銀東直流絕緣子異常放電原因分析

苗振鵬 喬耀華

國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司 山東 濟(jì)南 250021

0 引言

2012年3月21日晚18：50， 銀東直流#1894耐張塔極I線耐張瓷絕緣子出現(xiàn)放電拉弧現(xiàn)象，同時(shí)伴有強(qiáng)烈的聲響，當(dāng)時(shí)天氣小雨。21：36銀東線降壓至533kV運(yùn)行，21：50小號(hào)內(nèi)側(cè)絕緣子串從橫擔(dān)數(shù)第11片、17片和59片開始有間歇的局部電弧，不影響線路安全運(yùn)行。3月22日凌晨6：00，天氣小到中雨，極I小號(hào)側(cè)絕緣子串仍有較大的放電聲，但無可見的局部電弧，放電現(xiàn)象較21日晚減輕。

1 線路及絕緣子情況

±660kV銀東直流極I線路于2010年11月28日投運(yùn)，2011年3月20-22日進(jìn)行停電清掃。#1894耐張塔絕緣子為大連電瓷廠生產(chǎn)的XZP－550型盤型瓷絕緣子，單串為60片，絕緣子串長(zhǎng)14400mm、爬距38100mm；懸垂串復(fù)合絕緣子型號(hào)為FXBW-±660/160，串長(zhǎng)8550mm、爬距38430mm。 #1894塔地處農(nóng)田，周圍無大型污染源。

2012年4月，結(jié)合線路停電檢修，對(duì)#1894塔極I耐張瓷絕緣子及懸垂串復(fù)合絕緣子進(jìn)行了更換，絕緣子表面情況如圖1所示。

圖1 絕緣子表面情況

從絕緣子表面情況判斷：瓷絕緣子下表面積污比上表面嚴(yán)重；復(fù)合絕緣子上表面輕度變黑、表面平整，下表面存在小顆粒狀突起。分析原因?yàn)椋航^緣子上表面受雨水沖刷作用，且瓷絕緣子為深棱傘型，上表面清潔效果比下表面好，絕緣子上表面積污比下表面輕，復(fù)合絕緣子上表面比下表面平整。

2 絕緣子試驗(yàn)及結(jié)果分析

對(duì)更換下的絕緣子進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。

表1 耐張串瓷絕緣子鹽密、灰密測(cè)量結(jié)果

表2 懸垂串復(fù)合絕緣子鹽密、灰密測(cè)量結(jié)果

1）污穢度試驗(yàn)

參考Q/GDW 152-2006《電力系統(tǒng)污區(qū)分級(jí)與外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)耐張串瓷絕緣子分別取上、中、下位置各2片，上、下表面分開取樣，進(jìn)行了鹽密、灰密測(cè)量，取平均值并按絕緣子表面積換算，結(jié)果如表1。

懸垂串復(fù)合絕緣子鹽密、灰密的測(cè)量結(jié)果如表2。

通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，耐張瓷絕緣子和復(fù)合絕緣子鹽密、灰密值均呈現(xiàn)兩端高、中間低的趨勢(shì)，且下表面均高于上表面；絕緣子鹽密、灰密值整體上均不高，但上、下兩端數(shù)值較大，耐張瓷絕緣子下表面鹽密最高已達(dá)到0.231 mg/cm2，復(fù)合絕緣子下表面鹽密最高已達(dá)到0.277mg/cm2。

該分布特點(diǎn)與絕緣子串電場(chǎng)強(qiáng)度的“U”形分布有關(guān)，絕緣子串端部場(chǎng)強(qiáng)較強(qiáng)，使得兩端絕緣子吸塵能力增強(qiáng)，污穢度增加；由于雨水沖刷等的清潔作用，上表面污穢度明顯低于下表面。

由于耐張瓷絕緣子的安裝有一定傾斜角度，懸垂復(fù)合絕緣子為垂直安裝，而且復(fù)合絕緣子為“大小密傘”結(jié)構(gòu)，瓷絕緣子兩片之間間隔較大，瓷絕緣子上表面自清潔效果明顯優(yōu)于復(fù)合絕緣子上表面，瓷絕緣子上表面污穢度也比復(fù)合絕緣子上表面小得多，受端部場(chǎng)強(qiáng)的影響也小。

參考GB／T 26218.1-2010《污穢條件下使用的高壓絕緣子的選擇和尺寸確定 第1部分 定義、信息和一般原則》，盤形懸式絕緣子現(xiàn)場(chǎng)污穢程度與灰密NSDD/鹽密ESDD的關(guān)系如圖2所示。測(cè)得瓷絕緣子鹽密平均值接近0.12 mg/cm2，灰密平均值為0.6～0.7 mg/cm2， 灰鹽比為5～10，#1894塔附近無大型污染源，2011年冬季無有效降水，直流絕緣子在靜電吸塵效應(yīng)下長(zhǎng)期積污，現(xiàn)場(chǎng)污穢程度為d級(jí)。

2）工頻火花試驗(yàn)

參照GB/T 775.2-2003《絕緣子試驗(yàn)方法 第2部份 電氣試驗(yàn)方法》，對(duì)更換下來的耐張串瓷絕緣子左右兩串共計(jì)120片進(jìn)行工頻火花試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)對(duì)試品施加工頻電壓（約100kV），使試品表面產(chǎn)生頻繁的火花放電、施加電壓的時(shí)間為連續(xù)5min。如果試驗(yàn)過程中有試品被擊穿或其他不正?，F(xiàn)象而使試驗(yàn)中斷，則應(yīng)在剔除被擊穿的試品或消除不正常現(xiàn)象后，重新進(jìn)行連續(xù)5min試驗(yàn)。

圖2 盤形懸式絕緣子現(xiàn)場(chǎng)污穢程度與NSDD/ESDD的關(guān)系

從橫擔(dān)側(cè)數(shù)左串第51片和右串第20片未通過試驗(yàn)，為零值絕緣子。

3）復(fù)合絕緣子憎水性試驗(yàn)

參照DL/T 864-2004《標(biāo)稱電壓高于1000V交流架空線路用復(fù)合絕緣子使用導(dǎo)則》，采用噴水分級(jí)法對(duì)懸垂串復(fù)合絕緣子上、中、下位置大傘上、下表面分別進(jìn)行憎水性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)絕緣子上表面憎水性喪失嚴(yán)重，結(jié)果如表3。絕緣子上端憎水性的測(cè)量如圖3。

表3 懸垂串復(fù)合絕緣子憎水性測(cè)量結(jié)果

圖3 復(fù)合絕緣子上端憎水性測(cè)量

在形狀結(jié)構(gòu)確定的前提下，復(fù)合絕緣子的污閃電壓由污層表面的憎水性狀況與污穢度共同決定。憎水性及污穢度分別用HC值和等值鹽密ESDD來表示?？偨Y(jié)污閃電壓梯度Ef與HC、ESDD之間的關(guān)系見圖4，圖中各條曲線分別對(duì)應(yīng)不同的憎水性狀態(tài)。由于HC值超過HC5～HC6級(jí)以后，憎水性的繼續(xù)增加帶來的污閃電壓提高并不明顯，因此圖4中將HC1～HC3級(jí)合并顯示。在確定了復(fù)合絕緣子表面的HC值與等值鹽密ESDD以后，就可以很方便的從圖4的曲線簇中估計(jì)出該絕緣子的污閃電壓水平。

圖4 復(fù)合絕緣子污閃電壓與憎水性和污穢度之間的關(guān)系

所測(cè)懸垂串復(fù)合絕緣子憎水性達(dá)到HC5級(jí)，ESDD平均為0.167mg/cm2，從圖3可估計(jì)出該絕緣子污閃電壓水平約為0.7kV/cm。該絕緣子爬距38430mm，計(jì)算出絕緣子耐污閃電壓約為2700kV，相同運(yùn)行條件的復(fù)合絕緣子可繼續(xù)運(yùn)行，但應(yīng)加強(qiáng)巡視，注意表面的放電情況。

3 原因分析

通過對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，認(rèn)為：2011年冬季山東全省降水量偏少，#1894塔地段無有效降水過程，絕緣子表面連續(xù)積污；由于直流線路的靜電吸塵效應(yīng)，造成絕緣子表面積污嚴(yán)重；恰逢小雨天氣，絕緣子表面污穢物受潮濕潤(rùn)，污穢物中的鹽分溶解，發(fā)生局部放電；局部放電逐漸發(fā)展形成電弧，由于直流電流不存在過“零”的問題，直流局部電弧更趨于穩(wěn)定，持續(xù)時(shí)間比較長(zhǎng)。綜合認(rèn)為，絕緣子表面積污嚴(yán)重為本次異常放電的主要原因。

4 建議

1）現(xiàn)場(chǎng)污穢跟蹤檢測(cè)。在銀東直流線路選點(diǎn)懸掛參照絕緣子串，進(jìn)行絕緣子現(xiàn)場(chǎng)污穢跟蹤檢測(cè)，探索直流線路積污規(guī)律。

2）加強(qiáng)特巡。進(jìn)一步加大銀東直流線路的巡視力度，尤其是加強(qiáng)在小雨、霧、露等氣象條件下對(duì)瓷質(zhì)絕緣子（未涂RTV涂料）和重污穢區(qū)段線路的夜巡、特巡工作。

3）涂刷RTV涂料。山東境內(nèi)銀東直流采用瓷絕緣子的耐張（大跨越）塔共128基，瓷絕緣子共70600片。結(jié)合停電機(jī)會(huì)將全線瓷絕緣子全部涂刷RTV涂料，未來得及涂涂料的絕緣子應(yīng)做好清掃工作。

4）加強(qiáng)瓷絕緣子零值檢測(cè)。通過試驗(yàn)已檢測(cè)出單串60片瓷絕緣子中有1片零值絕緣子，建議結(jié)合停電對(duì)同批產(chǎn)品進(jìn)行零值檢測(cè)，并統(tǒng)計(jì)劣化率。

5）復(fù)合絕緣子憎水性跟蹤檢測(cè)。銀東直流復(fù)合絕緣子上表面憎水性喪失嚴(yán)重，已達(dá)到HC5級(jí)，建議結(jié)合停電對(duì)復(fù)合絕緣子憎水性跟蹤檢測(cè)，若憎水性完全喪失，則應(yīng)更換。