輸變電設備污閃問題的探討

　　自20世紀90年代以來，我國輸變電設備防污閃工作取得了很大進展。各地不同程度地調(diào)整了輸變電設備的爬電距離，相繼繪制完成了電力系統(tǒng)污區(qū)分布圖并得到執(zhí)行，全國防污閃工作逐漸步人了規(guī)范化的軌道。正是由于這些工作的開展，才使得我國在多次周期性的污閃事故中未造成重大經(jīng)濟損失和社會影響。但是，我國防污閃工作未能達到完全杜絕大面積污閃事故的發(fā)生，其根本原因何在?如何才能防止和杜絕大面積污閃事故的發(fā)生?值得大家探討。

　　1大面積污閃事故的主要特點和原因

　　自20世紀90年代以來，東北、西北、華北、華中、華東和華南都相繼發(fā)生過大面積污閃事故，其主要特點和原因可歸納為部分線路絕緣配置偏低、天氣惡劣、大環(huán)境污染降低了外絕緣強度、清掃質(zhì)量不高。不同時間和地點發(fā)生污閃的設備也有很大差別。如1990年華北大面積污閃事故，輸電線路主要發(fā)生在懸垂串上。變電設備故障多發(fā)生在母線、隔離開關、阻波器等支柱絕緣子上，或未涂RTV和未安裝增爬裙或未及時進行水沖洗的設備上。2001年大面積污閃事故中遼沈地區(qū)主要集中在I-Ⅱ級污區(qū)；華北、河南主要分布在Ⅱ-Ⅲ級污區(qū)；京津唐、河北、河南和遼寧電網(wǎng)凡全線使用復合絕緣子的線路幾乎都沒有發(fā)生污閃。線路污閃與1990年華北大面積污閃比較耐張串較多。變電設備的污閃主要發(fā)生在支柱絕緣子上(占閃絡總數(shù)的78.0％)特別是重污區(qū)雙聯(lián)支柱絕緣子。

　　2問題的提出

　　2．1清掃的局限性

　　隨著城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設和改造、三峽工程、西電東送以及全國跨地域電網(wǎng)的建設，必須正視這樣的事實，對目前運行線路每年進行清掃越來越困難，對于穿越山區(qū)線路，特別是500kV線路更是如此。問題是現(xiàn)行標準GB／T16434-1996、JB／T5895-1991和GB5582-1993對污穢等級的劃分和外絕緣選擇皆是建立在清掃的基礎上。雖然清掃是絕緣子串恢復絕緣強度最有效的防污閃措施，但是客觀事實要求不應再將污絕緣設計建立在清掃的基礎上，尤其是新建或待建的工程。

　　2.2原污區(qū)分布圖存在的問題

　　現(xiàn)行污區(qū)分布圖中劃分污級的鹽密是指由普通懸式絕緣子XP-70(X-4.5)及XP-160型所組成的懸垂串上的測得值。我國現(xiàn)運行線路已使用了玻璃絕緣子約4500萬只(其中，南京國產(chǎn)線生產(chǎn)了900萬片)、復合絕緣子約400萬支。不同材質(zhì)和型式的絕緣子自然積污特性與XP-70和XP-160不同，串型結(jié)構(gòu)不同其積污特性也不同，且無系統(tǒng)的研究，這顯然會對污級的確定產(chǎn)生較大偏差。另外，所測的鹽密值大多是運行1年的最大鹽密。以上問題可能會導致實際絕緣配置往往不到位。在今后的防污管理工作中，必須從根本上調(diào)整鹽密測量和污穢等級的劃分方法，重新制定污區(qū)分布圖的繪制原則。

　　2．3污閃的主要原因

　　現(xiàn)今使用的絕緣子污耐壓基礎數(shù)據(jù)是從短串的污穢試驗得到的，由于人工污穢電壓閃絡梯度與絕緣子串長呈不嚴格的線性關系。因此，以污耐壓法進行污穢設計時，由短串結(jié)果推算至長串會帶來很大偏差。長串試驗結(jié)果表明，單片污耐壓值低于由短串所確定值的40％。不同型式瓷、玻璃絕緣子的耐污穢特性并不隨爬電距離的增加而成線性改善。對傘型不佳的絕緣子，雖爬電距離增加較大，但污耐壓并未明顯提高，有的反而降低。雖然爬電距離增加較大,但局部爬電距離在污穢和受潮2個條件作用下易被空氣間隙放電短路，這充分說明爬電距離的有效性對污耐壓的影響很大。GB／T16434--1996附錄D和JB／T5895-1991第6條皆明確指出在利用爬電比距法來進行污穢絕緣設計時一定要考慮爬電距離有效系數(shù)。國內(nèi)至今尚未系統(tǒng)研究爬電距離的有效性。以上這些原因無疑會導致污穢絕緣配置偏低或裕度偏小。

　　3解決污閃問題的思路

　　解決污閃問題主要是重新認識污穢絕緣設計。

　　3．1按爬電比距確定絕緣子串片數(shù)所存在的問題.

　　目前，各國均按污穢水平劃分污級，并規(guī)定各污級對應的爬電比距，僅前蘇聯(lián)和我國按爬電比距的方法確定絕緣子串片數(shù)。前蘇聯(lián)與我國的設計又不同，不僅系統(tǒng)地考慮了爬電比距有效系數(shù)(一般取1.1-1.2)，還規(guī)定了不同污穢等級下50％人工污穢耐受電壓值，即220kV及以下電壓等級為對應額定電壓值，330kV和500kV分別規(guī)定為315kV和410kV，僅按GB／T16434-1996來進行外絕緣設計，與前蘇聯(lián)相比無疑偏低。

　　3.2按污耐壓確定絕緣子串片數(shù)所存在的問題

　　美國、日本和我國武漢高壓研究所等主要是以污耐壓進行外絕緣設計，污耐壓皆以長串真型試驗來確定。不同國家污穢絕緣設計原則相同，僅是設計參數(shù)取值不同。

　　由文獻[1]知，絕緣子串片數(shù)N為污穢設計目標電壓值UΦmax與單片絕緣子最大耐受電壓Umax的比值，而單片絕緣子最大耐受電壓Umax是σ、k的函數(shù)，σ、k越大，Umax越小，N越小，反之N越大。σ、k取定值后，按系統(tǒng)重要性考慮的修正系數(shù)k1，越大，N越大，即絕緣子串的污穢裕度越大。σ值一般由50％人工污穢耐受電壓試驗確定。由表1可知，不同國家污穢絕緣設計參數(shù)取值不同。σ值不同主要是由不同污穢試驗室等價性造成，而k值主要由線路設計閃絡概率戶值確定。若單串閃絡概率戶取值偏高，無疑k偏低，Umax偏高；若k1取值偏低，則UΦmax偏低，若p和k1值同時偏低，則N偏低。而我國p、k1取值相對前蘇聯(lián)、美國和日本而言皆偏低，可見N值較小，絕緣子串的絕緣配置偏低，或者說裕度偏小。隨著大環(huán)境的污染，若污穢等級從I級(0.025mg／平方厘米)發(fā)展到Ⅲ級(0.1mg／平方厘米)，不同型式絕緣子的Umax值下降幅度可達32.2％-44.0％。XP-160型絕緣子長串真型試驗結(jié)果表明，I級(0.03mg／平方厘米)Umax值(11.81kV)相對于Ⅲ級(0.1mg／平方厘米)Umax值(8.36kV)下降幅度為29.2％，無疑絕緣子串片數(shù)相應會增加31.1％-22.7％或34.2％，受桿塔高度限制，必然無法調(diào)爬，應在設計基建時將裕度留給運行部門。