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輸電線路污穢絕緣子泄漏電流情況的研究

黃滿意劉剛常斌峰

(國網(wǎng)成都供電公司四川成都611731)

為了預(yù)防污閃事故的發(fā)生，電力維護人員采取了包括調(diào)整爬電比距、采用耐污絕緣子、在絕緣子表面涂憎水性防污涂料、對絕緣子進行定期清掃或水沖洗等一系列措施，這些措施在實際運行中都起到一定的作用，但減少污閃事故的效果仍不理想。其原因主要是采用上述措施的有效性或?qū)嵤┲芷诙夹枰鶕?jù)對現(xiàn)場污穢度監(jiān)視情況來確定，而依據(jù)目前檢測外絕緣污穢程度的方法，電力維護人員無法實時準確掌握現(xiàn)場污穢程度。

泄漏電流；等值鹽密；等值灰密

引言

數(shù)十年來，國內(nèi)外科技工作者一直致力于污閃事故預(yù)防工作的研究，通過研究污穢絕緣子的閃絡(luò)特性、閃絡(luò)機理，建立絕緣子污穢閃絡(luò)模型，確立絕緣子污穢等級的劃分方法，得出了許多有價值的理論和經(jīng)驗，應(yīng)用于工程實際中，促進了電力行業(yè)的發(fā)展。其原因主要是采用上述措施的有效性或?qū)嵤┲芷诙夹枰鶕?jù)對現(xiàn)場污穢度監(jiān)視情況來確定，而依據(jù)目前檢測外絕緣污穢程度的方法，電力維護人員無法實時準確掌握現(xiàn)場污穢程度。

一、污穢程度常用衡量方法

通常污穢絕緣子污穢程度可以通過等值附鹽密度、污穢表面電導(dǎo)率、泄漏電流、閃絡(luò)場強等指標來衡量。其中，泄漏電流與污閃放電的發(fā)展過程密切相關(guān)，泄漏電流便于連續(xù)監(jiān)測，包含了豐富的信息，可以綜合反映污穢程度、受潮程度、絕緣子承受電壓以及絕緣子形狀等因素[1]。近些年以泄漏電流某些特征值及當(dāng)?shù)貧夂蚯闆r為監(jiān)測目標的絕緣子在線監(jiān)測系統(tǒng)相繼出現(xiàn)，并被很多電力部門使用。

通過監(jiān)測泄漏電流，能真實有效地反映絕緣子的污穢狀況。當(dāng)污穢水平過限時，發(fā)出警報，提示工作人員清掃，這樣可以預(yù)防污閃事故的發(fā)生，提高了供電可靠性。另外，污穢泄漏電流受電壓等級和氣候的影響，在線監(jiān)測可獲得自然污穢絕緣子泄漏電流的特性數(shù)據(jù)，為現(xiàn)場防污的實施提供科學(xué)的依據(jù)[2]。

二、臨閃前最大泄漏電流法

臨閃泄漏電流與污閃電壓之間存在確定的關(guān)系，臨閃泄漏電流Ic是絕緣子污閃前的最大泄漏電流值，也是污閃后最小泄漏電流值。在臨界點上測得的相應(yīng)于閃絡(luò)的泄漏電流必定是最大值，否則就不會閃絡(luò)。但不在臨界點上的泄漏電流是忽大忽小的，應(yīng)在一定時間內(nèi)測得的許多值中取其最大者來代表。在規(guī)定時間內(nèi)(如15min或30min內(nèi))測得的許多電流脈沖中，取其中最大值來代表，此即為最大泄漏電流值法[3]。最大泄漏電流可以作為報警電流，及時通知運行人員采取維護措施。

臨閃前最大泄漏電流可以反應(yīng)污閃的全過程，能用在于在線檢測，可以作為報警裝置。但所用裝備要能記錄脈沖值，可以經(jīng)常顯示積污過程。此方法受地區(qū)限制較大，能用于經(jīng)常濕潤的地區(qū)，絕不能用于干燥的地區(qū)。究竟多大泄漏電流值作為報警電流，仍需作進一步深入研究。在干旱少雨的地區(qū)泄漏電流法不適用。

三、脈沖電流法

脈沖電流法也是一種常用的用于監(jiān)測、分析系統(tǒng)絕緣子運行狀態(tài)的方法。脈沖電流法的基本原理是：在線運行的絕緣子，在自然環(huán)境中受到污染，其表面逐漸沉積了一層污穢物。在天氣干燥的情況下，通過絕緣子表面的泄漏電流非常小，呈容性狀態(tài)。這時泄漏電流呈正弦狀。隨著空氣濕度的增加，絕緣子表面形成薄薄的一層導(dǎo)電層，使回路電阻減小，泄漏電流增大,并由容性轉(zhuǎn)變?yōu)樽栊?。此時的泄漏電流局部有脈沖電流產(chǎn)生。泄漏電流的熱效應(yīng)使絕緣子表面形成局部干燥區(qū)域，干燥帶的形成促使絕緣子表面電壓分布更加不均勻，干燥帶承擔(dān)較高的電壓[4]。當(dāng)電場強度足夠大時，將產(chǎn)生輝光放電，繼而產(chǎn)生局部電弧。此時局部電弧有可能熄滅，也有可能發(fā)展。局部電弧使泄漏電流畸變，在泄漏電流中會檢測到幅值較大的電暈脈沖信號。當(dāng)局部電弧不斷發(fā)生和發(fā)展達到和超過臨界狀態(tài)時，電弧貫穿兩極，完成閃絡(luò)。由于這一特性，用監(jiān)測、分析脈沖電流的方法對監(jiān)測系統(tǒng)絕緣子運行狀況是可行的。

由于絕緣子在線檢測的一些固有的問題，到目前為止，我國尚沒有開發(fā)出能廣泛應(yīng)用，且能準確判斷絕緣子運行狀態(tài)的實用產(chǎn)品。當(dāng)然也有一些處于試驗階段的產(chǎn)品，比如武漢高電壓研究所研究出的污穢絕緣子泄漏電流自動監(jiān)測報警器，是以絕緣子泄漏電流進行檢測的。它的傳感器和監(jiān)測報警器安裝在桿塔上，報警信號采用無線電傳輸方式傳輸?shù)降孛娼邮眨孛娌糠譃楸銛y式接收機[5]。這個裝置還不是全天候?qū)崟r監(jiān)測，它還需要巡線人員拿著接收機沿途收集數(shù)據(jù)。另外還有一種是變電站瓷絕緣污穢泄漏電流自動監(jiān)測儀。

四、污穢絕緣子表面放電機理

到目前為止，有關(guān)沿絕緣污穢表面的放電機理還沒有統(tǒng)一的看法，但大多認為：沿絕緣子濕潤污穢表面的閃絡(luò)現(xiàn)象已不是一種單純的沿絕緣表面的空氣擊穿，而是一種與電、熱、化學(xué)因素有關(guān)的絕緣表面氣體電離以及局部電弧產(chǎn)生、發(fā)展的熱動力平衡過程。

絕緣子的污閃過程一般受絕緣子表面特性的影響，現(xiàn)有絕緣子的表面狀況有兩種：憎水性或親水性。由于污穢沿絕緣子表面的分布通常是不均的，且沿絕緣子泄漏路徑的直徑也不同，因此，絕緣子各個區(qū)段的泄漏電流密度是不同的，這就使得表面泄漏電流產(chǎn)生的熱量對污層的烘干是不均勻的。由于結(jié)構(gòu)形狀或其它偶然因素的影響，在電流密度較大或污層電阻較大的局部地區(qū)，首先被烘干成干帶或干區(qū)。絕緣子表面各處的電流密度不同，在懸式絕緣子的鋼腳、鋼帽附近，或棒形、支柱絕緣子的桿徑處，電流密度較大。表面泄漏電流產(chǎn)生的焦耳熱效應(yīng)在幾個周波內(nèi)會使電流密度很大的地方水分蒸發(fā)，從而形成所謂的干區(qū)(干燥帶)。干帶的出現(xiàn)將減小甚至中斷泄漏電流，在這種情況下作用電壓將主要集中在干帶上。由于干帶比較窄，往往僅僅幾厘米寬，導(dǎo)致干帶上的空氣可能擊穿和產(chǎn)生泄漏電流脈沖。

五、本章小結(jié)

由于輸電線路絕緣子的污穢程度與泄漏電流密切相關(guān)，因此，通過對污穢絕緣子泄漏電流的特性進行分析即能在一定程度上揭示絕緣子染污情況。污穢泄漏電流受電壓等級和氣候的影響，在線監(jiān)測可獲得自然污穢絕緣子泄漏電流的特性數(shù)據(jù)，為現(xiàn)場防污的實施提供科學(xué)的依據(jù)。

[1]蔣興良，孫才新，舒立春，等，電力系統(tǒng)污穢絕緣與防污閃[M]，重慶：重慶大學(xué)出版社，2015

[2]宿志一，防止大面積污閃的根本出路是提高電網(wǎng)的基本外絕緣水平-對我國電網(wǎng)大面積污閃事故的反思,中國電力[J]2013,Vol.36,No.12:57-61.

[3]樂波，王黎明，毛穎科，污穢絕緣子高頻泄漏電流特征的研究，高壓電器[J]2015.12.vol.41 No.6

[4]王黎，李衛(wèi)國，戴子勤，絕緣子泄漏電流值預(yù)測方法綜述，電瓷避雷器[J]，2016.04.

[5]周澤洪，于亮，張茂春，絕緣子污閃預(yù)測與泄漏電流分析方法的認識和探討，重慶市電機工程學(xué)會2016年學(xué)術(shù)會議論文.

黃滿意(1986-)，四川成都人；劉剛(1986-)，四川成都人；常斌峰(1986-)，四川成都人。