大氣中污穢混合物對輸電線路絕緣子的影響

趙甦 宗飛

摘?要：隨著人類對自然環(huán)境的資源過份索取，進一步造成氣候惡劣變化，大氣中污穢混合物對高壓輸電線路的絕緣子安全穩(wěn)定運行是一致命威脅，污穢絕緣子泄漏電流發(fā)生急劇上升進一步造成飛弧是整個絕緣子串分生閃絡的最終結果，本文從絕緣子覆蓋污穢物后對電力系統(tǒng)的危害性及污穢絕緣子閃絡過程進行全面的分析，其結果對高壓輸電線路絕緣子安全穩(wěn)定運行具有一定性參考意義。

關鍵詞：覆冰;外絕緣;泄漏電流;閃絡

由于能源中心和負荷中心的逆向分布，為適應經(jīng)濟社會快速發(fā)展的要求，電力工業(yè)選擇“西電東送，南北互供，全國聯(lián)網(wǎng)”為發(fā)展戰(zhàn)略，而在實施這一戰(zhàn)略的過程中，長距離輸電線路將不可避免地要穿越低氣壓、污穢和覆冰（污穢）等共存的復雜環(huán)境地區(qū)。低氣壓、覆污穢混合物、微水分共同作用下絕緣子的電氣強度會顯著下降，輸電線路通過這些地區(qū)時，電氣強度的降低導致絕緣子在正常運行電壓下可能發(fā)生閃絡，造成局部或大范圍停電，這將會給社會生產(chǎn)和人民生活帶來嚴重不便，甚至造成重大的經(jīng)濟損失。絕緣子覆污穢混合物對高壓輸電線路安全穩(wěn)定運行是一致命威脅，對絕緣子覆污穢混合物對電力系統(tǒng)的危害性及覆污穢混合物絕緣子閃絡過程進行全面的分析，其結果對高壓輸電線路絕緣子安全穩(wěn)定運行具有一定性參考意義。

1 污穢閃絡概況

高壓輸電線路絕緣子是輸變電設備中數(shù)量最多、類型最豐富、運行環(huán)境受到大氣環(huán)境影響最大的電氣元件，由于經(jīng)濟規(guī)模的擴大和城市化進程的加快，大氣氣溶膠的污染日趨嚴重，全國各地時常發(fā)生污穢混合物天氣，絕緣子防污閃問題面臨嚴峻的考驗。1996年12月持續(xù)大霧共造成華東電網(wǎng)500kV線路跳閘77次，閃絡1次，220kV 線路跳閘58次，閃絡24次;2001年2月東北、華北、華中等地在持續(xù)大霧的惡劣天氣下發(fā)生大面積污閃事故，2005年1月28、29日，珠江三角洲地區(qū)出現(xiàn)大霧，導致500 kV增莞甲、乙線跳閘7次;2007年11月26日遼寧昌圖局濃霧220kV X線路112號塔A相導線對鐵塔塔身放電，Y線路117號B相導線對南邊拉線放電;2011年2月2日至2月6日，山東膠東地區(qū)遭遇少見的海霧大氣侵襲，能見度不足10 m。由于部分絕緣子設備絕緣配置低，在含鹽份較高的海霧影響下造成220 kV馬李線跳閘，乳山市區(qū)多條110 kV和35 kV線路跳閘等大而積污閃事故。

2 污穢大氣混合物組成

有關學者通過在自然界大氣中提取的污穢混合物，進行成分模擬分析過程中，結合考慮了下面四個方面出發(fā)：（1）土壤塵;（2）汽車尾氣;（3）生物質的燃燒;（4）煤燃燒（工業(yè)生產(chǎn)中主要是燃燒煤炭）。而在電力系統(tǒng)污穢中，污穢物中的可溶物主要包括CaSO4、ZnSO4、MgSO4、NaNO3、KNO3、KCl、NaCl、NH4Cl、NH4NO3等，對絕緣子耐污受電壓最大的是CaSO4和NaCl，CaSO4使污閃電壓升高，NaCl使污閃電壓降低，NaNO3、KNO3、KCl等一價鹽對應于較低的污閃電壓，跟NaCl有相似的污閃電壓曲線，可并到NaCl中，而ZnSO4、MgSO4等對污閃電壓的影響不大，可以不考慮，而NH4Cl、NH4NO3容易分解和揮發(fā)，所以盡管在空氣中的含量很高，但是在考慮它對絕緣的影響的時候，可以不予考慮。故可選的物質有KNO3、KCl、NaCl、NaNO3、CaSO4。通過不同地區(qū)污穢混合物中所含物質的大致比例，用以上幾種物質污穢混合物環(huán)境，即可在實驗室研究污穢混合物對輸電線路外絕緣的影響。

3 污穢混合物對電解質影響

污穢混合物是大量極細微的干塵粒等均勻地浮游在空中的空氣混濁現(xiàn)象，成分非常復雜，包括數(shù)百種大氣顆粒物，如礦物顆粒物、海鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、有機氣溶膠粒子。而海鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、有機氣溶膠粒子溶解于水成為溶液并電離成正離子和負離子?？諝庵械倪@些含有大量離子的懸浮溶液包裹在電氣設備外表面，在設備鄰近電場作用下極易發(fā)生電離，其結果將導致運行中高壓設備附近帶電粒子濃度增大，設備起始放電電壓降低，設備表面曲率半徑小處最先發(fā)生放電，放電弧隙中電子和離子濃度急劇增加，如果沒有流動空氣補充來稀釋或擴散弧隙中的電子和離子濃度，將造成設備近表面處的空氣擊穿，造成嚴重的事故。

4 污穢閃絡分析

污穢會導致絕緣子串的電壓分布發(fā)生嚴重畸變，這是導致污穢絕緣子閃絡電壓降低的主要原因之一。電壓分布發(fā)生畸變的絕緣子串兩端，尤其是高壓端承受很高的電壓，這將導致污穢絕緣子串的高壓端首先發(fā)生放電。而且這種畸變的程度與污穢狀態(tài)有關，污穢越嚴重，污穢絕緣子串的傘裙被污穢物橋接，而高壓端絕緣子不易被橋接，此時高壓端絕緣子承擔整串電壓的 50%以上。通常情況下，可以從閃絡電壓、泄漏電流以及電弧現(xiàn)象4等方面對污穢絕緣子串的放電過程進行分析，是整個閃絡發(fā)生的實際過程。

5 結論

因經(jīng)濟的迅速增長，大氣環(huán)境也隨著日益變壞，空氣污染愈加惡劣，大氣中彌漫的污穢物漸多，如此居多外界因素使絕緣子固有的劣勢表現(xiàn)更加明顯，如何保證絕緣子其優(yōu)越的性能，是保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、持續(xù)運行的前提，本文從污穢絕緣子的角度進行放電研究，解釋了傳統(tǒng)的輸電線路絕緣子放電進行引起跳閘的根本原因，結果對實踐運行具有參考意義。

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