架空輸電線路絕緣子防污維護技術研究

張秀峰， 孫 燁， 石 礁， 丁兆岡

(浙江舟山電力局，浙江舟山316021)

0 引言

絕緣子表面污穢物有可溶和不可溶兩部分，可溶部分俗稱鹽，不可溶部分俗稱灰。我國電力系統中對絕緣子污穢程度的表征采用的主要參數是等值附鹽密度(簡稱鹽密)(ESDD)和灰密(NDD)。據統計，目前由于污穢而引起的絕緣子閃絡事故在電力系統總事故中，僅次于雷害而居第二位，但由污閃事故所造成的損失卻是雷害事故的10倍。全國六大電網幾乎都發生過大面積污閃，造成巨大的經濟損失。本文結合國內外對輸電路線絕緣子防污閃的研究，介紹了鹽密、灰密對污閃電壓的影響，防污技術應用與發展，防污的主要措施等，以期對線路安全運行提供參考。

1 鹽密對污閃電壓的影響

為了獲得絕緣子在各種污穢程度下的放電特性，除用自然污穢的運行絕緣子進行試驗外，還須用大量的人工污穢模擬試驗進行研究。國內外進行了大量的自然和人工污穢的絕緣子試驗，其污閃電壓與鹽密的關系用數學模型表示為一冪函數:

式中，U為絕緣子的污閃電壓(kV);Ds為等值附鹽密度(mg/cm2);K、P為常數。

2 灰密對污閃電壓的影響

試驗表明，在相同的鹽密下，絕緣子的污閃電壓隨著灰密的增加呈下降趨勢，但灰密較大時，灰密再增加又呈飽和趨勢。原因是:當灰密為1～2 mg/cm2時，絕緣子表面因灰分吸水此時絕緣子表面電導最大，污閃電壓下降;當灰密很大時，因污層很厚，絕緣子污層底部未受潮，因此下降趨勢又呈平緩。

國外已考慮按灰密進行污閃電壓的修正，我國對灰密的研究時間還不長，不同灰物的成分，不同灰、鹽密比例，不同絕緣子的結構均對污閃電壓有影響，這有待今后進行深入研究。

3 絕緣子防污技術應用與發展

3.1 鹽密在線監測技術

從1992年開始，武漢高壓研究所開展了使用光傳感器測量鹽密的研究，以期獲得實時、準確的鹽密測量新方法。經過河南新鄉及廣州供電公司的實地監測效果表明，光傳感器輸變電設備鹽密在線監測系統適宜絕緣子污穢監測，實現了運行絕緣子等值鹽密的在線連續測取，是一種方法科學簡單、準確、實時監測的測量手段。所監測的飽和鹽密可以為電力系統運行設備污區分布圖的繪制及修訂提供可靠的依據;所監測的實時鹽密值，可以使電力部門隨時了解監測點運行設備的積污情況，從而指導電力部門對輸變電設備進行清掃，實現了對輸變電設備防污工作的狀態檢修，對防止污閃事故發生具有重大意義。

另一種鹽密監測技術是對絕緣子泄漏電流的監測，絕緣子的泄漏電流能夠比較準確地反映出絕緣子串的污穢程度及不同天氣狀況下的絕緣水平。遭受污染和連續受潮狀態的絕緣子，由于污染物的長期沉積，會導致漏泄電流的增大，即存在閃絡的高度危險，應對線路絕緣子進行預防性維護、清掃或更換。

3.2 絕緣子防污閃涂料技術

我國從上世紀60年代初開展防污閃工作，經過40年的探索，先后篩選出硅油、硅脂、長效硅脂、地蠟等防污閃涂料，并積累了比較豐富的運行使用經驗。進入80年代，又出現了新型防污閃涂料——室溫硫化硅橡膠(RTV)，RTV涂刷在絕緣子表面后，在正常的環境溫度下固化為一層橡膠膜，并與絕緣子表面牢固連接。它不但具有與硅油硅脂一樣的憎水性，而且具有很強的長周期憎水遷移性，即RTV涂層的憎水性可以遷移到絕緣子污穢層的表面。由于絕緣子表面的污穢是逐漸形成的，而RTV的憎水遷移時間不大于2 h，憎水性可以及時遷移到污層表面，因此在潮濕氣候條件下，凝結在絕緣子表面的水分很難成片連續浸潤，從而使絕緣子耐污性能大大提高。根據武漢高壓研究所對天津電力科學研究院研制生產的單組分RTV進行的人工污閃實驗:高海拔交流條件下，污閃電壓提高244%;高海拔直流條件下，污閃電壓提高440%。

另外納米復合長效防污閃涂料(PRTV)作為一種新型的防污閃涂料最近也在電力系統開始應用。PRTV涂料具有優于RTV防污閃涂料的憎水性及憎水遷移性，同時具有一定的憎油性和良好的不粘性，可大幅度提高電力輸變電設備外絕緣污閃電壓，污閃電壓可提高200%，保障電力設備運行安全。在惡劣氣候條件下，沿潮濕臟污絕緣子表面會出現連續水膜而發生閃絡。當涂敷PRTV涂料時由于其具有憎水遷移性，使污層表面也具有憎水性，污層表面只存在有不連續的小水珠，而不會被浸潤、連片，使電力設備的抗污閃性能得到了極大的提高。與PRTV內部的憎水基團數量相比，自然流失的憎水基團數量極少，所以PRTV的有效壽命是很長的。與RTV涂料相比，PRTV涂料基膠在自然界中的使用壽命更長。采用特殊技術處理后，PRTV內部所具有的改性的負極性分子基團遠比RTV涂料豐富，這也是其使用壽命超長的原因之一。

3.3 合成絕緣子

現有線路上運行的絕緣子有瓷絕緣子、鋼化玻璃絕緣子以及合成絕緣子，在潮濕且臟污條件下，電瓷外絕緣的絕緣強度會急劇下降，在運行電壓條件下即可能發生沿面閃絡而造成大面積、長時間停電，近幾年我國幾大電網相繼發生了大規模的污閃事故，造成嚴重的經濟損失。

與電瓷和鋼化玻璃絕緣材料不同，硅橡膠作為合成絕緣子的主要成份，即使在表面潮濕和臟污的條件下，仍能保持其憎水性和憎水遷移性，限制了表面泄漏電流，避免了污閃事故的發生;又因其體積小、重量輕、運輸方便、機械強度高、便于維修等特點，得到了廣泛的應用。具體表現在:

(1)抗污閃能力較強。試驗表明，只要合成絕緣子保持憎水性，則在相等污穢條件下，其污閃電壓梯度比瓷絕緣子串至少提高50% ～80%，乃至100%。從實際情況來看，浙江省電網1996年以來的幾次污閃事故，特別是1996年末、1997年初大范圍污閃中，都沒有發生合成絕緣子故障。

(2)機械強度高、無低零值。運行經驗表明，只要合成絕緣子兩端頭連接合理，各界面密封工藝嚴密，一般不會發生斷串掉線故障，這和瓷絕緣子串閃絡時引起低零值、絕緣子炸裂導線墜落事故相比，顯示了較大的優越性。

(3)合成絕緣子發生閃絡故障引起線路跳閘時，除了繼電保護的問題外，一般均能重合成功，這一點已在全國眾多的合成絕緣子閃絡事故中證明。

4 防治污閃的主要措施

4.1 劃準污區等級、選足絕緣水平

污穢等級的劃分是一項比較復雜的工作，需要有長期調查統計分析的數據，涉及污穢的來源、氣象條件、污閃季節的潮濕情況，還要準確預測本地區的污源、氣候、環境條件的變化，要求各省電力公司動態定期發布地區污穢等級。在選取絕緣子時還要按各種絕緣子的型式考慮其污閃特性，使其有充裕的絕緣水平。

4.2 對已投入運行的線路和變電站按實際情況調整爬電距離

調整爬電距離時要綜合考慮運行的污閃事故率、發生一次污閃事故可能產生的損失、設備在電網的重要程度、設備的電壓等級、輸送容量和裝機容量的大小、與其他防污措施方案經濟技術比較(如清掃、涂料等)、線路絕緣子的老化率水平以及地區的地貌和氣候特征等。

4.3 帶電水沖洗絕緣子串

用傳統的人工方式維護清洗絕緣子，需要停電方可進行，而且要耗費大量的人力物力和時間，效率低、質量差，給線路的運行維護及防污工作帶來許多困難，如何提高線路的防污能力成了當務之急。直升機水沖洗帶電輸電線路絕緣子是目前世界上解決電網污閃先進有效的方法，對線路防污能力的提高有重大意義。

直升機水沖洗機載設備由機載水箱、水泵及發動機組與安裝基座、水槍組合及其安裝托架等主要元件組成。具有整體重量輕、操作輕便靈活、模塊化設計、拆卸維修方便等優點。地面設備包括野外停機綜合補給車、油車、指揮車等。

水質要求:在清洗帶電絕緣子時，應使用高電阻率低導電性的水，對于500 kV超高壓輸電線路絕緣子，水質的電阻率應超過50000 Ω·cm，在每天的水沖洗作業開始之前，要對使用的水做認真常規檢驗，因為電阻率會隨著溫度的升高而迅速下降，所以在現場監控上應配備便攜式水質電阻率測量儀。

作業氣象參數:水沖洗作業時，當地氣象能見度以水平目視連續4基塔以上為難，風速以陣風不超過10 km/h為準。

水沖洗作業方法:(1)操作方法。直升機水沖洗帶電線路絕緣子作業需要經驗豐富的飛行員與沖洗操作員嫻熟地配合，使飛機懸停的工作位置、清洗的角度、清洗的范圍達到最佳。飛機懸停到所需工作位置，然后由水槍操作手來控制水流方向和沖洗速度。(2)作業位置。直升飛機懸停在絕緣子串附近，飛機與絕緣子串等高(距地面30 m左右)，噴嘴與絕緣子距離為2～3 m，距離過大，則沖洗效果會有很大損失，距離過近，則對飛行控制要求較高。(3)沖洗步驟。以500 kV線路為例說明沖洗步驟，圖1和圖2分別為懸垂串絕緣子和耐張串絕緣子沖洗步驟示意圖。當直升機懸停至合適位置后，水槍操作手首先將水槍噴嘴沖水方向調整到與絕緣子下緣夾角10°以上。然后將水槍水流調到最大，由導線端向接地端進行分段循環沖洗，直至清洗到無火花為止。

圖1 懸垂串絕緣子沖洗步驟示意圖

圖2 耐張串絕緣子沖洗步驟示意圖

4.4 使用涂料

涂料分干性和濕性兩種。干性如RTV覆蓋在瓷絕緣子表面后，形成一層干的薄膜;濕性涂料如硅油、硅指，除有良好的憎水性外，還能把落在絕緣子表面的塵埃等臟污顆粒用油體覆蓋起來，有阻止臟污物質遇水溶解的作用。

5 結束語

在國家電網公司建設堅強智能電網中，防治絕緣子污閃故障是一項保障線路安全運行的重要工作，需要供電部門認真分析污閃原因，不斷總結實驗，開展專題攻關，采取有效防治措施，確保供電安全。

［1］李遵達.架空線路污閃問題分析［J］.廣東輸電與變電技術，2006(2):56-58.

［2］盧元榮.中國電網建設［M］.北京:中國電力出版社，2002.

［3］張殿生.電力工程高壓送電線路設計手冊(第二卷)［M］.北京:中國電力出版社，2003.