帶電水沖洗技術在110kV變電站中的應用與分析

李永亮 劉之方 張平安 王 瑜

（1.中國電力科學研究院，北京100192；2.河南恒安電力股份有限公司，河南 鄭州450001）

0 引言

自然污穢和工業污穢在電氣設備外絕緣表面沉積，形成含有塵、鹽、油等多種雜質的積污層。在霧、小雨、凝露等潮濕氣象條件下，積污層吸潮程度不同導致絕緣表面干濕度分布不均。由于干燥帶絕緣電阻較高而承受較高電壓，從而引起絕緣子表面的電場發生畸變，當電場畸變到一定程度時，干燥帶首先被擊穿進而引發絕緣子閃絡。

電力設備的污閃對設備本身的安全以及電力系統的安全構成了重大威脅。2006年2月12—14日，河北石家莊電網6條110kV線路因連續大霧跳閘21路次；2008年2月17日，內蒙古烏海電網6條220kV線路因降雪相繼跳閘10路次。污閃已成為威脅電力系統穩定運行的頭號安全隱患，污閃事故也被列為電網重大安全責任事故［1］。現有的防范措施主要包括爬、掃、涂、加。其中掃就是清掃絕緣子表面積污層，可分為停電人工清掃和帶電清洗（掃）2種方式。

帶電水沖洗技術因其清洗效果好、清洗劑易制備、無污染、成本較低等優點得以迅速發展并日趨成熟。廣東電網早在2006—2007年就完成了11個供電局135個變電站的帶電水沖洗作業并制定了相應的實施細則。本文將通過HA－XX系列帶電水沖洗設備在深圳某110kV變電站進行的一次帶電水沖洗作業，分析帶電水沖洗技術在110kV變電站中的應用。

1 110kV變電站帶電水沖洗技術特性分析

1.1 帶電水沖洗設備技術特性

HA－XX系列帶電水沖洗設備由制水裝置、高壓泵、水箱和沖洗噴槍4部分構成。

制水裝置用來制備沖洗用水。水電阻率對保證沖洗人員的人身安全及設備安全關系極大［2］，帶電水沖洗事故多因水電阻率低而造成。《電力設備帶電水沖洗導則》（以下簡稱《導則》）中要求從噴槍口取樣的沖洗水的電阻率一般不低于1×105Ω·cm。

沖洗設備的另一關鍵部分是噴槍，噴槍噴口直徑決定了絕緣水柱的直徑和長度。水柱電阻率一定的情況下，噴口直徑決定了絕緣水柱的電阻大小進而決定了流經操作人員的泄漏電流。《導則》規定，小水沖（噴口直徑≤3mm）對110kV設備作業時，絕緣水柱長度需在1.5m以上方能保證泄漏電流＜1mA。噴口的形狀及加工質量要確保水柱不出現“散花”現象［1］。

高壓水泵的特性決定了絕緣水柱的長度和壓強。HA－XX系列沖洗設備選擇減小壓力脈動的多缸柱塞泵，具體參數為：噴口直徑3mm，高壓水泵壓力8.5MPa，高壓水柱流量55L／min。實驗表明，這樣的參數條件，水柱長度在大、中、小各水沖形式下最大可達6m以上，滿足《導則》要求，因而可保證水柱壓強將絕緣子表面污穢迅速沖刷掉。

1.2 帶電水沖洗作業方式及注意事項

文獻［3］對帶電水沖洗的作業方式進行了試驗分析，采用了先沖洗后刷洗、先刷洗后沖洗、先沖洗后刷洗再沖洗3種作業方式。結果表明，先沖洗后刷洗的作業方式清洗效果完全滿足要求，成本較第三種清洗方式減少了一半，故本文采用先沖洗后刷洗的作業方式。

沖洗用噴槍的數目要視待清洗絕緣子的直徑大小來決定。沖洗直徑較小的支柱絕緣子時可采用單槍或雙槍跟蹤法；對于直徑較大的設備，如CT、PT等要用三槍或四槍層逐層逐片清洗。

由于絕緣子積污層中含有大量鹽，沖洗過程中鹽溶于水后會使絕緣子表面絕緣電阻急劇下降，存在閃絡的風險。為避免絕緣電阻過小，在沖洗之初就要判斷絕緣子鹽密是否大于臨界值，《導則》中要求的變電站用普通支柱絕緣子臨界鹽密為0.12mg／cm2［2］。沖洗時須遵循自下而上的原則。

此外，對于密封不良的設備，如閥式避雷器及絕緣有損傷的設備禁止進行帶電水沖洗；對于設備端子箱、二次接線盒等二次部分也要避免水槍直接對準沖洗。

2 現場技術措施及組織措施

帶電水沖洗屬帶電作業，為確保作業人員的安全，除遵守一般帶電作業的規程外，還要根據其特點采取相應的技術及組織措施。

2.1 技術措施

（1）開始沖洗之前，測量噴槍噴口的水電阻率。（2）測量待沖洗設備絕緣子的表面鹽密，判斷是否可對其進行帶電水沖洗。（3）作業人員穿防水服、絕緣靴，戴絕緣手套、安全帽。（4）水箱、高壓泵、制水裝置等設備外殼及噴槍噴口可靠地接入變電站主地網。（5）查看現場氣象條件是否適宜進行帶電水沖洗，判斷現場風力、風向、氣溫等因素是否滿足《導則》要求。

2.2 組織措施

（1）帶電水沖洗作業人員必須經專門培訓持證上崗，經考試合格后才能進行操作［4－5］。（2）作業人員要嚴格遵守變電站有關工作制度，與運行人員充分溝通，確認各項安全措施落實到位。（3）作業之前要制定詳細的操作規程和施工方案，充分考慮沖洗過程中的不安全因素，做事故預想，制定相應處置措施。（4）嚴格執行帶電作業安全規程，落實監護制度并由有實踐和應變能力的技術人員擔任監護人。

3 帶電清洗結果及分析

本文以在深圳鹽田某110kV變電站進行的一次帶電水沖洗作業為例，選擇鹽沙線129840地刀支柱絕緣子作為試品，其產品型號為 GW5－110WD2－1250。現場氣象條件（晴，東南風1～2級，相對空氣濕度60%）適宜帶電水沖洗作業。噴槍噴口取樣，測得水電阻率為3.2μS／cm（3.125×105Ω·cm）。采用Cond330i鹽密測試儀測量試品表面的絕緣參數，結果為：電導率653μS／cm，鹽密0.115 2mg／cm2，灰密0.963 7mg／cm2。

可以看到，試品表面鹽密小于《導則》要求，所有參數均滿足帶電水沖洗條件。采用雙槍跟蹤法，對試品進行由下至上逐層沖洗，之后再用絕緣清掃刷刷洗。沖洗及刷洗后試品表面絕緣參數如表1所示。

表1 帶電沖洗、刷洗后試品絕緣參數

可以看到，帶電水沖洗作業效果非常理想，沖洗作業后鹽密清除率為81.08%，灰密清除率為92.9%；再刷洗后鹽密清除率達95%，灰密清除率達98.6%。絕緣子表面電導率由653μS／cm降至27.9μS／cm，絕緣恢復良好。

4 結論

（1）帶電水沖洗對絕緣子表面積污的清洗效果非常理想，沖洗作業采取完備的技術及組織措施后也相對安全。（2）帶電水沖洗技術與目前常用的停電人工清掃相比節約了電力企業的停電成本，與其他帶電清洗技術相比又具有成本低、無污染等優勢。（3）隨著帶電清洗技術的不斷發展，其作業范圍逐步向輸電線路拓展，應用領域也逐步向更高的電壓等級（330kV、500kV）發展。

［1］陳曉國，楊楚明，饒章權.變電設備帶電水沖洗技術探討［J］.電網技術，2007（S2）

［2］GB／T13395—2008 電力設備帶電水沖洗導則［S］

［3］朱正國，鐘建靈.變電站絕緣子清洗試驗數據分析［J］.高壓電器，2008（5）

［4］張晉，汲勝昌，曹濤，等.電力設備帶電清掃技術的現狀及展望［J］.絕緣材料，2009（2）

［5］孫陽盛，華月申.高分子帶電清洗技術在220kV變電站中的應用［J］.華東電力，2013（1）