一起500千伏输电线路污闪故障跳闸分析及防范措施

一起 500 千伏输电线路污闪故障跳闸分析及防范措施
发布时间：2021-07-26T08:30:05.221Z 来源：《福光技术》2021年6期作者：蒋建萍[导读] 反事故技术措施，预防大面积污闪事故的发生，保证电网的安全运行。

福建省电力有限公司检修分公司福建厦门 364001
摘要：通过一起污闪故障引起的输电线路跳闸案例，分析了输电线路污闪跳闸的原因及闪络过程，有针对性的采取各种防污闪措施。

关键词：输电线路；污闪；措施
一、案例简介
2019 年 02月 03日 21时 35 分，某地区 500 千伏 XX 线路 C 相第一次跳闸，重合闸动作，重合成功，故障测距 47.25km；02 月 03 日 22时31 分，该线路C 相第二次跳闸，重合闸动作，重合成功, 故障测距：
47.5km；02 月 04 日 00 时 26 分，该线路 C 相第三次跳闸，重合闸动作，重合不成功 , 故障测距 47km。

现场检查线路两侧变电站内一二次设备无异常，保护动作正确。

故障跳闸发生后，2 月 4 日输电线路运维人员对该线路 #1 ～ #12 安排巡线检查，发现该线路 #7 塔 C 相瓷质绝缘子伞裙明显污闪放电痕迹。

根据当地的气象局信息显示，2 月 3 日夜间 21 时至 2 月 4 日凌晨，跳闸时段现场天气为浓雾，时有毛毛雨，温
度 13-17℃、相对湿度 90% 以上、风向为北风、风力为 4 级。

从地理特征看，该线路部分位于近海岸线 7 公里左右，处于 e 级污区等级。

结合短时间内反复跳闸特征、绝缘子串闪络痕迹、跳闸波形分析、故障杆塔地理环境、跳闸时刻及现场天气条件等，基本可以判定此次跳闸为污闪放电引起。

二、污闪跳闸成因分析
污闪是电气设备的绝缘表面附着了固体、液体或气体的导电物质，在遇到雾、露、毛毛雨等气象条件时，绝缘表面污层受潮，导致电导增大，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现象。

（一）污秽类型
绝缘子污秽一般包括两大类。

A 类：含有不溶物的固体污秽物附着于绝缘表面，当受潮时表面污层导电。

该类污秽物附着量可通过测量等值盐密和灰密来表征其特性。

B 类：液体电解质或化学气体附着于绝缘表面，多含有少量不溶物。

对于沿海 B 类可溶盐含量较高的污秽类型，受雨、露冲刷影响较大，其等值盐密、灰密无法完全反映绝缘子表面积污情况，可通过绝缘子泄露电流来表征的监测方式进行实时跟踪。

此次跳闸线路的故障杆塔位于近海约 7 公里范围内，是典型的沿海型污秽地区，污秽主要以B 类可溶性盐为主。

对跳闸杆塔附近污秽监测点瓷绝缘子进行污秽度测试，分析绝缘子表面可溶盐的离子成分。

其中阴离子 Cl- 含量最高，表明表面污秽物主要成分来源于海洋盐雾。

（二）污闪过程
污闪发生过程有以下四个阶段。

1.绝缘子积污
绝缘子积污的原因主要在于含有污秽物的气流吹向绝缘子，在绝缘子伞裙下面的棱槽间以及绝缘子背后空间产生漩涡或湍流，同时在磁电场力、重力等作用下使颗粒附着在绝缘子光滑表面。

此次输电线路污秽主要是从海边吹过来的含盐小水滴或海水泡沫在前进途中随着风向沉降在绝缘子和输电线路表面，白天因太阳直射而温度较高，含盐小水滴或海水泡沫水分蒸发使得含盐污秽牢牢吸附在绝缘子和输电线路表面。

此外污秽源的性质、绝缘子的形状选择、气象条件、电压类型以及电场强度的大小等也是影响积污形成的因素。

从故障杆塔邻近的污秽度监测点测量数据看，虽低于该点所属污区等级值，但较内地或者远离海岸线的监测点则更高，积污更加严重。

2.污层的湿润
从大气中沉积到绝缘子表面的污物，除金属加工厂附近的金属粉末是导电体外，大多数污物在干燥状态下都是不导电的。

当较大量的水分渗透到污层上（如毛毛雨和雾、露等），其中的电解质电离后，便形成导电膜。

根据跳闸时段现场相对湿度超过 90%。

异常高湿天气和海洋水汽将使污层充分湿润，并形成高电导率的导电膜，形成污闪放电的条件。

3.局部电弧的出现和发展
正常情况下绝缘子串在运行时，绝缘子表面附着的不同程度的污秽物在干燥状态下电阻仍很大，流过污层的泄漏电流很小，一般不超过数百微安。

但当污层逐渐受潮，泄漏电流逐渐增大，在电流密度较大的部位，由于发热较多，污层可能被烘干，烘干区的电压较集中。

一般当泄漏电流达数毫安时，在烘干区的电位梯度足以使空气发生电离，出现辉光放电现象。

随着绝缘子污层继续受潮，辉光放电则有可能转变为电弧放电。

这时放电转变为一根黄白色的通道，但这根电弧
没有贯通两极，只跨越了烘干区为局部电弧。

当支撑在污层上的弧足温度很高，将扩大干区，若干区扩大到电弧无法维持时，电弧熄灭。

但周围的湿润因素，会使干区缩小，电弧得以重燃，局部电弧可以在几秒钟内重复发生。

4.电弧发展完成闪络
如果绝缘子脏污严重，表面充分受潮，爬电距离较小，将导致绝缘子表面泄漏电流持续增大，电弧持续发展，出现强烈的放电现象，在一定条件下，局部电弧会逐步沿面伸展并最终完成闪络。

三、污闪影响因素分析
1.持续干旱造成绝缘子积污异常增多。

8 月份以来该地区降水持续偏少，与往年同期相比，跳闸杆塔
所处地区的累积降雨较往年平均减少 75% 以上，部分地区减少超过90%。

长期干旱导致污秽未得到清洗，绝缘子表面积污较多，这一点在等值盐密数据中得到充分体现。

2.故障时段异常高湿使得污层充分湿润。

根据故障时段现场天气特点，相对湿度均超过 90%，异常高湿和海洋水汽使污层充分湿润，并形成高电导率的导电膜，构成污闪发生的条件。

3.绝缘子绝缘配置裕度偏低。

对照该地区 2014 版污区分布图及《电力系统污区分级与外绝缘选择标准第 1 部分：交流系统》（Q/GDW 1152.1-2014）的 e 级污区配置要求，该线路故障基杆塔绝缘配置仅略高于 e 级污区的下限值，设计阶段总体绝缘配置裕度偏低。

4.该线路近海 8 公里的杆塔瓷绝缘子未喷涂防污闪涂料。

5.线路运维单位没有适时掌握线路运行坏境的变化，及时调整线路清扫计划。

6.线路运维单位巡视安排不到位，极端天气下未能加强线路的巡视。

四、处理及防范措施
1.处理情况
将该线路停电开展瓷绝缘子清扫工作，对故障杆塔瓷绝缘子喷涂防污闪涂料。

2.预防措施
（1）加大污闪隐患排查力度。

开展极端天气下的隐患排查，重点关注以下线路区段：近海 8 公里范围内未喷涂防污闪涂料的线路区段；绝缘配置低于污区图要求的线路区段；降雨较少的沿海线路区段。

（2）对于重污染区域的线路进行盐密检测，制订出检测和清扫的计划，并进行实施。

（3）强化线路的污秽情况动态管理，安装绝缘子污闪在线监测预警装置。

（4）绝缘配置复合化。

复合化包括喷涂防污闪涂料和采用复合绝缘子两种技术手段，复合化范围为沿海第一道山脉迎风面和距最近海岸线8 公里范围内线路。

对新建线路，耐张串采取喷涂防污闪涂料的方式，直线串宜采用复合绝缘子。

对运行线路，应综合考虑绝缘配置、污闪隐患排查结果及线路重要性，制定详细治理计划，优先治理污闪风险较大区段和电厂出线。

（5）优化绝缘配置水平。

外绝缘配置以“配置到位，留有裕度” 的原则，同步考虑大气环境污染的变化情况。

d 级污区按照 d 级上限或e 级下限配置，e 级污区按照运行经验和实际盐密配置，新建线路不得低于中限值。

五、结语
随着国民经济的迅速发展，电网运行及建设的环境、气象条件也产生了较大的变化。

应当采取科学态度，实事求是，以监测结果为依据，因地制宜的采取各种防污闪措施，反事故技术措施，预防大面积污闪事故的发生，保证电网的安全运行。

参考文献
[1]国家电网公司运维检修部编 .《输电线路六防工作手册 . 防污闪》, 中国电力出版社，2015.7
[2]张逸群李海星 .《输电线路典型故障案例分析及预防》，中国电力出版社，2012.5。