污閃對戶外電力高壓設(shè)備的影響及預(yù)防措施

蔣寧

國網(wǎng)四川省電力公司檢修公司 四川成都 610041

污閃是什么？所謂污閃，其實(shí)是“污穢物”與“強(qiáng)烈放電”（即“閃”）的結(jié)合簡稱。具體來講就是指電氣設(shè)備表面通常都會覆蓋著一些污穢物，而這些污穢物一旦被暴露在潮濕的環(huán)境之中，那么這些污穢物之中的一些易溶于水的物質(zhì)就會在電力設(shè)備的絕緣層表面又形成一層導(dǎo)電膜[1]。這種導(dǎo)電膜的出現(xiàn)使得絕緣子在絕緣水平方面的能力大打折扣，最終導(dǎo)致它們在強(qiáng)電力場中出現(xiàn)強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象。通常，在進(jìn)行抗污閃的工作時(shí)，會采用如下方法：

（1）分別在春季、秋季進(jìn)行停電清掃。

（2）使用硅油和硅脂等硅類材料。

（3）對外絕緣的爬電比距進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)。

（4）使用RTV抗污閃材料。

以上方法均可以對污閃現(xiàn)象進(jìn)行一定的抵御。

1 事故的具體經(jīng)過

在摘要中筆者已經(jīng)粗略地介紹了事故的發(fā)生過程，接下來再將事故發(fā)生的詳細(xì)過程介紹一遍。

2015年12月1日這天，天下著小雨，間或伴有小雪，戶外溫度已經(jīng)降低到了-2℃。在下午5點(diǎn)25分時(shí)，220kV變電站中部分絕緣瓷瓶突然出現(xiàn)了閃絡(luò)放電現(xiàn)象。在約4個(gè)小時(shí)后，晚上9點(diǎn)31分，變電站的II型母線突然在C相避雷器上發(fā)生了擊穿。接著，變電站II型母線觸發(fā)了差動保護(hù)機(jī)制，這直接導(dǎo)致1號主變、II線和母聯(lián)開關(guān)出現(xiàn)跳閘。到了晚上10點(diǎn)27分時(shí)，變電站的母線出現(xiàn)差動保護(hù)動作，這使得2號主變、I線和啟備變相繼跳閘。最終，一系列的跳閘導(dǎo)致場內(nèi)供電中斷，同時(shí)，1、2號柴油發(fā)電機(jī)也相繼啟動，開始緊急供電。

2 避雷器是什么

避雷器本身是放電器的一種。但是其作用卻是用來對順著各條線路進(jìn)入的雷電過電壓或操作過電壓進(jìn)行限制的一種過電壓保護(hù)設(shè)備[2]。該放電器是和受到保護(hù)的電氣設(shè)備通過并聯(lián)的方式連接在一起的。一旦避雷器所接收到的電壓超過其放電的最大電壓，那么避雷器就會先進(jìn)行放電，以對電壓幅值進(jìn)行限制，從而做到對與其向并聯(lián)的電氣設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。目前，氧化鋅類無間隙避雷器的應(yīng)用最為廣泛。

3 氧化鋅避雷器

氧化鋅避雷器最為關(guān)鍵的部件就是氧化鋅閥片（ZnO）。該閥片是以氧化鋅（ZnO）為主要組成材料，同時(shí)把多種類型的金屬氧化物（例如氧化鉍（Bi2O3）、氧化鈷（CoO）和氧化錳（MnO））以極微小的比例加入進(jìn)去[3]。最后通過對材料進(jìn)行成型燒結(jié)與表面處理等過程方能制成。

由于氧化鋅閥片采用了多種金屬氧化物作為制造的原材料，因此其在電力特性方面具有獨(dú)特優(yōu)勢，尤其是其具有較好的伏安特性（有小電流區(qū)域、非線性區(qū)域以及飽和區(qū)域）。

其中，小電流區(qū)域是指：

電流＜1mA的區(qū)域?yàn)樾‰娏鲄^(qū)域I。在該區(qū)域中，其非線性系數(shù)α較大，大約在0.1-0.2附近波動。在該區(qū)域中，電壓增加，電流變化微弱。

非線性區(qū)域是指：

電流介于1mA和3kA之間，該范圍是非線性區(qū)域II。在該區(qū)域中，電壓的小幅度增加將會導(dǎo)致電流的快速大幅度增加。

飽和區(qū)域是指；

電流＞3kA，通常在電流進(jìn)入飽和區(qū)域III之后，電流的增長速度反而在電壓增加時(shí)慢速增長了，不過這時(shí)候也可以看見伏安特性的曲線有上翹現(xiàn)象。

氧化鋅避雷器的優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）保護(hù)性能優(yōu)越。沒有放電延遲，陡坡效應(yīng)特性極強(qiáng)。

（2）沒有續(xù)流，負(fù)載輕量，抗重復(fù)動作能力較高。

（3）通過的電流容量大。

（4）耐污閃性能更好。

4 事故原因分析

4.1 分析方式一：故障錄波曲線

通過對故障錄波曲線進(jìn)行調(diào)查，筆者發(fā)現(xiàn)，避雷器在遭受擊穿之前，整個(gè)220kV電力系統(tǒng)未發(fā)生大幅度波動異?，F(xiàn)象。當(dāng)時(shí)的母線相電壓的二次值是61V，合并計(jì)算進(jìn)一次相電壓值是134kV。而在避雷器被擊穿的瞬間，故障相電壓迅速降低至9.865kV，同時(shí)，零序電壓出現(xiàn)升高現(xiàn)象，其最大故障相電流是5.659kV。在保護(hù)措施自動執(zhí)行之后，由于出現(xiàn)故障的母線已經(jīng)被切除且未出現(xiàn)故障的母線繼續(xù)運(yùn)作的緣故，電壓的現(xiàn)實(shí)恢復(fù)至正常水平。

很明顯，避雷器在被擊穿之前，整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)大幅度的電壓和電流的波動。那么就只能是因?yàn)楸芾灼髯陨碣|(zhì)量存在問題。

4.2 分析方式二：避雷器的解體檢查分析

在對故障的避雷器進(jìn)行分解檢查之后，筆者發(fā)現(xiàn)如下幾個(gè)問題：

（1）避雷器外層的污漬積攢現(xiàn)象較為嚴(yán)重。

（2）避雷器整體的密封狀態(tài)較好，并且內(nèi)部沒有修飾的跡象。

（3）避雷器的所有絕緣件均未發(fā)現(xiàn)有明顯的擊穿現(xiàn)象。

（4）在避雷器的電阻片局部區(qū)域，存在外圈閃絡(luò)現(xiàn)象的痕跡。不過，該區(qū)域從總體上來看依然是完好的，且熱崩壞環(huán)斷裂和破碎等現(xiàn)象均未發(fā)生[4]。

4.3 原因總結(jié)

（1）避雷器外部由于絕緣瓷瓶發(fā)生了污閃現(xiàn)象而造成整個(gè)避雷器的電位分布不均。

（2）避雷器的瓷套外部區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域的電阻片之間構(gòu)成了徑向電位差，這種電位差的產(chǎn)生和存在使得局部區(qū)域的電阻片所要擔(dān)負(fù)的電壓也出現(xiàn)增加。一旦電壓負(fù)荷值超出其本身負(fù)荷能力范圍，就會導(dǎo)致電阻片出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，并引發(fā)連鎖反應(yīng)，使得避雷器泄露出的電流值急劇上升，最終使避雷器被擊穿。

看來，避雷器并沒有質(zhì)量上的問題。

5 如何進(jìn)行預(yù)防

該段落所提及的預(yù)防措施和方法均是依據(jù)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》的內(nèi)容提出的。廣大電力工作者在采用這些方法是，一定要將它們和電力工作現(xiàn)場情況相結(jié)合才可以進(jìn)行預(yù)防措施的部署。

5.1 提高避雷器的防污閃能力

要把已有的、正在運(yùn)轉(zhuǎn)之中的220kV避雷器全部替換為防范等級是IV級別的防污閃型避雷器，同時(shí)還要將RTV防水涂層以及防污閃傘裙都噴涂和粘貼在這些避雷器的外部瓷套上，以使避雷器的防污閃能力得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

5.2 絕緣瓷瓶的防范措施

要將RTV防水涂層噴涂到整個(gè)220kV變電站的所有絕緣瓷瓶之上，以提升變電站的總體抗污閃性能。

5.3 整理周邊環(huán)境

派遣專門的保潔人員來對220kV變電站周邊的環(huán)境進(jìn)行清理，重點(diǎn)清理垃圾，以防止在出現(xiàn)大風(fēng)時(shí)揚(yáng)塵進(jìn)入變電站的情況出現(xiàn)，從而保證絕緣瓷瓶表面不受到污染。

5.4 定期進(jìn)行測定和檢查

一定要定期地針對220kV變電站的所有絕緣瓷瓶進(jìn)行等值鹽密實(shí)驗(yàn)，通過這一試驗(yàn)來對絕緣瓷瓶的受污染程度進(jìn)行確定，從而有針對性地加大絕緣瓷瓶的清掃和檢查力度[5]。如有必要，甚至可以進(jìn)行帶電水的沖洗工作，以保障絕緣瓷瓶的清潔。

5.5 做好監(jiān)測

這里還要定期地對避雷器進(jìn)行泄露電流的檢測實(shí)驗(yàn)，以了解并掌握避雷器的實(shí)際狀態(tài)。此外，在進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行工作時(shí)，一定要做好220kV變電站出現(xiàn)大規(guī)模污閃現(xiàn)象的心理準(zhǔn)備，要定時(shí)對備用設(shè)備展開檢查工作，以保證設(shè)備齊全完好。只有這樣，才能夠在污閃事故發(fā)生時(shí)做到臨危不懼，從容應(yīng)對。

6 結(jié)語

這一次的全站停電事故，相信已經(jīng)為廣大的電力工作者們敲響了警鐘。這一時(shí)間展現(xiàn)了污閃現(xiàn)象發(fā)生的恐怖之處，展現(xiàn)出了其對于完好電力設(shè)備的巨大的破壞力。由于自然環(huán)境的不斷變化，極端天氣的發(fā)生次數(shù)不斷增加，因此，必須將設(shè)備的抗污閃水平提升到更高的層面上去，同時(shí)還要做到逢“?！北亍皺z”、逢“檢”必“修”和逢“修”必“好”三大標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣，才能夠保證場內(nèi)外供電系統(tǒng)的完整性、安全性和高效性，才能夠保證電力系統(tǒng)所帶來的巨大能量不會被浪費(fèi)。