电力线路污闪的基本概况

2012-09-13 16:58阅读：

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第一章 电力线路污闪的基本概况

电网防污闪是一个古老而现实的问题。随着我国经济的高速发展，大气污染日趋严重；电网的不断扩大和运行电压的提高, 也使污闪范围增大，我国电网的安全运行仍承受着大面积污闪的风险。运行经验表明，电网面临的两大威胁是系统稳定破坏和发生大面积污闪。电网失去稳定往往因偶发因素引起的连锁反应所致，污闪可以是偶发因素之一。大面积污闪总会使局部电网解列甚至崩溃，造成电网的大面积停电。
1.1 发生污闪的影响因素
所谓污闪，就是指电气设备的绝缘子表面受到固体的、液体的和气体的导电物质的污染,在遇到雾、露、毛毛雨和溶冰等不利气象条件时,使污层的电导增大,泄漏电流增加,在运行电压下产生局部电弧而发展为沿面闪络

的一种放电。
1.1.1 绝缘子的形状
绝缘子的形状和积污状况有很大关系, 积污则是导致污闪的直接因素。在同一地区不同形状绝缘子的积污量是不同的,可能会有较大的差别。研究结果表明，绝缘子表面的积污状况和气流在该表面部位的速度变化率有关，如果气流的速度不发生明显变化，尘埃很难落下来。当气流明显受阻时，在气流障碍处会形成涡流区，在涡流区内易积聚污秽物。对于裙边和气流方向垂直的绝缘子，特别是悬式绝缘子带棱的下表面，容易形成涡流区，较易积污。
1.1.2 绝缘子表面湿润
绝缘子表面的湿润过程与气象条件密切相关，大雾、凝露、毛毛雨、雨夹雪、粘雪、溶雪、溶冰、雾淞、雨淞等对污秽绝缘子是极为不利的气象条件。上述气象条件的出现和空气中的相对湿度密切相关，相对湿度的日变化主要决定于气温，当气温较高时，虽然蒸发加快使水汽压增大，但因饱和水汽压增大得更多，结果相对湿度反而减少；反之，当温度降低时，相对湿度则增大。一日之内，从子夜到凌晨是相对湿度较大的时间。相对湿度的年变化一般是夏季小，冬季大。但在季风盛行的地区，相对湿度是夏季大，冬季小。在相对湿度较大的时间里，污秽绝缘子表面容易湿润，因而容易发生污闪。
1.1.3 静电力的作用
一般来说，在同样的条件下，带电运行的绝缘子比不带电的绝缘子积污速度快；在直流电压下运行的绝缘子比在交流电压下运行的绝缘子积污速度快。对于受海洋污染严重的地区，静电力不是决定积污量的主要因素，在该地区带电和不带电绝缘子的积污速度没有明显差别。
1.2 直流电压下绝缘子的污闪特性
与交流不同，由于直流电压的静电吸附作用，在相同条件下直流外绝缘表面积污速度更快、脏污更严重，因此在各种潮湿环境条件下对外绝缘的设计要求更为苛刻。
1.2.1 直流局部电弧和污闪极性效应
直流局部电弧的表现有：
1直流电压下污秽绝缘子表面受潮时，其电流密度大的区域会因污层水分蒸发而出现局部干区；
2当干区电场强度足够大时，就会发生局部放电；
3当局部电弧发展到跨越整个剩余污层时，闪络就会发生；
4导致闪络的电弧发展速度平均每秒仅几米；
5临闪前发展速度骤然增加一两个数量级。因此，沿绝缘子表面的直流闪络基本上是发展速度较低的电弧沿面延伸过程。
与交流电弧相比，在恒定的直流电压下直流电流不存在过“零”的问题，因而直流局部电弧更趋于稳定，持续时间比较长。试验表明，直流泄漏电流脉冲持续时间为0.5～1s，甚至更长时间，统计平均值在1s左右。稳定的电弧在电动力和热力的作用下易飘离绝缘子表面，形成“飘弧”。
1.2.2 直流污闪电压低于交流污闪电压
在相同污秽和受潮条件下，绝缘子的直流污闪电压低于有效值表示的交流污闪电压，而且随着污秽度的增加，直流污闪电压下降的比率增大。
与直流电弧相比，交流电弧不稳定、持续时间短、多沿面发展。尤其在污秽度较高时，直流电弧飘弧短接作用比交流明显得多。交流电弧有别于直流的基本原因在于交流电弧随电流作周期变化，当电流过“零”时电弧熄灭或减弱。一些复杂结构的绝缘子在交流下有较高的污闪电压，但在直流下由于伞裙易被电弧短接而防污闪性能降低。这说明绝缘子的直流污闪电压受伞裙结构影响更大。
1.2.3 直流污闪电压与绝缘子爬电距离的关系
悬式绝缘子串直流污闪电压或耐受电压与绝缘子片数（或串长）基本呈正比的线性关系。对于换流站直流设备使用的绝缘子，支柱绝缘子以及直立设备瓷套管的直流耐受电压与其绝缘高度或爬距成正比。
1.3 污闪的危害
停电时间长，往往造成大面积停电，损失大，给工农业生产和人民生活带来严重影响。气象条件不改善，绝缘难以恢复。
污闪损失之大及其给工农业生产各领域带来的后果是难以统计的，对连续性生产的化工、冶金、矿山等部门可造成设备报废损坏，产品质量下降，甚至造成人身伤亡等，还可能对政治、交通运输等方面产生严重影响。
2001年1-2月，污闪首先由河南电网发生，并逐渐北移，经河北南网、京津唐电网直至辽宁南部和中部，有66－500kV线路238条、变电站34座发生污闪跳闸972次。沈阳70%以上区域停电，辽宁损失电量937万kWh，河北、河南损失电量660万kWh，邯钢停产、部分轧钢设备损坏，京广电气化铁路短时中断运行。
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