淺談鐵路架空電力線路防污腐蝕的措施

朱志勇

摘 要：介紹了架空線路污閃的危害、特點(diǎn)及形成機(jī)理，總結(jié)有關(guān)研究成果和實際運(yùn)行經(jīng)驗，進(jìn)一步探討了幾種有效的防污技術(shù)措施。絕緣子污穢閃絡(luò)會對電網(wǎng)的可靠性產(chǎn)生十分嚴(yán)重的威脅，加強(qiáng)輸電線路絕緣子防污閃工作的開展，有利于保障電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)營安全，減少危險事故的發(fā)生，也有利于保障國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展。但輸電線路絕緣子防污閃工作是一項比較復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，需要按照工業(yè)環(huán)境的實際變化，線路所在區(qū)域的大氣污穢性質(zhì)及程度等，然后對其進(jìn)行污穢區(qū)的劃分，采取科學(xué)的措施對其進(jìn)行對癥處理，努力將污閃的跳閘率控制到最低，確保電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：污閃；機(jī)理；防污；措施

前言

架空線路長期運(yùn)行在室外，其絕緣子表面不斷吸附、沉積空氣中的各種污穢使線路絕緣水平下降，泄漏和損耗增加。一旦積污達(dá)到一定程度將在適當(dāng)?shù)臍夂驐l件下引起線路污閃，造成線路跳閘，特別是現(xiàn)代污染物中鹽份含量越來越高，污閃對電力系統(tǒng)構(gòu)成了日益增大的威脅和危害。因此加強(qiáng)電網(wǎng)污閃研究，采取切實有效的防污技術(shù)措施，保證電網(wǎng)安全勢在必行。在進(jìn)行輸、配電線網(wǎng)絡(luò)的架設(shè)及后期的運(yùn)用過程中，在大氣污染、自然災(zāi)害、環(huán)境破壞、自然環(huán)境都多項因素的影響下，絕緣子外表面會形成一層污穢層，情況嚴(yán)重時還會導(dǎo)致污閃事故的發(fā)生。

一、污閃對電力系統(tǒng)的危害

架空線路絕緣子承受工頻電壓、雷電過電壓、操作過電壓和各種機(jī)械荷載，包括耐受大風(fēng)、覆冰和導(dǎo)線蠕動等產(chǎn)生的沖擊。運(yùn)行中絕緣子鋼帽口的局部應(yīng)力和疲勞效應(yīng)及絕緣子的微裂紋和應(yīng)力集中等因素綜合作用使絕緣子出現(xiàn)裂紋，污閃短路電流使積污、受潮的裂紋中氣體急劇膨脹炸裂，造成絕緣子串?dāng)啻@種事故多出現(xiàn)在瓷質(zhì)絕緣子線路上。電力系統(tǒng)的線路、變電站、電廠相互連接成網(wǎng)，污閃一旦發(fā)生，可能導(dǎo)致多條線路跳閘，電網(wǎng)瓦解，我國東北、華北、西北、華東、華中等電網(wǎng)都發(fā)生過污閃大面積停電。架空線路發(fā)生污閃的普遍性特點(diǎn)：

1.1 污閃事故大多發(fā)生在110kV及以上中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)中，因此一旦發(fā)生污閃勢必造成線路跳閘，發(fā)生停電或大面積停電事故，損失比較大。

1.2 線路發(fā)生污閃的絕緣子串基本為直線串，耐張串自潔作用好，極少污閃。

1.3 污閃絕緣子的積污量特別是等值鹽密均高。

二、絕緣子污閃機(jī)理

絕緣子積污產(chǎn)生閃絡(luò)可簡化，l為絕緣子表面積污長，x為已出現(xiàn)局部電弧的長，剩余潮濕污層電阻為R，泄漏電流為i，A、n為電弧常數(shù)，U為外加電壓。假設(shè)絕緣子表面電流分布均勻，濕污層單位長度電阻為rw，可導(dǎo)出：局部電弧臨界長度xmin=l？（n+1），臨界電壓或污閃電壓Umin=A1？（n+1）lrn？（n+1）w，當(dāng)U≥Umin發(fā)生閃絡(luò)。閃絡(luò)電場強(qiáng)度Emin=Umin？l=A1？（n+1）rn？（n+1）w設(shè)rh為電弧單位長度電阻，則i=U？[rwl+（rh-rw）x]（2） 所以閃絡(luò)的臨界條件是：單位弧長電阻等于單位長污層電阻，或單位弧長壓降等于單位長污層壓降。這是直流線路發(fā)生污閃的物理數(shù)學(xué)模型。交流出現(xiàn)污閃的必要條件是電弧熄滅后能重燃。研究表明存或不存在明顯熄弧、重燃現(xiàn)象時交流電弧的恢復(fù)條件分別為Emax=1050？Imax或531？Imax。交流污閃的數(shù)學(xué)模型可表達(dá)為：Umax=AxI1-nmax+ImaxR（3）式中，Umax、Emax、Imax為電壓、電場強(qiáng)度、電流峰值，可見交流閃絡(luò)的臨界條件亦為最大弧長達(dá)到臨界長度，但交流電弧需若干周波才能發(fā)展到臨界弧長。通過上述理想模型可算出絕緣子的污閃電壓值。實際架空線路絕緣子串還存在泄漏電流的電流密度不均勻、絕緣子形狀復(fù)雜性和表面污層電導(dǎo)率瞬時變化引起剩余潮濕污層電阻等因素，使結(jié)果按統(tǒng)計規(guī)律有一定的分散性。

三、輸電線路絕緣子污染的來源

3.1 大氣污染

在城鄉(xiāng)工業(yè)得到迅速發(fā)展的同時，大氣污染也越來越嚴(yán)重，某些地區(qū)的氣象條件也變得越來越惡劣，尤其是水泥廠、化工廠、火電廠、鋼鐵廠等排出的大量廢煙、廢氣及其他微粒物質(zhì)對大氣造成十分嚴(yán)重的污染。

3.2 氣候因素

在某些氣溫較低的地區(qū)，輸電線路會受到覆冰、覆雪的影響，據(jù)有關(guān)資料顯示，在氣溫較低的情況下絕緣子在凍結(jié)狀態(tài)或者是融化狀態(tài)，其污閃電壓會得到提高，極易引發(fā)閃絡(luò)事故。

3.3 環(huán)境因數(shù)

由于我國的地域跨越很廣，在不同的地理環(huán)境中，在大氣污染的影響下會使個別地區(qū)出現(xiàn)不同程度的酸霧、酸雨現(xiàn)象。受酸性污穢物的影響，輸電線的電導(dǎo)率會隨著PH值的降低而變大，從而使絕緣子的實際閃絡(luò)電壓得到大大的降低，導(dǎo)致閃絡(luò)事故的出現(xiàn)。

三、防污閃技術(shù)措施

3.1 調(diào)整爬距

污閃的主要因素就是單位泄漏距離的工作電壓，相同條件下電壓梯度越大，其泄漏電流越大，則線路閃絡(luò)的機(jī)率就越高。因此，對不同污區(qū)線路采用相應(yīng)的泄漏比距（調(diào)整爬距）是降低污閃事故的有效措施，但需注意：①調(diào)爬不是唯一措施，應(yīng)與其他措施綜合運(yùn)用。②不能全線一個配置，應(yīng)按污染情況分別對待。③應(yīng)兼顧桿塔呼稱高和交叉跨越情況。④盡量采用自潔性能好的絕緣子。

3.2 采用新型絕緣子

①合成絕緣子優(yōu)點(diǎn)是重量輕、強(qiáng)度高、耐污閃、無零值、優(yōu)憎水性好、制造維護(hù)方便等。缺點(diǎn)是易老化、放電電壓分散性大、缺乏有效的檢測手段，另外當(dāng)硅橡膠表面污層過厚和長期潮濕時憎水性會逐漸減弱甚至消失。②防污絕緣子可加大爬距，且自潔作用較強(qiáng)。③使用防污閃絕緣護(hù)套和增爬裙，前者用于導(dǎo)線和絕緣子接觸部分，后者有加大爬距和防止水順絕緣子流下而閃絡(luò)的功能。④在絕緣子串上部加裝大盤徑絕緣子，可防桿塔銹水和鳥糞的污染。

結(jié)束語

污閃對電力系統(tǒng)的破壞是災(zāi)難性的，應(yīng)防范于未然；需要深入研究改進(jìn)架空線路的外絕緣水平，提出新的可靠防污技術(shù)；防污閃工作是一個系統(tǒng)工程，應(yīng)從設(shè)計、設(shè)備、運(yùn)行維護(hù)、污穢鹽密監(jiān)測、污區(qū)劃分圖編制和修正等方面綜合考慮，結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析以較小的投入獲得最優(yōu)效果。

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