输电线路雷电污闪及防范对策

牟廷刚

输电线路雷电污闪及防范对策

牟廷刚

（国网四川省电力公司北川羌族自治县北川供电分公司 四川北川 622750）

输电线路运行过程中，绝缘子会被外界环境所污染，加上周围潮湿的天气（细雨和粘雪），就会在绝缘子和输电线周围出现弧光闪络（污闪）。雷电现象日益频繁，雷电灾害对电力供应的可靠性、持续性造成了巨大的影响。雷电和污闪的出现会造成大面积停电，对整个供电系统造成严重危害。本文从输电线路防雷和防污闪的角度出发，有针对性地提出相应的技术措施，最大程度地减少污闪的发生率，使得电力系统安全运行。

输电线路；雷电污闪；防范对策

1 引言

在实际的运行中，污秽绝缘子在受到雷击的同时是要承受工频运行的电压，而且目前为止这种情况下闪络很容易发生，人们由于污闪的机理分析，容易觉得线路绝缘子污秽闪络是在系统的运行电压的情况下产生的，与雷电冲击的瞬时电压没有太大关系。事实上，运行中的污秽绝缘子一般处于一种放电的复合的平衡状态，当线路遭受某种外界触发因素（如雷击）而打破平衡时，则会发生闪络，以致跳闸。

2 雷电污闪的发生

中华人民共和困电力部（原能源部）于1991-03-18发布，1991-09-0l实施的《电业安全操作规程》（电力线路部分）第4l页关于“一串中允许零值绝缘子片数”有如表1所示规定。

表1 一串中允许零值绝缘子片数

该线路零值绝缘子的数目之多已经严重威胁了线路的安全运行，一旦这时有过电压来袭，很容易导致成串绝缘子污闪，严重时会引起全线跳闸，必须引起足够的重视。

不过一度叫人不解的是，从问题线路上换下来的绝缘子耐压的情况都比较好。因此人们将从线路上更换下来的零值绝缘子送到专门的研究机构，对这些绝缘子进行了深入的研究，出现得到了一些“奇怪”的现象：

①在本身干燥的绝缘子进行试验，结果显示耐压情况良好；②喷水之后再进行耐压试验：结果显示耐压情况变化不大；③将水擦拭后再进行耐压试验：结果显示击穿电压急速的下降，耐压的能力也大幅的降低；④用柠檬酸水再次对绝缘子进行清洗，进行耐压性试验：结果显示击穿电压又恢复到正常，耐压能力又回到了很高的数值。这叫人感到很奇怪，为什么喷水试验时绝缘子的耐压能力并没有太大的变化，而用抹布将水擦干后才有很大的降低？最后用酸水清洗后没有擦干的绝缘子为什么耐压又上回来了呢?

经过深入的研究，研究人员发现：是由于其表面形成了一层可以导电的水膜才导致了绝缘子容易被击穿。①在喷水时，其表面只有一些独立的小水珠，还没有连成一片。②在用抹布进行擦拭以后，水并没有被完全的擦干，绝缘子实际上表面仍然处在潮湿状态，只是这样会将绝缘子的表面水汽连接成为水膜。由于绝缘子的表面有一些污渍，一些导电离子会出现在表面，水膜就成为了导电的通道。③用酸水洗，绝缘子表面的导电离子得到了溶解了，污垢被清除了，即使潮湿，但耐压值不会受到影响。上述的几个简单的试验很形象的解释了为什么毛毛雨和大雾天气容易发生污闪，这是因为这样的天气更容易形成水膜而导电。

3 对于输电线路雷电污闪的防范措施

3.1 防雷

（1）安装避雷线、耦合地线、避雷针

安装避雷线、避雷针，的意义相当于给输电线路撑起一把防雷的伞。减少杆塔接地电阻存在困难时，可以在导线下方架设一条接地线，耦合地线既强化强了避雷线对导线的耦合，又具有分流作用。目前，有单位在线路上加避雷针，增强了线路的引雷效率。目前国内已开始在避雷线上隔一定距离安装水平侧针来减少线路的雷电绕击事故。其基本出发点是以期通过侧针对雷电的吸引作用来减少雷击导线的概率。不过从物理的角度出发，若侧针过短，侧针强烈的电晕产生的电荷“笼罩”在避雷线和侧针附近，从避雷线产生的迎面先导受到抑制，不过导线上的迎面先导基本保持了不变，这变相的“增强”了导线上的迎面先导，反而引起了线路雷电绕击概率的增大。所以，避雷线上安装的水平侧针必须要足够的长，避免引起相反的作用。

（2）提高线路本体的耐雷水平

应加设线路绝缘瓷瓶，或根据地区特性调爬调距，从而提高线路的耐雷水平。但线路耐雷水平的提升必须与发变电站防雷工作相配合，不可随意调整，一般情况下，35kV的线路增加三四片绝缘瓷瓶，110kV的线路增加七八片绝缘瓷瓶。如果在设计时未考虑绝缘瓷瓶的设置数量，在调爬调距时导线弧垂则可能发生变化，进而增加了调整弧垂的费用和相关工作人员的工作量。

（3）安装接闪器

目前，新型的线路接闪器（比如星河综合防雷系统）不断出现，其结合了现有的防雷手段和经验，基于反击、绕击和感应的不同机理，可有针对性地解决这几种问题。基于雷击对输电线路杆塔的影响效果，建立了全线路、全方位、立体化的综合防雷体系。综合防雷体系全面总结了当前各种线路防雷设备的技术特点，创新性地研制开发了防直击雷接闪器、纳米磁阻流器等新产品，更全面、更科学地保护了输电线路，大大提升了输电线路雷电防护的可靠性。其中，电力输电线路雷电接闪器、线路纳米磁阻流器等具有可靠性高、维护简单的特点，是线路防雷的新产品，丰富了综合防雷体系的防护手段。大量的实验改进有效增强了电力高压传输通道的雷电防护能力，进而完善了现有的雷电防护设备。线路综合防雷体系包括控制系统防雷体系、通信系统防雷体系、防直击雷接闪器、纳米磁阻流器、多级防浪涌避雷器。该体系具有以下四个特点：①最大限度地发挥了线路原有的避雷作用。雷电防护系统并未取代现有的雷电防护设备和装置，而是完善了现有的雷电防护设备和装置。②实现了系统融合。通过系统设计与优化配置，解决了新系统与既有防雷设备的系统融合问题。③不断创新的防雷思想。用“场”和“波”的思维取代了原有输电线路防雷电的“线”和“路”的思维。④全新的线路防雷整治系统带来了全新的工程理念。该系统实现了“非接入，不在线”，即接闪器主要用于塔顶电位的降低，其架设于杆塔顶端，与输电线路完全隔离，无需接入输电线路，因此，不会对输电线路造成任何影响，从而提升了带电作业的效率；该系统可靠性高，免维护、检测，大大减少了输电线路维护人员的工作量，深受线路工作人员的欢迎；该系统设计灵活、组合模式多样、性价比高、综合成本低，且具有独特的价格、价值优势。

3.2 防污闪

（1）喷涂疏水性涂料（RTV）

RTV防污闪疏水涂料，是一类新型的疏水性涂料。此涂料可以用喷、刷等方法，覆涂在绝缘子的表面上，进而形成一种无色的透明胶膜，胶膜会覆盖整个的绝缘子的表面，阻挡了瓷瓶与污秽接触的可能。在污渍接触到绝缘子的表面时，实际上首先接触的是RTV防污涂层。涂层的特性实际上就变成了绝缘子的表面特性。因为RTV防污闪涂料的疏水性特点，所以在露珠或雨水接触到涂层的表面时，就会自动的变为水珠滚落，或者一颗颗地散落在涂层的表面上，难以形成连续的膜，阻止了泄漏电流或者局部电弧的可能，这样就可以大大地提升绝缘子的污闪电压。此外，并在绝缘子1/3、2/3位置增加硅橡胶，以此增加爬距，可以更好的防止污闪发生。

图1 增加绝缘子的爬距

（2）增加绝缘子片数

现在运行于线路中的大部分都是悬式绝缘子，全部更换高质量的是不可能的，成本过高。我们要根据实际情况进行状态加强。根据我们多年的电力系统的运行很设计经验，增长泄漏比距也是是防止污闪的可行措施。增加绝缘子片数可以增加爬电距离，提高泄漏比距，以达到加强主绝缘的目的。

我们根据实际情况进行状态加强，首先要了解杆塔头部尺寸。例如采用增加绝缘子片数的办法，串长增加后，如果横担长度比较短，带电体至塔身或电杆的距离将成为最小空气问隙的控制条件；增大绝缘子片数还受塔型窗口和拉线控制；另外选择硅橡胶合成绝缘子串时，因为重量较轻会增大风偏角；更换不同类型绝缘子时，空气间隙及风偏角都会改变；在有些情况下，有人认为长棒型绝缘子不适用了悬垂串，因为其同等串长情况F的耐受电压偏低，所要求的串长要增大，这也涉及到杆塔头部尺寸的问题。在实际情况中，不能满足水平档距、垂直档距、最大档距同时达到最大值，仅凭主观判断是否可以进行状态加强是不准确的，必须经过对塔头尺寸的验算，在条件允许的情况下进行状态加强。

4 结语

本文对输电线路雷电污闪做了简要阐述，并用前人的实验阐述了雷电污闪的原理，随后给出了解决措施，在防雷的时候可以安装避雷线、耦合地线、避雷针，提高线路本身的绝缘水平，安装接闪器；防污闪时可以喷涂疏水性涂料（RTV）以及增加绝缘子片数。这样可以使输电线路雷电污闪发生的概率降到最低，减少跳闸对于国家和人民的损失。

[1]王华.输变电设备污闪分析及预防措施[J].内蒙古科技与经济，2014（11）：56～57.

[2]张红黎.高压输变电设备污闪防范措施[J].山东电力技术，2015（6）：23～24.

[3]黄文武，文习山，胡广生，等.人工污秽绝缘子工频下叠加雷电冲击的闪络特性研究[J].高压电器，2015，41（1）：24～28.

TM862

A

1004-7344（2016）31-0106-02

2016-10-17

牟廷刚（1968-），男，助理工程师，本科，主要从事输电线路管理等相关工作。