周舟，何鐵祥

(湖南省電力公司科學研究院，湖南長沙410007)

污穢是影響絕緣子外絕緣的主要因素之一，在大霧、雨雪等氣候條件作用下引起的污穢閃絡，輕則可能造成線路跳閘、停電，重則會造成變電站跳閘、停電，甚至還可能引起大面積惡性停電。2001年2月我國北方出現持續(xù)性大霧天氣，再加上降雪、除雪劑、煤煙污染的綜合影響，遼寧電網、河北電網、京津唐電網相繼發(fā)生污穢閃絡事故，共計有123條66～500 kV線路、34座變電站跳閘972次，僅遼寧省損失電量就達937萬kWh，經濟損失巨大〔1-2〕。而屬于濕潤性氣候的江南、華南更是污閃的高發(fā)地區(qū)，這都使得大家逐漸意識到污穢的清洗對于保證電網安全運行的重要性。

1 污穢的產生及影響

由于環(huán)境污染，大氣中的各種灰塵、鹽分、油煙、酸、濕氣、金屬塵埃以及其他帶電粒子通過重力沉降作用、物理吸附作用沉淀在設備外絕緣表面形成一層污穢，加之靜電和電場的作用下，累積的污穢不斷加重而且變得牢固。

在干燥的氣候條件下，表面臟污的絕緣子仍會具有很高的絕緣強度。但是在大霧、小雨、凝露等氣候條件下，污穢中的電解質成分溶解到水中，在絕緣子表面形成離子導電通路，使電瓷絕緣強度大大降低，在運行電壓下就可能導致絕緣子產生污穢閃絡。運行經驗表明，在空氣濕度較高的情況下，完好的絕緣子 (即內阻在104MΩ以上)表面污穢達到中等程度 (即鹽密為0.1 mg/cm2)時，其表面電阻值僅為50 MΩ左右〔3〕。這樣的污穢條件在遇到合適的天氣時就會形成污閃事故，給電網運行帶來極大的危害。

研究證明〔4〕，在相同鹽密條件下，若污穢所含的一價鹽成分多，則污閃電壓就偏低，所含的二價鹽多，則污閃電壓就偏高。以內陸省份湖南為例，絕緣子污穢成分雖以二價的硫酸鈣鹽為主，如CaMg(SiO4)，但是，經濟發(fā)展帶來的氮氧化物排放量的增加使得該省空氣污染由硫酸型向硫酸和硝酸復合型轉變，特別是硝酸根離子在酸雨中所占的比例從20世紀80年代的1/10逐步上升到近年來的1/3，這使得湖南省內絕緣子污穢成分中一價鹽的成分逐年增加，污穢可能帶來的閃絡問題日趨嚴峻。

2 帶電清洗絕緣維護

2.1 帶電清洗發(fā)展的必然性

我國開展防污閃工作已有40余年歷史?，F在廣泛使用的外絕緣維護技術還是爬、涂、掃等方式，但隨著帶電清洗技術研究的開展，帶電清洗越來越多地應用在電氣設備絕緣維護領域中〔5〕。

帶電清洗是采用物理與化學方法，在保證設備正常安全運行的前提下，對各類電氣設備的清洗維護。與目前常用的3種絕緣維護方式比較，帶電清洗雖然材料費較貴，但由于提高了安全性和清洗的效果，節(jié)省了大量人工費用，避免了停電帶來的各方面經濟損失。以停電4 h計算，1條110 kV線路損失的電量可能有10～20萬kWh，1條220 kV線路則可達 30～50萬 kWh，如果僅按照電價0.5元/kWh計算，電網的直接損失就達15～25萬元，而對于社會和企業(yè)的經濟損失則更大。綜合考慮，帶電清洗比其他3種絕緣維護方式更為經濟。以帶電清洗為基礎的電氣設備絕緣維護，在石油、化工、鋼鐵等行業(yè)企業(yè)的成功應用已給這些生產企業(yè)帶來了巨大的經濟效益。如污染較重的工業(yè)區(qū)線路每年需要2次停電檢修清洗，無疑會使工業(yè)企業(yè)遭受巨大的經濟損失，而帶電清洗則可以隨時清掃絕緣子表面污穢，防止污閃的發(fā)生，避免或減少停電清掃次數，同時，由于它的安全可靠性，也降低了施工生產成本。

2.2 帶電水蒸汽清洗

帶電水沖洗技術優(yōu)勢在于原料易得、設備簡單。GB/T l3395-2008《電力設備帶電水沖洗規(guī)程》對帶電清洗作出了嚴格要求，規(guī)定所用水的電阻率不得低于1×105Ω·cm。由于該方法對水資源的浪費較大，且直接用水清洗對油污的去除效果較差，因此大部分電力企業(yè)并未采用這種方式進行絕緣維護工作。

帶電水蒸汽清洗方法則較好地克服了上述缺陷〔6〕。水蒸汽能迅速改變污穢的粘黏性質，使其易于脫離所粘附的設備表面。高壓力則能夠有助于清除附在設備表面的普通污穢，高溫水蒸汽還可以對一些侵蝕絕緣子的細菌或微生物進行高溫殺滅。

通過對絕緣子污穢進行帶電水蒸汽清洗試驗〔7〕，研究人員繪制了3種不同材質絕緣子隨鹽密變化的閃絡電壓梯度曲線以及不同清洗方法下的閃絡電壓曲面，其中，復合絕緣子的閃絡電壓最高，瓷絕緣子次之，而玻璃絕緣子的閃絡電壓最低;使用自下而上的水蒸汽清洗后閃絡電壓最高;而且當絕緣子污穢鹽密小于4×10-4g/cm2時，帶電水蒸汽清洗時的最低閃絡電壓仍然高于35 kV系統最高運行相電壓，在無過電壓出現情況下是可以保證帶電清洗的系統安全的。文獻〔8-9〕表明，在鹽密1.5×10-4g/cm2，灰密1×10-3g/cm2的情況下，XP-70絕緣子串進行帶電水蒸汽清洗的閃絡電壓為38.2 kV。

2.3 帶電化學清洗

帶電水蒸汽清洗雖達到了一定的節(jié)水效果，但由于該方法對水質要求較高而使得清洗范圍受到限制，只能在較低電壓等級線路或設備上有條件地開展。帶電化學清洗的出現，彌補了水蒸汽清洗應用過程中的空白〔10〕。帶電化學清洗通常采用易溶解、易揮發(fā)的中性液體清洗劑，通過化學清洗劑對污穢的濕潤、乳化、溶解作用，使污穢的附著力降低，再在噴射力的作用下將污穢剝離被附著物的表面，達到清洗的目的，適用于各類變電站室內外設備的清洗，并可以在不拆除設備零部件的情況下，對設備的死角進行清洗。

作為帶電化學清洗中最重要的組成部分，化學清洗劑的性能也有著嚴格的要求。首先，化學清洗劑的絕緣性能、乳化性能、揮發(fā)性能要好，滲透能力和溶解力要強，其次，化學清洗劑要求中性無色無味，燃點和閃點要高，耐壓水平至少應大于25 kV，而且不會對周邊環(huán)境造成二次污染，不會在被清洗設備表面留下任何殘留物。帶電清洗劑性能的理想控制指標如表1所示。

表1 帶電清洗劑性能的理想控制指標

早期的化學清洗劑性能并不完善，如SJ-1型高壓電瓷瓶除垢劑〔11〕，因為該除垢劑中含有微量電解質，不能作為絕緣液，所以清洗后的絕緣子必須再用清水沖洗，而且該除垢劑還對人體皮膚有輕微傷害。目前，化學清洗劑以及帶電化學清洗技術已較成熟。如BU666電氣設備清洗劑與CM-48清洗劑〔12〕，絕緣電阻都大于 1.0×1010Ω，通過絕緣油標準試驗方法測得2種清洗劑的擊穿電壓大于25 kV，清洗劑液柱的擊穿電壓為350 kV/m，對污穢較重的懸式絕緣子 (閃絡電壓最低為40 kV左右)進行帶電清洗后，模擬耐壓試驗測得放電電壓為380 kV，研究人員曾使用這2種清洗劑在四川、山西10～220 kV不同電壓等級高壓設備上開展了現場帶電清洗工作，均收到了不錯的效果。而使用DEOX精密除垢劑〔13〕對焦耐變電站2號主變10 kV側3個戶外絕緣子清洗后，絕緣電阻從清洗前最高185 MΩ上升到清洗完畢后最低445 MΩ。巴陵石化石廬山35 kV變電站及110 kV升壓站帶電化學清洗后〔14〕，電氣設備的絕緣水平有顯著提高，避雷器的泄漏電流值遠低于指標值，直流泄漏電壓值明顯高于指標值;變壓器的吸收比提高了1.9倍，交流耐壓明顯高于指標值;隔離開關的絕緣值提高最多可達數百倍，斷路器、懸式絕緣子的絕緣值也提高數倍。

2.4 帶電清洗需注意的問題

因為帶電清洗劑的揮發(fā)性，所有帶電清洗劑清洗時都不可避免地會產生凝水現象，甚至冰晶效應，只是隨清洗劑的沸點、噴射量、蒸發(fā)潛熱、環(huán)境濕度以及溫度的不同，產生的凝水、冰晶效應程度不同而已。帶電清洗過程出現的這種凝水和冰晶效應會導致清洗劑動態(tài)絕緣性能大幅度降低，可能給帶電清洗對象帶來巨大的安全隱患。為了避免出現凝水和冰晶效應，通過分析了凝水和冰晶效應的形成機理〔15〕，建議在帶電清洗的過程中，應實時監(jiān)測清洗過程中的清洗物表面和環(huán)境溫度之間的變化情況，如果接近溫度露點差，就必須立即調整清洗參數，避免凝水現象和冰晶效應的發(fā)生，最大限度地減少帶電清洗過程中安全事故的發(fā)生。

3 結語

由于環(huán)境問題日益突出，運用帶電清洗技術維護電氣設備以及線路的絕緣水平，防止污閃事故是電力發(fā)展的必然選擇。近年來的帶電清洗實踐在220 kV及以下高壓設備上取得了一定的成績，針對500 kV及以上電壓等級的帶電清洗技術應用還存在諸多難題，有待廣大科研技術人員突破技術瓶頸，以便更好地將帶電清洗技術服務于電力系統。

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