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解決方案︱防污閃復(fù)合涂料（PRTV）在800千伏特高壓直流輸電線路中的應(yīng)用研究
中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)將于（周五）在北京鐵道大廈舉辦“2016第三屆軌道交通供電系統(tǒng)技術(shù)大會(huì)”。解決究
國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司的案︱防復(fù)合研究人員全明睿，在2016年第7期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，污閃深圳市鴻知科技有限公司噴涂防污閃復(fù)合涂料（PRTV）已經(jīng)成為輸電線路外絕緣維護(hù)工作（特別是涂料特高防污閃工作）中非常重要的一種措施。
本文通過分析±800千伏天中線（山西段）沿線的千伏污穢情況和外絕緣配置，結(jié)合線路的壓直用研實(shí)際運(yùn)行情況，對比了目前常見的流輸路中幾種防污閃措施，推薦了±800千伏天中線（山西段）防污閃工作的電線建議措施。
±800千伏天中線起于新疆哈密南換流站，解決究止于河南省鄭州市換流站，案︱防復(fù)合途經(jīng)新疆、污閃甘肅、涂料特高寧夏、千伏陜西、壓直用研山西和河南六個(gè)省，流輸路中線路全長2207公里。山西段途徑運(yùn)城、臨汾、晉城3個(gè)地級(jí)市，全長248.513km。
目前我國運(yùn)行的±500千伏直流輸電工程的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，線路的外絕緣故障已經(jīng)成為影響設(shè)備可用率和運(yùn)行可靠性的的主要因素之一。因此，深圳市鴻知科技有限公司線路的外絕緣維護(hù)工作，尤其是防污閃工作，已經(jīng)成為線路運(yùn)行維護(hù)工作的重中之重。
由于±800千伏天中線是山西省運(yùn)行的第一條特高壓直流輸電線路，同時(shí)也是國家西電東送的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。為了提高特高壓直流輸電線路的運(yùn)行可靠性，做好±800千伏天中線（山西段）的防污閃工作，本文分析了±800千伏天中線（山西段）沿線的污穢情況和外絕緣配置，對比了目前常見的幾種防污閃措施，推薦了±800千伏天中線（山西段）防污閃工作的建議措施。
1輸電線路防污閃概述
1.1輸電線路污閃發(fā)生原因及危害
輸電線路掛網(wǎng)運(yùn)行中使用的絕緣子，在環(huán)境大氣條件下，受到工業(yè)企業(yè)排放物和自然環(huán)境揚(yáng)塵等因素的影響，表面逐漸積沉了多層污穢物。在天氣環(huán)境干燥的時(shí)候，這些表面積沉有污穢物的運(yùn)行絕緣子仍然能保持著比較好的絕緣水平，其放電電壓和干燥潔凈狀態(tài)時(shí)相近。
然而，當(dāng)遇到有露、霧、毛毛雨以及融冰、融雪等天氣時(shí)，在其絕緣子表面容易形成水膜，污層中的可溶鹽類會(huì)溶于水中，繼而形成可以導(dǎo)電的水膜，使其絕緣強(qiáng)度大大的降低，在正常運(yùn)行電壓下就可以導(dǎo)致絕緣子沿面閃絡(luò)，即污閃。
污閃的發(fā)生受環(huán)境的影響很大，是一個(gè)地域性的問題，其顯著特征是多處同時(shí)跳閘的概率高，且重合閘成功率小。重合閘不成功則意味著輸電線路可能存在永久性接地故障，而多處故障則意味著多處供電可能會(huì)失去電源，往往可能造成大面積區(qū)域停電故障。因此線路污閃事故所造成的電能損失，極大的威脅著電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
1.2我國電網(wǎng)防污閃規(guī)范性引用標(biāo)準(zhǔn)
我國交流系統(tǒng)污穢等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)有《高壓架空線路和發(fā)電廠、變電所環(huán)境污區(qū)分級(jí)及外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T1641996）和《高壓架空線路和變電站污區(qū)分級(jí)與外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)》（Q/GDW12006）。
前者劃分污穢等級(jí)時(shí)采用年度等值鹽密，外絕緣配置需配合每年的清掃工作，這曾是我國電網(wǎng)長期外絕緣配置的基本原則；后者正在執(zhí)行中，劃分污穢等級(jí)時(shí)采用飽和污穢度（連續(xù)5年的等值鹽密和灰密），外絕緣配置應(yīng)滿足長期不清掃的需要，遏制電網(wǎng)大面積污閃事故的發(fā)生。
目前，國內(nèi)外直流系統(tǒng)的污穢等級(jí)劃分尚無標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)我國南方±500千伏直流線路的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行與設(shè)計(jì)約定成俗以直流線路通用絕緣子（防霧型或稱鐘罩型）表面年度等值鹽密0.05mg/cm0.08mg/cm2和0.15mg/cm2（灰密取等值鹽密的6倍）作為直流輕污穢、中等污穢和重污穢的上限值，對應(yīng)南方高壓直流線路爬電比距分別為43mm/千伏、52mm/千伏和64mm/千伏（片數(shù)分別為48和59）。
對于只有交流線路運(yùn)行而尚無直流線路運(yùn)行的地區(qū)，擬建直流線路的污穢等級(jí)需要參照鄰近交流線路用普通絕緣子（XP型）表面年度污穢度來確定。
1.3絕緣子的直流積污特性
影響直流電壓下絕緣子積污及其積污率的因素有：風(fēng)雨、污穢物性質(zhì)（包括形態(tài)、粒徑、攜帶電荷量）、電壓極性、電壓梯度、電暈放電。
根據(jù)換流站現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)：葛洲壩站的直交流鹽密比為1.96(1992年數(shù)據(jù))，南橋站的直交流鹽密比為1.6（1991年數(shù)據(jù)）。兩站長期全電壓運(yùn)行,設(shè)備的直交流積污比將在2～2.5之間。
直流的靜電吸塵效應(yīng)，是造成在直流電壓作用下絕緣子表面積污高于交流積污的主要原因。（直流輸電線路的靜電吸塵效應(yīng)是指帶電微粒在直流電壓作用下受到恒定方向的電場力的作用而被吸引到絕緣子表面）。
2±800千伏天中線（山西段）污穢特性和絕緣配置
2.1±800千伏天中線（山西段）污穢特性
±800千伏天中線（山西段）途徑臨汾、運(yùn)城、晉城3個(gè)地級(jí)市，分?jǐn)?shù)山西晉西南地區(qū)和晉東南地區(qū)。
晉西南地區(qū)由汾河下游的臨汾盆地到速水河流域的運(yùn)城盆地及中條山南麓西段，多為600m-350m的沖積或湖積平原，地勢平坦開闊。年降水量為500mm-600mm；年干燥度介于1.1.7之間，較兩側(cè)半濕潤氣候略顯干旱。冬春干燥，夏偏干，秋濕潤（多連陰雨）型。
區(qū)內(nèi)冬半年連續(xù)無降水日為63天-73天（平均67天），絕緣子積污多，且霧日多，易于引發(fā)污閃。該區(qū)年大風(fēng)日數(shù)通常不超過10天，偏南部略多。冬半年吉縣到鄉(xiāng)寧縣（臨汾盆地）以東北風(fēng)為主，襄汾縣經(jīng)曲沃縣到翼城縣（運(yùn)城盆地）主導(dǎo)風(fēng)由東南風(fēng)轉(zhuǎn)為東北風(fēng)。
晉東南晉城盆地和陽城-沁水盆地偏南部，多為海拔600m-1000m的丘陵山地。年降水量620mm-650mm；年干燥度為1.1.5。冬春干燥，夏偏濕多暴雨，秋季濕潤。區(qū)內(nèi)冬半年連續(xù)無降水日為57天，絕緣子積污較多，且霧日多，具備易于引發(fā)污閃。該區(qū)內(nèi)冬半年沁水縣、陽城縣以西北風(fēng)為主。
2.2±800千伏天中線（山西段）絕緣配置
表1±800千伏天中線（山西段）耐張絕緣子配置表
3±800千伏天中線（山西段）防污閃措施分析
目前，我國電網(wǎng)的有效防污閃設(shè)計(jì)的基本原則是：“絕緣到位，留有裕度”。絕緣到位：是指依靠設(shè)備自身的絕緣水平抵御惡劣環(huán)境下導(dǎo)致的絕緣子污閃，而不能把絕緣設(shè)計(jì)寄托在開展大規(guī)模的清掃工作（一年一次）上；留有裕度：是指考慮可預(yù)見的未來大氣污染和可能出現(xiàn)的惡劣天氣（包括災(zāi)害天氣帶來的濕沉降）。
由±800千伏天中線（山西段）耐張絕緣子的實(shí)際配置情況看，考慮到工程造價(jià)影響，其仍在按海拔高度和污區(qū)上限值選擇上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。因此，對于運(yùn)行維護(hù)人員來說，不能簡單的把防污閃工作的全部依靠工程的有效防污設(shè)計(jì)來完成。必須轉(zhuǎn)變觀念，在充分依據(jù)現(xiàn)行污穢外絕緣設(shè)計(jì)的前提下，不斷完善防污閃運(yùn)行維護(hù)的技術(shù)措施，所以提高在運(yùn)輸電線路的外絕緣整體水平，才能有效地防止發(fā)生大面積輸電線路污閃事故。
3.1常見措施
對于已經(jīng)建成運(yùn)行的線路，定期開展設(shè)備外絕緣設(shè)施的日常維護(hù)工作（特別是防污閃工作）仍是非常重要的，現(xiàn)在常見的防污閃措施主要有：
⑴、定期清掃。⑵、調(diào)爬。①增多外絕緣子的數(shù)量（片數(shù)）；②更換爬距大和防污型絕緣子，以增加整串絕緣子的爬電總距離；③安裝增爬裙。⑶、長效防污閃復(fù)合涂料PRTV。⑷、采用復(fù)合絕緣子。⑸、其它措施：在絕緣子串上加裝自清洗裝置；進(jìn)行帶電水沖洗等。
3.2±800千伏天中線（山西段）防污閃措施分析
1）定期清掃
±800千伏天中線（山西段）共有129396片玻璃絕緣子及瓷質(zhì)絕緣子，采取定期清掃的方法，作為提高線路防污閃水平的措施，對于±800千伏天中線（山西段）來說，顯然是不合理的?！?00千伏天中線作為西電東送的重要通道，每年的停電檢修時(shí)間是有限的，在有限的停電時(shí)間中，大量的人力、物力、財(cái)力需分配到消除影響線路安全穩(wěn)定的缺陷中去，不可能安排大量的人力來進(jìn)行近13萬片絕緣子的清掃工作。
2）調(diào)爬
由±800千伏天中線（山西段）耐張絕緣子的實(shí)際配置情況看，現(xiàn)在的工程實(shí)際配置是在保證線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，合理分配工程造價(jià)的均衡結(jié)果。采取增多外絕緣子的數(shù)量；更換爬距大和防污型絕緣子，以增加整串絕緣子的爬電總距離；安裝增爬裙的調(diào)爬措施，只適用于小范圍的個(gè)別區(qū)段，在發(fā)生污閃事故后，采取針對性的措施。對±800千伏天中線（山西段）250km線路來說，此種方法也不適合大范圍的應(yīng)用。
3）噴涂長效防污閃復(fù)合涂料（PRTV）
目前，我國廣泛推廣的一種防污閃措施就是噴涂長效防污閃復(fù)合涂料PRTV，此種措施一次噴涂，長期（15年）有效。相比較定期清掃而言，極大的減少了線路的停電時(shí)間，減少了人員的現(xiàn)場工作時(shí)間。相比較調(diào)爬而言，無需對設(shè)備本體作出改變。相比較其它措施而言，減少了在設(shè)備本體上安裝的附屬設(shè)施，無安全隱患。
4）采用復(fù)合絕緣子
采用復(fù)合絕緣子是提高輸電線路防污閃水平的有效措施之一，對±800千伏天中線（山西段）來說，直線塔全部采用復(fù)合絕緣子（重冰區(qū)除外）。但是對于耐張塔和重冰區(qū)的直線塔來說，復(fù)合絕緣子的機(jī)械破壞復(fù)合不能夠滿足要求，只能采用玻璃絕緣子及瓷質(zhì)絕緣子。
5）其它措施
其它措施主要有：在絕緣子串上安裝能夠進(jìn)行自清洗的裝置、進(jìn)行等電位水沖洗等。這些措施的實(shí)際使用效果不是很突出，無法從根本上解決污閃事故，同時(shí)對線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行存在一定的安全隱患。
通過對以上幾種常見防污閃措施的分析比較，對于±800千伏天中線（山西段）來說，最經(jīng)濟(jì)、最安全可靠的防污閃措施仍然是噴涂長效防污閃復(fù)合涂料PRTV。
4結(jié)論
輸電線路開展防污閃工作是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的問題，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大氣環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，特高壓電網(wǎng)的不斷發(fā)展，造成輸電線路發(fā)生污閃事故的可能覆蓋范圍不斷增大，我國超高壓電網(wǎng)的安全運(yùn)行仍承受著發(fā)生大面積污閃的潛在風(fēng)險(xiǎn)。
在設(shè)計(jì)階段，除了做好擬建線路臨近周邊環(huán)境、在運(yùn)線路污閃情況的調(diào)研，充分利用現(xiàn)有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和測量數(shù)據(jù)做好污穢水平的預(yù)測和污區(qū)圖分布和劃分外，積極探索防污閃運(yùn)行維護(hù)的技術(shù)措施，提高輸電線路的整體外絕緣水平，才能高效地防止輸電線路發(fā)生大面積污閃事故。
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