摘要：电气设备绝缘子长期放置在户外，会有气体、液体或固体的污秽堆积在绝缘子表面；在复杂恶劣环境条件下，绝缘子表面常常堆积污垢形成一层导电膜，在电网运行过程中电压会导致其表面电导和泄漏电流增大，从而引起绝缘子的电气强度降低，严重时甚至会发生全面污闪。污闪可能导致电网解列造成大范围停电，对电网的安全稳定运行造成极大影响。
关键词：输电线路；悬式绝缘子；污闪特性
1输电线路绝缘子污闪发生的原因
1.1外部原因
1.1.1大气污染
在经济不断发展的同时，大气污染也越来越严重，尤其是靠近水泥厂、陶瓷厂、冶金厂、化工厂等地区，工厂设备排放出来的大量工业废气、烟尘、粉尘等随风飘散到空气中，严重污染了周围环境，且污染面积不断扩大。大气污染日益恶化，极易使输电线路发生污闪事故。
1.1.2恶劣天气
1）大雾和毛毛雨等天气也是导致输电线路发生污闪的罪魁祸首。在毛毛雨或大雾天气时，带电的绝缘子表面由于潮湿，附在表面上的污秽物质呈离子状态，在电场作用下，带有不同电荷的离子作定向移动，形成泄漏电流。在泄漏电流的作用下产生焦耳热，大量热能烘干绝缘子形成干区，干区部分的电压降明显上升，场强逐步升高。当干区某处场强超高临界场强时，该处就会发生局部放电。在泄漏电流继续上升时，这种局部放电会引起整个绝缘子串的完全闪络，从而发生线路污闪事故。2）在大气污染的影响下，局部地区会出现不同程度的酸雾、酸雨现象。受酸性污染物的影响，绝缘子表面电导率会随着pH值的降低而变大，从而使绝缘子闪络电压明显降低，导致污闪事故的发生。3）在某些地区，输电线路会受到覆冰、覆雪的影响。据有关资料研究，在气温较低的情况下，绝缘子在覆冰、覆雪的状态下，极易引发污闪事故。
1.1.3其他因素
1）施工时附带污染物。在线路施工现场，往往受地理环境影响，绝缘子在安装前就已经粘附少量污染物，给线路安全运行留下隐患。2）鸟粪的污染。鸟在排便时，粪便极易导致绝缘子的爬距缩短，使在正常运行电压下绝缘子出现污闪事故。
1.2内部原因
1.2.1设计绝缘配置裕度不够
线路设计时，根据污区等级选择绝缘子配置时，大部分处于中下限，其绝缘水平较低。
1.2.2污区等级改变时未及时调整绝缘配置
线路设计时，根据旧的污区图配置绝缘子，而线路运行一段时间后，由于环境恶化，线路所在地区污区等级已经改变，因此该处的绝缘配置已不满足要求。故送电线路的绝缘配置不随大气环境的变化及时调整也是造成污闪的原因。
1.2.3劣质绝缘子的影响
绝缘子性能优劣影响着输电线路的安全运行，导致绝缘子劣化的因素有：生产时留有瑕疵；搬运和施工时，由于碰撞而出现裂痕；安装时，施工人员踩踏伞裙，导致部分伞裙出现裂痕等。绝缘子劣化后，绝缘电阻显著降低，很容易发生污闪事故。
2实验结果及模型
2.1实验理论原理
输电线路绝缘子污秽放电的发生受温度、湿度和气压等环境条件和本身污秽度的影响最大。泄露电流是一种能够预警污秽程度的特征量，对其进行在线实时监控，提取其中能够反应运行绝缘子污秽程度的特征信息量，可对运行绝缘子积污情况进行准确预估，从而预防污闪事故的发生。因此，通过研究典型电力系统运行条件下，污染地区输电线路绝缘子泄漏电流特征量与污秽度之间的关系，研究泄漏电流特征量信息的提取方法，建立绝缘子污秽度预测模型，研制出稳定可靠的绝缘子污秽泄漏电流在线监测装置对绝缘子绝缘状态泄漏电流实施实时在线监测，就能及时地预测并掌握绝缘子表面的积污情况，并作出科学的清扫、修护或更换计划。电力网络中绝缘子表面污秽物分为可溶解污物（等值附盐密度ρESDD表征）和不可溶解污物（等值附灰密度ρNSDD表征）即惰性污物。大量研究表明，污秽绝缘子的泄漏电流I与等值附盐密度（ρESDD，测量方法遵照GB/T26218.1—2010）有如下关系：
（1）
式中，I为污闪电流，A为污秽程度与绝缘子之间的系数，ρESDD为等值附盐密度，a为表征ρESDD对污闪电流产生影响的指数。
2.2模型构建
在实验室搭建的人工气候室中进行试验，装置接线原理如图１所示。实验样品选用悬式瓷绝缘子（ＸＰ－70，表面积约为1600ｍｍ2），样品３片构成一串，浸泡硅藻土混合物污液进行人工染污，试验电源的使用满足国际电工委员会的要求，将人工气候室温度控制在３０℃以下进行污闪模拟实验，利用泄漏电流监测系统记录系统运行过程中流过绝缘子表面的泄漏电流。
图1 装置示意图
试验具体步骤如下：（1）预处理。先对试验样品各个部位进行清洗，擦去与实验无关的污染物，使样品表面清洁，并进行晾干。（2）人工染污。参照国际标准和国际电工委员会（IEC）要求，利用浸泡法浸泡硅藻土混合物配制成污液进行人工染污。（3）湿润。参照文献［1-2］中的过程，用喷雾器对人工气候室进行湿润。（4）污闪试验。人工染污后的试验样品悬式瓷绝缘子自然风干１２ｈ后悬挂在人工气候室内，使用喷雾器对其进行湿润。待绝缘子表面污秽部分充分湿润后，立即施加电压对样品进行污闪试验，每种污秽条件下选择３份试品，每份试品实验３次，对其中误差较小的试验结果取平均值作为污闪泄漏电流。
3实验结果分析
泄漏电流有效值是最常用的泄漏电流特征量，是所有泄漏电流特征量中最容易被检测和处理的特征量，也是被广泛认同的具有很高预测性的泄漏电流参量。试验分别研究了附灰密度ρＮＳＤＤ为0.45mg/cm2和0.90mg/cm2时，人工污秽后的XP-70绝缘子的泄露电流有效值Ｉ与等值附盐密度ρESDD之间关系，试验结果如图２所示。
图2 xp-70绝缘子泄露电流I与等值附盐密度关系
由图2可知，3片污秽XP-70绝缘子串的泄露电流Ｉ随着ρESDD的增大而明显上升，ρESDD较小时，泄露电流Ｉ随ρESDD的增大上升较为缓慢，随着ρESDD的继续增大，泄露电流Ｉ上升的趋势逐渐变快，近似呈指数关系。如在ρNSDD＝0.45mg/cm2时，当ρESDD从0.05 mg/cm2增大到0.10 mg/cm2，ρESDD仅增大了0.05mg/cm2，但泄露电流有效值Ｉ上升了4.9ｍＡ；而当ρESDD从0.20mg/cm2增大到0.25mg/cm2，泄露电流有效值Ｉ上升了25.8mA。对比附灰密度ρNSDD为0.45mg/cm2和0.90mg/cm2时两条拟合曲线，在相同等值盐密情况下，当灰密为0.90mg/cm2时泄露电流的有效值明显大于灰密为0.45mg/cm2时，其原因是不可溶解污物的增加会造成绝缘子表面的水分增多，从而形成更厚的导电水膜，导致泄漏电流有效值大大增大。以上结论说明泄漏电流的大小能直接反映出绝缘子表面污秽度的不同。
结论
由于大气污染日益严重，我国大部分地区污秽等级都在Ⅲ级以上，输电线路长期暴露在这种环境下，极易发生污闪事故，所以，防污闪工作任重道远。传统的防污闪技术措施都存在各种各样的先天缺陷，无法有效避免污闪事故的发生，所以我们要不断探索、研究和改进，研制出新的技术或设备来预防污闪事故的发生，确保电网的安全可靠运行。
参考文献：
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［2］周磊.输电线路绝缘子污闪形成原因及预防措施[J].技术与市场，2017，24（10）：90-91.
［3］王双喜.输电线路绝缘子污闪原因分析及预防措施[J].机电信息，2017（18）：68-69.
论文作者:李向夫
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/18
标签：绝缘子论文; 电流论文; 污秽论文; 线路论文; 发生论文; 有效值论文; 表面论文; 《电力设备》2018年第17期论文;