汪　洋，王志明，潘靈敏

(國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司 檢修分公司，南京　211102)

影響絕緣子污閃電壓的綜合因素分析

汪洋，王志明，潘靈敏

(國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司 檢修分公司，南京211102)

摘要：歸納總結(jié)了影響絕緣子污閃電壓的主要因素，并結(jié)合污閃發(fā)展過(guò)程和機(jī)理，分析絕緣子鹽、灰密度、交直流電壓特性、絕緣子結(jié)構(gòu)、氣壓、環(huán)境溫度、不均勻積污等各因素在污閃發(fā)展各階段對(duì)污閃造成的影響，為線路運(yùn)維單位分析輸電線路污閃事故原因提供參考，以便改進(jìn)防污閃措施，合理地選擇輸電線路外絕緣配置。

關(guān)鍵詞：輸電線路；絕緣子；氣象環(huán)境；污閃電壓

多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)絕緣子污閃機(jī)理已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，沿絕緣子表面發(fā)生的污閃過(guò)程已基本形成統(tǒng)一的觀點(diǎn)，從宏觀上可以將污閃劃分為“絕緣子表面積污—污穢受潮濕潤(rùn)—干帶形成及局部放電—電弧發(fā)展直至閃絡(luò)”4個(gè)階段，氣象環(huán)境、絕緣子本身以及電壓性質(zhì)等因素都會(huì)對(duì)這個(gè)過(guò)程產(chǎn)生影響，正是由于絕緣子污閃過(guò)程的復(fù)雜性，加之影響絕緣子污閃的各個(gè)因素之間又相互關(guān)聯(lián)，造成了對(duì)發(fā)生污閃的原因分析不夠全面。目前，主要研究方向包括鹽、灰密度與絕緣子污閃電壓的關(guān)系，交、直流電壓下絕緣子污閃特性，高海拔地區(qū)絕緣子污閃特性，絕緣子結(jié)構(gòu)對(duì)污閃電壓的影響，氣象環(huán)境對(duì)污閃的影響等。

1鹽、灰密對(duì)絕緣子污閃電壓的影響

1.1鹽、灰密度與污閃電壓的關(guān)系

測(cè)量絕緣子表面等值鹽密度和等值灰密度是輸電線路運(yùn)維單位廣泛采用表征絕緣子表面污穢程度的方法。等值鹽密度是用來(lái)反應(yīng)絕緣子表面可溶于水的導(dǎo)電污穢物參數(shù)，等值灰密度是用來(lái)反應(yīng)絕緣子表面不溶于水的惰性污穢物參數(shù)。等值鹽密度和等值灰密度主要與絕緣子所處的污穢環(huán)境有關(guān)，例如沙漠及長(zhǎng)期干旱地區(qū)，絕緣子表面的污穢物以不溶于水的惰性物質(zhì)為主，灰密度較高；沿海地區(qū)，絕緣子表面的污穢物以高可溶性的速溶鹽為主，鹽密度較高。

等值鹽密度和等值灰密度是線路運(yùn)維單位用來(lái)劃分環(huán)境污穢等級(jí)的重要參考數(shù)據(jù)，而污穢等級(jí)的劃分又是外絕緣配置選擇的重要參考數(shù)據(jù)，環(huán)環(huán)相扣。不難看出，等值鹽密度和等值灰密度屬于一個(gè)中間媒介，將環(huán)境污染程度與絕緣子的污閃電壓聯(lián)系起來(lái)。絕緣子鹽、灰密度與污閃電壓關(guān)系曲線圖見(jiàn)圖1。大量的研究表明，污閃電壓隨絕緣子表面等值鹽密度和等值灰密度的增大而降低，呈冪指函數(shù)關(guān)系，可表示為：

Uf=A(ESDD)-a

(1)

Uf=B(NSDD)-b

(2)

式中Uf——污閃電壓；A、B——絕緣子自身參數(shù)有關(guān)的系數(shù)；a、b——特征指數(shù)。

圖1　LXY4-160型絕緣子鹽、灰密度與污閃電壓關(guān)系曲線圖

1.2鹽、灰密度與泄漏電流在污閃過(guò)程中的影響

鹽、灰密度和泄漏電流都是表征絕緣子表面污穢程度的參數(shù)，兩者的主要區(qū)別是：鹽、灰密度是靜態(tài)檢測(cè)，泄漏電流是動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。測(cè)量鹽、灰密度最大的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)設(shè)備技術(shù)條件要求不高，適合運(yùn)維單位廣泛采用，缺點(diǎn)是不能動(dòng)態(tài)地反應(yīng)運(yùn)行時(shí)絕緣子受潮及電壓作用；泄漏電流被認(rèn)為是最能反應(yīng)污穢度的參數(shù)，缺點(diǎn)是監(jiān)測(cè)難度較大，對(duì)設(shè)備要求高，難以廣泛應(yīng)用。

事實(shí)上，鹽、灰密度反應(yīng)了絕緣子表面的污穢程度，污穢度是引起了泄漏電流變化最根本的原因，而泄露電流的增大是導(dǎo)致污閃發(fā)展過(guò)程中干帶形成最直接的原因。也就是說(shuō)，鹽、灰密度在整個(gè)污閃過(guò)程只是作為一個(gè)轉(zhuǎn)換參數(shù)，定量地反應(yīng)出污穢程度，而泄露電流則是污閃發(fā)展過(guò)程中的一部分，增大或減小直接關(guān)系到污閃能否進(jìn)入下一個(gè)階段——干帶形成及局部放電。

2014年1月31日，500 kV東三Ⅰ線在037～051號(hào)區(qū)段的多基桿塔絕緣子發(fā)生污穢閃絡(luò)事故。氣象資料顯示，在故障發(fā)生區(qū)域出現(xiàn)了能見(jiàn)度小于50 m的濃霧天氣，此外春節(jié)期間燃放的鞭炮致使空氣中懸浮大量顆粒物，導(dǎo)致PM2.5處于嚴(yán)重污染狀態(tài)。由于持續(xù)濃霧和霧霾天氣，加之空氣濕度很高，達(dá)到95%，使絕緣子表面污穢物不斷增加且充分濕潤(rùn)，導(dǎo)致絕緣子表面的絕緣電阻下降，導(dǎo)電率上升，泄露電流增大，產(chǎn)生局部爬電，當(dāng)電弧貫穿后，引起絕緣子的閃絡(luò)放電。事后，線路運(yùn)維單位對(duì)發(fā)生閃絡(luò)的絕緣子串進(jìn)了鹽密度測(cè)量，ESDD平均值達(dá)到0.25 mg/cm2以上，實(shí)測(cè)污穢等級(jí)高于新版污區(qū)分布圖中的污穢等級(jí)。

2電壓性質(zhì)對(duì)污閃電壓的影響

2.1交、直流電壓污染特性

19世紀(jì)80年代，直流輸電技術(shù)首先成功得到應(yīng)用，但是由于技術(shù)條件的限制，在當(dāng)時(shí)，直流輸電的電壓難以持續(xù)提高，后來(lái)逐步被交流輸電技術(shù)所取代。進(jìn)入20世紀(jì)，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，直流輸電技術(shù)因其輸送距離遠(yuǎn)、輸送容量大的特點(diǎn)，再次受到人們的關(guān)注。在我國(guó)，西電東送工程需要進(jìn)行長(zhǎng)距離、大容量的輸電，特高壓交、直流輸電技術(shù)均得到了實(shí)施應(yīng)用。因此，研究交、直流電壓下絕緣子污閃的區(qū)別，是選擇外絕緣配置的必然所需，電壓性質(zhì)對(duì)污閃的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)階段，一是絕緣子的積污階段，二是電弧發(fā)展階段。

絕緣子染污階段，其周邊環(huán)境中的微粒受到以風(fēng)力為主、重力和電場(chǎng)力為輔的3個(gè)力的作用。在交流電場(chǎng)中，由于電場(chǎng)呈周期變化，電場(chǎng)力方向也時(shí)刻變化，固體微粒振蕩運(yùn)動(dòng)；在直流電場(chǎng)中，固體微?？蓭щ?，容易吸附在絕緣子表面，且直流電場(chǎng)恒定，固體微粒朝著固定電場(chǎng)力方向運(yùn)動(dòng)。因此，相較于交流電場(chǎng)下的絕緣子，直流電壓下，絕緣子更易積污，發(fā)生污閃的概率更大。

電弧發(fā)展階段，由于交流電壓存在過(guò)零點(diǎn)，電弧發(fā)展可分為兩類，一類是存在明顯的熄燃過(guò)程，另一類是作強(qiáng)弱周期變化，但是不管是哪一類，交流電壓下，電弧發(fā)展呈現(xiàn)出不可持續(xù)性。在直流電壓下，一點(diǎn)發(fā)生擊穿，形成電弧，由于直流電流的恒定性，直流電弧難以熄滅，發(fā)展速度快，且易發(fā)生飄弧現(xiàn)象。相較于交流污閃電壓，直流污閃電壓更低。

2.2直流電壓正負(fù)極性污閃特性

直流線路正、負(fù)極污閃特性的區(qū)別，主要是正、負(fù)電弧極性效應(yīng)的區(qū)別。正極性電弧沿絕緣子表面放電的過(guò)程，形成大量的自由電子和正離子，大量的自由電子迅速向正電極移動(dòng)，而正離子移動(dòng)速度相對(duì)緩慢，堆積在正電極周?chē)姌O周?chē)奂罅侩姾?，電?chǎng)強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)，促進(jìn)了正極性電弧的發(fā)展。負(fù)極性電弧沿絕緣子表面的放電過(guò)程，自由電子迅速向外移動(dòng)，正離子向負(fù)電極聚集速度緩慢，減弱了負(fù)極性周?chē)妶?chǎng)強(qiáng)度，使得負(fù)極性電弧發(fā)展緩慢。

需要指出的是，對(duì)于上述正、負(fù)電弧特性描述只是針對(duì)單電弧而言，實(shí)際運(yùn)行中，需要對(duì)整串絕緣子的電弧特性進(jìn)行分析。在懸式絕緣子串中，每片絕緣子的上、下表面引發(fā)的電弧極性是不同的，在負(fù)極性電壓下，絕緣子上表面為正極性電弧，下表面為負(fù)極性電弧，正極性電壓下與之相反[1]。絕緣子上、下表面的正、負(fù)極性電弧串聯(lián)，導(dǎo)致在絕緣子串中的電弧極性發(fā)展的差異不明顯。但是，正極性電弧在絕緣子表面會(huì)產(chǎn)生潔凈區(qū)，導(dǎo)致處于上表面的正極性電弧更易發(fā)生飄弧作用，使其脫離絕緣子表面，引發(fā)傘間橋接，減小了爬電距離的利用率；而處于懸垂串絕緣子下表面正極性電弧的飄弧作用，由于懸式絕緣子的垂直排列方式，使其緊貼絕緣子下表面，反而導(dǎo)致其爬電距離得到充分利用。綜上考慮，在懸垂絕緣子串中，負(fù)極性污閃電壓要小于正極性污閃電壓。圖2、圖3分別為負(fù)、正極性污閃初期電弧分布示例。

圖2　負(fù)極性污閃初期電弧分布

圖3　正極性污閃初期電弧分布

2004年2月19日，±500 kV龍政線1979號(hào)和1983號(hào)極Ⅰ(正極)發(fā)生絕緣子污穢閃絡(luò)事故，而同桿塔的極Ⅱ(負(fù)極)卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的閃絡(luò)現(xiàn)象，這似乎與上述觀點(diǎn)即負(fù)極性污閃電壓要小于正極性污閃電壓的結(jié)論相背離，但是仔細(xì)了解下發(fā)生故障桿塔的外絕緣配置和絕緣子串排列方式就不難發(fā)現(xiàn)其中的關(guān)鍵因素。±500 kV龍政線1979號(hào)和1983號(hào)均是耐張桿塔，絕緣子串為水平布置，采用四聯(lián)39片XZP-210瓷質(zhì)鐘罩型帶下棱結(jié)構(gòu)絕緣子，在極Ⅰ(正極)電壓下，絕緣子下表面的正極性電弧由于其水平排列的方式，飄弧作用導(dǎo)致電弧飄離了絕緣子表面(而不是懸垂?fàn)顟B(tài)下緊貼絕緣子下表面)，形成下棱間的橋接，降低了爬電距離的利用率，也就是說(shuō)，導(dǎo)致此次龍政直流極Ⅰ發(fā)生污閃而極Ⅱ沒(méi)有發(fā)生污閃的原因在于其絕緣子串水平排列的方式。

3絕緣子結(jié)構(gòu)對(duì)污閃電壓的影響

通常絕緣子結(jié)構(gòu)參數(shù)包括結(jié)構(gòu)高度、公稱直徑、爬電距離、表面積、形狀因素、棱下系數(shù)、片間距離、表面傾斜角等。目前，絕緣子的爬電距離是運(yùn)維單位在污穢區(qū)選擇絕緣子的主要參數(shù)，但是根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在爬電距離大于污穢等級(jí)要求的情況下，依然會(huì)發(fā)生污閃事故，造成這種現(xiàn)象的原因，一方面是對(duì)污穢等級(jí)評(píng)估、劃分以及其與爬電距離之間的關(guān)系還有待進(jìn)一步完善，另一方面顯然是絕緣子發(fā)生污閃不僅僅與其爬電距離有關(guān)。在結(jié)構(gòu)高度確定的情況下，爬電距離與污閃電壓并非是線性關(guān)系。

通過(guò)對(duì)幾組爬電距離近似傘裙布置不同的復(fù)合絕緣子進(jìn)行污閃試驗(yàn)，結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單的絕緣子，污閃電壓越高[2]。通過(guò)對(duì)幾種不同傘型結(jié)構(gòu)的復(fù)合絕緣子的電壓分布進(jìn)行仿真試驗(yàn)，結(jié)果表明，等徑傘裙的絕緣子電壓分布較均勻[3]。由此可見(jiàn)，絕緣子結(jié)構(gòu)對(duì)污閃電壓的影響主要體現(xiàn)在電場(chǎng)分布的均勻程度，也就是說(shuō)，絕緣子結(jié)構(gòu)影響其表面的電場(chǎng)分布，電場(chǎng)分布影響污閃的發(fā)生。絕緣子結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，電場(chǎng)分布就越均勻，在污閃過(guò)程中，當(dāng)泄露電流導(dǎo)致干帶形成后，電場(chǎng)分布越均勻，電流就越難以沿絕緣子表面發(fā)生擊穿而形成電??；反之，絕緣子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，電場(chǎng)分布越不均勻，越容易導(dǎo)致泄露電流發(fā)生擊穿，跨干區(qū)形成電弧，導(dǎo)致污閃的發(fā)生。

4氣壓對(duì)絕緣子污閃電壓的影響

4.1氣壓與污閃電壓的關(guān)系

我國(guó)幅員遼闊，海拔分部呈現(xiàn)東低西高，西電東送工程要求大量輸電線路需要穿越高海拔地區(qū)，由于高海拔地區(qū)環(huán)境相對(duì)惡劣：空氣稀薄、氣壓低、晝夜溫差大，這些因素造成了傳統(tǒng)的輸電線路外絕緣配置標(biāo)準(zhǔn)不適用于高海拔地區(qū)，高海拔地區(qū)絕緣子放電特性研究有助于線路運(yùn)維單位選擇合適的絕緣配置，降低污閃事故的發(fā)生。

國(guó)內(nèi)大量研究表明，高海拔地區(qū)絕緣子的放電特性主要受大氣壓的影響，研究高海拔地區(qū)絕緣子放電特性本質(zhì)是研究低氣壓下絕緣子的放電特性。普遍結(jié)論認(rèn)為：隨氣壓降低，染污絕緣的直流和交流閃絡(luò)電壓都會(huì)降低，污閃電壓U與氣壓P之間呈非線性關(guān)系，可以表示：

(3)

式中P0——海拔0 m時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，MPa；U0——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)的絕緣子污閃電壓，kV；n——反映氣壓對(duì)于污閃電壓影響程度的下降指數(shù)。

4.2氣壓變化對(duì)電弧發(fā)展的影響

污閃電壓隨氣壓下降的機(jī)理，可以從低氣壓下電弧發(fā)展特性的角度來(lái)解釋，低氣壓條件下空氣稀薄，密度低，導(dǎo)熱能力下降，電弧產(chǎn)生的熱量難以及時(shí)散發(fā)，促進(jìn)了電弧的發(fā)展，使得低氣壓下直流電弧的弧柱直徑增大，導(dǎo)致污層表面局部電弧的伏安特性呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，國(guó)外學(xué)者對(duì)直流電弧在不同氣壓條件的伏安特性進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明不同氣壓下直流電弧的伏安特性可表示為：

E=AI-n

(4)

式中E——單位長(zhǎng)度電弧電壓；I——電弧電流；A——污層表面的電弧常數(shù)；n——系數(shù)。

日本學(xué)者對(duì)污層表面電弧常數(shù)A進(jìn)行的研究表明，隨著氣壓降低，電弧常數(shù)A會(huì)減小。系數(shù)n主要與絕緣子結(jié)構(gòu)有關(guān)，前蘇聯(lián)學(xué)者的研究表明，隨著氣壓的降低，形狀結(jié)構(gòu)越復(fù)雜的絕緣子，n值相對(duì)較高，即電氣強(qiáng)度下降越嚴(yán)重，這主要是在低氣壓下直流電弧更容易發(fā)生飄弧，在傘棱間發(fā)生閃絡(luò)的概率更大。

5氣象條件對(duì)絕緣子污閃電壓的影響

絕緣子表面積污受氣象條件的影響主要表現(xiàn)在風(fēng)吹、雨(雪)、霧等天氣對(duì)污染物運(yùn)動(dòng)和沉積規(guī)律的影響上。

風(fēng)力不但決定著大氣中污染物的運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)速度、污染源的影響范圍，同時(shí)，對(duì)絕緣設(shè)備表面沉積的污穢還有一定的清潔作用。因此，還需結(jié)合當(dāng)?shù)匚廴驹葱再|(zhì)和分布、地形條件、絕緣子型式等因素綜合考慮風(fēng)力對(duì)絕緣設(shè)備積污程度的影響。

此外，相對(duì)于懸垂串和V串絕緣子，耐張串絕緣子發(fā)生污閃的概率最低，因?yàn)槭撬讲贾茫懈髌^緣子的上、下表面均能被雨(雪)沖刷到，具有較好的自潔性的緣故。

在工業(yè)污染源附近地區(qū)，由于大氣環(huán)境污染嚴(yán)重，空氣中含有大量的塵埃粒子，這些粒子為霧的形成提供了豐富的凝結(jié)核，當(dāng)氣溫、濕度、風(fēng)速適宜時(shí)就容易導(dǎo)致霧的形成。

霧不但有使污層內(nèi)的可溶鹽溶解，在絕緣設(shè)備表面形成導(dǎo)電層的作用，而且對(duì)絕緣設(shè)備的積污也有影響。在大氣污染比較嚴(yán)重的地區(qū)，含有污穢物的霧聚集成水滴沉降在絕緣設(shè)備表面上，從而使設(shè)備表面的積污量增加。氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，在城市工業(yè)區(qū)形成的濃霧的電導(dǎo)率可達(dá)2 000 μs/cm；城市工業(yè)區(qū)邊緣及鄰近農(nóng)村地區(qū)的濃霧的電導(dǎo)率也可達(dá)數(shù)百至1 000 μs/cm以上。這些數(shù)據(jù)說(shuō)明，霧滴中是含有大量的導(dǎo)電離子的，其導(dǎo)電離子濃度取決于當(dāng)?shù)卮髿馕廴境潭群托再|(zhì)，因此，當(dāng)霧滴在重力、風(fēng)力、電場(chǎng)力等的作用下沉積到絕緣設(shè)備上時(shí)，也就同時(shí)將霧滴中含有的導(dǎo)電離子帶到設(shè)備上，使設(shè)備的積污量增加。一般而言，一次大霧的持續(xù)時(shí)間可以達(dá)到幾個(gè)小時(shí)，大霧的持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，則設(shè)備積污量的增加越明顯。

環(huán)境溫度對(duì)絕緣子污閃電壓的影響主要體現(xiàn)在對(duì)絕緣子材質(zhì)的影響，由于電瓷和玻璃絕緣子的絕緣部件是無(wú)機(jī)材料，其材料中的原子由離子鍵結(jié)合在一起，正負(fù)離子產(chǎn)生的靜電吸引力使其具備優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，因此環(huán)境溫度對(duì)電瓷和玻璃絕緣子影響不大。復(fù)合絕緣子的絕緣部件主要由有機(jī)材料組成，目前復(fù)合絕緣子的傘裙主要采用高溫硫化硅材料，其材料中的分子通過(guò)共享電子形成共用電子對(duì)，才能形成化合物，這導(dǎo)致分子的結(jié)合力較弱，容易受環(huán)境因素影響，這也是復(fù)合絕緣子抗老化能力較弱的主要原因。因此，環(huán)境溫度變化主要對(duì)復(fù)合絕緣子產(chǎn)生影響，而溫度變化對(duì)復(fù)合絕緣子污閃特性的影響主要反映在對(duì)憎水遷移性的影響。

復(fù)合絕緣子憎水性機(jī)理：硅橡膠材料以硅—氧(Si-O)鍵為主，其主鏈?zhǔn)秩犴?，分子間的作用力弱，導(dǎo)致其表面張力和表面能都很小。當(dāng)水滴落到硅橡膠表面時(shí)，能以球狀形式停留在硅橡膠材料表面有兩方面原因：一是水滴內(nèi)部分子對(duì)表層分子的吸引力大于硅橡膠材料對(duì)表層水分子的吸引力，二是水滴內(nèi)部分子對(duì)表層分子的吸引力大于空氣分子的吸引力。噴源PRTV絕緣子和合成絕緣子表面水原狀態(tài)及憎水性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。IEC/TS 62073-2003給出了3種憎水性的測(cè)試方法：靜態(tài)接觸角法，表面張力法和噴水分級(jí)法。靜態(tài)接觸角法和表面張力法適用于實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)試，噴水分級(jí)法(HC)適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，所以線路運(yùn)維單位通常采用后者對(duì)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合絕緣子的憎水性進(jìn)行評(píng)估。憎水性分級(jí)如圖4所示。

表1　噴涂PRTV絕緣子和合成絕緣子

圖4　憎水性分級(jí)示意圖

復(fù)合絕緣子硅橡膠材料具備優(yōu)良的耐污閃能力，不僅僅是因?yàn)槠渚哂辛己玫脑魉裕枪柘鹉z材料還具備憎水遷移性。對(duì)于憎水遷移性的機(jī)理，目前主要觀點(diǎn)傾向于小分子LMW理論，即硅橡膠材料表面受外界影響，產(chǎn)生硅氧烷小分子，當(dāng)硅橡膠表面附著污穢物時(shí)，硅氧烷分子將污穢物包裹，使得污層也具備了憎水性。

復(fù)合絕緣子材料的憎水遷移性隨溫度升高，遷移速度加快，耐污閃能力得到提升[4]。但是從另一方面來(lái)看，溫度升高加速了硅氧烷分子的遷移，同時(shí)也加速了硅橡膠材料表面硅氧烷分子的流失，即加快了硅橡膠材料的老化，如表2所示。

表2　憎水性遷移速度與環(huán)境溫度的關(guān)系

6不均勻積污與污閃電壓的關(guān)系

6.1絕緣子污穢分布特性

絕緣子在自然積污條件下，其污穢分布存在不均勻現(xiàn)象，具體可從3個(gè)角度分析：①沿串分布不均，整串絕緣子污穢量分布呈“U”型，即絕緣串兩頭污穢度較中間部分大，這與絕緣子串的電壓分布類似，也就是說(shuō)絕緣子串電場(chǎng)分布特性造成了其積污量的分布特性；②絕緣子上下表面污穢分布不均，這既與絕緣子結(jié)構(gòu)有關(guān)，也受自然因素影響，以鐘罩型絕緣子為例，其下表面深棱結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其自潔性能較差，下表面積污量大于上表面，同時(shí)在自然條件下，受風(fēng)雨影響，絕緣子上表面清洗情況要好于下表面，導(dǎo)致上表面積污量小于下表面(見(jiàn)圖5)；③絕緣子扇面污穢分布不均，造成這種現(xiàn)象的主要原因是受自然風(fēng)向的影響，即絕緣子迎風(fēng)面更易受到風(fēng)力清掃，導(dǎo)致其積污量小于背風(fēng)面。運(yùn)行絕緣子串實(shí)測(cè)鹽密度分布曲線圖如圖6所示。

圖5　運(yùn)行絕緣子現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍上、下表面積污情況

圖6　運(yùn)行絕緣子串實(shí)測(cè)鹽密度分布曲線圖

6.2不均勻積污對(duì)污閃發(fā)展的影響

不均勻積污是導(dǎo)致干帶形成的條件之一，由于絕緣子的積污量不均勻，導(dǎo)致了絕緣子各部位的泄露電流大小不一，積污量大的部位，導(dǎo)電率高，泄露電流大，電流熱效應(yīng)明顯，最先形成干帶，當(dāng)干帶兩端的電壓滿足擊穿條件時(shí)，就會(huì)形成跨干帶的電弧。

大量的研究表明，絕緣子污閃電壓隨著上下表面不均勻積污T/B值的增大而減小，且不均勻積污對(duì)直流電壓污閃的影響明顯大于交流電壓污閃。美國(guó)EPRI提出絕緣子上下表面不均勻分布對(duì)直流污閃電壓影響的修正公式為：

α=1-Klg(T/B)

(5)

式中T——上表面污穢度；B——下表面污穢度；K——系數(shù)。

7結(jié)語(yǔ)

綜上所述，影響絕緣子污閃電壓的各個(gè)因素之間存在相互影響，例如環(huán)境溫度也影響鹽、灰密度，絕緣子結(jié)構(gòu)與其不均勻積污也有很大關(guān)聯(lián)，而且也反映到絕緣子鹽、灰密度。絕緣子污閃機(jī)理是復(fù)雜的，最終導(dǎo)致污閃發(fā)生的原因是多重因素共同作用的結(jié)果。在污閃事故的分析過(guò)程中，要結(jié)合環(huán)境因素和絕緣子自身情況對(duì)污閃的發(fā)生進(jìn)行綜合分析，這樣才能采取有效措施防止同樣的事故再次發(fā)生。

線路運(yùn)維單位在采取防污閃措施時(shí)，也要多管齊下，既要從靜態(tài)的角度考慮，也要從動(dòng)態(tài)的角度考慮。靜態(tài)角度即提升設(shè)備自身的耐污閃能力，主要方式包括對(duì)絕緣子進(jìn)行合成化改造、通過(guò)調(diào)爬更換大爬距空氣動(dòng)力型防污閃絕緣子等；動(dòng)態(tài)角度即加強(qiáng)對(duì)絕緣子的監(jiān)測(cè)，包括鹽密度的監(jiān)測(cè)、泄露電流的在線監(jiān)測(cè)、紅外紫外絕緣子檢測(cè)以及零值絕緣子測(cè)量等，其目的是時(shí)刻關(guān)注運(yùn)行絕緣子的染污變化，以便及時(shí)優(yōu)化外絕緣配置。

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(本文編輯：嚴(yán)加)

Comprehensive Factors Influencing Insulator Pollution Flashover Voltage

WANG Yang, WANG Zhi-ming, PAN Ling-min

(Inspection & Maintenance Company, Jiangsu Electric Power Corporation, Nanjing 211102, China)

Abstract:This paper summarizes the main factors influencing the insulator pollution flashover voltage. And in combination with the pollution flashover development process and mechanism, it analyzes various factors at each development stage of flashover, including density of insulator salt and ash, AC/DC voltage characteristics, insulator structure, air pressure, temperature, uneven pollution deposit and so on. This research can provide the reference to the transmission line operation and maintenance section in analyzing transmission line pollution flashover accidents in order to improve the anti-flashover measures and choose reasonable transmission line external insulation configuration.

Key words:power transmission line; insulator; meteorological environment; pollution flashover voltage

DOI：10.11973/dlyny201601026

作者簡(jiǎn)介：汪洋(1988)，男，工程師，從事輸電線路運(yùn)維檢修工作。

中圖分類號(hào)：TM85

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：2095-1256(2016)01-0123-06

收稿日期：2015-11-12