核電站室外高壓電氣設備防污閃措施及改進

王一凡 張劍泉 紀明月

摘要：核電站室外高壓電氣設備受環境因素影響，容易出現污染問題，進而引發放電故障，影響設備的穩定運行。本文結合某核電站具體案例，分析了室外高壓電氣設備污閃放電問題，找到了問題的根本原因，在此基礎上提出了有效的改造措施且得到了較好的應用。

關鍵詞：核電站;高壓電氣設備;防污閃;爬電比距

一、引言

對于高壓電氣設備而言，其所在系統絕緣之間的配合對其絕緣水平具有非常重要的影響[1]。核電站室外高壓電氣設備由于長期在室外運行，因此容易受到污染物的影響，不同地理位置和區域其污染條件存在一定的差異，在設置室外高壓電氣設備的絕緣水平時，必須要參考該區域的污染條件[2]。某核電站室外高壓電氣設備在工作過程中已經發生污閃爬電問題。為了保護設備和用電安全，有必要采取有效措施來避免室外高壓電氣設備發生污閃現象。

二、某核電站室外高壓電氣設備運行狀態

某核電站的500kV開關站正式運行以來，某線路出口經常發生由于支柱絕緣子污穢導致的爬電問題。

三、核電站附近環境污穢等級劃分及設備爬電比距校核

（一）污穢等級劃分

本文所述的核電站與海洋毗鄰，因此容易受到海水的污染。受季節性氣候的影響，核電站所在地區在每年的春夏季節特別潮濕，根據有關數據表明，濕度最大的時候為100%。而在夏秋交替的季節，臺風和暴雨較多，在冬季則相對比較干早。由于本地區特殊氣候環境影響，核電站室外電氣設備非常容易遭受鹽霧侵襲。相關部門對本地區鹽密度進行了檢測，發現本地區的鹽密度超過了0.1～0.25mg/cm。綜合考慮本地區的特殊氣候環境，在這對室外電氣設備進行絕緣設計時，生產廠家均按照三級污穢等級在設計相關技術參數的。

為了更好地防范室外電氣設備污閃放電問題，根據有關污穢等級劃分原則，對本文所述核電站附近環境的污穢等級進行了劃分，根據劃分評定的結果，發現本地區的污穢等級應該根據四級進行劃分。

（二）現場設備爬電比距校核

根據相關技術標準和設計要求，如果是四級污穢地區，那么室外高壓電氣設備外絕緣爬電比距不得低于3.lcm/kV o而之前我國相關部門發布的文件則更加嚴格，根據文件規定，四級污穢地區其爬電比距不得低于3.5cm/kV o鑒于核電站的重要性和本地區氣候環境的惡劣性，為了確保核電站室外高壓電氣設備的高可靠性，實際選用的外絕緣爬電比距應該不得低于3.5cm/kV o針對本核電站部分室外高壓電氣設備的爬電比距進行了測量，發現存在很多個設備無法達到上述要求值，對于外絕緣爬電比距低于3.1cm/kV的設備，在運行過程中經常出現污閃放電問題。

四、防污閃改進措施及效果驗證

（一）對部分設備進行增爬改造

對設備絕緣效果產生重要影響的因素主要有三個，分別為濕度、電壓值和污穢情況[3]大量的實踐經驗表明，優化電場分布、增加爬電比距、防止設備表面出現污穢等都是非常有效的防污閃措施。

綜合上述的分析并結合本地區的具體情況，適當提升爬電比距是非常重要的改進措施。本核電站支柱絕緣子爬電比距低于3.5cm/kV的數量相對較少，可以結合具體情況在這些支柱絕緣子上增加設置一節支柱絕緣子，通過這樣的改進措施基本可以將其爬電比距提升至要求的數值。并且通過增加一節支柱絕緣子的改造方案的成本也不高，通過較低的成本投入可以大幅度提升電氣設備運行的可靠性，為電站創造更多的經濟效益。但是實際情況下，受其他因素的影響，通過簡單的增加一節支柱絕緣子的方案不一定行得通。此時可以在原有的支柱絕緣子的基礎上，增加設置部分硅橡膠增爬裙，通過這樣的措施同樣能夠提升爬電比距。另外，合理安置均壓裝置能夠實現電瓷設備沿面電場分布的優化，確保電壓應力的均勻性，防止出現爬電或者電暈等問題。針對安置均壓裝置和不安置均壓裝置兩種情況下的電場分布情況進行了分析，結果發現，在采用了均壓裝置后，其電場強度的最大值由之前的345kV/m減小到了240kV/m，降低的幅度達到了近30%，效果非常顯著。

根據增加設置部分硅橡膠增爬裙的方案，對核電站某500kV線路阻波器支柱絕緣子進行了改造。充分考慮具體情況，在爬電比距低于3.5cm/kV的支柱絕緣子上分別增加裝設了4片增爬傘裙，對于每相支柱絕緣子則總共增加裝設了4片增爬傘裙。根據以上措施進行改造后，對應的爬電比距得到顯著的提升，由之前的3cm/kV提升至3.58cm/kV。

設備改造效果檢驗：改造完成后設備繼續運行4年，在此期間改造的支柱絕緣子防污性能優異，設備的放電電暈現象得到明顯改善，且從未出現由于污穢導致的放電引起的停電問題。整體而言，改造效果良好，達到了期望的目的。

（二）定期清潔設備

本地區每年都有一段時間雨水較少，此時設備的自清潔能力相對較弱，如果此時遇到不良的氣候，周圍環境污染等級惡化，有可能導致室外高壓電氣設備出現污閃放電問題。所以，當雨水較少的時，需要安排專門的人員對高壓電氣設備表面污染物進行及時清理，通過這種措施能夠顯著提升防污閃效果。為了進一步做好防污工作，確保萬無一失，對于改造后的設備同樣需要對其進行定期清理。

（三）室外高壓電氣設備外絕緣噴涂PRTV防污閃涂料

室外高壓電氣設備外絕緣用持久性就地成型防污閃涂料（PRTV）是一種新型電氣功能材料，專為電網及各發、輸、用電客戶持久徹底地消除設備污閃隱患而設計;PRTV的投入使用，為電瓷設備持久性反污提供了一種新的技術措施，產品性能達到并超過熱硫化硅橡膠的技術指標，其設計使用壽命為20年。在核電站室外高壓電氣設備上使用PRTV后，形成以瓷（或玻璃）為骨架的復合絕緣子，是提高設備外絕緣的一種可靠配置方案。污穢條件下運行核電站室外高壓電氣設備外絕緣防污能力大大提高，預防了閃絡，提高設備的外絕緣水平，同時絕緣子維護年限也有了大幅提高，可達20年（PRTV使用壽命為20年）。

五、結束語

通常而言核電站均建在比較偏僻的區域，這些區域往往環境比較惡劣，導致可能在室外高壓電氣設備容易遭受環境的污染，繼而引發放電問題，嚴重威脅電路的正常穩定運行。實踐表明，通過優化電場分布、增加爬電比距、防止設備表面出現污穢等措施能夠有效提升設備的防污閃能力。

參考文獻：

[1]謝祿鋼，謝祿寶.防止污閃事故的對策探討[J].科技信息，2011（26）：334.

[2]蔣寧.污閃對戶外電力高壓設備的影響及預防措施[J].商品與質量，2018（37）：162，166.

作者簡介：王一凡（1995-），男，助理工程師，本科，主要從事核電廠電氣高壓維修工作。