浅析变电站电气设备防污闪技术

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【摘 要】本文重点阐述变电站电气设备防污闪涉及的主要技术及其应用，通过介绍我公司在变电站防污闪方面所作的努力，阐明防污闪对于电气设备的重要性，并提出促进防污闪技术发展的几点建议。随着防污闪技术的不断完善，变电站电气设备必将越来越安全。

【关键词】变电站；电气设备；防污闪

1.引言

伴随着水泥、化工、冶金、煤矿等行业的迅速发展，供电部门对变电站电气设备的防污闪能力提出了越来越高的要求。一方面，工业排放的污染物日益增多，致使变电站周边的环境污染日趋严重，导致变电设备污闪事故经常发生。另一方面，随着环境污染快速发展，变电站的污秽区划分却不能跟上客观环境的变化，致使运行维护人员不能及时准确地确定污秽区等级和程度，而这种信息滞后对电气设备的运行维护埋下隐患。近年来变电站电气设备发生污闪有愈演愈烈的趋势，严重威胁电网的安全稳定运行。

2.概述

2.1污秽种类

变电站电气设备污秽来源主要有：

（1）自然型污秽：该类污秽主要来自于海洋、沼泽和土壤等自然环境。在防污闪工作中常遇到的有农田尘土污秽、盐碱污秽、沿海海水（雾）污秽、鸟粪污秽等。

（2）工业型污秽：在工业生产过程中由烟囱排出的气相、液相和固相污秽物质。它主要分布在工业城市及近郊和工业集中的地区，包括化工厂、冶炼厂及火电厂的排烟，水泥厂、煤矿及矿场的粉尘，循环水冷却塔或喷水池的酸化水雾等。我公司所属变电站的污秽类型以此为主。

2.2污闪原理

变电站电气设备在长期运行中，大气中的尘埃微粒沉积到其绝缘表面形成污秽层，在干燥气候时，污秽层电阻很大，绝缘性能不会降低，但在雾、露、小雨、雪等气象条件下，污秽层中的电解质湿润后，使表面电导率增加，表面泄漏电流也随之增加，绝缘性能下降，而其中的灰分等保持水分，促进污秽层进一步受潮，从而溶解更多的电解质，造成绝缘子湿润表面的闪络放电，简称污闪。绝缘子污闪放电的显著特点是闪络电压低，可能低到10kV及以下。污秽绝缘子的沿面放电过程与清洁表面完全不同，不再是一种单纯的空气间隙的击穿现象，而是一种与电、热、化学因素有关的污秽表面气体电离、表面层发热和烘干，以及局部电弧发生、发展的热动力平衡过程。宏观上可将污闪放电过程分为四个阶段，即绝缘子表面的积污、污秽层的湿润、形成干带、局部放电的产生和发展并导致沿面闪络[1]。因此污闪的三要素是绝缘子表面积污、污秽层湿润和电压作用。

3.目前我公司开展的防污闪措施

（1）等值盐密的测量方法是将待测瓷表面的污物用蒸馏水（或去离子水）全部清洗下来，采用电导率仪测其电导率，同时测量污液温度，然后换算到标准温度（20℃）下的电导率值，再通过电导率和盐密的关系，计算出等值含盐量和等值盐密值。根据绝缘子等值附盐密度，核实变电站处的污秽等级，了解所在地区的大气污秽程度和污秽性质，正确划分各地区的污秽区。根据核实结果，对不满足运行要求的电气设备绝缘子进行调爬改造，增大爬电比距，提高电气设备防污能力。

（2）例行检修是变电站防污闪的一个基本手段，我公司根据电气设备运行情况定期清洗电气设备，这有效提高设备实际抗污闪能力。由于处于污染的变电站绝缘子积污较快，加之设备自洁能力的降低造成积污日益严重，若再出现持久的雾、露、雨等潮湿天气，则极易发生污闪，定期清洗绝缘子表面的积污，及时消除污闪隐患。根据电气设备状态检修规程，电气设备的状态检测量如果没有达到注意值的话，检修周期一般为4.5年，但这对于山区和沿海电网设备并不适合，特别是对开关柜内设备，运行经验证明应缩短开关柜内电气设备检修周期，及时清扫，把污闪事件消除在萌芽状态。同时，防污闪工作应该延伸到二次端子箱等设备，尤其是存在煤粉等导电介质的地区，避免因导电介质造成设备二次回路短路，进而发生设备发热烧损或误动。但是定期开展电气设备检修仅限于个别设备，而且检修间隔时间较长，这不利于电气设备防污闪。

（3）喷涂室温硫化硅橡胶（Room Temperature Silicone Rubber，下称RTV）防污涂料。RTV防污闪涂料是由有机硅橡胶、填充剂和添加剂，经化学物理过程改性制造而成，它具有耐污能力强、喷涂工艺简单、施工时间短、涂后免维护等特点，在我公司电气设备防污闪方面得到大力推广。经试验证明在绝缘子表面涂覆憎水性较强的RTV防污涂料可显著提高绝缘子的耐污闪能力，在重污秽地区将瓷绝缘子表面涂上RTV可以有效抑制污闪发生[2]。在绝缘子表面喷涂RTV防污闪涂料后，所形成的涂层包覆了整个绝缘子表面，隔绝了瓷瓶与污秽物质的接触，同时由于RTV防污闪涂料所具有的憎水性，当雨水或露珠接触到涂层表面时，就会变成水珠自动滚落，或一颗颗散落在涂层表面上，而不会形成连续的水链或铺展成水膜。更重要的是当污秽物质降落到涂层上后，由于RTV防污闪涂料具有憎水迁移性，使得污秽物质也具有憎水性，而不被雨水或潮雾中的水分所润湿，因此该污秽物质不会被离子化，从而能有效地扼制表面泄漏电流，极大地提高绝缘子的防污闪能力。

（4）采用复合绝缘材料制成的新型绝缘子。复合绝缘子由硅橡胶整体制成，从而构成了一个整体耐压层，其污闪电压是瓷绝缘子的2-3倍，结构为不可击穿型。复合绝缘子结构简单、轻巧，同时硅橡胶表面具有的憎水性和憎水迁移性，决定了其具有高的耐污性能和免维护的特性。对于污秽严重地区，将瓷绝缘材料更换为复合绝缘材料，可以很好提高电气设备防污闪效果。近几年复合绝缘产品在我公司变电站得到有效推广利用，公司220kV增田变电站Ⅱ期扩建工程中采用的220kV江苏思源电流互感器，其外表面绝缘材料就是采用硅橡胶绝缘，而在110kV飞桥变电站#1主变技改项目中，新购的110kV变压器高压侧套管采用的是干式硅橡胶套管，这都极大提高了变电站内电气设备防污闪能力。为保证复合绝缘产品的质量，应十分重视厂家的选择，制造厂必须通过国家电网公司颁布的入网必备条件的考核，同时坚持对产品进行抽样验收试验，确保复合绝缘产品质量。

4.提高防污闪能力的几点建议

（1）严格对待电气设备质量，对进网电气设备的防污闪能力进行认真检测。对于变电站而言，防污闪不止针对户外电气设备，同时对于开关柜内电气设备也应严格要求，相关经验表明变电站发生污闪的电气设备中，开关柜的中、低压设备占大多数比例。我公司在对某35kV变电站柜内电气设备首检式验收时，发现某35kV电压等级馈线电压互感器由于空气绝缘净距离不足30厘米，设备厂家通过加装绝缘隔板来满足电气距离要求，在对电压互感器进行交流耐压试验时，其表面却发生严重的闪络现象。根据国家电网公司颁布的十八项电网重大反事故措施要求的相关规定，用加装绝缘隔板来代替电气距离是基于技术可靠的前提，同时设备厂家应提供绝缘隔板凝露、绝缘老化等相关的型式试验报告，如果在首检式验收没有发现此类问题，这将是电网的安全运行的极大隐患。对于我们山区电网，偏远变电站不占少数，交通不便本来就给我们的日常维护增加了困难，如果放任不合格的电气设备流入电网，势必威胁电网安全。所以把好进网电气设备质量关凸显重要，只有提高电气设备质量才能真正减轻我们日常维护的工作量。

（2）预防污闪事故的根本出路在于全面提高设备外绝缘配置的总体水平，实施“配置到位、留有裕度”的原则，提高电网抵御能力，无论是变电站选址，还是设备选型均应做到周密细致。对于新建变电站应选址在远离工业区的地方，变电站内户外设备尽量采用六氟化硫封闭式组合电器（Gas Insulated Switchgear，下称GIS），GIS电气设备将母线、断路器等高压电气设备都组合在一起，具有可靠性高、安全性强，维护工作量小等优点，而且将高压设备装入充满六氟化硫的气体中，大大减少了因为外部污秽而导致的污闪事故。同时加大力度对我公司老旧变电站技改工作，特别是老旧变电站目前运行的开关柜并未采用全封闭结构，灰尘和凝露均会削弱柜内电气设备的防污闪能力，给电网稳定运行带来隐患。

（3）提升变电站防污管理水平，及时修订污秽分布图。随着工业快速发展，变电站防污管理工作存在明显的滞后性，特别是早期设计建成的变电站，未充分考虑工业发展和环境变化对设备绝缘的影响。同时当前变电站防污管理工作并未引起足够重视，工作开展普遍缺乏系统性，无论是从前期规划、设计施工，还是运行维护都没有实现全过程闭环管理。为了提升变电站防污管理水平，今后公司应每年开展一至两次的盐密和灰密测试工作，建立各变电站盐密值和灰密值数据库，根据污染源分布和变化情况，结合本地区的气象特点、盐密值数据和发生污闪跳闸事故的次数，按照相关规定科学、准确定位公司所属变电站的污秽等级，根据污秽等级采取相应的措施。

（4）积极开展防污闪技术培训，大力推广变电站绝缘子防污闪在线监测研究。为了提高基层专业人员的防污闪技术水平，我公司开展变电站避雷器外绝缘表面泄漏电流在线监测和红外热成像检测电气设备污秽情况等防污闪技术课题，通过建立电气设备红外热成像图谱库，提高专业人员对设备在正常和污秽两种不同状态下图谱的区分能力。在线监测变电站电气设备污秽情况也是目前研究热点，值得我们加以关注。文献[3]提出基于工控机的高速数据采集和处理系统能够适应泄漏电流的大范围内变化，实时监测绝缘子污秽程度，当绝缘子污秽过度时能够及时报警，从而可以减小变电污闪的几率，提高供电系统的可靠性。

5.总结

目前，防污闪工作以定期清扫为主，综合运用多种防污措施，提高绝缘子的防污闪能力，并积极利用新技术对电气设备污闪情况进行在线监测和跟踪，找出适合该地区的防污措施。防污闪工作虽取得一定成绩，但仍然任重道远，需要不断积累经验，改进防污闪的措施，使污闪发生的概率降到最低，为电网的安全稳定运行做出贡献。

参考文献：

[1] 甘毅. 变电站防污闪方案研究[J]. 贵州电力技术，2011，14（4）：76-78.

[2] 张树民. 提高绝缘子抗污闪能力的应对措施[J]天津电力技术，2005增刊：27-29.

[3] 李琦，任海鹏，郑岗，刘斌，刘丁. 变电站绝缘子污秽在线监测系统的设计[J].西安理工大学学报，2002，18（2）：136-139.