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科技论文

电力系统中的污水闪光机理研究

前言


电力架空线路一般分布广泛,长期露天运行,受到灰尘、盐碱、海水、盐雾、鸟粪等自然污染的影响,以及工业生产过程中烟囱排放的气体、液体和固体污染,运行环境相对较差。随着社会经济的快速发展,电网容量和电压水平相应提高,工农业的发展也使部分地区的环境污染日益严重,电力系统输变电设备外绝缘污水闪光事故造成的危害日益严重。污水闪光事故造成的直接电能损失和国民经济的损失非常惊人。电力系统中的污水闪光机理研究和防污水闪光工作对确保电网安全稳定运行具有重要意义。


1污闪机理及过程


在干燥的气候条件下,表面脏线路的绝缘子仍然具有很高的绝缘强度。但在雾、冷凝、毛毛雨等气候条件下,污水层中的电解质成分会完全溶解在水中,在绝缘子表面形成导电通路,大大降低绝缘强度。在正常运行电压下,输变电设备的瓷绝缘子会发生脏闪络事故,即脏闪络。它不是由功能电压的升高引起的,而是由于绝缘子表面绝缘能力的降低引起的。它有独特的放电机制。


污闪放电是一个复杂的变化过程,涉及电、热和化学现象。污闪过程宏观上分为以下四个阶段:


①绝缘子表面积污,②绝缘子表面湿润,③产生局部放电,④局部电弧发展,完成闪络。在大气环境中,由于工业排放和自然粉尘等环境因素的影响,一层污物逐渐沉积在网上运行的绝缘子表面。在潮湿的天气下,污水层中的可溶性物质溶解在水中,形成导电水膜,使泄漏电流沿绝缘子表面流动,其大小主要取决于污垢和潮湿的程度。由于绝缘子形状、结构尺寸等因素的影响,绝缘子表面各部位的电流密度不同,电流密度较大的部位首先形成千个区域。干燥区域的形成使绝缘子表面的电压分布更加不均匀,干燥区域承受较高的电压。当电场强度足够大时,沿干燥区域产生放电。根据污垢和受潮程度的不同,放电类型可能是辉光放电、火花放电或局部电弧。局部电弧是一个间歇性放电过程,可能会持续很长时间。当污垢和潮湿状态严重时,局部电弧会逐渐发展;当达到和超过临界状态时,电弧会贯穿两极,完成闪络。


2污闪影响因素


污秽闪络主要由两个因素决定,一是大气污染引起的绝缘子表面积污染;二是积聚的污物受潮的气候条件;此外,还有一些因素,如海拔和高度


影响。


2.1表面积污


绝缘子表面的污垢层是由悬浮在空气中的固体、液体或气体颗粒的沉积形成的。污染积累过程与绝缘子的形状、污染源的性质和气候条件有关。沉积在污秽层中的污秽物质包括可溶性物质和不可溶性物质。一般来说,污秽物质中含有NaCL、CaSO4。还有其他成分。绝缘子表面灰密度不同,污闪电压也不同。灰密度增加,污闪电压降低,反之亦然;污物的不同成分对绝缘子的污闪特性有不同的影响。一般来说,NaCL比CaS04高、CaCl2、MgS04等物质受到严重影响。


2.2气候条件


污秽表面湿润。它会大大增加泄漏电流,在潮湿层中产生热量。在各种湿污物的作用下,污物层的湿度和导电率会逐渐增加,导致闪络电压值降低。污秽绝缘子表面的湿度可以直接由小雨和雾产生,也可以由相对湿度、绝缘子表面与周围空气的温差产生。长期运行经验表明。雾、露、毛毛雨最容易引起绝缘子的污浊放电,其中雾的威胁最大。


3防污闪措施


3.1调整爬电距离(增加泄漏距离):


污闪是污染绝缘子表面局部电弧逐渐延伸的结果。在一定电压下,局部电弧的长度是有限的,因此在考虑爬电距离时,必须与增加的电压相连。爬电比A通常用于表示污染外绝缘的绝缘水平。A系指外绝缘与地面之间的爬电距离(cm)与系统(线)电压最高工作(kV,有效值的比例)。由于A值是根据大量的实际操作经验规定的,一般只要按照规定的A值选择绝缘子串的总爬电距离和片数,保证必要的操作可靠性是合理的。但是,当实际操作中出现不应有的污闪故障时,应重新审查污秽等级是否正确,必要时应调整爬距(增加泄漏距离)、加强绝缘。由于我公司采用悬挂式绝缘子,其总串长有限,因此不能采用增加片数来增加爬距的方法。


3.2定期或不定期清洁


最常见的方法是用干布擦拭,但操作时必须停电,劳动量大,成本高。如果用高压喷水枪冲洗水,一定要有水源,水的导电性不能太大。因此,这些方法很难在输电线路上实现。


3.3在绝缘子上涂防污闪材料


防污闪材料具有良好的疏水性,可减少水膜的产生。目前常用的防污闪材料主要有RTV(室温硫化硅橡胶)、硅油涂料(主要是二甲基硅油)和PRTV(即电力设备外绝缘形成永久性污染防护材料),这三种材料各有优缺点,下面我们有一个简单的理解。RTV的特点:干固体涂层具有优异的疏水性和疏水迁移性,不会形成连续的水膜,抑制泄漏电流和局部电弧的产生和发展;使用寿命长,不能清洗或少清洗。广泛应用于我国,为电力系统的稳定运行做出了巨大贡献。硅油的特点:具有一些无机化合物的特点,具有良好的柔韧性和疏水性,可带电喷涂。虽然性能优异,但由于使用寿命短,一般只有三到六个月,只适用于灰量少、导电性强的化学污秽区,也适用于雷雨季节短期小范围防污闪,虽然利用率不如RTV,但防污效果相对较强。PRTV的特点:防污闪性能可持续20年左右,具有良好的耐电蚀性、阻燃性、耐老化性、耐腐蚀性和良好的机械性能。能胜任恶劣环境下长期可靠的污染防治,能可靠保护绝缘子及相关部件。未来的普及趋势也是研究的重点。


3.4选用合理的绝缘子,使用耐污染绝缘子,并加强绝缘


选择合理的绝缘子,使用防污染绝缘子,加强绝缘;通过增加绝缘子的数量,可以提高绝缘性能,但会影响塔的架设高度,适用性有限。目前,绝缘子的材料种类繁多,如陶瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子。这三种绝缘子各有优缺点,需要根据使用环境和工作需要合理选择。防污染绝缘子是在普通绝缘子的基础上增加爬距、合理优化伞形、提高其防污性能的绝缘子。其应用大大提高了绝缘子的防污闪性能,广泛应用于输电线路中。


4结束语


在电力系统输电过程中,由于各种因素的影响,输电线路上的绝缘子容易出现污闪现象,对电网的运行造成很大的危害。在上述文章中,通过了解污闪的机制和相关因素,提出了一些保护措施,对输电线路绝缘子的防污闪工作进行了理论指导。在实际生产运行中,各种防污闪措施应结合实际情况进行处理。随着相关技术水平的发展,未来绝缘子的防污能力将越来越高,系统运行的长期稳定性将得到更好的提高。


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