污闪对户外电力高压设备的影响及预防措施

2021-04-03朱淑梅刘剑秋包秀莲

现代制造技术与装备 2021年10期

朱淑梅刘剑秋包秀莲

（辽宁华隆电力科技股份有限公司，丹东 118303）

所谓污闪，是指电气设备表面通常会覆盖一些污秽物，而这些污秽物一旦被暴露在潮湿的环境中，通过吸收空气中的水分会导致电气设备的绝缘强度降低，且在电场力的作用下出现一种比较强烈的放电现象。近年来，我国多地出现雾霾，部分地区雾霾持续时间长。此外，降雨量不断减少，尤其是秋冬季雨水偏少，导致输变电设备户外绝缘子自洁能力降低，极易诱发污闪。如何应对天气变化对电气设备产生的影响，较少和避免污闪情况的发生，是电力部门需要解决的一个重要课题。目前，电力部门已经将防污闪工作列为重点工作之一，详细部署具体工作要求，宣贯和培训开展防污闪技术手段，且相关工作将根据各地的实际情况逐步实施。

1 我国污闪情况概述

随着工业的发展，大气污染日趋严重，架空线路和变电站的污闪事故越来越多。污闪事故具有明显的季节性[1]。在我国，污染季节一般为初秋至明年初春，东北、西北约200 天，华北约180 天，华东约120 天。在污染季节，绝缘子串表面受到污染，等效盐密度较高。如果不及时清理，潮湿天气会诱发污闪。污闪事故面积大，持续时间长。发生污闪事故时，一般不能通过重合闸快速恢复输电，有时会造成断线事故。因此，在处理污闪事故时，必须更换一批损坏的绝缘子和导线。如果事故处理时间长，停电损失大，大型污闪事故往往属于恶性事故。在一些大城市和工业区，污闪的触发时间已超过雷电。据统计，污闪事故造成的电能损失是雷电事故造成的电能损失的9.3 倍。

污闪事故影响范围大，停电时间长，会造成巨大的能量损失。严重的污闪事故一次可损失千万千瓦时的电量，被称为电力系统的重大恶性事故之一，而由污闪事故引起的停电所造成的间接损失更难估计。比如，2001 年时，辽宁、华北和河南电网发生的重大污闪事故造成了238 次停电，972 次触发34 个变电站，涉及变电站和500 kV 线路，影响十分严重。防污闪涂料在天津电网成功运行20 年，实践证明防污闪涂料是防污闪对策中最经济、最有效的措施。

2 污闪事故的原因及特点

在电气设备的操作过程中，不可避免会有一些污秽物附在表面。在高湿度条件下，这些污秽物通常具有导电性和吸湿性，大大降低了电气设备的绝缘水平[2]。如果表面泄漏电流增大，在工作电压下也可能发生绝缘闪络事故。污染类型主要有自然污染、工业污染以及生活污染等。沿地表的污染事故排放（简称污闪）是在工频工作电压的长期作用下产生的。普通粉尘易被雨水冲走，对绝缘性能影响不大，但工业粉尘粘附在电气设备表面形成薄层，不易被雨水冲走，对绝缘性能影响较大。在干燥条件下，污秽物材料强度高，导电性差，对线路的安全运行危害不大。然而，在雾和雨的潮湿天气中，表面污秽物会吸收水分并形成离子状态。此时，电导率急剧上升，泄漏电流急剧上升。泄漏电流与污秽物的数量、污秽物的导电性、污秽物层的吸湿性和水的导电性有关。当泄漏电流增加时，某些污层较薄的地方或潮湿程度较轻的地方，尤其是直径小的绝缘子钢脚附近电流密度大，局部污秽会发热烘干形成高电阻的干燥带。此干燥带的电压迅速升高，如果空气的耐压强度低于加在干燥带上的电压，则在干燥带上先发生局部放电。此时，电压加在干燥带的其余部分。当电压大于此部分空气的耐压强度时，整个绝缘子发生闪络。当一个绝缘子发生闪络时，绝缘子串上的电压加在其余绝缘子的干燥带上，迫使所有绝缘子快速串联放电形成污闪。

3 污闪对高压电气设备产生的影响

3.1 污闪造成电气表面电流的泄漏

在气候较为潮湿的情况下，电气设备表面所附着的污秽物质容易受潮。其中一些可溶于水的溶解质会被溶解，之后会在电气设备绝缘层表面形成一层导电的膜状物。污秽物中的溶解质对水膜的导电率具有决定作用，而污秽物中不溶于水的物质可以吸附水分。该水膜造成了一个电流通路，导致设备或者电路中的泄漏电流可以流过绝缘层的表面。表面电流的泄漏量又取决于污秽物的量，污秽物堆积越多，电流泄漏越严重。在这种情况下，如果绝缘层表面有较为严重的脏物且受潮严重，再加上绝缘层表面有较小的泄漏距离，会决定污秽物有一个小的电阻，导致污闪放电现象更加强烈。

3.2 污闪导致高压电路绝缘性降低、绝缘子闪络

整个绝缘子串的状态决定了在高压设备中每个绝缘子所担负的电压。在每个绝缘子上的泄漏电流的流过量，既取决于整个绝缘子串在电流泄漏时刻所处的绝缘状态，又取决于该绝缘子本身。这两者之间是一个相互依存、相互影响的关系。如果某个绝缘子出现局部短路情况，原本担负在这个绝缘子上的电压将会被转移到该绝缘子串中另一个绝缘子上。可以说，电压的突发分配就像是一个触发脉冲，有的时候会造成整个绝缘子串被处于一个串联放电状态下。如果所有的绝缘子都被短路，它所泄漏的电流量将取决于绝缘子串污湿层的电阻。电阻过小，电流将会增大，造成整个绝缘子串闪络。

4 污闪影响户外电力高压设备的预防措施

4.1 结合当地实际情况，因地制宜逐步开展

各地因地理位置、气候状况、工业发展程度及城市建设等情况不尽相同，污秽程度也大不一样[3]。各供电部门要结合各自所在的地理位置、气候状况、工业发展程度及城市建设等情况对各自所管辖的供电户外设备产生的影响和自身企业的经济效益开展防污闪治理工作。

污染小的地区指地理位置不优越，人口密度较小，植被覆盖好，距污染源较远，或即使距污染源较近有轻微的污染但是雨水充足，对户外绝缘子冲刷很好，污染对绝缘设各影响微乎其微的地区。这些地区往往发生污闪的可能性很小，一般只要采用防污型绝缘子就不会发生污闪现象，基本不需要治理。

污染大的地区指地理位置优越，人口密度较高，人类活动频繁，植被覆盖差，且距海、沙漠或开阔干地较近，距大中城市近，距污染源较近，或即使距污染源较远但污染源在积污期主导风上，或距离污染源远但绝缘子积污的饱和时间短且雨水较少，对户外绝缘子冲刷不到位，污染对绝缘设备很大。这些地区往往发生污闪的可能性很大，除采用防污型绝缘子外，还要加强污秽情况的测量，根据测量结果决定是否进行防污闪治理，以避免发生污闪现象。

污秽情况的判别除了加强测量外，各地区的污区图也是一个重要且便捷的参考资料。

4.2 排查、汇总

供电单位对照当地新版污区分布图，按照《电气设备外绝缘防污闪技术管理原则》的要求进行设备隐患排查，对设备爬电比距不满足要求、污秽情况比较严重的设备建立台账，按《电气设备外绝缘防污闪技术管理原则》的要求设置盐密和灰密测量点，组织设备防污闪技能培训，加深对设备污闪危害的认识，配置盐密和灰密测试仪器，正确开展盐密、灰密测试及涂料憎水性测试等工作，掌握设备污秽状态，从而为防污闪治理提供有力依据。

4.3 通盘考虑，整体规划，逐步实施

对排查汇总结果进行分析，制定年度治理计划和跨年度实施方案，本着合理安排资金，先对污秽情况特别严重的、在电网中的作用比较重要的进行优先安排治理，再对污秽情况比较严重、供电可靠性要求不是特别高的设备列入治理范围，根据设备污秽发展情况预测下年度污秽发展情况，合理储备污闪治理项目。

4.4 根据设备现状采用最佳的防污闪方法进行治理

对于运行环境差的电气设备若还是用非防污型绝缘子，应尽快安排资金进行更换。更换防污型绝缘子应结合企业经营状况，最好更换为防污型绝缘子，资金受限时也可以分步实施[4]。

虽然需提高防污型绝缘子防污性能，但是污秽特别严重的地区无法完全避免污闪的发生。近些年来，在复合绝缘子的高压线路上发生污闪的情况，在污秽特别严重的地区也时有发生。为了有效防止污闪的发生，要结合设备运行环境提出不同的治理办法。目前，发污闪的手段主要有定期清灰冲洗、喷涂RTV 防污闪涂料和加装防污闪辅助伞裙。

对于污秽情况较重的地区，电气设备绝缘子采用防污型，且是经憎水性试验合格的电气设备绝缘子。建议采用定期清扫绝缘子上的灰尘和用水清洗绝缘子，使其保持清洁，满足其绝缘要求，有效防止污闪的发生。在清灰冲洗的过程中一定要把握尺度，切不可在施工过程中破坏电气设备绝缘子上自带的防污闪材料。这是最经济、省时的一种防污闪手段之一。

对于污秽情况较重的地区，电气设备绝缘子采用的是防污型的。但是，对于使用年限较长或其他原因导致经憎水性试验不合格的电气设备绝缘子，建议喷涂RTV 防污闪涂料。RTV 涂料主要由基胶、溶剂、交联剂、偶联剂以及无机填料等组成，可直接涂、刷或喷在使用对象的表面，具有使用方法简单、固化时间短等特点。RTV 涂料具有憎水性和憎水迁移性特性。

喷涂RTV 涂料施工需要停电，且施工工艺和施工前的准备工作要求严格。施工前需要将绝缘表面清扫干净，且处于干燥状态；零值和低值盘形悬式瓷绝缘子应在施工前予以更换；施工区域的地面及物品要采取临时保护措施。RTV 型防污闪涂料一般要求采用喷涂施工工艺，且施工时间较长，对电力用户影响较大。

喷涂RTV 涂料对施工环境要求较高。严禁在起雾、凝露、降水、降雪等可能导致绝缘子表面受潮的气象条件下进行防污闪涂料施工[5]。此外，不宜在严重扬尘条件下施工，且施工期间的环境温度应在-20 ℃以上。RTV 涂料在运行维护也会出现龟裂、起皮和脱落等现象，在雨、雾、露等气象条件下出现绝缘子表面局部放电情况，出现有蚀损、漏电起痕、树枝状放电或电弧烧伤痕迹。但是，RTV 涂层在其有效期内一般不需清扫或水洗。对运行超过3 年的涂料，每次检修时要检查有无起皮、龟裂、憎水性丧失等现象。如发现上述现象，应及时安排复涂。污闪后的RTV 涂层若无明显损伤，一般可以不重涂。

目前，RTV 涂料的防污闪作用及效果已在各地、各电压等级的运行经验中得到充分证明，是中等及重度污秽地区解决输变电设备防污闪能力不足的重要措施。RTV 涂料防污闪效果好，但造价高，施工环境要求高，工艺要求严格，施工时间相对较长。