[科普中国]-污秽等级

简介

电气设备电瓷外绝缘污闪事故停电时间长、涉及范围广，威胁着电力系统的安全稳定运行。如何预防污闪事故的发生，是电力系统设计、施工、制造、科研、运行部门当前1个十分重要的课题。从开始进行高压输电起，先进的工业国家对电网污闪事故一直非常重视。早在20世纪50年代，我国东部沿海一些工业发达地区，电网电气设备外绝缘就出现过污闪事故。20世纪60年代后，污闪事故逐步向全国各电网发展，进入20世纪90年代，随着我国现代工业的飞速发展，大气环境日趋恶化，污染日益加剧。电力系统不断扩大，运行电压等级不断提高，造成大气中大量的污秽聚集于绝缘子表面，使绝缘子遇到雾、露及毛毛雨等潮湿的环境，电气设备其绝缘强度就可能降低到临界电压水平而承受不住运行电压，从而发生闪络跳闸。特别是新投运的500kV线路频繁发生污闪跳闸，使人们认识到提高现有的输变电设备的外绝缘水平非常重要，以清扫为主要手段的传统的防污闪工作方式，已不能适应大气环境污染的变化，无法抵御恶劣气象条件的侵袭。为防止污闪事故特别是大面积污闪事故发生，必须选择一种比较好的方法进行污染程度的量化过程。35 kV、220 kV绝缘子有千余串，并且长期以来靠每年1次清扫来防止绝缘子污闪事故的发生。由于没有绝缘子污秽等级的科学鉴定，造成大量人力物力的浪费，同时在污染严重的区域每年1次清扫也不尽科学有效，1997年以来，我们用测绝缘子等值盐密量来确定绝缘子是否清扫，不仅节约了大量人力物力，同时也确保绝缘子不发生污闪提供了科学的依据1。

变电所设计注意事项在变电所设计时，选址应该尽量远离各种污源，特别是化工厂、化肥厂和冶金厂等，所址应在各种污源主导风向的上风侧。绝缘子和电气设备外绝缘的爬电比距的选择，应根据变电所的污源性质和严重程度划定的污秽等级来确定。对于严重污秽地区可采用屋内配电装置或气体绝缘金属封闭电器；对于地处潮湿地区的室内配电装置，应适当地提高电瓷外绝缘爬距。

在线路设计中，为了保证线路运行的安全，防止绝缘子串污闪，对处于不同污秽 等级地区的线路。对于污秽水平严重的线路和发电厂、变电所的电气设备，可以考虑采用耐污绝缘子或采用合成绝缘子。耐污绝缘子一般采用增加或加大绝缘子伞裙的措施以增加绝缘子的爬电距离，提高绝缘子在污秽条件一的电气强度，耐污绝缘子的爬电比距一般要比普通绝缘子提高20%～30%。双串垂直布置的绝缘子串耐污电压要比单串垂直结构的绝缘子串低6%～10%。

我国的高压架空线路和发电厂、变电所环境污区的分级，是按照国家标准《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》GB/T 16434来定级的。

绝缘子污秽测量方法的选择衡量绝缘子污秽程度有等值盐密、污层电导率、表面电导率、泄漏电流、污闪电压与污闪梯度等方法。选择了测量绝缘子等值盐密来衡量绝缘子污秽程度，其原因如下。

a.污层电导率定义为绝缘单位表面污层的电导值，实际上是由加在污层上的电流与电压之比求出的电导与绝缘子的形状系数相乘求得。为测量污层表面电导，应在污层饱和受潮条件下，在绝缘子上加适当高的工频电压，测其泄漏电流，从而求得电导G = I/ U ，但上述测量分散性较大，受污秽分布不均匀的影响也较大。另外，测量时要用容量较大的电源，测量比较麻烦。

b.从物理意义上讲，污层的局部表面电导率和表面电导率是同一参数，其物理意义相同，差别仅在于测量方法。测量方法虽然与等值盐密相同，但电导率受温度变化影响较大。

c.泄漏电流试验作为表示污秽度的参数较多：运行电压下泄漏电流的最大脉冲幅值；超过一定幅值的泄漏电流脉冲数；临闪前最大泄漏电流值。测量这些参数需要对绝缘子施加一定电压，现场试验不方便。

d.污闪电压及污闪梯度是表征绝缘子性能的最直接最理想的污秽参数，现场污秽试验还能真实地测得绝缘子污闪性能，但由于自然污秽和积污水平达到临界状态与引起污闪的气象条件的产生不一定同时存在，往往是污秽已经达到临界水平但没有出现充分的潮湿条件而测量不到临界污闪电压，因而进行闪络电压的测量还应结合其他污秽度参数的测量。试验设备容量大，试验不方便，现场不具备条件。

e.绝缘子等值盐密(外绝缘的单位表面积上的等值盐量) 测量方法是用一定量的蒸馏水，将一定面积瓷表面上的污秽物全部清洗掉，用适当的仪器(现用营口电子研究所制造的绝缘子等值盐密测试表) 测量污秽溶液的盐密值，等值盐密可直观衡量污秽程度，不受温度、电压、试验设备容量和试验场地的限制2。

测量值减小的主要原因盐量小时不同水量的测量结果差别不大，当盐量大时不同水量的测量结果差别较大，在一定水量中，随水量的减少，测量值也就相应减小。其主要原因如下。

a.各种污秽物溶解度不同，当水量增加时，污秽物中电解质全部溶解的电解量将会增加，因而测得的盐密增大，用水量小的污秽物中的电解质可能不会全部溶解，因而测得的盐密偏小。

b.各种污秽物在水容器中电解度随浓度而改变，各种电解质溶液的电导率- 浓度关系曲线存在一定误差，在一定浓度下呈非线性，电解质的电离在不同浓度下，电导率起初随浓度增加而增加，当浓度达到一定值后，电导率随浓度增加而呈负增长，造成这种情况是由于电解质的电离在溶液中起初是随浓度的增加而增加，但当浓度增加到一定值后，其电离又随着浓度的增加而减小。

c.等值盐密测试仪的测量电极并非真正是恒定的常数，它随被测溶液的浓度而改变。测量时电极常数随溶液的浓度增加而增加，浓度越大电极常数也越大，而在测量时，溶液浓度一般是未知数，因此只用出厂时或校验过的电极常数进行测量，但遇到浓度很大时，测量误差也较大。

脱脂棉对测量结果影响对绝缘子进行取样时，我们选择了脱脂棉进行取样，脱脂棉本身对绝缘子等值盐密无影响，但脱脂棉在水中样品可能涮不干净，会给试验造成一定影响。脱脂棉取出前后等值盐密变化最大为0.0005 ，与试验值比变化较小，我们认为在试验过程中用水量一定时，脱脂棉取出与否对测试影响很小，可以忽略。

脱脂棉对试验结果影响较小的原因，是因为未取出的样品污秽中电介质有少量附着在脱脂棉上。没完全溶解在水中，使水中的电介质相对减少，即水中的含盐量相对减少，造成绝缘子等值盐密相对小些，但从测试结果看取出前后相差最大只有0.0005 ，对试验结果影响不大。所以建议试验时脱脂棉可不取出，既可以简化试验程序，提高工作效率，又不影响试验结果3。