500kV架空输电线路微气象区防冰闪故障分析

500kV架空输电线路微气象区防冰闪故障分析

发表时间：2018-07-16T14:53:20.410Z 来源：《基层建设》2018年第16期作者：沈涛李芃贾鹏

[导读] 摘要：一般来讲，覆冰往往在寒冷的冬季发生，大气中污秽物质在与水气融合后在覆冰季节聚集在绝缘子表面，其方式主要有两种：一是污秽物在覆冰前己经在绝缘子表面沉积；二是大气中导电的微小粒子等污秽物质在悬浮水汽冻结前己经溶解，使得水滴在结冰前己经遭到污染，覆冰后导电率较高。

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摘要：一般来讲，覆冰往往在寒冷的冬季发生，大气中污秽物质在与水气融合后在覆冰季节聚集在绝缘子表面，其方式主要有两种：一是污秽物在覆冰前己经在绝缘子表面沉积；二是大气中导电的微小粒子等污秽物质在悬浮水汽冻结前己经溶解，使得水滴在结冰前己经遭到污染，覆冰后导电率较高。后者水滴冻结过程中溶解的导电杂质还具有“晶释效应”，即水中杂质在冻结过程中被排释到晶体表面。不论何种聚集方式，融冰过程中，杂质中的导电物质都会快速地融入水膜，进而导致融冰或冰面的水膜导电率提高，绝缘子串的闪络电压降低。而冰凌桥接还可以改变电压分布，最终导致冰闪电压降低，这样施加电压后放电将从高电位向低电位移动，可在高压端的第一片绝缘子起弧，电弧逐渐发展导致绝缘子串闪络。因此，污秽的严重程度是影响覆冰水导电率的重要因素。

关键词：500kV；架空；输电线路；微气象；冰山故障；分析

引言：覆冰即是在寒冷的天气下，水、雾会结成冰块覆盖在电路线上。大气污秽物质与水气融合再被冷空气结冰聚集在绝缘子表面，有两种方式：一是污秽物先是在绝缘子的表面沉积，到后面才覆冰。二是污秽物质在冰冻前就被空气中水分子等等给溶解了，水中有许多溶解过的污染物质，使得这些水成为离子水，冰冻以后的导电率会变高很多。水滴冻结过程中溶解的导电杂质还具有“晶释效应”，不管什么样的聚集方式水的杂质在冻结的过程都会被排出晶体外面，融冰之后，杂质的导电物质也会快速进入水膜，导致水膜的导电率提高，绝缘子串的闪络电压降低。其中还有一个改变电压分布的过程叫冰凌桥，会直接导致闪络电压降低。施加电压后电流可以从高电压向低电压移动。因此，覆冰水导电率会受到污秽严重程度的影响。

1.500kV输电线路微气象区外绝缘防冰闪实际应用案例

2002年，葛双二回“588”段进行了“5+1”插花改造实验，对232#，233#，233+1三基杆塔绝缘子串进行了防冰闪改造，234#保留原绝缘配置，考虑到235#是耐张塔且跳线绝缘子串较长，未改造。2008年初，雨雪冻天气，使得该线段受到12天的持续覆冰天气，导致该段时间内出现两次闪络。2008年3月，为了增大绝缘子防污性能，对该段进行了所有玻璃、瓷绝缘子喷涂P RTV涂料，但2009年11月份，再次出现冰闪跳闻，说明该改造效果不理想，在运行中发现，虽然该方法增强了防污能力，但是降低了防冰能力。

2.冰闪形成的主要原因

绝缘子串发生冰闪主要是因为在积雪、覆冰后，冰面保持上下贯通，含有大量杂质的冰雪在融化时，会因为冰释现象将杂质集中到表面，从而导致绝缘子表面的绝缘性能下降，当含有杂质的冰雪融水自上而下流淌时，甚至还在冰雪覆盖的状态下，覆冰表面就会出现局部低阻带，形成一条连续低阻通道，最终引起绝缘子串在工频电压作用下沿覆冰表面闪络。

3.绝缘子融冰闪络电压梯度的影响

3.1晶释效应的影响

晶释效应即是在水中杂质在冻结过程中被排出到晶体表面，是污秽杂质在冻结过程中的一种析出不发生化学变化的物理过程。在冰雪融化的时候，会有大量的杂质融在水中，增高加了冰水中的导电微粒，使得绝缘子串的电压梯度急剧下降，电压的状态被改变。而我们在实践电压的过程中，电压从高电位到低电位形成电流可能会形成电弧，这样将会严重影响输电的安全性，送电的质量也不能得到保证。

3.2串间距的影响

一是如果并联布置与绝缘子串的间距不远，绝缘子串会和并联布置内侧表面的电流相互影响，这样会直接影响覆冰的分布。二是内侧的水流速度体积一般都快于外侧的水流，就玻璃或者瓷绝缘子来说，迎风面积往往会大于复合绝缘子。特别是当中心距离相同的时候，复合绝缘子的影响会更加强烈。所以我们可以得出结论，双联绝缘子比单串覆冰严重很多。三是并联布置的绝缘子可以让冰凌生长时期的尖端与空气间隙大幅度缩小，这样尖端附近的电场因此可以发生畸变，进而导致闪络电压下降。而且双串并联布置为闪络电流提供了许多放电路径，放电概率被大大增加。

3.3伞裙的影响

导致绝缘子覆冰闪络的主要原因之一是伞裙被冰棱桥接导致爬距失效。伞裙被冰棱桥接导致爬距失效通过降低闪络梯度，进而引起冰闪的发生。当我们处在覆冰过程之中，需要采用相应的解决措施来阻挡冰棱桥接，避免因此而引发的故障，用来降低覆冰闪络的覆盖范围。解决方法：我们可以使用插花的方法来解决该问题。覆冰绝缘子最低的交流闪络电压会随着串长或者绝缘子片数有所改变，我们发现长串绝缘子通常覆冰率比短串绝缘子要高的多，比短串绝缘子会产生更多的融水，水膜也会更厚一些。这可能直接导致多个电弧的产生，漏电的可能性大大增加，冰闪事故发生几率也有所提高。

4.500kV架空输电路微气象区防冰闪故障技术措施效果

4.1大小盘径交替分布

这项技术是由前文的插花改造技术进化演变而来的，我们通过阻断冰棱桥接来提高覆冰绝缘子串的闪络梯度，降低事故发生的概率。首先，我们可以使用大盘径绝缘子形成的保护对暴风雨雪进行遮挡作用，可以阻绝这些恶劣天气对线路的影响，能够在积雪和覆冰与绝缘子片中间形成一个只有空气的断层面，这样可以阻断他们上下相连，冰闪几率的发生大大减小。具体实际例子：2002年的葛双二回588段进行了的5+1插花改造，我们仔细看改造试验的效果，发现这个措施确实有效的阻断了绝缘子的冰柱连续桥接。但是我们从另外一个方面细看，改造运行的过程中，还是出现了许多闪络事故，效果并不理想，比如2008年的冰闪连续跳闸事故时有发生。

4.2喷涂新材料的改造

近年来，科学新研究了一种叫做PRVT的材料，这是一种被动的防冻措施，我们人为将涂防护材料涂上去，希望能够阻绝外部对内部的影响。PRVT的主要作用是尽可能减小冰的附着力，使覆盖在线路上的冰很容易的被除去甚至可以让冰自动脱离。但是通过在绝缘子表面涂新型材料来看，表面上是可以高效的降低绝缘子表面附着力，可是治标不治本，病源头依然没有得到改善。实际效果运行过程中，我们发现，虽然电路确实干净了，防污去杂质的效果确实也达到了，但是我们从后来运行的冰闪跳闸事故中发现，改造效果依然没有明显的变