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解決方案︱防污閃復(fù)合涂料（PRTV）在800千伏特高壓直流輸電線路中的應(yīng)用研究

中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)將于（周五）在北京鐵道大廈舉辦“2016第三屆軌道交通供電系統(tǒng)技術(shù)大會(huì)”。解決究

國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司的案︱防復(fù)合研究人員全明睿，在2016年第7期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，污閃深圳市鴻知科技有限公司噴涂防污閃復(fù)合涂料（PRTV）已經(jīng)成為輸電線路外絕緣維護(hù)工作（特別是涂料特高防污閃工作）中非常重要的一種措施。

本文通過(guò)分析±800千伏天中線（山西段）沿線的千伏污穢情況和外絕緣配置，結(jié)合線路的壓直用研實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)比了目前常見的流輸路中幾種防污閃措施，推薦了±800千伏天中線（山西段）防污閃工作的電線建議措施。

±800千伏天中線起于新疆哈密南換流站，解決究止于河南省鄭州市換流站，案︱防復(fù)合途經(jīng)新疆、污閃甘肅、涂料特高寧夏、千伏陜西、壓直用研山西和河南六個(gè)省，流輸路中線路全長(zhǎng)2207公里。山西段途徑運(yùn)城、臨汾、晉城3個(gè)地級(jí)市，全長(zhǎng)248.513km。

目前我國(guó)運(yùn)行的±500千伏直流輸電工程的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，線路的外絕緣故障已經(jīng)成為影響設(shè)備可用率和運(yùn)行可靠性的的主要因素之一。因此，深圳市鴻知科技有限公司線路的外絕緣維護(hù)工作，尤其是防污閃工作，已經(jīng)成為線路運(yùn)行維護(hù)工作的重中之重。

由于±800千伏天中線是山西省運(yùn)行的第一條特高壓直流輸電線路，同時(shí)也是國(guó)家西電東送的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。為了提高特高壓直流輸電線路的運(yùn)行可靠性，做好±800千伏天中線（山西段）的防污閃工作，本文分析了±800千伏天中線（山西段）沿線的污穢情況和外絕緣配置，對(duì)比了目前常見的幾種防污閃措施，推薦了±800千伏天中線（山西段）防污閃工作的建議措施。

1輸電線路防污閃概述

1.1輸電線路污閃發(fā)生原因及危害

輸電線路掛網(wǎng)運(yùn)行中使用的絕緣子，在環(huán)境大氣條件下，受到工業(yè)企業(yè)排放物和自然環(huán)境揚(yáng)塵等因素的影響，表面逐漸積沉了多層污穢物。在天氣環(huán)境干燥的時(shí)候，這些表面積沉有污穢物的運(yùn)行絕緣子仍然能保持著比較好的絕緣水平，其放電電壓和干燥潔凈狀態(tài)時(shí)相近。

然而，當(dāng)遇到有露、霧、毛毛雨以及融冰、融雪等天氣時(shí)，在其絕緣子表面容易形成水膜，污層中的可溶鹽類會(huì)溶于水中，繼而形成可以導(dǎo)電的水膜，使其絕緣強(qiáng)度大大的降低，在正常運(yùn)行電壓下就可以導(dǎo)致絕緣子沿面閃絡(luò)，即污閃。

污閃的發(fā)生受環(huán)境的影響很大，是一個(gè)地域性的問(wèn)題，其顯著特征是多處同時(shí)跳閘的概率高，且重合閘成功率小。重合閘不成功則意味著輸電線路可能存在永久性接地故障，而多處故障則意味著多處供電可能會(huì)失去電源，往往可能造成大面積區(qū)域停電故障。因此線路污閃事故所造成的電能損失，極大的威脅著電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2我國(guó)電網(wǎng)防污閃規(guī)范性引用標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)交流系統(tǒng)污穢等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)有《高壓架空線路和發(fā)電廠、變電所環(huán)境污區(qū)分級(jí)及外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T1641996）和《高壓架空線路和變電站污區(qū)分級(jí)與外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)》（Q/GDW12006）。

前者劃分污穢等級(jí)時(shí)采用年度等值鹽密，外絕緣配置需配合每年的清掃工作，這曾是我國(guó)電網(wǎng)長(zhǎng)期外絕緣配置的基本原則；后者正在執(zhí)行中，劃分污穢等級(jí)時(shí)采用飽和污穢度（連續(xù)5年的等值鹽密和灰密），外絕緣配置應(yīng)滿足長(zhǎng)期不清掃的需要，遏制電網(wǎng)大面積污閃事故的發(fā)生。

目前，國(guó)內(nèi)外直流系統(tǒng)的污穢等級(jí)劃分尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)我國(guó)南方±500千伏直流線路的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行與設(shè)計(jì)約定成俗以直流線路通用絕緣子（防霧型或稱鐘罩型）表面年度等值鹽密0.05mg/cm0.08mg/cm2和0.15mg/cm2（灰密取等值鹽密的6倍）作為直流輕污穢、中等污穢和重污穢的上限值，對(duì)應(yīng)南方高壓直流線路爬電比距分別為43mm/千伏、52mm/千伏和64mm/千伏（片數(shù)分別為48和59）。

對(duì)于只有交流線路運(yùn)行而尚無(wú)直流線路運(yùn)行的地區(qū)，擬建直流線路的污穢等級(jí)需要參照鄰近交流線路用普通絕緣子（XP型）表面年度污穢度來(lái)確定。

1.3絕緣子的直流積污特性

影響直流電壓下絕緣子積污及其積污率的因素有：風(fēng)雨、污穢物性質(zhì)（包括形態(tài)、粒徑、攜帶電荷量）、電壓極性、電壓梯度、電暈放電。

根據(jù)換流站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)：葛洲壩站的直交流鹽密比為1.96(1992年數(shù)據(jù))，南橋站的直交流鹽密比為1.6（1991年數(shù)據(jù)）。兩站長(zhǎng)期全電壓運(yùn)行,設(shè)備的直交流積污比將在2～2.5之間。

直流的靜電吸塵效應(yīng)，是造成在直流電壓作用下絕緣子表面積污高于交流積污的主要原因。（直流輸電線路的靜電吸塵效應(yīng)是指帶電微粒在直流電壓作用下受到恒定方向的電場(chǎng)力的作用而被吸引到絕緣子表面）。

2±800千伏天中線（山西段）污穢特性和絕緣配置

2.1±800千伏天中線（山西段）污穢特性

±800千伏天中線（山西段）途徑臨汾、運(yùn)城、晉城3個(gè)地級(jí)市，分?jǐn)?shù)山西晉西南地區(qū)和晉東南地區(qū)。

晉西南地區(qū)由汾河下游的臨汾盆地到速水河流域的運(yùn)城盆地及中條山南麓西段，多為600m-350m的沖積或湖積平原，地勢(shì)平坦開闊。年降水量為500mm-600mm；年干燥度介于1.1.7之間，較兩側(cè)半濕潤(rùn)氣候略顯干旱。冬春干燥，夏偏干，秋濕潤(rùn)（多連陰雨）型。

區(qū)內(nèi)冬半年連續(xù)無(wú)降水日為63天-73天（平均67天），絕緣子積污多，且霧日多，易于引發(fā)污閃。該區(qū)年大風(fēng)日數(shù)通常不超過(guò)10天，偏南部略多。冬半年吉縣到鄉(xiāng)寧縣（臨汾盆地）以東北風(fēng)為主，襄汾縣經(jīng)曲沃縣到翼城縣（運(yùn)城盆地）主導(dǎo)風(fēng)由東南風(fēng)轉(zhuǎn)為東北風(fēng)。

晉東南晉城盆地和陽(yáng)城-沁水盆地偏南部，多為海拔600m-1000m的丘陵山地。年降水量620mm-650mm；年干燥度為1.1.5。冬春干燥，夏偏濕多暴雨，秋季濕潤(rùn)。區(qū)內(nèi)冬半年連續(xù)無(wú)降水日為57天，絕緣子積污較多，且霧日多，具備易于引發(fā)污閃。該區(qū)內(nèi)冬半年沁水縣、陽(yáng)城縣以西北風(fēng)為主。

2.2±800千伏天中線（山西段）絕緣配置

表1±800千伏天中線（山西段）耐張絕緣子配置表

3±800千伏天中線（山西段）防污閃措施分析

目前，我國(guó)電網(wǎng)的有效防污閃設(shè)計(jì)的基本原則是：“絕緣到位，留有裕度”。絕緣到位：是指依靠設(shè)備自身的絕緣水平抵御惡劣環(huán)境下導(dǎo)致的絕緣子污閃，而不能把絕緣設(shè)計(jì)寄托在開展大規(guī)模的清掃工作（一年一次）上；留有裕度：是指考慮可預(yù)見的未來(lái)大氣污染和可能出現(xiàn)的惡劣天氣（包括災(zāi)害天氣帶來(lái)的濕沉降）。

由±800千伏天中線（山西段）耐張絕緣子的實(shí)際配置情況看，考慮到工程造價(jià)影響，其仍在按海拔高度和污區(qū)上限值選擇上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。因此，對(duì)于運(yùn)行維護(hù)人員來(lái)說(shuō)，不能簡(jiǎn)單的把防污閃工作的全部依靠工程的有效防污設(shè)計(jì)來(lái)完成。必須轉(zhuǎn)變觀念，在充分依據(jù)現(xiàn)行污穢外絕緣設(shè)計(jì)的前提下，不斷完善防污閃運(yùn)行維護(hù)的技術(shù)措施，所以提高在運(yùn)輸電線路的外絕緣整體水平，才能有效地防止發(fā)生大面積輸電線路污閃事故。

3.1常見措施

對(duì)于已經(jīng)建成運(yùn)行的線路，定期開展設(shè)備外絕緣設(shè)施的日常維護(hù)工作（特別是防污閃工作）仍是非常重要的，現(xiàn)在常見的防污閃措施主要有：

⑴、定期清掃。⑵、調(diào)爬。①增多外絕緣子的數(shù)量（片數(shù)）；②更換爬距大和防污型絕緣子，以增加整串絕緣子的爬電總距離；③安裝增爬裙。⑶、長(zhǎng)效防污閃復(fù)合涂料PRTV。⑷、采用復(fù)合絕緣子。⑸、其它措施：在絕緣子串上加裝自清洗裝置；進(jìn)行帶電水沖洗等。

3.2±800千伏天中線（山西段）防污閃措施分析

1）定期清掃

±800千伏天中線（山西段）共有129396片玻璃絕緣子及瓷質(zhì)絕緣子，采取定期清掃的方法，作為提高線路防污閃水平的措施，對(duì)于±800千伏天中線（山西段）來(lái)說(shuō)，顯然是不合理的。±800千伏天中線作為西電東送的重要通道，每年的停電檢修時(shí)間是有限的，在有限的停電時(shí)間中，大量的人力、物力、財(cái)力需分配到消除影響線路安全穩(wěn)定的缺陷中去，不可能安排大量的人力來(lái)進(jìn)行近13萬(wàn)片絕緣子的清掃工作。

2）調(diào)爬

由±800千伏天中線（山西段）耐張絕緣子的實(shí)際配置情況看，現(xiàn)在的工程實(shí)際配置是在保證線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，合理分配工程造價(jià)的均衡結(jié)果。采取增多外絕緣子的數(shù)量；更換爬距大和防污型絕緣子，以增加整串絕緣子的爬電總距離；安裝增爬裙的調(diào)爬措施，只適用于小范圍的個(gè)別區(qū)段，在發(fā)生污閃事故后，采取針對(duì)性的措施。對(duì)±800千伏天中線（山西段）250km線路來(lái)說(shuō)，此種方法也不適合大范圍的應(yīng)用。

3）噴涂長(zhǎng)效防污閃復(fù)合涂料（PRTV）

目前，我國(guó)廣泛推廣的一種防污閃措施就是噴涂長(zhǎng)效防污閃復(fù)合涂料PRTV，此種措施一次噴涂，長(zhǎng)期（15年）有效。相比較定期清掃而言，極大的減少了線路的停電時(shí)間，減少了人員的現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)間。相比較調(diào)爬而言，無(wú)需對(duì)設(shè)備本體作出改變。相比較其它措施而言，減少了在設(shè)備本體上安裝的附屬設(shè)施，無(wú)安全隱患。

4）采用復(fù)合絕緣子

采用復(fù)合絕緣子是提高輸電線路防污閃水平的有效措施之一，對(duì)±800千伏天中線（山西段）來(lái)說(shuō)，直線塔全部采用復(fù)合絕緣子（重冰區(qū)除外）。但是對(duì)于耐張塔和重冰區(qū)的直線塔來(lái)說(shuō)，復(fù)合絕緣子的機(jī)械破壞復(fù)合不能夠滿足要求，只能采用玻璃絕緣子及瓷質(zhì)絕緣子。

5）其它措施

其它措施主要有：在絕緣子串上安裝能夠進(jìn)行自清洗的裝置、進(jìn)行等電位水沖洗等。這些措施的實(shí)際使用效果不是很突出，無(wú)法從根本上解決污閃事故，同時(shí)對(duì)線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行存在一定的安全隱患。

通過(guò)對(duì)以上幾種常見防污閃措施的分析比較，對(duì)于±800千伏天中線（山西段）來(lái)說(shuō)，最經(jīng)濟(jì)、最安全可靠的防污閃措施仍然是噴涂長(zhǎng)效防污閃復(fù)合涂料PRTV。

4結(jié)論

輸電線路開展防污閃工作是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，大氣環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，特高壓電網(wǎng)的不斷發(fā)展，造成輸電線路發(fā)生污閃事故的可能覆蓋范圍不斷增大，我國(guó)超高壓電網(wǎng)的安全運(yùn)行仍承受著發(fā)生大面積污閃的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

在設(shè)計(jì)階段，除了做好擬建線路臨近周邊環(huán)境、在運(yùn)線路污閃情況的調(diào)研，充分利用現(xiàn)有運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和測(cè)量數(shù)據(jù)做好污穢水平的預(yù)測(cè)和污區(qū)圖分布和劃分外，積極探索防污閃運(yùn)行維護(hù)的技術(shù)措施，提高輸電線路的整體外絕緣水平，才能高效地防止輸電線路發(fā)生大面積污閃事故。