劉江濤（湖北省電力公司宜昌供電公司檢修公司，湖北宜昌443000）

霧霾對絕緣子交流閃絡(luò)特性影響

劉江濤（湖北省電力公司宜昌供電公司檢修公司，湖北宜昌443000）

近幾年以來，我國中東部地區(qū)出現(xiàn)了眾多長時(shí)間以及大范圍的霧霾天氣。霧霾天氣對于電力設(shè)施、人類健康、生態(tài)環(huán)境以及交通等將會產(chǎn)生重大的影響，其對于輸變電設(shè)備的絕緣子交流閃絡(luò)特性影響也需要引起相關(guān)研究者的重視。

霧霾；絕緣子；交流閃絡(luò)特性；影響

1 引言

霧霾對于電網(wǎng)的干擾一個(gè)是濕度，使得絕緣子外表面濕潤，另外就是污穢度，導(dǎo)致絕緣子外表面的污穢度加大。在霧霾的天氣下，空氣當(dāng)中的相對介電常數(shù)就會加大，絕緣子串的最大場強(qiáng)顯著提升，將會使得絕緣子串抵受電壓的能力明顯變?nèi)?，而電場的畸變以及凝露將會使得空氣間隙被擊穿。本文重點(diǎn)從霧霾的理化特征著手，分析了霧霾成分和粒徑對于絕緣子閃絡(luò)特性的影響。

2 試驗(yàn)裝置、試品和試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)裝置

為了模擬霧霾的條件，在試驗(yàn)室當(dāng)中自制小型的霧霾室，其就是一個(gè)利用有機(jī)玻璃支撐的試驗(yàn)罐，高度為91cm，直徑為79cm。其中的固體顆粒由氣溶膠發(fā)生器制造，水霧則由超聲波無發(fā)生器來進(jìn)行模擬。

試驗(yàn)當(dāng)中利用球磨機(jī)研磨來制造不同粒徑的固體顆粒物，球磨機(jī)的研磨細(xì)度最小可以達(dá)到0.1μm，可以滿足本試驗(yàn)的要求。研磨之后的顆粒物利用顯微鏡來測出粒徑。交流試驗(yàn)電源利用有機(jī)玻璃試驗(yàn)灌上面的高壓套管引進(jìn)，它的額定容量為 2000kVA，額定電壓為 500kV，它的輸入電壓為 0～ 10.5kV，輸出電壓為0～500kV，極限短路電流75A，可以滿足污穢試驗(yàn)當(dāng)中的需求。

2.2 試品

本試驗(yàn)利用典型的瓷絕緣子XP-70作為試驗(yàn)品，它的基本技術(shù)參數(shù)與結(jié)果如表1所示。

表1 試品的基本技術(shù)參數(shù)

2.3 試驗(yàn)方法

2.3.1 霧霾模擬方法

眾多的研究可以看出，霧霾條件下的顆粒物大部分是礦物氣溶膠，比如沙塵、粉塵等等，還有硝酸鹽、銨鹽、硫酸鹽、有機(jī)碳?xì)馊苣z等等?？紤]到試驗(yàn)的安全性與可行性，本試驗(yàn)利用硅藻土來模擬霧霾當(dāng)中的礦物氣溶膠與有機(jī)碳?xì)馊苣z等一些不溶物，利用（NH4）2SO4和CaSO4來模擬霧霾當(dāng)中的水溶性無機(jī)鹽。因?yàn)镃aSO4容易吸水，粘結(jié)度比較大，在研磨的過程當(dāng)中會結(jié)塊而沉積在研磨缸的底部，沒有辦法實(shí)現(xiàn)研磨效果，所以只對于硅藻土以及（NH4）2SO4顆粒物研磨。采用球磨機(jī)利用不斷調(diào)整其轉(zhuǎn)速與研磨的時(shí)間，把硅藻土與（NH4）2SO4顆粒物磨成三種試驗(yàn)所需要的不同粒徑，然后利用顯微鏡來測出粒徑的大小。因?yàn)轭w粒物的形狀是非常不規(guī)則的，所以沒有辦法直接測出粒徑，需要把不規(guī)則粒徑顆粒的最短邊與最長邊的平均值用作顆粒物的有效粒徑。隨機(jī)選出10個(gè)顆粒物，算出平均粒徑來用作該條件之下的粒徑值。

2.3.2 霧霾條件下絕緣子閃絡(luò)試驗(yàn)

本試驗(yàn)在任何一種成分的粒徑條件下對于不同污穢程度的絕緣子開展試驗(yàn)。在這其中，絕緣子的污染方法利用定量涂刷法，采用硅藻土與NaCl來模擬污穢物當(dāng)中的導(dǎo)電物與不溶物，通過鹽密值代表污穢的程度，其分別為 0.05、0.1以及0.25mg/cm2，灰密值均取為1.0mg/cm2。

在試驗(yàn)的過程當(dāng)中，把兩片污穢絕緣子放于試驗(yàn)罐當(dāng)中，結(jié)合人工來對霧霾進(jìn)行模擬，對污穢層進(jìn)行充足的濕潤，通過均勻升壓的方式開展閃絡(luò)試驗(yàn)。升壓的大致過程是：把電壓升到40%的預(yù)定閃絡(luò)電壓，然后依照每秒預(yù)期閃絡(luò)電壓的10～20%速度升壓，一直到試品閃絡(luò)。在試驗(yàn)過程當(dāng)中每串試品閃絡(luò)一次，通過計(jì)算3串閃絡(luò)電壓的平均值來視為最終的閃絡(luò)電壓，并且每次閃絡(luò)電壓與平均值的誤差應(yīng)該≤15%。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 不同霧霾成分下絕緣子的閃絡(luò)電壓

本試驗(yàn)本試驗(yàn)當(dāng)中分別利用硅藻土、CaSO4和（NH4）2SO4顆粒以及超聲水霧的引入試驗(yàn)灌當(dāng)中來模擬霧霾，以此來探討霧霾當(dāng)中所含成分對于試驗(yàn)品閃絡(luò)有何影響。試驗(yàn)當(dāng)中，超聲水霧是25.3μS/cm的導(dǎo)電率，因?yàn)闆]有研磨的硫酸鈣有效粒徑為20μm，所以在試驗(yàn)當(dāng)中另外的霧霾顆粒有效粒徑也都利用調(diào)整球磨機(jī)研磨時(shí)間與轉(zhuǎn)速使其接近20μm，其試驗(yàn)結(jié)果如表2。

表2 不同霧霾成分條件下絕緣子的閃絡(luò)電壓

表2的數(shù)據(jù)結(jié)果能夠看到，純霧條件下比人工所模擬的霧霾條件之下絕緣子的閃絡(luò)電壓高，在這當(dāng)中硫酸銨對于絕緣子閃絡(luò)的電壓影響是最大的，硅藻土顆粒對于其的影響是最為微弱的。不斷加大絕緣子的污穢程度，霧霾組成的變化對于絕緣子的干擾在慢慢減弱，針對清潔絕緣子，霧霾組成對于閃絡(luò)電壓的影響是最為顯著的，在這當(dāng)中硫酸銨使得閃絡(luò)電壓降低了26.5%，硫酸鈣與硅藻土分別使得閃絡(luò)電壓降低了17.3%與0.9%。然而如果絕緣子外表面的鹽密值是0.25mg/ cm2的時(shí)候，霧霾組成對于絕緣子閃絡(luò)的影響是最為微弱的，而硫酸鈣、硅藻土與硫酸鈣分別使得閃絡(luò)電壓降低4.1%、0.6%以及2.6%。

所以，從人工模擬霧霾試驗(yàn)可以看到，霧霾當(dāng)中的顆粒成分變化對于絕緣子閃絡(luò)電壓的干擾是不一樣的，在這當(dāng)中，礦物氣溶膠以及有機(jī)碳?xì)馊苣z等對于絕緣子的影響是最小的，不會直接干擾絕緣子污層的導(dǎo)電率，但是會相應(yīng)提升絕緣子表面的灰密，進(jìn)而使得閃絡(luò)電壓下降；鹽類氣溶膠對于絕緣子的干擾比礦物氣溶膠更大，鹽類物質(zhì)的溶解度越大，其對于絕緣子閃絡(luò)電壓的干擾也就越大，鹽類氣溶膠因?yàn)榉e污效應(yīng)提升了絕緣子外表面的ESDD，進(jìn)而使得閃絡(luò)電壓下降。

3.2 不同粒徑霧霾下絕緣子閃絡(luò)電壓

利用調(diào)整球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速與研磨時(shí)間，得到三種粒徑分別為20μm、10μm、6μm的硅藻土，得到三種粒徑分別是38μm、20μm、10μm的硫酸銨。硫酸銨顆粒與硅藻土顆粒不同粒徑之下試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3～4所示。

通過對表3與表4能夠看到，清潔絕緣子的閃絡(luò)電壓會隨著硅藻粒徑的增大而增加，可是增大的幅度是很小的，也就是說，硅藻土的粒徑對于絕緣子閃絡(luò)的影響是非常小的。針對那些小粒徑的硅藻土，在重力、風(fēng)力等作用之下聚集在絕緣子外表上，然而粒徑比較大的硅藻土其重量也是比較大的，因?yàn)槌两底饔茫茈y懸浮在空氣當(dāng)中，聚集在絕緣子表面也比較少。小粒徑的硅藻土使得絕緣子表面的污穢量增加，絕緣子表面將會吸取更多的水分，進(jìn)而形成比較厚的水膜，使得閃絡(luò)電壓降低。因?yàn)楣柙逋磷陨硎遣蝗苄晕镔|(zhì)，相比可溶鹽類氣溶膠，粒徑的改變對于絕緣子閃絡(luò)的電壓影響還是比較小的。

表3 不同粒徑的硅藻土情況下絕緣子閃絡(luò)電壓

表4 不同粒徑的硫酸銨情況下絕緣子閃絡(luò)電壓

4 試驗(yàn)結(jié)論

（1）模擬霧霾條件之下的絕緣子交流閃絡(luò)電壓相比較純霧條件下來說要更低，對于不相同的顆粒物，其對于絕緣子閃絡(luò)電壓的干擾也是不同的。硅藻土模擬的有機(jī)碳?xì)馊苣z等不溶物將會使得絕緣子的閃絡(luò)電壓降低0.6～5.6%，不溶物并沒有讓絕緣子外表面的ESDD變大，而是利用灰密的加大導(dǎo)致閃絡(luò)電壓降低。伴隨絕緣子污穢程度的不斷增加，霧霾成分的變化對于絕緣子閃絡(luò)電壓的干擾程度降低。

（2）霧霾當(dāng)中顆粒物粒徑的增加會使得絕緣子閃絡(luò)電壓產(chǎn)生增加的趨勢，對于有機(jī)碳?xì)馊苣z與礦物氣溶膠等不溶物粒徑增加將會其閃絡(luò)電壓加大，但是增加幅度比較微弱；加大鹽類氣溶膠的粒徑將會使得絕緣子閃絡(luò)電壓升高的幅度變大，而且粒徑越大，絕緣子外表面ESDD的增幅在降低。不相同粒徑使得顆粒的存在情況不相同，對于小粒徑顆粒物來說，其懸浮的時(shí)間比較長，不容易發(fā)生沉降，有助于積聚在絕緣子外表面上。

（3）霧霾條件下的污染絕緣子閃絡(luò)是一種從沿面的局部區(qū)域電弧變?yōu)檠孛骈W絡(luò)的放電狀況。要想避免霧霾條件下的絕緣子發(fā)生閃絡(luò)，能夠利用調(diào)整爬電距離亦或是改變絕緣子形狀來提升閃絡(luò)電壓。

5 結(jié)語

綜上所述，在國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的當(dāng)今，大氣污染與工業(yè)污染日趨嚴(yán)重，在運(yùn)行當(dāng)中的絕緣子表面污穢也在日趨加劇。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果分析污穢成分對于絕緣子交流閃絡(luò)特性的影響，研究試驗(yàn)結(jié)果對于閃絡(luò)原理的揭示，對于輸變電線路的外絕緣選取具有一定的參考價(jià)值。

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TM216

A

2095-2066（2016）24-0085-02

2016-8-15

劉江濤（1984-），男，本科，主要從事送電線路工作。