環(huán)境對變電站的影響分析

王林

【摘要】本文結合不同地區(qū)的實際情況分別研究探討了大風、沙塵環(huán)境對電氣設備的影響，大風、沙塵環(huán)境對設備外絕緣和絕緣子的影響，低溫、日溫差大和太陽輻射強度大對絕緣子的影響，以及污穢對絕緣子的影響。針對這些環(huán)境對變電站的影響情況，本文提出了相應的防治措施。

【關鍵詞】環(huán)境；變電站；影響

一、大風、沙塵環(huán)境對電氣設備的影響

與內地不同并應該引起高度關注的是，新疆部分地區(qū)最大風力可達10～12級，部分地區(qū)的大風持續(xù)時間有的可達數(shù)天，大風沙天中主要是飛揚的砂、石沖擊或者打磨主變壓器、斷路器及電抗器套管瓷套外表面，損壞絕緣釉質，影響電氣絕緣性能；飛揚的砂、石沖擊或者打磨主變壓器、斷路器及電抗器設備本體的外表面，損壞設備表面漆層，影響電氣設備的外觀；在上述不利影響中，“集塵效應”和“外漆面的打磨效應”最為運行人員所關注，而“絕緣性能下降”及“設備風壓增大”等屬于肉眼無法觀察到的影響，更需提高警惕。

二、大風、沙塵環(huán)境對設備外絕緣和絕緣子的影響

1.瓷質絕緣子

飛揚的砂、石沖擊或者打磨設備瓷套及絕緣子外表面，損壞絕緣子釉質，影響電氣絕緣性能。同時，大量的沙塵會造成設備瓷套及絕緣子表面積灰嚴重，也會降低絕緣子表面絕緣性能。

可針對該情況，要求設備廠家對瓷質絕緣子表面進行加厚釉層處理，以提高絕緣子表面抗沙塵能力。

同時，為進一步增強絕緣子表面爬距，增加其抗風沙能力，現(xiàn)場施工時可在絕緣子表面均噴涂RTV/PRTV涂料或加裝輔助傘裙，提高瓷絕緣子的電氣性能。

2.復合絕緣子

絕緣子的表面積污特性是與表面狀況相關的，濕潤表面更易積污。而在氣候干燥的西北地區(qū)，沙塵暴發(fā)生時往往伴隨著大風和飛沙，沙塵不易沉積在絕緣子上，表現(xiàn)為典型的揚沙狀態(tài)，所以在氣候干燥的西北地區(qū)強沙塵暴中復合絕緣子和瓷質絕緣子的積污特性并無本質區(qū)別。但在沙塵的間息期或風速較小時，絕緣子表面的污穢情況必須要加以考慮，特別是偶爾的降雨也會帶來污閃的風險。考慮這一因素，由于復合絕緣子的高溫硫化硅橡膠擁有優(yōu)異的憎水性，具備抑制污閃濕閃的優(yōu)勢，則對沙塵天氣有較好的適應性。

顆粒較大的沙會對絕緣子表面形成一定的侵蝕磨損，但在一定高度上沙塵濃度及大顆粒沙出現(xiàn)的機會與風速等因素相關，圖1說明這種關系的一般情況。大于150μm的粒子，一般被限制在近地面lm的空氣層內。在這層內約有半數(shù)沙粒（質量計）是在地表面上10mm內運動，而另一半，多數(shù)是在近地表面上100mm內運動。我國西北地區(qū)空氣中沙塵含量（個/cm3）與風速關系的實測結果如圖2圖所示。

圖1 最大顆粒尺寸與風速的依賴關系 圖2 戶外大氣中沙塵含量與風速的關系

（對最大粒子尺寸有影響的近地面條件（小于1m）的曲線） （新疆火焰山戈壁灘，距地1m高度）

由此可見，沙塵暴中顆粒較大的沙粒將會被局限于較低的空間，在套管的高度范圍內對外套起磨耗作用的大直徑沙粒出現(xiàn)的機率和密度是有限的。對于復合絕緣子的高溫硫化硅橡膠外套而言，其耐磨耗性能取決于機械強度，由扯斷強度、撕裂強度及定伸應力等參數(shù)表征。不同復合絕緣子廠家生產工藝有所差異，但配方優(yōu)良的高溫硫化硅橡膠材料均具備較強的耐磨耗性能，能夠抵御西北地區(qū)強風沙的侵蝕。

準北750kV變電站的夏孜蓋站址正位于戈壁荒漠中，五十年一遇10m高10min平均最大風速采用33m/s，受風沙影響較大，因此可以考慮使用復合絕緣的設備。

三、低溫、日溫差大和太陽輻射強度大對絕緣子的影響

準北750kV變電站推薦的夏孜蓋站址位于和什托洛蓋鎮(zhèn)東南方向28km 左右，夏孜蓋鄉(xiāng)西南方向2km 左右的戈壁荒漠。和布克賽爾縣氣候干旱，日照充足，紫外線強度較高。而不同配方硅橡膠的耐紫外老化特性不一樣，初始扯斷伸長率在276%以上的硅橡膠可以滿足耐受紫外線的要求。

準北地區(qū)晝夜溫差較大，全年1月最冷，7月最熱。最熱月與最冷月的平均氣溫之差（氣溫年較差）較大，山區(qū)為30～35℃，平原戈壁地區(qū)36～40℃。一日間，一般在拂曉時氣溫最低，午后15～17時最高。由于站址居于內陸且多為荒漠戈壁，一日間冷暖變化劇烈，日最高氣溫與最低氣溫之差，一般均在10℃以上，從而導致積雪在白天融化，夜晚結冰，融冰融雪現(xiàn)象較為嚴重。

冰雪融化導致設備及建筑物上產生冰掛，設備冰掛嚴重時可能導致設備絕緣破壞而放電、擊穿；而瓷絕緣子表面冰凌較長，導致覆冰橋接，更易發(fā)生冰閃事故。

因此，準北750kV變電站可以考慮耐低溫性能更好的復合絕緣子。

四、污穢對絕緣子的影響

污穢對變電站絕緣子的閃絡影響很大，為有效降低絕緣子的污閃，瓷絕緣子可在表面均噴涂RTV/PRTV涂料等維護措施，提高瓷絕緣子的電氣性能。但由于瓷絕緣子表面噴涂的RTV/PRTV本身材料耐磨強度小且涂層薄，并且有機材料RTV/PRTV和無機材料瓷絕緣子的釉面粘接強度小而易被風沙侵蝕，造成絕緣子表面積污，引發(fā)閃絡。而復合絕緣子采用HTV硅橡膠作為外絕緣護套和傘裙材料，由于表面具有良好的憎水特性，耐污穢的能力優(yōu)于瓷質絕緣子，在相同情況下，最小需要的公稱爬電距離僅為瓷質絕緣子的75%左右，因而具有很強的耐污閃能力。

準北750kV變電站的北側是和豐工業(yè)園，根據(jù)和豐地區(qū)的氣象資料，冬季主要是西北風，夏季主要是西風和西北風。準北750kV變電站位于和豐工業(yè)園的下風向，并且當考慮遠景工業(yè)園的發(fā)展，所以實際的污穢情況較高，采用復合絕緣子則可以提高耐污閃的能力。

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