直流特高压输电线路防污闪冰闪措施分析 徐博

直流特高压输电线路防污闪冰闪措施分析徐博

摘要：本文通过瓷绝缘子清扫、重涂防污闪涂料、更换插花式复合绝缘子及瓷

绝缘子调爬治理等一系列措施，目前在冬季多雾霾、强冰雪等恶劣天气下可以安

全运行。

关键词：特高压直流；污闪；冰闪；雾霾

1污闪及冰闪形成机理

1.1污闪形成机理

所谓污闪，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、毛毛雨和融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。绝缘

子的形状对污闪放电的影响。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。绝缘子表面湿润对污闪放电的影响。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、融雪、融冰、雾凇、雨凇等对污秽绝缘子

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。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。直流静电吸附作用对积

污的影响。

1.2冰闪形成机理

运行经验和冰闪试验表明，输电线路覆冰绝缘子闪络事故大多数发生在融冰期，当覆冰融化时，绝缘子表面伞群间的冰柱形成短接。冰柱形成造成绝缘子爬

距大大减小，耐受电压能力大幅降低。当泄漏电流达数百毫安时就可能由局部弧

光放电发展为电弧贯穿整个绝缘子，发展成闪络，即为冰闪。某境内冬季常见雨

雪天气，受风向影响，东西走向的输电线路，绝缘子及导线上积冰、积雪情况较

南北走向的线路严重，±800kV上海庙至临沂和扎鲁特至青州为直流特高压工程均为东西走向。

1.3直流电压下绝缘子的闪络特性

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。

2 660kV银东直流防污闪措施

2.1使用PRTV新型防污闪涂料

境内全线耐张塔进行PRTV涂刷，从后期观测情况看，防污闪涂料起到较好

的作用，全线大部分区段未发生拉弧放电或沿面闪络情况，但在个别地区仍存在

污闪情况。

2.2污秽测量绝缘子广泛采样

某电力检修公司按照污秽测量绝缘子取样计划，每年摘除并新挂测量绝缘子。摘下的绝缘子送国网某电科院取样测试污秽累积情况，经试验发现部分地段污秽

等级超过了设计等级。

2.3应用插花式复合绝缘子

2013年冬季，我国华北地区出现过大面积严重雾霾天气，且出现过局部强雨

雪天气，位于德州武城县境内的银东线1894号塔复合绝缘子发生严重的局部拉

弧放电现象（长度接近整串绝缘子的1／5）。为防止单极闭锁，线路被迫降压运行，经分析原因为绝缘子表面积污严重伞裙间填充大量积雪形成桥接，某电力检

修公司在2014年春季年度检修时，对该塔及前后各一基直线塔复合绝缘子进行

更换，更换为插花式复合绝缘子，伞群为“特大-中-小”形式，起到阻断冰凌、防

止桥接的作用，有效抑制了稳定电弧的形成。从2014—2016年运行情况看，复

合绝缘子未发生拉弧放电现象，收到较好效果。

2.4调整瓷绝缘子爬距

通过污秽测量绝缘子取样发现，银东线部分区段实际积污程度明显高于设计

时污秽等级，此外尽管全部耐张瓷绝缘子已涂刷过防污闪涂料，但个别区段仍有

局部拉弧放电现象。2015—2016年，某电力检修公司对原60片耐张瓷绝缘子区

段进行调整，调整为72片，通过增加绝缘子片数增大爬距。2015—2016年瓷绝

缘子未出现闪络情况。

3国内外其他直流输电线路采取的防污闪措施

改变直流绝缘子的布置方式提高闪络电压。直流输电线路绝缘子串有垂直安

装的悬垂串、水平安装的耐张串和倾斜安装的V型串或倒V型串以及国外部分线

路采用的Y型串。运行经验和试验研究结果表明，安装方式对绝缘子串污闪特性

有影响，其主要表现为2个方面：1）积污特性有差异；2）污绝缘子串沿面放电

发展的过程有差异。这些经验对±800kV直流输电线路也同样适用。因此，不同布

置方式下绝缘子串的污闪或耐受电压也有差异。不同安装方式下积污特性的差异

可根据运行线路积污特性的测量得到，放电发展过程和闪络电压的差异可通过人

工污秽试验得到。国内外V型绝缘子串的夹角为70°-110°，大多数为90°。文献

表明，即使绝缘子串倾斜5°，其污闪电压都有较明显的提高，20°时效果最好，

在20°-90°之间没有明显变化。研究发现，随着绝缘子表面污秽的增加，V型布置

时污闪电压相对于I型布置时所提高的百分数与Ⅱ型布置时污闪电压相对于I型

串布置时所降低的百分数均逐渐增大，也就是说V型串布置不易发生污闪事件。

结语

加强与相关科研机构的合作，跟踪测量某境内全线直流线路区域范围内的盐密，继续选取具有代表性的绝缘子开展其人工污秽实验，以掌握其外表面的积污

特性。对于全线耐张塔瓷绝缘子全部喷涂RTV涂料，提高绝缘子的防污能力，建

议采用如PRTV的涂料，该涂料具有优于RTV防污闪涂料的憎水性及憎水迁移性，同时具有一定的憎油性和良好的不粘性。在恶劣气候条件下，沿潮湿脏污绝缘子

表面会出现连续水膜而发生闪络。对直流线路局部污染严重区段的瓷绝缘子可安

装适量的增爬裙，并在停电检修时安排人员进行清洗。对微气象数据显示局部降

雪严重的区段，提前安装插花式复合绝缘子，避免积雪填充伞裙间隙导致冰闪事

件的发生。研究带电水冲洗工作，应对北方常见的持续干旱无降雨天气，避免积

污严重导致降压运行情况发生。研究在现有污秽等级上增加一级进行绝缘配置方

法的可行性，避免类似银东直流后期调爬治理情况发生。

参考文献：