霧霾現(xiàn)象對變電設(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)象對變電設(shè)備外絕緣的影響機理，針對其作用原理，提出從設(shè)計基建與運行維護兩方面采取措施增強變電設(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)頻率和嚴重程度不斷增加。霧霾現(xiàn)象的出現(xiàn)，對變電設(shè)備外絕緣產(chǎn)生很大影響。

1霧霾的成分和對變電設(shè)備外絕緣影響機理

顧名思義，霧霾是霧和霾的混合構(gòu)成物。在知識學科領(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。霧霾對變電設(shè)備外絕緣的影響很大，主要表現(xiàn)在以下幾點。

首先，在霧霾天氣下，低空中的霾在垂直方向上的擴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，可在短時間導致變電設(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，不僅會增加其表面的污穢含量，還會導致變電設(shè)備外絕緣表面上的污穢表層濕潤度增加，對變電設(shè)備造成一定的干擾影響。根據(jù)霧霾對變電設(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，會導致絕緣層污穢表面所吸收的濕潤度增加，從而導致其表面導電性能所受的作用影響也更為突出，會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)生的熱量對污穢層的烘干作用也各不相同。在實際運行過程中，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)。對于整個變電設(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，甚至會中斷電流泄露情況，這樣一來就會導致變電設(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?？傊?，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，會導致剩余污穢層電阻減小，同時電流增加，最終形成對地閃絡。

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，并進一步促進表面局部放電的發(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，可有效地降低霧霾造成的影響。具體從設(shè)計基建與運行維護兩階段來采取措施。

2.1設(shè)計基建階段

（一）設(shè)計階段堅持“配置到位，留有裕度”的原則

依據(jù)《電力系統(tǒng)污區(qū)分級和外絕緣選擇標準》對新（擴）建變電設(shè)備應依據(jù)最新版污區(qū)分布圖進行恰當?shù)耐饨^緣配置，新（擴）建變電設(shè)備應依據(jù)最新版污區(qū)分布圖進行外絕緣配置，分布圖劃分出a級（非常輕）、b級（輕）、c級（中等）、d級（重）、e級（非常重）五個污區(qū)等級，絕緣配置要適當留有裕度，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）使用復合絕緣子，耐張串宜采用瓷絕緣子或雙串復合絕緣子（雙獨立掛點）。如采用瓷絕緣子，處于d級、e級污區(qū)及易發(fā)生污閃的c級污區(qū)，應涂覆防污閃涂料，在基建階段統(tǒng)一實施。

（三）變電站選址

選址時應避讓d級、e級污區(qū)。處于d級及以上污區(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級污區(qū)的500千伏設(shè)備宜選用H-GIS設(shè)備。在科研、設(shè)計前應校核站址區(qū)域的污穢度，并充分論證周邊環(huán)境、氣象變化因素，包括在建或計劃建設(shè)的潛在污源等，并按照實際修訂污區(qū)，確定設(shè)備外絕緣配置和GIS設(shè)備安裝方式。

2.2運行維護階段

（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，應全部更換為復合絕緣子，不滿足防風偏要求的需加重錘，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)備外絕緣表層進行特殊涂料的涂抹覆蓋，來對其絕緣性能進行改善，在提升外絕緣表層憎水性的同時，確保其在表面通電時不形成泄露電流，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、e級污區(qū)的應涂覆防污閃涂料，c級污區(qū)及以下爬電比距不滿足要求的應進行調(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，對于未涂敷防污閃涂料的瓷絕緣子應“逢停必掃”。長期干旱、快速積污導致絕緣子現(xiàn)場污穢度可能達到或超過設(shè)計標準時，應采取清掃措施；超過1年未清掃的，應每季度對污穢程度進行評估，對不合格的應立即安排清掃。

3結(jié)論

本文分析了霧霾影響下，對變電設(shè)備外絕緣部分閃絡發(fā)生的促進作用原理，結(jié)合現(xiàn)場實際，從設(shè)計基建與運行維護兩方面提出對變電站內(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，增強其抵御霧霾影響的能力，從而保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，提高供電可靠性。