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电网线路污闪跳闸分析及对策

时间:2011-04-13 08:34 来源:未知 作者:编辑部

2月21日~25日110kV及以上线路不同时段跳闸次数统计
       在线路大面积跳闸时,变电站也发生了支持瓷瓶的闪络:因2月9日开始河南出现持续大雾,2月10日01:55太子庄变电站#1主变差动保护动作跳闸,原因为该变电站221甲刀闸C相支持瓷瓶闪络,后#2主变因西刀闸推上时放电严重无法运行,只得停运#1主变和#2主变。当天1太苗-1西刀闸推上时瓷瓶放电严重,无法投入运行,因此1太苗线,1焦太线无法恢复,太子庄220kV东母失压。

3.污闪原因探讨和分析

        发生污闪有三个先决条件:(1)受运行的工频电压的作用;(2)绝缘子被污染,表面聚积了一定量的污秽物;(3)在潮湿的大气条件下,污秽物吸收水分、受潮。2001年初河南电网污闪是很有典型性的,恰恰验证了上述三个条件,其特点为:(1)豫北电网电压水平高,220kV线路电压有时可达245kV甚至更高,而在2月10日,豫北发生大面积雾闪。(2)首阳山电厂附近的洛阳地区受电厂污染严重,而洛阳地区线路跳闸频繁。(3)受大雾影响,在1月19日、2月10日形成两次跳闸高峰。
3.1不利的气象条件
2001年初,河南地区大面积多次间隔降雪,受大雪影响,气温较长时间维持在零下2度左右。这种天气非常容易产生大雾和在线路绝缘子上产生覆冰、起雾凇等,可以说,冬季产生污闪的恶劣气象:大雪、雾凇、冻雨、覆冰、大雾在本次污闪中都出现了。
根据现场登杆检查情况,跳闸原因大致可分为以下几种:(1)大雪堆积在横担上,逐步形成冰凌,冰凌脱落或融化后的脏污冰水滴落时短接部分空气间隙,产生类似鸟粪发生绝缘子闪络的情况。根据清华大学梁曦东等的试验研究:《合成绝缘子鸟粪闪络与不明原因闪络》的研究结论:鸟粪闪络的主要方式是鸟粪在绝缘子一定距离内下落时导致的突然闪络,而不是或主要不是以前认为的由于鸟粪淌落在绝缘子表面导致的沿面污秽闪络。而且这种闪络机理对瓷、玻璃及合成绝缘子是一样的。在本次大面积污闪故障中,有多起故障无法找到故障闪络的放电痕迹,如220kV的I计驻线,多次对故障录波器显示故障区附近的杆塔进行登杆检查,没有发现故障点,后来为确保春运电气化铁路的安全运行,省公司又安排平顶山局和驻马店局互查,依然没有找到故障点。我们认为很可能属于这种情况。(2)大雪堆积在绝缘子上,在绝缘子上逐渐形成贯穿性冰柱,根据现场情况调查,由于连降大雪在线路绝缘子上形成的积雪将绝缘子包住并在上面冻结,形成贯穿性冰柱。
 
(3)持续不断的大雾寒冷的天气加上空气的污染,在绝缘子上形成了一层上下贯通、含有大量污秽物的薄冰或雾凇。雪雾的存在,阻碍了污秽物的扩散,使大气中污秽物浓度增加。由于大雾笼罩,影响光照,地面温度难以上升驱雾,致使大量尘埃留于近地层。加上环境污染,可以认为所形成的是一种受环境污染的混合雾。尤其洛阳地区受首阳山电厂的影响,电厂冷水塔排出的热空气和烟囱排出的灰尘相互作用形成含有大量导电粒子的污秽物,促使污闪的产生。以500kV牡郑线为例:1月8日跳闸距牡丹变30.8公里;1月17日I牡郑跳闸距牡丹变41.6公里;Ⅱ牡郑跳闸距牡丹变52.3公里,均处于首阳山电厂附近。这和1986年1月陕西关中地区大面积污闪受秦岭电厂污染影响类似。
3.2关于定期清扫的问题
发生污闪的线路大多在去年安排过清扫,但却发生了跳闸,令人不能不对清扫的有效性产生怀疑。事实证明:清扫仅仅是一种辅助手段,关键还在于使爬电比距达到规定要求。以往的经验已经证明,人工清扫有一定的局限性,其中人为因素不谈,单对不同的绝缘子清扫效果也不同。因次,今后无论新建或改造的输电线路,绝缘子的爬电比距一定要和当地的污秽等级相符,对于多雾及融冰地区,还应进一步研究加大一级绝缘配置的必要性。
3.3关于零值绝缘子问题
     本次大范围污闪发生了因绝缘子爆炸、断串而造成导线落地的事故。一方面说明绝缘子的制造质量还存在问题。另一方面也说明我们的检测工作还不够完善。今后,除了加强零值绝缘子的检测外,着重强调对重要跨越一定要采取双串绝缘子结构,确保不会发生绝缘子爆炸而导致导线落地。另外,值得一提的是,现有的零值检测方法还必须上杆进行检测,这和减人增效是不符的,还应加强杆下测量零值甚至在线检测零值的研究。
3.4绝缘配置不足
    以牡郑500kV线路为例,该线路在1997年11月设计报出,11月28日由规划院审查通过,当时依据《河南省污区分布图》1992年版本按二级污区
设计,绝缘配置2.31,(二级上限,三级下限为2.5)。新版《河南电网外绝缘污秽区域分布图》为98年7月2日发布。根据新版本应按照三级污区设计。同时,根据调网[1997]91号文件《关于下发"电网污闪事故情况汇报暨对策研讨会"会议纪要等文件的通知》要求:500kV线路积污多,污闪跳闸率高,且难以清扫,重要的220kV线路也大多停电困难,因此500kV(含330kV)及重要的220kV线路的绝缘配置应适当提高,至少不应低于相应污秽等级的上限。


4.建议采取的技术措施
防污闪是一项深入持久的工作,随着科学认识的提高,旧的问题解决了,新的问题又会出现,特别是在当前环境污染未得到充分治理的情况下,一定要保持清醒的头脑,采取行之有效的措施,确保系统安全运行。
针对河南电网近期发生的大范围污闪故障,下一步工作建议应该从以下几方面着手:
1)  降低电网运行电压
大量试验证明:无论是人工污染还是自然污染的绝缘子,其放电电压均随污秽物的增加而呈幂函数下降。在污秽度较小时,污闪电压随污秽度的增加下降的很快,在重污秽度下,污闪电压下降缓慢趋于饱和。其形状如图1所示,其数学表达式如下:Uf(W)=KSd-p
式中Uf(W)--污闪(或污耐)电压,kV;
     Sd--盐密值,mg/cm2;
  K,p--常数。
    关于绝缘子交流污闪电压与串长的关系,一般认为是线性的。因此,特定气象条件下适当降低电网电压水平,是一种较快的确保电网安全运行的方法,相当于增加绝缘子的片数。
    对多雾、大雪等季节,对电网进行降压运行。而变电站可以在确保系统正常运行的前提下,尽量降压运行,通过调整有载调压装置,确保电网稳定运行。采取以下三种方法可以明显降低电网电压。(1)提高发电厂功率因数。(2)投退220kV变电站无功补偿装置。(3)调节变电站有载调压抽头。