大气中污秽混合物对输电线路绝缘子的影响

来源:用户上传      作者:赵甦 宗飞

　　摘 要：随着人类对自然环境的资源过份索取，进一步造成气候恶劣变化，大气中污秽混合物对高压输电线路的绝缘子安全稳定运行是一致命威胁，污秽绝缘子泄漏电流发生急剧上升进一步造成飞弧是整个绝缘子串分生闪络的最终结果，本文从绝缘子覆盖污秽物后对电力系统的危害性及污秽绝缘子闪络过程进行全面的分析，其结果对高压输电线路绝缘子安全稳定运行具有一定性参考意义。
　　关键词：覆冰;外绝缘;泄漏电流;闪络
　　由于能源中心和负荷中心的逆向分布，为适应经济社会快速发展的要求，电力工业选择“西电东送，南北互供，全国联网”为发展战略，而在实施这一战略的过程中，长距离输电线路将不可避免地要穿越低气压、污秽和覆冰（污秽）等共存的复杂环境地区。低气压、覆污秽混合物、微水分共同作用下绝缘子的电气强度会显著下降，输电线路通过这些地区时，电气强度的降低导致绝缘子在正常运行电压下可能发生闪络，造成局部或大范围停电，这将会给社会生产和人民生活带来严重不便，甚至造成重大的经济损失。绝缘子覆污秽混合物对高压输电线路安全稳定运行是一致命威胁，对绝缘子覆污秽混合物对电力系统的危害性及覆污秽混合物绝缘子闪络过程进行全面的分析，其结果对高压输电线路绝缘子安全稳定运行具有一定性参考意义。
　　1 污秽闪络概况
　　高压输电线路绝缘子是输变电设备中数量最多、类型最丰富、運行环境受到大气环境影响最大的电气元件，由于经济规模的扩大和城市化进程的加快，大气气溶胶的污染日趋严重，全国各地时常发生污秽混合物天气，绝缘子防污闪问题面临严峻的考验。1996年12月持续大雾共造成华东电网500kV线路跳闸77次，闪络1次，220kV 线路跳闸58次，闪络24次;2001年2月东北、华北、华中等地在持续大雾的恶劣天气下发生大面积污闪事故，2005年1月28、29日，珠江三角洲地区出现大雾，导致500 kV增莞甲、乙线跳闸7次;2007年11月26日辽宁昌图局浓雾220kV X线路112号塔A相导线对铁塔塔身放电，Y线路117号B相导线对南边拉线放电;2011年2月2日至2月6日，山东胶东地区遭遇少见的海雾大气侵袭，能见度不足10 m。由于部分绝缘子设备绝缘配置低，在含盐份较高的海雾影响下造成220 kV马李线跳闸，乳山市区多条110 kV和35 kV线路跳闸等大而积污闪事故。
　　2 污秽大气混合物组成
　　有关学者通过在自然界大气中提取的污秽混合物，进行成分模拟分析过程中，结合考虑了下面四个方面出发：（1）土壤尘;（2）汽车尾气;（3）生物质的燃烧;（4）煤燃烧（工业生产中主要是燃烧煤炭）。而在电力系统污秽中，污秽物中的可溶物主要包括CaSO4、ZnSO4、MgSO4、NaNO3、KNO3、KCl、NaCl、NH4Cl、NH4NO3等，对绝缘子耐污受电压最大的是CaSO4和NaCl，CaSO4使污闪电压升高，NaCl使污闪电压降低，NaNO3、KNO3、KCl等一价盐对应于较低的污闪电压，跟NaCl有相似的污闪电压曲线，可并到NaCl中，而ZnSO4、MgSO4等对污闪电压的影响不大，可以不考虑，而NH4Cl、NH4NO3容易分解和挥发，所以尽管在空气中的含量很高，但是在考虑它对绝缘的影响的时候，可以不予考虑。故可选的物质有KNO3、KCl、NaCl、NaNO3、CaSO4。通过不同地区污秽混合物中所含物质的大致比例，用以上几种物质污秽混合物环境，即可在实验室研究污秽混合物对输电线路外绝缘的影响。
　　3 污秽混合物对电解质影响
　　污秽混合物是大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中的空气混浊现象，成分非常复杂，包括数百种大气颗粒物，如矿物颗粒物、海盐、硫酸盐、硝酸盐、有机气溶胶粒子。而海盐、硫酸盐、硝酸盐、有机气溶胶粒子溶解于水成为溶液并电离成正离子和负离子。空气中的这些含有大量离子的悬浮溶液包裹在电气设备外表面，在设备邻近电场作用下极易发生电离，其结果将导致运行中高压设备附近带电粒子浓度增大，设备起始放电电压降低，设备表面曲率半径小处最先发生放电，放电弧隙中电子和离子浓度急剧增加，如果没有流动空气补充来稀释或扩散弧隙中的电子和离子浓度，将造成设备近表面处的空气击穿，造成严重的事故。
　　4 污秽闪络分析
　　污秽会导致绝缘子串的电压分布发生严重畸变，这是导致污秽绝缘子闪络电压降低的主要原因之一。电压分布发生畸变的绝缘子串两端，尤其是高压端承受很高的电压，这将导致污秽绝缘子串的高压端首先发生放电。而且这种畸变的程度与污秽状态有关，污秽越严重，污秽绝缘子串的伞裙被污秽物桥接，而高压端绝缘子不易被桥接，此时高压端绝缘子承担整串电压的 50%以上。通常情况下，可以从闪络电压、泄漏电流以及电弧现象4等方面对污秽绝缘子串的放电过程进行分析，是整个闪络发生的实际过程。
　　5 结论
　　因经济的迅速增长，大气环境也随着日益变坏，空气污染愈加恶劣，大气中弥漫的污秽物渐多，如此居多外界因素使绝缘子固有的劣势表现更加明显，如何保证绝缘子其优越的性能，是保证电力系统安全、稳定、持续运行的前提，本文从污秽绝缘子的角度进行放电研究，解释了传统的输电线路绝缘子放电进行引起跳闸的根本原因，结果对实践运行具有参考意义。
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