输变电设备污闪分析及预防措施王华

　2012年11月内蒙古科技与经济N ov ember2012　第21期总第271期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.21T o tal N o.271输变电设备污闪分析及预防措施

王　华

(包头供电局,内蒙古包头　014030)

摘　要:针对包头供电局过去几年发生的几起输变电设备污闪事故,对输变电设备污闪原因以及存在的问题进行科学分析,并提出整改意见。

关键词:输变电设备;污闪;泄漏比距;跳闸;预防措施

中图分类号:T M726(226) 文献标识码:B 文章编号:1007—6921(2012)21—0087—02

1　输变电设备概况

防止污闪事故的发生,是电力系统25项反事故措施的重点之一,是确保输变电设备安全运行的一个重要环节。包头市供电局管理的输电线路线长面广,地理位置复杂,自然环境恶劣。包头市供电局肩负着西电东送的重任,因此做好输变电设备的防污工作,对于确保电网安全稳定运行起着极为重要的作用。

包头市供电局经历了1995年12月12日大面积停电污闪(7条输电线路多处闪络,并使包头市二电厂与系统解列)事故后,认真总结经验,积极吸取教训,采用各种技术措施,降低了输变电设备的污闪跳闸率。

2　几次影响较大的污闪事例

2.1　古三线等输变电设备闪络事故的经过及原因

1994年2月古三线闪络事故。古城变至三电厂110kV输电线路(简称古三线),于1992年12月投入运行。该线路由包头市供电局设计处设计,输变电安装公司承担施工。当年设计,当年施工,当年投入运行。导线为LGJ-240,单回路,杆塔采用铁塔和砼杆,线路全长9.43km。

因受两端变电站的约束,城市规划的限制,地上地下建筑物和管线等因素影响,线路走径处在市区和郊区结合部。线路的绝缘设计按2个等级,分3个段落配置。线路两端1号-8号、36号-48号按Ⅲ级污秽区设计,泄漏比距为2.91cm/kV,直线悬垂串采用8片XWP-7型防污瓶,耐张串采用2×8片XW9-7型防污瓶。9号-35号段线路采用XP-7型普通瓶,直线悬垂串和跳线悬垂串为8片,耐张串为2×8片,泄漏比距为2.04cm/kV(按额定电压计算)。

1994年2月4日18时29分,古三线(古城变118)因粘雪造成多处瓷瓶闪络,保护又未能相应可靠动作,造成古城变保护越级,2号主变及110开关跳闸,Ⅱ母停电的事故。当晚组织运行人员对古三线、青古Ⅰ回(古变112)进行事故巡线,发现古三线31号杆B、C两相、43号杆A相、46号杆B相共计4串耐张串瓷瓶的导线侧第1片瓷瓶球头杆烧断与双联板脱开,瓷瓶碰坏16片;青古Ⅰ回线99号杆B、C 相引流线在线夹处烧断。

2月4日晚,气象条件十分恶劣,温度-5℃～9℃,相对湿度80%,降雪量2.5mm,风向东南转西北,风速3m/s。当时大雪既急又粘,古三线耐张串瓷瓶的瓷裙之间空隙全被粘雪填满,使瓷有效爬电距离大大缩短,又由于瓷瓶受潮,粘雪又带有空气中的污秽,使瓷瓶的绝缘水平降低,形成较大泄漏电流,经导线侧第1片瓷瓶的球头杆接地,保护未能正常动作,延长了切断故障时间,引起杆件发热、抗拉力降低而断裂造成弧光短路。

1994年2月7日6时40分,古三线零序保护动作,重合成功。7时7分零序保护又动作,重合不成功。巡视发现28号A相、35号B相瓷瓶整串不同程序闪络,由于事故发生前正下雪,事故发生后包头市供电局组织力量对古三线全线进行清扫,更换了闪络瓷瓶。

1994年2月14日4时30分,零序Ⅰ段动作,重合成功,跳闸后巡线发现26号B相、29号C相瓷瓶闪络,这次跳闸前也下了雪。

2月7日、14日两次跳闸闪络的瓷瓶,都是直线串普通瓶,26号、28号、29号、35号杆位于市郊结合部,闪络段线路西侧约1km处有一个稀土冶炼厂,该线路的一段距该厂仅80m,瓷瓶为XWP-7型防污瓶,几次跳闸却都没有发生闪络。据此可知,闪络跳闸的主要原因是线路绝缘水平低。又由于2月4日以后连续下雪,空气湿度大,闪络段早晨地面雾很大,瓷瓶受潮而导致多次跳闸。

从换下的闪络瓷瓶发现,线路施工时选用的瓷瓶型号与设计不符,生产厂家较杂,造成线路绝缘不可靠,安全系数差。

现已将古三线直线串和跳线串全部更换为合成绝缘子。

2.2　1995年12月12日线路污闪事故

1995年12月12日晚由于大雪造成220kV呼包Ⅰ回、青城Ⅰ回、麻城Ⅰ回三条线路闪络跳闸,重合成功。110kV永东线、永镁线、青古Ⅰ回、古三线4条线路闪络跳闸,三条线路均重合成功。其中19时40

收稿日期:2012-07-18

作者简介:王华(1969-),男,工程师,毕业于华北电力大学,现从事输电线路管理工作。

分青古Ⅱ回线路32号B相瓷瓶闪络,使古城主113开关零序Ⅲ段动作跳闸,重合闸动作重合不成功。因对端2114(二厂)零序保护拒动造成古城变2号主变110kV电压复合过流跳152、110开关,并使二电厂与系统解列,造成包头地区12座变电站低周动作,使市区大部分停电。这次大雪还使韩庆坝变电站于12日18时10分、19时11分2次因110kV母线过桥瓷瓶闪络造成1号、2号主变动作跳闸,并于13日1时整全部恢复送电。

12月12日20时包头市天气预报:气温2.8℃、相对湿度93%、风向EES(东东南)、风速2m/s(相当于二级风)、气压89.73m Pa(毫巴)。

12月12日23时气温- 2.9℃、风向S(南)、风速1m/s、气压8.966mP a(毫巴)。

事故后巡线发现,麻城Ⅰ回23号和青城Ⅰ回39号闪络,泄漏比距为1.78cm/kV;古三线27号杆泄漏比距2.0cm/kV,全部是耐张串闪络。

2.3　1996年3月22日麻池变设备瓷瓶粘雪覆冰闪络事故

3月22日16时59分麻池变220kVⅠ段母差保护动作,201、212、255开关跳闸。17时18分110kV Ⅰ、Ⅱ段差保护动作跳闸,111、112、113、115、119、121、122、123、124、151、110开关跳闸。17时28分220kVⅡ段母差保护动作202、256、258开关跳闸。根据包头市气象站提供的气象资料表明,当时包头地区降雪量为2-6mm,相对湿度90%,西北风1m/ s,温度是0.2℃,致使麻池变电站一次设备刀闸瓷瓶迎风面60%有松软的覆冰,造成220kV2011刀闸A 相母线侧瓷瓶闪络,B相开关侧瓷瓶闪络,2012刀闸C相母线侧瓷瓶闪络,110kV152-1刀闸B相母线侧瓷瓶闪络,被迫限电80M W。23日1时47分恢复正常方式。

220kV刀闸为普通型瓷瓶,110kV刀闸为防污型瓷瓶,均在两端有放电痕迹,瓷瓶表面无任何放电现象。

3　输变电设备闪络原因分析

污秽中所含的导电成分和瓷瓶盐密成倍增长,包头市供电局对呼包Ⅰ回、青城Ⅰ、Ⅱ回、永东线、韩庆坝变电站等瓷瓶和附近的雪水取样,去华北电力科学研究院进行污样成分分析。经分析得出结果是:污样中所含的钾、钙、钠、锌、镁等金属离子成分都比1990年成倍增长,其中,锌增长了5倍。蒸馏水的电导率为48.9 s/cm,韩庆坝变电站母线瓷瓶污样电导率为204 s/cm,相差50倍。可见污染相当严重。麻池变1990年测盐密度为0.0859m g/cm,1995年测量为0.193mg/cm。

引发输变电瓷瓶闪络的大雾粘雪频繁出现,尤其是1994年1月、2月、3月、11月、12月都出现过使瓷瓶闪络的气象条件:风速2m/s～3m/s,气温-3℃～-1℃,相对湿度80%以上,粘雪或大雾。由此可知污闪季节周期长,给防污工作造成很大困难,靠清扫瓷瓶很难防止闪络事故发生。

输变电设备的外绝缘水平低。包头市供电局过去因受经济能力和技术条件的限制,制定110kV及以上线路、变电站基本绝缘水平(线路泄漏比距2.0cm/kV,变电站泄漏比距为2.5cm/kV)是较低的。沈阳电业局泄漏比距为3.64cm/kV,未发生过污闪。兰州供电局对35次污闪跳闸统计分析得出,泄漏比距在1.6cm/kV～2.2cm/kV污闪跳闸24次,占68.6%。泄漏比距在2.4cm/kV～2.6cm/kV,污闪跳闸10次,占28.6%。泄漏比距为3.27cm/kV,污闪跳闸1次,占2.8%。包头市供电局闪络跳闸的输变设备泄漏比距均在2.91cm/kV及以下。包头市一电厂、二电厂出口输电线路为大爬距,至今一直未发生闪络。

计算泄漏比距采用额定电压与实际运行情况不符,结果偏低。实际上污闪季节系统电压高出额定电压的10%左右,也就是说泄漏比距在本身不够的情况下又降低了10%左右。计算泄漏比距还应考虑海拔高度(包头市海拔高度在1000m以上)影响。

包头市供电局对永东线、昆张麻线污闪跳闸后换下的瓷瓶进行耐压试验时,发现瓷瓶上下表面受潮后耐压强度很低,仅有几kV。由此可想连续大雾粘雪情况下,瓷瓶的绝缘水平是很低的。

过去普遍认为耐张串瓷瓶自洁能力强,不会发生污闪,但从古三线耐线串污闪跳闸事故以后,类似情况便不断发生,昆张麻线、呼包Ⅰ回、麻城Ⅰ回、青城Ⅰ回线、永东线都相继发生过耐张瓷瓶闪络。在提高直线悬垂串绝缘水平的同时,须提高耐张串的绝缘水平。只有每条线路、每座变电站的整体绝缘水平提高,才能有效地防止污闪事故。

传统的清扫时间,起不到防污闪作用。以往结合春查,每年3月～6月份对瓷瓶进行大规模清扫,而秋查是重点清扫。由上可知污闪发生在1月～3月、11月～12月,因此,传统的清扫时间根本起不到防污闪作用。目前,对瓷瓶清扫还是一种必不可少的防污措施,但只有安排合理、清扫及时,一条线路(一座变电站)不能有一个空白点,对防止污闪才会起到作用。从古三线多次发生闪络的情况来看,在注意及时清扫的同时,狠抓质量亦是不可忽视的措施。

202镁厂于1993年8月投产,生产过程中排出大量的氯气,对环境污染非常严重。该厂位于包头市供电局两个线路走廊中间。由于对新污源危害程度认识不够,致使青古Ⅰ、Ⅱ回、永东线、麻化线、青城Ⅰ回线等线路多次闪络跳闸(镁厂110kV厂用变也多次闪络跳闸)。对新污源要早发现、早认识,才能采取有效的防污措施,保证电网安全运行。

从1994年送电线路30次跳闸统计分析看,0时～8时跳闸20次,18时～24时跳闸9次,8时～18时跳闸1次,以上各时间跳闸次数占总跳闸次数的66.66%、30%、3.33%,由此可知线路的污闪跳闸基本上发生在夜间。

4　防污闪措施

为了尽快扼制输电线路和变电站闪络跳闸,必须积极筹措资金,加大防污改造的投资力度,加速提高输变电设备的绝缘水平,提高抗粘雪、大雾、污秽的能力。

本着“保电网、保主要设备”的原则,针对包头地区污秽严重和设备爬距不足及特殊气候条件等实际情况,按照内蒙古电力公司要求,结合包头市供电局近年防污改造的经验以及中国电科院专家的意见,制定了《输变电设备防污改造综合方案》,3年完成主网调爬工作,该方案需要投资1700.8万元。

制定输变电防污改造技术原则:(下转第90页)