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1、严重污秽区绝缘子故障的分析与预防措施 孙学峰赵延华 ( 淄博供电公司线路工区2 5 5 0 2 4 山东淄博) 0 引言 淄博是一个组群式的重工业城市，输电线路的走径区多为冶金、建材、水泥、发电厂等企业。 挂网运行的合成绝缘子多处于级及以上污秽区，自从9 3 年以来先后有1 5 0 0 0 多支合成绝缘子挂网运行； 根据所辖区域多年来合成绝缘子运行的经验发现在严重污秽区的合成绝缘子运行闪络、蚀损与时间差异 没有关系；与标准电压等级的合成绝缘子泄漏爬距关系甚微；而主要是与污秽源有关，与污秽源的成因、 成份，污秽源的漂移动力有关。尤其是污秽源区1 0 0 米范围内，湿度大于7 0 以上，污秽成份的
2、固态状 态向化学状态变化的泄漏电流能级变化影响，与泄漏电流数值和化学浓差电池盐桥的形成有关。 1 两起3 5 K V 绝缘子积污闪络经过 1 1 3 5 K V 李固线4 7 # 一4 9 # 位于淄博的鲁中建材水泥厂( 该厂2 0 0 3 5 投运) 内，其 中，4 8 # 位于该水泥厂的熟料窑4 0 米处( 熟料窑塔高5 0 米) ，4 7 # 、4 9 # 距离约2 3 0 、1 8 0 米；4 8 # 的地面为水泥添加剂工业盐N A CI 和熟料堆放硅酸水泥半成品，主要成份为c a ( s i o ，) ：含量，2 0 0 3 年1o 月2 1 日，当日天气气温1 0 ，中雨，西北风4
3、 5 级；线路使 用的瓷瓶绝缘子，每相为3 E K W l 4 5 ，泄漏比距为3 4 2K V C M ，晚7 ：5 0 分，A 、B 两相 瓷瓶绝缘子钢帽、球头烧损，线路掉闸重合不成。 1 22 0 0 3 年1 0 月2 1 日，将该杆故障的三相瓷瓶更换为合成绝缘子，每相为1 F X BW ( N ) 一3 5 7 0 ，泄漏比距为3 2K V C M ，2 0 0 4 年6 月2 0 日，晚7 ：5 8 分，当日天气气温2 5 。 中到大雨，西北风3 4 级；发生三相绝缘子闪络，一相导线断落地面，另外两相烧伤断股 严重，线路掉闸重合不成( 合成绝缘子运行时间8 个月) 。 3 5 K
4、V 李固线4 8 # 合成绝缘子照片 2 两起110 K V 绝缘子积污更换经过 1 1 0 K V 南科线8 # 、南炼线6 # ，地处山东铝业公司、华电南定热电厂和淄博齐鲁石化齐泰化工厂( 0 3 年1 0 月改制投运) 交界处，其中，南科线8 # 位于该化工厂的硫铵炳烯晴中和塔8 0 米处( 中和塔高 9 0 米) ，中和塔主要中合反应N H 4 S 0 4 和排放硫铵废气；南科线8 # 杆附近地面有4 个废硫酸处理池， 1 5 9 主要成份为H 2 S 0 4 0 2 12 0 0 4 年3 月2 1 日，早8 ：3 0 分，天气阴轻微雾，气温2 ，东北风2 3 级， 3 2 天未下雨
5、雪，连续积污，经过现场勘查发现绝缘子表面放电声异常，合成绝缘子两端间 拉起火花成淡红色，中午待雾散后进行了更换，发现更换的合成绝缘子伞裙表面有轻度的 烧伤痕迹。 2 2 南科线8 # 、南炼线6 # ，( 于2 0 0 4 年1 2 月1 4 日安装了输电线路绝缘子在线监测 装置) ，2 0 0 5 年1 月1 6 日，南科线8 # 泄漏电流达到8 0 mmA ，记录最高值。南炼线6 # 泄漏 电流达到3 0 mmA 。( 合成绝缘子运行时间1 0 个月) 。 2 0 0 6 年1 月3 0 日，南科线8 # 泄漏电流达到1 5 0 mA ，天气为大雾，气温0 。东北风3 4 级，3 3 天未
6、下雨雪，连续积污，现场9 ：3 0 分，观察发现绝缘子表面放电声异常，绝原子两端间拉起火花成淡红 色，每问隔3 - 5 分钟发生一次。元月4 日，晴天进行了带电更换，发现合成绝缘子导线端伞裙有一点已经 击穿。( 合成绝缘子运行时间1 8 个月) 。 1 1 0 K V 南科线8 | | 合成绝缘子照片 3 上述故障的详细分析 3 03 5 K V 的两起闪络故障，发生的时间都是在有雨的季节；通过现场摘回的绝缘子发现，绝缘子 表面积污的水泥漂移污c a ( s i o ，) ，在4 8 # 绝缘子表面积污厚度达到0 5 1 0 c m ，( 在部分导、地线上吸附 挂成的厚度达到l 一2 0 c
7、m ) ，表面上有白色析晶物呈条状、点树枝状分布。4 7 # 、4 9 # 距离约2 3 0 、18 0 米，绝缘子表面积污的水泥漂移污c a ( s i o3 ) 2 ，表面积污厚度尽达到o 1 0 3 c m ，杆塔位置背向水泥熟料 窑风向( 合成绝缘子运行时间同为l O 个月) 。 3 1 挂网运行的绝缘子从标准产品和工艺的物理特性，在污秽状态下工频干、湿运行，机械特性、 电气特性完全符合各项标准。( 按照规程界定的污秽源为3 0 0 1 5 0 0 米) ，对l1 0 K V 南科线8 # 、南炼线6 撑 对比分析，发现两杆塔绝缘子型号统为F X B W ( 聊一1 1 0 1 0 0
8、 ，泄漏比距为2 8 9 K V ，更换挂网时间为2 0 0 4 3 2 1 ，两处杆塔合成绝缘子悬挂点分别距离淄博齐鲁石化齐泰化工厂的硫铵炳烯晴中和塔8 0 米处2 6 0 米， 位置都是西南部；距离华电南定热电厂高大的2 1 0 米电厂烟筒6 0 0 米，距离山东铝业公司的赤泥堆( 7 0 米 高) 2 0 0 米；两处杆塔在线监测的同步时间纪录的数值却差距较大分别为南科线8 泄漏电流达到1 5 2 mm A ，南炼线6 泄漏电流达到6 0 r a mA 。 3 2 从摘回更换的南科线、南炼线11 0 K V 合成绝缘子表面观察发现分析，合成绝缘子的伞裙表面 上形成有固状的白色析晶物，南科
9、线8 # 比南炼线砰多，析晶物呈条状、点树枝状分布，在合成绝缘子上 的分布为两端要多于中间。从颗粒状结晶物分析，主要是大雾天气下，湿度大于7 0 以上条件，中合塔的 N H 。S O 。通过中合塔反应后，硫酸废物排放从高8 0 米的塔飘逸，( 当时正为东北风2 3 级，) 由大气 的飘移动力与大气的对流层对飘逸物的运动输送，悬浮飘逸的这种悬浮动力主要是由中合塔高处向低处运 1 6 0 动伴随着风的运动传输形成的。以下公式也表明，绝缘子表面形成污秽物与上述因素有关。 M = h ZV F ，L6M = L 1 ：h z8V F 其中： M 一污秽物质量( 成份) h 一污秽源距离线路杆塔高度 Z
10、 一污秽物在空气中流动的阻力 8 污秽物的悬浮移动中的系数，与干湿天气有关。 V 一污秽物在空气中流动的速度。 F 污秽物在空气中漂移受到的风力 L 一污秽物在空气中漂移道路杆塔距离。 3 3 从摘回更换的南科线、南炼线合成绝缘子表面积污分布分析发现，放电烧损的绝缘子伞裙主要 在两端，而且被烧损击穿的点分布在靠近导线、横担侧，上下两端的伞裙；在合成绝缘子中间的伞裙烧损 度相对少差些，由此可以看出，合成绝缘子表面与运行的分布电压有关；形成积污的表面电压分布高，伞 裙吸附到表面的污秽离子物，与电压分布量成阶梯等差关系；即在发生故障时或临界故障，泄漏电流要平 衡满足达到：m m A 正分布= m m
11、 A 负分布。 3 4 从形成最大泄漏电流的记录时间分析，2 0 0 5 年1 月3 1 日，当时大雾天气，气温一l 湿度大于9 5 ； 最高记录发生在早晨5 ：0 0 时，南科线8 # 泄漏电流达到1 5 2 mmA ，南炼线6 泄漏电流达到6 0 m mA ( 我 们共安装了8 个监测点，返回的数据规律相同) ，随着时间的推移，7 ：0 0 时数据降至为1 4 5 m m A ，9 ：0 0 时左右现场数据降至为1 4 0 m m A ；由数据可以分析到，早晨5 ：o o 时正是白昼交替的时间，从大气环流的 角度分析，冷热线的分界，背向地球的经度线，运转到地球将要受到太阳的照射；由此形成交
12、汇的瞬时最 高含水量，此时对湿度影响最大；通常所说的雾露形成时间，由上述分析得出，绝缘子表面水解后的污秽 物，长期严重积污后，要打破合成绝缘子的部分憎水性能，在绝缘子表面形成化学电池；正分布与负分布 之间随着水解的形成发展为污秽源浓差电池，即盐桥的形成，如图所示。污秽浓差电池中的浓度，伴随着 极性，正分布与负分布之间要达到平衡状忽。 N H 4 S 0 4 L I 3 5 对污秽源的分析，两条线路的周围环境有化工厂、电厂、冶金企业、建材企业；周边排放 物的高度是污秽积散到绝缘子表面的悬浮移动点，在现场杆塔地面也都有污秽源，由于杆塔接地极的良导 体，两种污秽源，在地面伴随着温度，自然能够形成气状
13、蒸发，蒸发的污秽物与绝缘子上污秽形成新的第 二污秽源在大气湿度较高的情况下，都会发生盐池的蒸发或盐桥形成；这符合拉乌尔定律： p A = P o A 木X A P O A 溶剂的跑和蒸汽压 X A 一溶剂在溶液中的克分子数。 4 对策分析 4 1 动态确定合成绝缘子的严重污秽划分，建立合成绝缘子防污闪台账，划分特殊地段，建立必 1 6 1 要的污秽源记录，作为“环境友好型”监测的重要对象；确定污秽源的组成和成份，对1 0 0 米以内 的污秽源进行针对性的跟踪，采取在线监测、非电状态瓷瓶检测，缩短检查周期等方法。 4 2 对杆塔1 0 0 米以内建材源、化工源、冶金源、鸟粪源，积污的合成绝缘子缩
14、短跟踪检查周期， 无在线监测技术应用的情况下，特别要加强表面的检查，检查积污后盐桥线的形成通道，表面析晶物呈条 状、点树枝状分布、不规则的分布情况，重点检查合成绝缘子两端伞裙表面。 4 3 对污秽源的化学成份、成因跟踪记录，重点跟踪污秽源，物质化合价较高，极性健活泼；尤 其是距离杆塔较近，特别是1 0 0 米以内，大气漂移风输送容易造成绝缘子表面积污导致伤害闪络的污秽物 物理、化学性质，要结合季节合检测、表面检查，定期开展专门运行分析，分析实施对策。 4 4 建立“环境友好型”沟通机制，应当经常与当地政府环境保护监测部门联系，了解污秽缘， 实施有利于线路运行的对策，了解周边厂家、企业的环保及设
15、备运行状况；重点了解1 0 0 米范围内污秽源 成份的物理和化学性质，以便掌握科学的正确分析方法和对策措施。 5 几点技术对策、措施体会 5 1 技术对策方面 5 1 0 对输电线路绝缘子劣化( 蚀损) 度实时诊断集成系统，运用成熟的气象卫星云图系统、调 度自动化系统和泄漏电流在线监测系统三者相互结合，可以综合分析、判断绝缘子劣化( 蚀损) 程 度；集成系统具有绝缘子实时监测、专家诊断、环境气象分析功能。系统具有现场适应性强、精确 度高、运行维护费用低等优点。可以有效的监测送电线路绝缘子的综合运行劣化情况，进而减少闪络 事故次数、降低事故掉闸率，保证电网安全运行。解决、回答、困扰输电线路绝缘子
16、“闪络”的 三大机理问题，即：“污秽度、表面湿度、运行电压”。运用综合集成系统对输电线路绝缘子实时 诊断寻找规律，找到针对三大机理的对策和技术措施。 5 2 技术措施方面 5 2 1 绝缘子实时泄漏电流、卫星云图和调度自动化三个系统，通过人工智能转换方式，三位一体 融合为基于遥测技术的绝缘子在线监测系统为基础，利用先进的计算机技术、弱信号传感技术、电磁 兼容技术、信息处理技术、低功耗技术、无线通讯技术、新能源应用技术、网络通讯技术、远距离 遥测、遥控技术、高电压技术；从而实现对运行状态下输电线路绝缘子串泄漏电流和温度、湿度等气 象参数，进行全天候的不间断监测技术核心。以遥测数据为主将气象、环境、运行电压等诸多相关因 素综合分析，判断分析数电线路绝缘子的劣化( 蚀损) 程度。 5 2 2 严重污秽区非污闪季节全部实时监测。通过对污秽区泄漏电流、湿度、水量形成和分布、运 行上下限电压的实时监测，防止突发、集中排污等造成的
