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浅谈工业污染对输变电设备外绝缘的影响
 
浅谈工业污染对输变电设备外绝缘的影响
浙江省电力公司(310007)龚坚刚
绍兴电力局(312000)陈舫明  成剑英
西安佳源技术贸易发展有限公司(710077)闫军
 
摘要:介绍工业污染对电力输变电设备外绝缘的影响,简述了绝缘子闪络的几种形式,并对未查明原因闪络进行了探讨。结合检测实例及数据统计,初步找出火电厂周边的输变电设备运行过程中绝缘子表面电导率变化的一些规律。
关键词:工业污染 绝缘子表面 电导率 闪络 在线监测
1.  概述:
环境是指围绕着人们所构成的空间中可从因人类生存发展的各种自然因素与社会因素的总体,一般包括自然环境与社会环境两个方面。自然环境问题又分自然因素引起的环境问题和由人类活动引起的环境问题。本文所讨论的环境问题是:由于工业污染对电力系统输变电设备运行有影响的自然环境问题。
在大气环境下,对电力系统输变电设备安全可靠运行而言,要求在大气过电压,内部过点压和长期运行电压下,均能可靠运行。但由于人类活动所产生的工业污染,使局部地区环境状态恶化,并随空气活动而扩散,恶化程度逐步减弱。所产生的各种各样的固体、液体和气溶胶等颗粒物,与自然环境中雾、毛毛雨、融冰、融雪等恶劣气象条件的作用,将使绝缘子电气外绝缘强度大大降低,不仅可能在过电压的作用下发生闪络,还可能在长期运行电压下发生误会闪络,造成停电事故。据文献检索,由于输变电设备的绝缘闪络事故其次数,在电网总事故中已占第二位。为此,进一步了解工业污染对输变电设备外绝缘的因是很必要的。
2.  绝缘子的闪络
在电力输变电设备运行中,发生闪络事故的原因有:a.雷击闪络;b.鸟粪闪络;c.污秽闪络;d.未查明原因闪络,前三项均有相应的研究,在电力系统运行管理中,有相应的预防措施,而未查明原因闪络问题,在此种事故中占有相当大的比例,业内称:“不明闪络”。这些闪络的试品,大都经过试验室的试验证明无质量问题,污秽等级也未起标,事故前电网运行也正常,无雷击和过电压等因素发生。大家都知道,在电气设备外部直接相接触面积较大的是周边空气,大气质量,相关参数,对电气设备外绝缘强度起着较主要的作用。研究发现,电气设备外绝缘强度除本身材料及尺寸外,与污秽度、温度、湿度及周边空气的导电率程度有关。电气设备相接触空气,质量较好时,距工业污秽源较远时,空气导电率相对较低,对输变电设备运行的外绝缘符合原设计要求。随着工农业发展,空气污染、废气排放,使得空气中导电物质和不导电物质含量相对增大,尤其是导电物质成分的增大,使得空气的导电率也相对增加,此时对输变电设备外绝缘强度影响很大,外绝缘强度会随之下降。严重的威胁着电力系统的正常运行。为此,了解影响电力系统输变电设备运行的大气污染物是很有必要的。                                                                                                                     
3.影响电力系统输变电设备运行的大气污染物
要了解污源情况及变化规律,需从大气污染源谈起。大气污染主要是由自然污染源和人为污染源组成,大气污染物又可分为一次污染物和二次污染物。自然界的各种物理、化学和生物过程是大气污染物很重要的来源。主要有:自然尘;森林与草原排放出SOX、NOX、CO、CO2、HC等;火山活动排放出CO2、H2O、硫酸盐尘等颗粒物;森林排放萜烯类等碳氢化合物;海浪飞沫带入大气的硫酸盐与亚硫酸盐颗粒。以上称自然污染源。另一种为人为污染源,是人们从事生产活动而产生的污染物。按产生方式分为燃料燃烧、工业排放、固体废弃物焚烧,农业活动排放等。燃料燃烧(煤、石油、天然气等)其中燃煤排放的SO2占人为源排放总量的70%左右,NO2、CO2约占50%,粉尘占40%左右。尤其是火力发电厂、钢铁厂等有大型锅炉的生产企业,每小时的燃煤量常以百吨计算,一天就有成百吨的烟尘向大气排放。工业污染源还有随生产量的变化、生产种类的变化,有着污源大小变化和排放物不同等特点;同时也排放出大量的水汽,使周边空气中水分含量明显增大,绝对湿度升高,又随风向、风速变化,对此类污源周边的输变电设备外绝缘影响较大,使其绝缘子表面电导率随风向变化很大,严重威胁电力系统的安全运行。
部分工业企业向大气中排放的主要气态污染物质
工业部门
企业名称
排放的主要气态污染物质
电力
火力发电厂
烟尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、苯
冶金
钢铁厂
有色金属冶炼厂
炼焦厂
烟尘、二氧化硫、一氧化碳、氧化铁尘、氧化钙尘、锰尘
粉尘(各种重金属:铅、锌、镉、铜等)、二氧化硫
烟尘、二氧化硫、一氧化碳、硫化氢、苯、酚、奈、烃类
化工
石油化工厂
氮肥厂
磷肥厂
硫酸厂
农药厂
水晶石厂
二氧化硫、硫化氢、氰化物、烃类、氮氧化物、氯化物、烃类
烟尘、氮氧化物、一氧化碳、氨、硫酸气溶胶
烟尘、氰化物、硫酸气溶胶
二氧化硫、氮氧化物、砷、硫酸气溶胶
砷、汞、氯、农药
氟化氢
机械
机械加工厂
烟尘
轻工
造纸厂
冰晶石厂
烟尘、硫醇、硫化氢
烟尘、汞
建材
水泥厂
水泥尘、烟尘等
4、现场检测实例
浙江省绍兴电力局使用西安佳源技术贸易发展有限公司生产的JDC电力系统自然污秽区监测系统,对所属污秽监测点,以及污秽较严重区域进行在线监测,测试结果及规律测试数据见表2
           表2 绍兴电力局部分污秽测点SDD           天气:晴
污秽监测点
兰岩线17#
钱中线1#
时间
温度℃
湿度%
SDD
温度℃
湿度%
SDD
06:12:20:08:51
9.8
56.7
0.013
9.2
57.9
0.013
06:12:20:14:19
10.8
58
0.014
9.4
57.4
0.013
06:12:21:03:10
5.1
90
0.421
8.9
62.3
0.013
06:12:21:08:16
4.1
91
0.420
10.2
71.7
0.013
注:污秽监测点,兰岩线17#,在绍兴福全火电厂附近,污秽等级Ⅳ污区,但此线路投运只有一个月,测得SDD为0.020。
污秽监测点,钱中线1#,污秽等级0级污区。
由表2可见钱中线1#测试数据结果与等值盐测值基本相近,环境温度、湿度变化无异常,而兰岩线17#此区域测试数据变化相对较大,从环境上讲,当日气温与湿度,随风向变化而变压,当测点在绍兴福全火电厂(污源、湿源)上风区时,所测环境温度、湿度与绍兴地区气象局所报道的参数相近,而当测点在绍兴福全火电厂(污源、湿源)下风区时,变化较大,同时SDD值升高较多,与风向的方向关联较大,同时也证明了此时绝缘子表面的导电率增大,对运行绝缘子的影响,主要来源于绍兴福全火电厂所产生的污秽物和散热水塔所产生的水汽,对该区域温、湿度的影响,进而说明了在此类污源附近运行绝缘子外表面的一些变化情况。
大家都知道绝缘子污闪的过程:①绝缘表面的积污;②绝缘表面的湿润,导致局部放电的发生,局部放电的发展并导致闪络。
JDC电力系统自然污秽区监测系统是结合上述条件、原理、过程,应用到污层试验室对比法,制做出与污层(污秽等级)近似同步变化的传感器,传感器将化学量转变为一定数学关系的电参量,通过各电参量的变化,计算机综合计算得出此时刻的污秽值。大量试验证明,此传感器的物理特性与污秽区变化的条件比较接近,但前提是应在较均匀空气中进行在线测量,其测量结果与XP-70不带电参照式绝缘子盐密值相近,并将带电积污系数设定为1.2(系数可设),近似反应了绝缘子运行污秽情况。本文中表2测点钱中线1#数据属于此类情况。但兰岩线17#数据由于受福全火电厂污染源的影响,便出现上述情况。
兰岩线17#测试数据如下:
温度变化曲线   06年12月20日8时—21日8时
 
  湿度变化曲线   06年12月20日8时—21日8时
5、结束语
5.1 环境污染尤其是工业污染对输变电设备外绝缘影响很大。
5.2 运行绝缘子表面电导率的突然增大与周空气中所含导电物质浓度、绝对湿度,风向等因素有关。
5.3 用与附盐密度等价的方法实施在线监测,是GB/T1643-1996导则的补足,对所监测的污秽区可较直观的发现,日常运行中污秽区变化。
 
 
 
2008-4-3 17:28:24