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输电线路绝缘子冰闪原因及防治措施

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2007/12/26 21:23:17   

 关键词:  输电线路 绝缘子 线路

2005年2月,湖南、湖北分别遭遇50年和35年一遇恶劣天气导致的冰闪和倒杆断线事故。造成湖南电网与主网解列1次,湖北恩施电网与主网解列2次,华中西部电网(川渝)与东部电网(鄂豫湘赣)解列1次。最严重时,华中电网10条500千伏交流线路同时停运。此次冰闪事故发生时间跨度之长、范围之广和故障严重程度均为建网以来首次。这次冰闪事故虽是不可抗力的自然灾害造成的,但也暴露出电网在抗冰闪方面暨待加强。一、冰闪事故成因从气象特征看,较大范围的降雪导致的融冰雪、雾凇、雨凇和区域性的持续大雾,是一种特殊形式的污秽,对于输电线路来说是一种自然灾害,易形成大范围的绝缘子冰凌冰闪故障,随着线路运行环境的不断劣化,在雾天,以大气中悬浮的细小尘埃为凝结的雾滴沉降会使近地面大气污染浓度突发性增高,持续大雾带来的湿沉降将使绝缘子受更大污染,在特定温度下使绝缘子表面覆冰或被冰凌桥接后,绝缘强度下降,泄露距离缩短。在融冰过程中冰体表面或冰晶体表面的水膜会很快溶解污秽物中的电解质,并提高融冰水或冰面水膜的导电率,引起绝缘子串电压分布的畸变(而且还会引起单片绝缘子表面电压分布的畸变),从而降低覆冰绝缘子串的闪络电压。大气中的污秽微粒直接沉降在绝缘子表面或作为凝聚核包含在雾中,将会使绝缘子覆冰融化时冰水电导率进一步增加。另外有关试验数据表明,覆冰越重、电压分布畸变越大,绝缘子串两端特别是高压引线端绝缘子承受电压百分数越高。最终造成冰闪事故,由此可见在大雪(或雨加雪)或持续大雾气象条件下形成的绝缘子覆冰是发生冰闪的主要原因。二、冰闪事故特点冰闪事故的发生一般具有以下特点:1、绝大部分冰闪故障均发生在悬垂绝缘子串,其中双串悬绝缘子串为大多数。这是因为其一在覆冰后或大雾条件下双串绝缘子间电场分布相互影响,导致串间空气间隙电场畸变,使其最低闪烙电压比单串低,当双串间的净空气间隙大于60CM时,单双串的放电电压才基本一致。其二双悬垂串绝缘子的串间积污情况要比耐张串、“V”型串、单悬垂串严重,而且积污水平也与双串间的净空气间隙成反比。其三由于采用了双挂形式,双悬垂串绝缘子的积水面也较大。2、冰闪故障的故障点均位于气候变化异常的大山、丘陵及属于两个气象区交界处海拔较高的分水岭以及风口处。这是因为这此地段在冬季极易出现结冰、浓雾现象。3、冰闪故障的发生时间,均在融冰期内。在下雪或大雾天气,雪粒及水滴粘附在瓷瓶或合成绝缘子上,并且横担的角铁面上也积存了很多的积雪和水滴,当温度升高时,铁塔、绝缘子的导热性能好在气温升高时开始融化,角铁面上积雪先开始融化,沿着角铁面向绝缘子串的垂直面上溅落,与绝缘子面上的积雪融合,形成半透明的冰水,污秽物也融解在冰水中,由于比重增大,冰水就沿着绝缘子的垂直边沿向下沉坠,并且与下一层的冰水融合,形成新的冰水,最后在绝缘子的瓷裙边缘,形成时断时续的上细下粗葫芦式的冰凌,当绝缘子的背阴处的冰凌开始融化并时断时续的下淌,形成连续的冰柱,这时融解在冰水中的污秽,使冰面导电性剧增,使绝缘子沿裙边缘的冰柱泄漏电流剧增,短接了绝缘子沿面的爬距,其结果使绝缘子在工频电压下发生闪络。4、冰闪故障的故障区域均位于污秽较为严重的地区。实际上纯冰的绝缘电阻很高,完全可以满足电力系统安全运行的要求,只有当冰中混杂有导电杂质后覆冰绝缘子的闪络电压才会降低。绝缘子冰闪故障是区别于普通的污闪故障,其特征为在雨雪天气,由于气压低,空气中的污物无法扩散,大量吸附在雨雪、大雾中。大气中的污秽物积聚于绝缘子表面有两种方式:一是在覆冰前污秽物已沉积在运行绝缘子表面,在温度升高时极易在绝缘子表面形成污流;二是在冻结前悬浮水汽已溶解或捕获空气中的微小导电粒子,即过冷却水滴在冻结前已被污染,且导电杂质具有“晶释效应",即冻结时水中杂质被排释在冰晶体外表面。因此,无论属于何种积污形式,其所形成的冰晶体外表面具有较高导电率极易引起故障,因此单纯的调爬或更换合成绝缘子是无法解决绝缘子冰闪故障。三、冰闪事故防治措施:一般而言,防止输电线路冰闪事故的最重要的方法是在设计阶段采取有效措施尽量避开不利地形,从而达到减少覆冰概率和减轻覆冰程度的目的。由于绝缘子串结构、形状复杂,在自然环境条件下的各种气象条件作用下,绝缘子的覆冰形状千姿百态,因此要防止己投运线路的绝缘子覆冰有较大难度。阻止高电导率的融冰水所形成的“水帘”,防止绝缘子串外表面组成闪络通道,这是覆冰绝缘子提高冰闪电压的基本思路。针对这个基本思路,目前己有一些防治措施:1、采用大盘径绝缘子隔断。在直线悬式瓷绝缘子串的上部、中部、下部各更换一片大盘径绝缘子,阻断了整串绝缘子冰凌的桥接通路。2、定制合成绝缘子。向合成绝缘子厂家定制上、中、下各有一片特大伞裙的合成绝缘子,将原运行的合成绝缘子替换下来。3、合成绝缘子加大盘径绝缘子。在原来运行的合成绝缘子上方加一片大盘径瓷绝缘子。4、粘贴大伞裙或绝缘板。通过将原有普通合成绝缘子采用粘贴或热塑等方法将特制大伞裙固定为一体或采用加草帽型绝缘板。5、悬垂绝缘子串斜挂法。将绝缘子串水平悬挂或V型悬挂以及倒V型悬挂均可提高覆冰绝缘子串的冰闪电压,防止融冰水“水帘”沿顺绝缘子串方向形成。这是阻隔融冰水形成“水帘”的重要方法。综上所述,由于众多的防绝缘子冰闪措施中效果各异,弊端各异,控制区域内线路的重要程度各异,因此在确定防治措施中应有侧重点。防绝缘子冰闪方案应从有利安全、便利检修,保证大量的杆塔采取费用少,对线路无负作用的措施的指导思想来制定。

来源:中国电力资料网
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