浅谈绝缘子防污闪技术

浅谈绝缘子防污闪技术

摘要:根据绝缘子污闪机理的分析,表明污闪主要是绝缘子表面积污与积污物质受潮及外部施加电压等因素引起,由此推出直接清扫、增大爬电比距、喷涂防污材料等防污措施。

关键词:污闪原因放电机理绝缘子检测防治方法

绝缘子是高压输变电设备的重要设备之一,担负着传输导体的绝缘、支撑、悬吊、拉伸等重要作用,绝缘子的性能对电网的安全稳定有着至关重要的作用。污闪是绝缘子最常发生的故障,严重威胁到电网的稳定运行,因此绝缘子防污闪技术的探索与应用势在必然。

1 绝缘子污闪的原因分析

1.1 本身存在缺陷

绝缘子在生产过程中,由于生产工艺问题使绝缘子内部瓷质结构不均匀,绝缘子的机械强度严重下降,由于机械负荷和高电压长期联合作用,使绝缘子的击穿电压不断下降,就会形成低值绝缘子或零值绝缘子。此外绝缘子在搬运、安装施工过程中,可能会因碰撞留下裂纹伤痕,裂纹中进入气体后会使电场分布发生畸变,由于气体的介电常数比固体的介电常数小,因此气体中发生局部放电,不断地劣化绝缘子。当绝缘子的裂纹中进入水分,在寒冷天气水就会凝结成冰而膨胀,使裂纹进一步加大,如此循环往复从而形成低值绝缘子。当绝缘子串中存在

低值或零值绝缘子时,相当于减小了导体对地电位之间的电气距离,提高了绝缘子单位长度分布电压,因此在过电压甚至工作电压下就会发生闪络事故。

1.2 环境因素的影响

电网中绝大多数的电气设备是在户外设备,工业废气、飞灰污秽和自然界盐碱、鸟粪等污染源不同程度地对绝缘子进行污染,这些污染物主要成份含有氧化硅、氧化硫、氧化铝、氧化钙、磷酸盐、钾盐等物质,特别是沿海地区的盐雾含有大量的氧化钠,这些污秽在干燥的条件下电阻很大,对绝缘子的绝缘状况没有什么危害,但一旦受潮其导电性能显著提高,降低了设备的绝缘电阻,很容易引发绝缘子的闪络故障。

1.3 大气条件的影响

闪络事故与大气条件密切相关,绝缘子表面污物在天气干燥的条件下电阻很大,不易形成闪络;大雨天气污物被雨水冲走也不易形成闪络。而大雾、毛毛雨、返潮、积雪融化的天气,空气湿度很大,绝缘表面的污物吸取潮气,其中一些污秽物质溶解于水,形成一层导电的电解质水膜,使绝缘子的绝缘性能大大降低,表面的泄漏电流大大增加,当泄漏电流增加到一定程度,便发展成为闪络事故。

2 绝缘子沿面放电闪络的机理

沿绝缘子污秽表面的闪络现象不是单纯的空气闪络击穿,而是一种与机械、电、热、化学等因素有关的污秽表面气体电离以及局部电弧发生、发展的热动力平衡过程。绝缘子的湿润加大了其表面的导电性能,使得绝缘子的表面泄漏电流增大,由于电流的热效应,表面泄漏电流的增大使绝缘子导电层发热。一方面绝缘子因为电流的加热烘干使表面导电性能变差,绝缘性能增强;另一方面绝缘子表面溶解导电离子,随着温度的增加而动能增加,热游离加剧导电能性加强,绝缘性能下降。因为污秽沿绝缘子表面分布往往是不均匀的,即使分布趋于均匀,由于电场的分布的原因,泄漏电流的路径呈不规则分布,使绝缘子各个区段的泄漏电流密度不相同,这就使绝缘子表面加热不均匀,形成相对干燥区和湿润区,改变了绝缘子表面的电压分布,干燥区将承受绝大部分的外施电压。绝缘子表面形成干燥区以后,表面泄漏电流与绝缘子污秽的关系的物理过程主要取决于作用电压。当作用电压较高时,干燥区的电压使空气电离而发展成为电弧,局部放电的电弧具有电弧特性,局部电弧的电阻很小且短接旁路干燥区,使得绝缘子表面的总电阻显著下降,进而形成闪络。由此可见,绝缘子闪络与外施电压、绝缘子表面爬电距离、污层电导等密切相关。

3 绝缘子的检测

低值绝缘子或零值绝缘是导致绝缘子闪络的一个重要原因。绝缘子检测方法有:根据不良绝缘子与完好绝缘子在绝缘子串中电压分布

不同的原理,研究的火花间隙法、静电电压表法、音响脉冲法;根据泄漏电流引起绝缘子表面发热的原理,研究的变色涂料法、红外线测温法;根据不良绝缘子存在微小裂纹引起局部放电而产生电磁超声波和杂音电流的原理,研究的超声波检测法。近几年来,应用红外热像仪将绝缘子表面的温度分布转换成图像,以直观形象的热图显示出来,使检测出不良绝缘子的方法更简单、更方便、更快捷。

4 绝缘子污闪的防治

加强绝缘子的防污闪工作,应确定所处环境的大气条件、污秽程度和污秽性质,然后确定设备的污秽期及污秽等级,并根据实际情况制定出防污闪方法。

4.1 清扫绝缘子积污

定期或不定期清扫绝缘子是消除绝缘子闪络条件,恢复外绝缘抗污能力,防止设备外绝缘闪络的重要手段。我国现行的行业标准对电瓷外绝缘爬距的标准,对大多数设备来说还达不到不需清扫就可以防止污闪的目的,而是建立在每年春季防雷试验清扫的基础上制定的。清扫的方式基本有停电人工直接清擦、绝缘机械带电清擦和带电高压水冲洗三种方式。

4.2 增加爬电比距

一般绝缘子的爬电距离越长,其耐污闪的能力就越高,而增大爬电距离可以通过增大盘径或伞棱、增加绝缘子片数、采用耐污型绝缘子来实现。在已经投运设备瓷件的表面加装硅橡胶增大爬距裙,可有效地提高电气设备的防污闪能力,是防止设备污闪的有效补救措施。

4.3 喷涂防污涂料

在加强清扫和增加爬距的方法后仍不能满足防污闪要求时,应对可能发生污闪的设备采用涂敷防污闪憎水涂料方法来防止污秽潮湿。电瓷的表面为高能面,具有亲水性,在潮湿的天气下,电瓷表面的水分就会形成导电水膜。当其表面涂有憎水涂料时,水分就会凝聚成粒粒水珠,而形成不了连续的导电水膜,使其绝缘子表面操持越高的绝缘电阻,限制泄漏电流的增大,从而有效地防止了污秽闪络。但由于外界多种因素的影响,涂层会逐渐出现起皮开裂,憎水性能减退的现象,因此迫切需要提高防污涂料的化学稳定性。

4.4 采用复合绝缘子

复合绝缘子是由环氧玻璃纤维棒制成芯棒和硅橡胶为绝缘体构成。复合绝缘子具有闪络电压比瓷绝缘子高、爬距大耐污性能好、体积小、重量轻、不易破碎等优点,近几年广泛地线路建设中。

4.5 按规程规定更换不合格的绝缘子