霧霾現(xiàn)象對(duì)變電設(shè)備外絕緣影響的研究

賈廷波+范開源+宋珂+李曉婷

摘要：分析霧霾現(xiàn)象對(duì)變電設(shè)備外絕緣的影響機(jī)理，針對(duì)其作用原理，提出從設(shè)計(jì)基建與運(yùn)行維護(hù)兩方面采取措施增強(qiáng)變電設(shè)備外絕緣部分抵御霧霾現(xiàn)象影響的能力。

關(guān)鍵詞：霧霾；變電設(shè)備；外絕緣

0引言

伴隨工業(yè)的不斷發(fā)展，經(jīng)濟(jì)與環(huán)境之間的關(guān)系未得到較好的平衡，目前，國內(nèi)霧霾現(xiàn)象的出現(xiàn)頻率和嚴(yán)重程度不斷增加。霧霾現(xiàn)象的出現(xiàn)，對(duì)變電設(shè)備外絕緣產(chǎn)生很大影響。

1霧霾的成分和對(duì)變電設(shè)備外絕緣影響機(jī)理

顧名思義，霧霾是霧和霾的混合構(gòu)成物。在知識(shí)學(xué)科領(lǐng)域中，霧是一種由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或者是冰晶構(gòu)成的物質(zhì)系統(tǒng)，而霾則是由空氣中的灰塵以及含有大量硫酸、硝酸等物質(zhì)的顆粒物構(gòu)成的。霧霾對(duì)變電設(shè)備外絕緣的影響很大，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

首先，在霧霾天氣下，低空中的霾在垂直方向上的擴(kuò)散受到影響而被阻滯在低空近地面，霾中直徑較大的顆粒物在水平方向上由于風(fēng)的作用形成水平通量而逐漸堆積在變電設(shè)備外絕緣的表面，形成濕沉降，根據(jù)濕沉降的理論，霧霾天氣中，可在短時(shí)間導(dǎo)致變電設(shè)備外絕緣表面積污量迅速增加。而霧霾沉降在變電設(shè)備外絕緣表面，不僅會(huì)增加其表面的污穢含量，還會(huì)導(dǎo)致變電設(shè)備外絕緣表面上的污穢表層濕潤度增加，對(duì)變電設(shè)備造成一定的干擾影響。根據(jù)霧霾對(duì)變電設(shè)備外絕緣的這一影響原理可以看出，變電設(shè)備閃絡(luò)電壓的降低變化情況與其外絕緣污穢層濕潤度之間有著直接關(guān)系，變電設(shè)備外絕緣污穢層濕潤度越大，會(huì)導(dǎo)致絕緣層污穢表面所吸收的濕潤度增加，從而導(dǎo)致其表面導(dǎo)電性能所受的作用影響也更為突出，會(huì)增加絕緣子表面通過電流的泄露程度，出現(xiàn)電薄層發(fā)熱狀態(tài)。

其次，霧霾對(duì)變電設(shè)備外絕緣的影響中，由于霧霾在變電設(shè)備外絕緣表層的附著分布呈不均勻狀態(tài)，再加上變電設(shè)備外絕緣表層電流泄露的路徑直徑也各不相同，因此，就表現(xiàn)為變電設(shè)備外絕緣層不同區(qū)段電流泄露的密度也存在較大的差異，從而就表現(xiàn)出變電設(shè)備外絕緣表層電流泄露所產(chǎn)生的熱量對(duì)污穢層的烘干作用也各不相同。在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于變電設(shè)備外絕緣結(jié)構(gòu)形狀以及偶然性的天氣環(huán)境等因素影響，外絕緣表層中電流密度較大區(qū)域的泄露電流熱量烘干作用也就愈加突出，越可能被烘干成為干區(qū)。對(duì)于整個(gè)變電設(shè)備的外絕緣層來講，干區(qū)電流泄露情況要明顯比濕潤區(qū)域小，甚至?xí)袛嚯娏餍孤肚闆r，這樣一來就會(huì)導(dǎo)致變電設(shè)備外絕緣層的作用電壓在干區(qū)集中，而干區(qū)的面積區(qū)域十分有限，多數(shù)情況下只有幾毫米的寬度，使得干區(qū)空氣擊穿與泄漏電流脈沖產(chǎn)生的可能性增加。總之，在特定環(huán)境下，變電設(shè)備外絕緣層干區(qū)局部電弧的持續(xù)發(fā)展，會(huì)導(dǎo)致剩余污穢層電阻減小，同時(shí)電流增加，最終形成對(duì)地閃絡(luò)。

2防治措施

霧霾現(xiàn)象在短期內(nèi)難以得到明顯消除。根據(jù)這一情況，為避免霧霾對(duì)變電設(shè)備外絕緣影響的發(fā)生，所需要采取的防治措施是十分關(guān)鍵重要，并且長效的。根據(jù)其影響情況，由于其主要體現(xiàn)在加速外絕緣表面積污量程度，并進(jìn)一步促進(jìn)表面局部放電的發(fā)展。因此增加電氣設(shè)備外絕緣的爬電距離，盡可能使外表面抗污能力增強(qiáng)，可有效地降低霧霾造成的影響。具體從設(shè)計(jì)基建與運(yùn)行維護(hù)兩階段來采取措施。

2.1設(shè)計(jì)基建階段

（一）設(shè)計(jì)階段堅(jiān)持“配置到位，留有裕度”的原則

依據(jù)《電力系統(tǒng)污區(qū)分級(jí)和外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)新（擴(kuò)）建變電設(shè)備應(yīng)依據(jù)最新版污區(qū)分布圖進(jìn)行恰當(dāng)?shù)耐饨^緣配置，新（擴(kuò)）建變電設(shè)備應(yīng)依據(jù)最新版污區(qū)分布圖進(jìn)行外絕緣配置，分布圖劃分出a級(jí)（非常輕）、b級(jí)（輕）、c級(jí)（中等）、d級(jí)（重）、e級(jí)（非常重）五個(gè)污區(qū)等級(jí)，絕緣配置要適當(dāng)留有裕度，瓷耐張絕緣子串考慮2-3片零值。

（二）合理選擇絕緣子型式

變電站內(nèi)懸垂串（包括v型串）使用復(fù)合絕緣子，耐張串宜采用瓷絕緣子或雙串復(fù)合絕緣子（雙獨(dú)立掛點(diǎn)）。如采用瓷絕緣子，處于d級(jí)、e級(jí)污區(qū)及易發(fā)生污閃的c級(jí)污區(qū)，應(yīng)涂覆防污閃涂料，在基建階段統(tǒng)一實(shí)施。

（三）變電站選址

選址時(shí)應(yīng)避讓d級(jí)、e級(jí)污區(qū)。處于d級(jí)及以上污區(qū)的220千伏及以下GIS設(shè)備宜采用戶內(nèi)安裝方式，處于e級(jí)污區(qū)的500千伏設(shè)備宜選用H-GIS設(shè)備。在科研、設(shè)計(jì)前應(yīng)校核站址區(qū)域的污穢度，并充分論證周邊環(huán)境、氣象變化因素，包括在建或計(jì)劃建設(shè)的潛在污源等，并按照實(shí)際修訂污區(qū)，確定設(shè)備外絕緣配置和GIS設(shè)備安裝方式。

2.2運(yùn)行維護(hù)階段

（一）絕緣子更換治理

變電站內(nèi)懸垂串（包括V型串）瓷絕緣子，應(yīng)全部更換為復(fù)合絕緣子，不滿足防風(fēng)偏要求的需加重錘，耐張串瓷絕緣子宜采用涂敷防污閃涂料或更換為雙串復(fù)合絕緣子的技術(shù)措施。

（二）外絕緣表面抗污性能治理

瓷和玻璃絕緣子表面呈現(xiàn)的是親水性狀態(tài)，在污濕環(huán)境條件下，容易形成連續(xù)的水帶或水膜。因此，可以通過在變電設(shè)備外絕緣表層進(jìn)行特殊涂料的涂抹覆蓋，來對(duì)其絕緣性能進(jìn)行改善，在提升外絕緣表層憎水性的同時(shí)，確保其在表面通電時(shí)不形成泄露電流，從而避免其影響的產(chǎn)生。

根據(jù)目前要求，瓷外絕緣設(shè)備應(yīng)全部涂覆防污閃涂料。變電站內(nèi)耐張串瓷絕緣子，處于d級(jí)、e級(jí)污區(qū)的應(yīng)涂覆防污閃涂料，c級(jí)污區(qū)及以下爬電比距不滿足要求的應(yīng)進(jìn)行調(diào)爬或涂覆防污閃涂料。

（三）輔助性治理

清掃作為輔助性防污閃措施，對(duì)于未涂敷防污閃涂料的瓷絕緣子應(yīng)“逢停必掃”。長期干旱、快速積污導(dǎo)致絕緣子現(xiàn)場污穢度可能達(dá)到或超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)采取清掃措施；超過1年未清掃的，應(yīng)每季度對(duì)污穢程度進(jìn)行評(píng)估，對(duì)不合格的應(yīng)立即安排清掃。

3結(jié)論

本文分析了霧霾影響下，對(duì)變電設(shè)備外絕緣部分閃絡(luò)發(fā)生的促進(jìn)作用原理，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，從設(shè)計(jì)基建與運(yùn)行維護(hù)兩方面提出對(duì)變電站內(nèi)外絕緣部分的治理措施，可以有效地降低甚至消除霧霾的影響，提高變電設(shè)備的絕緣性能，增強(qiáng)其抵御霧霾影響的能力，從而保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，提高供電可靠性。