套而言，其耐磨耗性能取决于机械强度，由扯断强度、撕裂强度及定伸应力等参数表征。不同复合绝缘子厂家生产工艺有所差异，但配方优良的高温硫化硅橡胶材料均具备较强的耐磨耗性能，能够抵御西北地区强风沙的侵蚀。

准北750kV变电站的夏孜盖站址正位于戈壁荒漠中，五十年一遇10m高10min平均最大风速采用33m/s，受风沙影响较大，因此可以考虑使用复合绝缘的设备。

三、低温、日温差大和太阳辐射强度大对绝缘子的影响

准北750kV变电站推荐的夏孜盖站址位于和什托洛盖镇东南方向28km 左右，夏孜盖乡西南方向2km 左右的戈壁荒漠。和布克赛尔县气候干旱，日照充足，紫外线强度较高。而不同配方硅橡胶的耐紫外老化特性不一样，初始扯断伸长率在276%以上的硅橡胶可以满足耐受紫外线的要求。

准北地区昼夜温差较大，全年1月最冷，7月最热。最热月与最冷月的平均气温之差（气温年较差）较大，山区为30～35℃，平原戈壁地区36～40℃。一日间，一般在拂晓时气温最低，午后15～17时最高。由于站址居于内陆且多为荒漠戈壁，一日间冷暖变化剧烈，日最高气温与最低气温之差，一般均在10℃以上，从而导致积雪在白天融化，夜晚结冰，融冰融雪现象较为严重。

冰雪融化导致设备及建筑物上产生冰挂，设备冰挂严重时可能导致设备绝缘破坏而放电、击穿；而瓷绝缘子表面冰凌较长，导致覆冰桥接，更易发生冰闪事故。

因此，准北750kV变电站可以考虑耐低温性能更好的复合绝缘子。

四、污秽对绝缘子的影响

污秽对变电站绝缘子的闪络影响很大，为有效降低绝缘子的污闪，瓷绝缘子可在表面均喷涂RTV/PRTV涂料等维护措施，提高瓷绝缘子的电气性能。但由于瓷绝缘子表面喷涂的RTV/PRTV本身材料耐磨强度小且涂层薄，并且有机材料RTV/PRTV和无机材料瓷绝缘子的釉面粘接强度小而易被风沙侵蚀，造成绝缘子表面积污，引发闪络。而复合绝缘子采用HTV硅橡胶作为外绝缘护套和伞裙材料，由于表面具有良好的憎水特性，耐污秽的能力优于瓷质绝缘子，在相同情况下，最小需要的公称爬电距离仅为瓷质绝缘子的75%左右，因而具有很强的耐污闪能力。

准北750kV变电站的北侧是和丰工业园，根据和丰地区的气象资料，冬季主要是西北风，夏季主要是西风和西北风。准北750kV变电站位于和丰工业园的下风向，并且当考虑远景工业园的发展，所以实际的污秽情况较高，采用复合绝缘子则可以提高耐污闪的能力。

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