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输电线路绝缘子防污闪技术研究及预防措施

时间:2016-04-20 18:03来源:网络转载 作者:网络搜集 点击:
摘 要:近年来,我国电网进入了快速建设阶段,输电线路作为电网中非常重要的组成部分,其在运行过程中受自然环境影响较大。污闪现象的发生轻者容易造成停电,对人们的正常用电造成影响,重者会引发安全事故,对人们的生命财产安全造成威胁。该文先分析了输电

   摘 要:近年来,我国电网进入了快速建设阶段,输电线路作为电网中非常重要的组成部分,其在运行过程中受自然环境影响较大。污闪现象的发生轻者容易造成停电,对人们的正常用电造成影响,重者会引发安全事故,对人们的生命财产安全造成威胁。该文先分析了输电线路污闪的原因,然后介绍了污秽检测方法,最后对防污闪的有效措施进行了总结分析。 
  关键词:输电线路 绝缘子 防污闪技术 预防措施 
  中图分类号:TM21 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)11(c)-0102-03
  目前,我国对电能的需求量急剧上升,也对电能质量提出了更高的标准。输电线路绝缘子可靠的运行是要在大气过电压、内部过电压和长期运行电压下才能实现。然而随着市场经济的增长和社会工业化进程的加快,大气污染、雾霾等环境问题的渐渐突出,导致污闪事故的发生率呈上升趋势,线路绝缘子污闪事故时有发生。据相关人员统计,目前在电网事故次数总数中,由污秽而引起的绝缘闪络事故的发生次数已占第二位,仅仅次于雷害事故,但是污闪事故导致的损失却是雷害事故的10倍左右[1],对电力系统供电的可靠性产生了严重影响,也造成了巨大的经济损失。因此,分析和了解影响绝缘子污闪放电的因素,寻求防闪污的技术,采取行之有效的污闪预防措施,对于现阶段我国电力事业正处于快速发展的新时期来说,最大限度地减少污闪事故的发生具有十分重要的意义。 
  1 绝缘子的基本作用及绝缘子污闪形成的主要因素 
  绝缘子是高压输电线路中的一种绝缘控件,在架空的输电线路中发挥着重要的绝缘作用的同时,还有支撑导线和防止电流回流的作用,大部分绝缘子由电瓷、玻璃等硅酸盐材料制成[2]。而污闪导致绝缘子的绝缘水平降低,严重时会严重影响绝缘子的绝缘作用,造成电流回流、电线的降容抗作用受到影响,就会导致电流损失增加,如果发生某些特殊状况,如遭到雷击,导致线路跳闸等严重的影响,如表1所示。 
  2 污闪机理分析及监测特征量的选择 
  2.1 污闪机理分析及过程 
  变电站和输电线路的绝缘子一直处在户外,就会不可避免地会受到污染,当处于干燥条件下,由于这些污秽尘埃的电阻很大,对绝缘子的可靠运行不会产生危险;但是当空气湿度大的条件下,这些污秽尘埃将被湿润,在外加电压作用下,污秽表面电导和泄漏电流将大大增加,进而可能造成绝缘子的表面发生全面闪络。 
  据研究发现,绝缘子污秽表面被润湿发生闪络现象己不再是一种简单的空气间隙击穿,而是一种与电、热、化学因素等相关的污秽表面气体电离以及局部电弧发生、发展的复杂过程[3]。绝缘子污秽闪络的产生和发展通常取决于以下4个阶段:(1)绝缘子表面的染污过程;(2)绝缘子表面污层湿润过程;(3)干燥带形成和局部电弧发展过程;(4)局部电弧发展贯穿两极过程。 
  2.2 表面污秽绝缘子运行状态的特征量选择及应用 
  对表征污秽绝缘子运行状态的特征量进行研究,目的是确定绝缘子污秽程度的大小,定量地划分污秽水平,为设计和运行维护提供可靠的根据。国际大电网会议(CIGRE)推荐了5种表示污秽度的方法,分别为等值盐密法(ESDD)、污闪梯度法、脉冲计数法、最大泄漏电流法(即Ih法)和电导率法。 
  作为表征污秽绝缘子运行状态的特征量之一,等值盐密法被不少国家所采用,在我国的国家标准中也推荐使用该方法。随着对污秽绝缘子表面沿面放电的进一步了解,东北地区电网最先采用了等值盐密的现场测量工作,这为后来进行污秽等级划分工作奠定了基础[4]。最近几年来,许多国内外研究者对等值附盐密度预测的理论和方法进行了大量的研究,主要采用的方法有量纲分析法、多元统计线性回归分析法、神经网络法,支持向量机法等。在防污闪监测系统设计中,采用的是泄漏电流测量法,把最大泄漏电流和泄漏电流的脉冲频次作为监测的参数。在实际工作中,最高泄漏电流以Ih表示,指的是在一定时间内,在工作电压长期作用下,试验品或实际绝缘子上所记录到的最高峰值泄漏电流。 
  防污闪技术管理工作包含盐密和灰密的测定;污秽等级的划分、污区分布图的绘制;合理配置电瓷外绝缘的爬距,针对污秽区严重的线路外绝缘配置该有足够的爬电比距,同时留有一定的裕度。尤其要注意在线路设计审图时提出的建议,以便准确地进行绝缘配置。采用防污涂料,与别的国家相比,中国合成绝缘子的使用具有鲜明的特点,就是在各类污秽地区各个电压等级大规模地使用合成绝缘子。我国电力部门选择使用合成绝缘子的首要原因是优质的耐污闪和湿闪性能,因此所有挂网的合成绝缘子都是选择硅橡胶材质的合成绝缘子,同时主要运行于各类污秽地方,尤其是在某些污闪事故频繁发生的地区。还包含控制污源;加强绝缘子的选型和质量监督;健全机构设置、明确责任和建立技术档案管理等。 
  3 绝缘子防污闪措施的总结分析 
  通过对输电线路污闪成因及造成的危害分析,务必加强对污闪的预防与治理,减少污闪造成的损失,为居民们提供一个安全可靠的用电环境。污秽、潮湿及作用电压是导致绝缘子发生污秽闪络的3个决定性因素,防污闪也就是从这三方面采取有效措施来抑制或阻止污闪形成过程的任一阶段的发生。与此同时,污闪的防治工作也不是马上就能解决的,在我国现阶段环境问题日渐严峻的情况下,绝缘子表面发生污染是无法避免的,有关输电线路污闪防治的措施通常包含调整设备爬距、清扫设备、加强巡视检查、定期更换老化绝缘子等[5]。(如表2所示) 
  上述这些防污闪的措施在实际运行中都在某种程度上起到了减小污闪事故发生的概率、提升电网运行可靠性的作用,但是防污的效果还是不太理想。主要是由于从根本上来说这些措施都属于被动的预防,不能掌控主动权,这样会造成人力、财力和物力的大量损失,如果出现严重问题得不到及时处理进而导致污闪事故无法避免的后果。 
  当前,有效避免污闪事故发生的措施有定期更换绝缘子提高线路的绝缘水平,例如大部分配电线路绝缘子选用的型号为P-15,考虑到防雷方面的问题,要有选择性地将P- 15型绝缘子换成P-20型的。还有就是选择耐污性能好的复合绝缘子[6],合理地选择使用均压环,最好采用对接式铝合金均压环。因为对接式均压环的螺栓连接处的卡环材料加厚,结构强度增强,有定位槽可以方便地卡住复合绝缘子端部的金具。 
  新型自我清洁辅助工具的研发也起到了防污闪发生的作用,在绝缘子上安装配置一些新型的辅助工具,这些辅助工具具有清洁能力。比如近期新研发的绝缘子风力清扫环就是其中一种新型的清扫绝缘子工具。 
  4 结语 
  采用先进精准的测量设备加上科学的检测手段,对绝缘子进行密切的监测和跟踪。该文就线路绝缘子污闪的因素、污秽度检测手段等进行了总结概括与分析,并提出了相应的防范措施。绝缘子防污闪工作是一项长期复杂且艰巨的系统工作,结合工业环境的改变、输电线路所在地区的大气污秽程度和污秽性质,正确地划分污秽区,找到问题所在,科学规范管理,措施做到落实,把污闪跳闸率降到最低,最终目的是保证电网安全运行。 
  参考文献 
  [1] 帅海燕.输电线路污闪运行风险评估及相关技术研究[D].武汉:武汉大学,2010. 
  [2] 严顺.关于输电线路绝缘子防污闪的分析研究[J].科技风,2011(7):10. 
  [3] 王玉涛.浅谈绝缘子防污闪技术[J].科技资讯,2012(13): 
  122. 
  [4] 宿志一,李庆峰.我国电网防污闪措施的回顾和总结[J].2010,34(12):124-130. 
  [5] 宋云海.基于表面电导的绝缘子积污在线监测系统[D].广州:华南理工大学,2011. 
  [6] 陆敏杰.合成绝缘子污闪原因分析及其对策[D].北京:华北电力大学,2009.

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