500 kV变电设备带电水冲洗方法的研究

500 kV变电设备带电水冲洗方法的研究
李少白;吕红峰;叶志康;张笑
【摘要】针对500 kV电压等级隔离开关、断路器、电流互感器等典型变电设备，进行了带电水冲洗方法的探索研究。

通过对试验数据的分析和冲洗效果的比较，总结出一套针对500 kV变电站内典型设备的冲洗方法，并在500 kV王店变电站进行了现场带电冲洗实践，效果良好。

%A research has been done on hot washing methods for 500 kV power transformation equipment, such as insulating switch, circuit breaker and current transformer. By analyzing test data and comparing the washing effects, the paper summarizes a hot washing system for 500 kV typical power transformation equip-ment. The system is used for field hot washing in 500 kV Wangdian substation and achieves favorable effect.
【期刊名称】《浙江电力》
【年(卷),期】2015(000)009
【总页数】4页(P25-28)
【关键词】500 kV;变电设备;带电水冲洗
【作者】李少白;吕红峰;叶志康;张笑
【作者单位】国网浙江省电力公司培训中心，浙江建德 311600;国网浙江省电力
公司培训中心，浙江建德 311600;国网浙江省电力公司培训中心，浙江建德311600;国网浙江省电力公司培训中心，浙江建德 311600
【正文语种】中文
【中图分类】TM852
20世纪90年代以来，电网大面积污闪事故在全国较大范围内频频发生，而湿润
的江南、华南及工业发达的沿海地区更是污闪的高发地区，因此变电设备防污闪工作非常重要[1]。

目前，220 kV及以下电压等级电力设备的带电水冲洗技术已被广泛应用，而500 kV变电设备外绝缘表面污秽清理工作都是在设备检修作业停电期间进行，防污闪
工作受到限制。

为此，国网浙江省电力公司组织开展了500 kV变电设备带电水冲洗方法的研究。

通过大量的试验，总结出500 kV变电站典型设备的带电水冲洗方法，并已应用于500 kV王店变电站（简称五店变），效果良好，为国家电网公司全面开展500
kV带电水冲洗工作提供了技术支撑和实践经验。

1.1 试验基地
该试验基地位于浙江省电力公司培训中心朱家埠校区，由500 kV升压站、输电线路和不完整串配电装置三部分组成，同时配备了1套对升压站现场控制的紧急降
压装置。

试验电源由350 kV/2 A工频试验变压器提供，试验电气原理如图1所示。

1.2 试验主要内容
试验主要研究冲洗方法对不同污秽等级下500 kV变电设备外绝缘泄漏电流的影响，进而确定不同设备的冲洗方法及注意事项，并形成一套安全高效的冲洗方法。

1.3 试验条件
为确保作业人员的人身安全，必须将水柱泄漏电流限制在1 mA以下，220 kV带电水冲洗时，水电阻率不得小于100 000 Ω·cm[2]，500 kV带电水冲洗试验之初
选择200 000 Ω·cm，水柱长度保持在8 m左右，试验表明满足带电冲洗要求。

同时应保证升压泵提供足够的压强（1.5～1.8 MPa），具体应根据污秽等级的高
低进行调节，试验表明，水柱的冲击力满足冲洗要求。

在保持此压力的情况下，枪口直径为6 mm时冲洗效果较好。

最后，试验过程中要保证人体正常活动范围与500 kV设备的安全距离不小于5 m[3]。

综上考虑，综合考虑现场设备的实际情况，表面涂污变电设备带电水冲洗试验条件的选定如表1所示。

在相同的冲洗条件下，针对不同类型的设备，分别进行了四枪组合法、四枪交叉法、三枪同步法、双枪跟踪法冲洗的比较，最后将设备表面泄漏电流最小的冲洗法确定为最优冲洗法。

2.1 500 kV双支柱隔离开关
对双支柱隔离开关主要进行四枪组合和四枪交叉冲洗方法的比较。

四枪交叉冲洗过程中水雾溅射很严重，设备泄漏电流明显大于四枪组合冲洗法，试验结果如表2
所示。

因此，推荐四枪组合法冲洗双支柱隔离开关。

图2是500 kV双支柱隔离开关冲洗时泄漏电流最大值与盐密值的关系。

从图中可以看出，试验电压500 kV，盐密小于0.24 mg/cm2时，冲洗时泄漏电流最大值
均小于35 mA；试验电压550 kV，盐密小于0.24 mg/cm2时，冲洗时泄漏电流最大值均小于40 mA。

冲洗时泄漏电流最大值随盐密值增大而增大。

2.2 500 kV断路器
断路器冲洗试验主要针对断路器支持绝缘子进行冲洗，对断路器进行了四枪组合、三枪同步、双枪跟踪法冲洗的对比，试验结果如表3所示。

从数据看出，双枪跟
踪法冲洗时设备泄漏电流最小，所以建议断路器支持绝缘子冲洗采用双枪跟踪法。

500 kV断路器灭弧室套管是水平布置的，在带电情况下处于等电位状态，冲洗时对其电压分布影响不大，因此考虑用双枪跟踪法即可。

图3是500 kV断路器冲洗时泄漏电流最大值与盐密值的关系。

从图中可以看出，试验电压500 kV，盐密小于0.34 mg/cm2时，冲洗时泄漏电流最大值均小于20 mA；试验电压550 kV，盐密小于0.34 mg/cm2时，冲洗时泄漏电流最大值均小于30 mA，冲洗时泄漏电流最大值随盐密值增大而增大。

2.3 500 kV电流互感器
电流互感器冲洗方法的试验结果对比如表4所示。

试验数据表明三枪法优于四枪法。

原因在于电流互感器外绝缘表面较大，冲洗外绝缘下部时，设备绝缘表面的污秽潮解、导电性能增加，此时电压大部分降落在绝缘干燥部分，绝缘外表面泄漏电流变化不大。

和三枪法相比，四枪法水雾溅射较严重，绝缘下部还未冲洗干净时，上部已严重潮解，泄漏电流明显增大，表面放电的概率增大。

因此，电流互感器的冲洗建议采用三枪组合冲洗方法。

图4是500 kV电流互感器冲洗时泄漏电流最大值与盐密值的关系。

从图中可以看出，试验电压500 kV，盐密小于0.34 mg/cm2时，冲洗时泄漏电流最大值均小
于35 mA；试验电压 550 kV，盐密小于0.34 mg/cm2时，冲洗时泄漏电流最大值均小于40 mA，冲洗时泄漏电流最大值随盐密值增大而增大。

3.1 试验目的
临界盐密值的合理确定直接关系到带电水冲洗作业的安全性和适用性。

根据以上研究最后确定临界盐密值为0.25 mg/cm2，为了证实此限制条件的合理性及安全性，通过安全裕度试验进行论证。

3.2 试验方案
支柱绝缘子被冲洗时，采用中水冲（水枪口径为4～7 mm中等大小的冲洗方式）、双枪跟踪、一冲多回冲洗方法，设备表面人工污秽盐密值依次为0.3，0.4，0.5，0.6，0.7 mg/cm2。

其中，盐密值为0.3，0.4，0.5 mg/cm2时采用人工冲洗，
盐密值为0.6，0.7 mg/cm2时采用自动冲洗装置进行冲洗试验。

3.3 试验过程及数据
冲洗时枪嘴口径6 mm，水柱长度8 m，水电阻率200 000 Ω·cm，冲洗水泵出口压力1.8 MPa，人工冲洗时，双枪配合良好，水柱接近设备顶部时，有轻微放电声音，设备泄漏电流和放电光子数达到最大。

随着多次回扫，泄漏电流和放电光子数逐渐减小，每一盐密值下都分别冲洗了30次，数据稳定值如表5所示，冲洗效果明显，未出现异常情况。

自动冲洗时，由于自动冲洗装置程序预先设置，回扫次数及位置都不能随时调整，对现场的应急情况反应不及时，如表6所示。

盐密值为0.7 mg/cm2时，在冲洗到接近顶部时泄漏电流最大，达到65 mA，伴随轻微放电声音。

紫外成像光子数约70 000个，进行多次回扫后，光子数小于1 000个。

采用自动装置冲洗时，放电声音较大，但均未发生绝缘闪络事故。

一般认为随着灰密值的增加污闪电压会有所下降，并且和盐密的影响是相互独立的[4-6]。

带电水冲洗时，针对7组盐密值相同但灰密值不同情况进行比较分析，发现灰密值的变化对泄漏电流影响不明显，分析其原因：
（1）灰密或盐密影响特征指数与绝缘子结构和材质有关，瓷质绝缘子的盐密影响是灰密影响的1.6倍[7]。

（2）污闪发生的条件与水冲洗作业时的条件不一样。

在水冲洗时，附着在绝缘表面的不溶物尚未起作用就被1.5～1.8 MPa高压水柱冲离瓷绝缘表面。

因此，在带电水冲洗作业过程中，灰密值对带电水冲洗影响不大，工程应用中可忽略，精确的数学描述有待进一步研究。

在500 kV王店变王由5442线路间隔进行变电设备带电水冲洗现场试验，工作范围为王由5023断路器、50231隔离开关、电流互感器、王由5442线路电压互感器。

冲洗用水电阻率达到20 kΩ·cm，分别应用“双枪跟踪，一冲多回”，“三枪
同步、一冲多回”，“四枪组合、一冲多回”等不同冲洗组合方式对不同设备瓷件进行带电水冲洗作业。

王由线5442线路接地隔离开关使用变电设备自动水冲洗装置进行带电水冲洗，该装置通过预先设置冲洗程序，在整个带电水冲洗过程中实现全自动冲洗。

500 kV王店变电站设备带电水冲洗是国内开展的最高电压等级设备的带电水冲洗，没有发生设备绝缘闪络故障，效果良好，安全可靠，为后期开展工程应用奠定了扎实的基础。

为开展500 kV变电站变电设备带电水冲洗作业，通过试验模拟研究，提出了相应的冲洗方法，现场实际冲洗验证了该方法的可行性，并将500 kV变电设备带电水冲洗的临界盐密值确定为0.25 mg/cm2。

从自动装置冲洗的过程也看出，冲洗方法的选择及人员的配合至关重要，一旦出现失误，极有可能发生闪络，因此，自动装置冲洗在精确控制方面有待进一步改进。

【相关文献】
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