沿海变电站屋外配电装置污闪原因分析及防范措施

　　摘要：地处福建东南沿海，经济、工业较为发达的厦门、泉州、莆田地区，一是工业污染加重，大气环境不断恶化，二是空气潮湿、盐分重，对屋外配电设备的运行构成严重威胁，本文阐述了变电站屋外配电装置污闪发生原因、危害及防范措施。
　　关键词：沿海,屋外,配电装置,污闪
　　1 引言
　　随着我国经济的迅速发展，大气环境不断恶化、降水酸化日趋严重。大气环境的污染主要来自于废气的排放：一类是贫困污染，包括低效燃烧，森林破坏等造成的空气污染；二类是现代化污染，即工厂、汽车大量使用矿物燃料排放的SO2、NOx、铅、臭氧的污染和对地区酸化的影响；三类是温室气体的排放，尤其是CO2排放引起的全球气候变暖。对于电力发展，关心的是前两者，即所谓的地区环境污染。据IEA预计，尽管采用除尘、脱硫等技术，但CO2、SO2以及粉尘等污秽物的排放量仍将很大，如全世界CO2排放量到2030年将达到381.6Mt，比2000年增加68.6%。2002年，我国废气中SO2排放量1927万吨，仅比上年减少1.1%。烟尘排放量1013万吨，仅比上年减少5.4%。这使得运行中的绝缘子表面污染随之加剧，在复杂的气象条件下(雾、露、毛毛雨及酸性湿沉降等)下绝缘子的电气强度将显著下降，常因污秽绝缘子串闪络而导致大面积、长时间停电事故。同时尘土污秽、盐碱污秽、海水盐雾和鸟粪污秽等自然污秽也是导致绝缘子污闪的因素。
　　在污闪、湿闪、冰闪、雷闪、操作闪络等几种闪络中对电力系统危害最大的是污闪，虽然雷闪占外绝缘闪络次数的第一位，但污闪的损失却是雷害的近10倍。因此长期以来，变电站屋外配电装置外绝缘污闪一直困扰着电力系统，对设备、电网的安全构成严重威胁。如何防止和减小屋外配电装置的污闪，降低变电设备污闪率成为解决生产实际的一大课题；污秽问题也已经成为决定超高压和特高压输电线路绝缘水平、抑制电力系统发展的重要因素之一，污秽条件下的电气绝缘问题也日益突出。数十年来，国内外科技工作者一直致力于污闪事故预防工作的研究，通过研究污秽绝缘子的闪络机理、闪络特性，建立污秽闪络模型，确立绝缘子污秽等级的划分方法，得出了许多有价值的理论和经验，应用于工程实际中，促进了电力行业的发展。电力系统也投入了大量资金用于改善防范变电站屋外配电装置外绝缘污闪问题，通过现场和厂家的大量试验和实践，取得一定的进展和得到一些行之有效的措施和方法。
　　2污闪的发生原因及其危害
　　2．1近年福建片区部分污闪事故
　　厦门、泉州、莆田地处东南沿海，随着改革开放的深入发展，外资的投入逐年增加，经济、工业较为发达，但环境不断恶化，工业污染加重，造成配电设备特别是绝缘子和瓷瓶上的灰尘或污垢日益加重；同时由于地处沿海，空气中盐分含量大，气候潮湿，据厦门专业气象台有关资料统计，雾天占全年的三分之一，海面的雾气极易粘附在瓷瓶上，致使瓷瓶绝缘性能大大降低，引起污闪。污闪事故虽不及雷害频繁，但一旦发生，停电时间长、范围大、损失电量大，检修恢复时间长。
　　因污闪造成跳闸停电事故的事情已是屡见不鲜，就2003年至2005年期间，福建省电力有限公司系统内就因污闪引起跳闸事故，2003年12月31日泉州惠炼I回因空气中盐分含量过大而在雾天闪络造成线路跳闸。2005年1月28日，泉州电业局220kV山峰变电站发生站内110kV支柱绝缘子污闪事故，两次污闪虽未造成供电损失，但对电网防污闪问题发出了警示。
　　2001年1月，2005年9月，莆田电业局220kV笏石变电站曾先后发生了两起变电站内大面积外绝缘在大雾天气下严重的污秽爬电现象。当机立断，通过倒电或采取转供负荷的方式，逐个间隔地毯式轮换停电进行清扫、擦洗，参战人员轮换上班，工作不间断地进行，经过多部门多班组一百多人参与，连续作战半个月，才得以平息，因为处理及时有效地防止污闪的扩大化，避免了因污闪造成跳闸事故。
　　2005年3月，厦门电业局220kV东渡变电站曾先后发生了两起变电站内大面积外绝缘在细雨浓雾天气下发生严重的污闪现象。在污闪现象之初，即通过倒电或采取转供负荷的方式，逐个间隔地毯式轮换停电进行清扫、擦洗，后因处理及时，避免了污闪的扩大化。
　　500kV晋江变在2006年3、4月间发生了3次隔离开关支柱瓷瓶和悬式绝缘子污闪爬电现象，但没有造成设备跳闸。
　　2.2污秽闪络发生原理
　　污闪，是指输变电设备表面受到固体的、液体的和气体的导电物质的污染，在遇到雾、露、毛毛雨等湿润作用，使污层电导增大、泄漏电流增加产生局部放电，在运行电压下输变电设备表面的局部电弧发展成为完全闪络。这种闪络的发生不是由于作用电压的升高，而是因为输变电设备表面绝缘能力的降低造成的。
　　污闪早期最让人困惑的是其过分低的闪络电压。比如极不均匀电场下棒-板空气间隙的工频击穿场强一般为5kV/cm(峰值)；5m长的棒-棒空气间隙，其工频击穿场强约为4kV/cm(峰值)；即使10m棒-板空气间隙的工频击穿场强也还有2kV/cm(峰值)。而运行中的输变电设备按所选的系统绝缘水平和碰撞游离的空气放电机理，在运行电压下不可能发生闪络事故。但在实际运行中的输变电设备却还一再发生污闪，说明污闪的确有不同于空气间隙击穿的机理。到目前为止，有关染污绝缘表面的放电机理还没有统一的看法，但大都认为：沿输变电设备湿润污秽表面的闪络现象已不是一种单纯的空气间隙击穿，而是一种与电、热、化学因素有关的污秽表面气体电离以及局部电弧发生、发展的热动力平衡过程。污秽闪络过程必须经过四个阶段，即积污、湿润、出现干区和局部电弧、局部电弧发展至完全闪络。一般认为完成污闪，这四个阶段缺一不可。
　　从20世纪50年代开始，国内外大量学者对污秽闪络模型进行了大量的研究，得出了绝缘子污秽闪络的一系列物理、数学模型，对研究绝缘子污秽闪络过程、机理以及判断污秽绝缘子临界闪络电压提供了依据。早期，在研究交流污闪问题时一般采用直流污闪模型，对交、直流染污放电差异未加区别。实际上对交流模型，由于其特殊的地方使其远远不同于直流污闪。在交流污闪中，当每半周电流两次过零时，交流电弧就会减弱甚至可能熄灭，电弧的强弱作周期变化，所以把它作为稳定的直流电弧是不准确的。在直流污闪条件中，若最大电弧长度达不到临界数值，闪络不会发生；这对于交流污闪同样成立。对直流，最大电弧长度达到临界数值，就一定会完成闪络；而对交流而言除了这个条件外，还必须在电弧发展到临界弧长的过程中满足电弧恢复条件。

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