核电站室外高压电气设备防污闪措施及改进

王一凡 张剑泉 纪明月

摘要：核电站室外高压电气设备受环境因素影响，容易出现污染问题，进而引发放电故障，影响设备的稳定运行。本文结合某核电站具体案例，分析了室外高压电气设备污闪放电问题，找到了问题的根本原因，在此基础上提出了有效的改造措施且得到了较好的应用。

关键词：核电站;高压电气设备;防污闪;爬电比距

一、引言

对于高压电气设备而言，其所在系统绝缘之间的配合对其绝缘水平具有非常重要的影响[1]。核电站室外高压电气设备由于长期在室外运行，因此容易受到污染物的影响，不同地理位置和区域其污染条件存在一定的差异，在设置室外高压电气设备的绝缘水平时，必须要参考该区域的污染条件[2]。某核电站室外高压电气设备在工作过程中已经发生污闪爬电问题。为了保护设备和用电安全，有必要采取有效措施来避免室外高压电气设备发生污闪现象。

二、某核电站室外高压电气设备运行状态

某核电站的500kV开关站正式运行以来，某线路出口经常发生由于支柱绝缘子污秽导致的爬电问题。

三、核电站附近环境污秽等级划分及设备爬电比距校核

（一）污秽等级划分

本文所述的核电站与海洋毗邻，因此容易受到海水的污染。受季节性气候的影响，核电站所在地区在每年的春夏季节特别潮湿，根据有关数据表明，湿度最大的时候为100%。而在夏秋交替的季节，台风和暴雨较多，在冬季则相对比较干早。由于本地区特殊气候环境影响，核电站室外电气设备非常容易遭受盐雾侵袭。相关部门对本地区盐密度进行了检测，发现本地区的盐密度超过了0.1～0.25mg/cm。综合考虑本地区的特殊气候环境，在这对室外电气设备进行绝缘设计时，生产厂家均按照三级污秽等级在设计相关技术参数的。

为了更好地防范室外电气设备污闪放电问题，根据有关污秽等级划分原则，对本文所述核电站附近环境的污秽等级进行了划分，根据划分评定的结果，发现本地区的污秽等级应该根据四级进行划分。

（二）现场设备爬电比距校核

根据相关技术标准和设计要求，如果是四级污秽地区，那么室外高压电气设备外绝缘爬电比距不得低于3.lcm/kV o而之前我国相关部门发布的文件则更加严格，根据文件规定，四级污秽地区其爬电比距不得低于3.5cm/kV o鉴于核电站的重要性和本地区气候环境的恶劣性，为了确保核电站室外高压电气设备的高可靠性，实际选用的外绝缘爬电比距应该不得低于3.5cm/kV o针对本核电站部分室外高压电气设备的爬电比距进行了测量，发现存在很多个设备无法达到上述要求值，对于外绝缘爬电比距低于3.1cm/kV的设备，在运行过程中经常出现污闪放电问题。

四、防污闪改进措施及效果验证

（一）对部分设备进行增爬改造

对设备绝缘效果产生重要影响的因素主要有三个，分别为湿度、电压值和污秽情况[3]大量的实践经验表明，优化电场分布、增加爬电比距、防止设备表面出现污秽等都是非常有效的防污闪措施。

综合上述的分析并结合本地区的具体情况，适当提升爬电比距是非常重要的改进措施。本核电站支柱绝缘子爬电比距低于3.5cm/kV的数量相对较少，可以结合具体情况在这些支柱绝缘子上增加设置一节支柱绝缘子，通过这样的改进措施基本可以将其爬电比距提升至要求的数值。并且通过增加一节支柱绝缘子的改造方案的成本也不高，通过较低的成本投入可以大幅度提升电气设备运行的可靠性，为电站创造更多的经济效益。但是实际情况下，受其他因素的影响，通过简单的增加一节支柱绝缘子的方案不一定行得通。此时可以在原有的支柱绝缘子的基础上，增加设置部分硅橡胶增爬裙，通过这样的措施同样能够提升爬电比距。另外，合理安置均压装置能够实现电瓷设备沿面电场分布的优化，确保电压应力的均匀性，防止出现爬电或者电晕等问题。针对安置均压装置和不安置均压装置两种情况下的电场分布情况进行了分析，结果发现，在采用了均压装置后，其电场强度的最大值由之前的345kV/m减小到了240kV/m，降低的幅度达到了近30%，效果非常显著。

根据增加设置部分硅橡胶增爬裙的方案，对核电站某500kV线路阻波器支柱绝缘子进行了改造。充分考虑具体情况，在爬电比距低于3.5cm/kV的支柱绝缘子上分别增加装设了4片增爬伞裙，对于每相支柱绝缘子则总共增加装设了4片增爬伞裙。根据以上措施进行改造后，对应的爬电比距得到显著的提升，由之前的3cm/kV提升至3.58cm/kV。

设备改造效果检验：改造完成后设备继续运行4年，在此期间改造的支柱绝缘子防污性能优异，设备的放电电晕现象得到明显改善，且从未出现由于污秽导致的放电引起的停电问题。整体而言，改造效果良好，达到了期望的目的。

（二）定期清洁设备

本地区每年都有一段时间雨水较少，此时设备的自清洁能力相对较弱，如果此时遇到不良的气候，周围环境污染等级恶化，有可能导致室外高压电气设备出现污闪放电问题。所以，当雨水较少的时，需要安排专门的人员对高压电气设备表面污染物进行及时清理，通过这种措施能够显著提升防污闪效果。为了进一步做好防污工作，确保万无一失，对于改造后的设备同样需要对其进行定期清理。

（三）室外高压电气设备外绝缘喷涂PRTV防污闪涂料

室外高压电气设备外绝缘用持久性就地成型防污闪涂料（PRTV）是一种新型电气功能材料，专为电网及各发、输、用电客户持久彻底地消除设备污闪隐患而设计;PRTV的投入使用，为电瓷设备持久性反污提供了一种新的技术措施，产品性能达到并超过热硫化硅橡胶的技术指标，其设计使用寿命为20年。在核电站室外高压电气设备上使用PRTV后，形成以瓷（或玻璃）为骨架的复合绝缘子，是提高设备外绝缘的一种可靠配置方案。污秽条件下运行核电站室外高压电气设备外绝缘防污能力大大提高，预防了闪络，提高设备的外绝缘水平，同时绝缘子维护年限也有了大幅提高，可达20年（PRTV使用寿命为20年）。

五、结束语

通常而言核电站均建在比较偏僻的区域，这些区域往往环境比较恶劣，导致可能在室外高压电气设备容易遭受环境的污染，继而引发放电问题，严重威胁电路的正常稳定运行。实践表明，通過优化电场分布、增加爬电比距、防止设备表面出现污秽等措施能够有效提升设备的防污闪能力。

参考文献：

[1]谢禄钢，谢禄宝.防止污闪事故的对策探讨[J].科技信息，2011（26）：334.

[2]蒋宁.污闪对户外电力高压设备的影响及预防措施[J].商品与质量，2018（37）：162，166.

作者简介：王一凡（1995-），男，助理工程师，本科，主要从事核电厂电气高压维修工作。