绝缘子闪络学习材料
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接触网绝缘子闪络分析及预防措施摘要:本文介绍了绝缘子闪络产生的特点和危害,分析了导致闪络的环境、季节因素,针对闪络提出了具体的预防措施。
关键词:绝缘子;闪络特点;因素;防治措施。
0引言随着电气化铁路向高速性、稳定性、安全性发展,对接触网的运行提出了越来越高的要求。
但由于目前环境污染日益严重,对供电设备尤其是绝缘子的产生的越来越大恶劣影响,因此确保牵引供电系统持续稳定供电,杜绝绝缘子闪络的研究势在必行。
电气化绝缘子闪络是导致电气化铁路跳闸故障的主要原因之一,严重时会造成接触网断线,影响铁路运输。
供电部门可分析绝缘子闪络原因制定清扫周期,更换新型材料的绝缘子等有效手段遏制因闪络引起的跳闸中断供电。
1、绝缘子闪络的特点闪络主要有污闪、雾闪、覆冰等几种情况,受外界作用,其中包括雨、露、霜、雾、风等气候影响,或者是粉尘、废气、自然盐碱,灰尘,鸟粪,等污秽的污染,绝缘子被污染的过程一般是渐进的,但有时也可能是急速的。
1.1污闪的原因分析附着在绝缘子普通的污层在干燥状态下一般不导电,出现疾风骤雨绝缘子将被冲刷干净。
但在环境污染较为严重的区段,临近污染源较近,空气中所含化学原料,工厂附近弥漫的碳粉、水泥粉、酸、碱性、金属性等化工物质附着在绝缘子,长时间积污形成结块,粘着力强,不易被雨水冲刷干净,残留表面,在遇到毛毛雨、雾、露等天气时,绝缘子表面附着这部分污质将被水分所湿润,电导大大增强,进而导致泄露电流增加。
当泄露电流电场强度已足以引起表面空气的碰撞电离时,在铁帽周围即开始电晕放电或辉光放电,出现蓝紫色细线,由于此时泄露电流较大,电晕或辉光放电很易直接转变为由明亮通道的电弧,在雾、露天气下,污层湿度不断增加,泄露电流也随之变大,在一定电气下能维持局部长度也不断增加,一旦局部电弧达到某一临界长度时,弧道温度很高,弧道进一步伸长就不再需要更高的电压,自动延伸至贯通两级,造成绝缘子放电闪络1.2雾(湿)闪的原因分析在长时间的浓雾(潮湿)天气下,瓷绝缘子的表面逐渐形成一层水膜,复合绝缘子由于其憎水性能的丧失,表面也会形成水膜,由于绝缘子场强分布的不均匀,同时绝缘子表面覆有杂质,加之雾水的成分复杂,在绝缘子的端部将是先形成电晕和局部电弧放电,由于空气湿度的增加,空气击穿场强将明显降低,进而造成绝缘子端部瓷裙间飞弧击穿,一旦第一片裙边被击穿,第二片裙边讲授更高的电压,重复出现刚才的过程,由于交流电压过零点时电弧要熄灭,所以在这种情况下,是否能造成绝缘子闪络,取决于电弧的发展和被电离空气的流动情况,如果雾气(湿度)比较稳定,电弧的重燃,则可能很快闪络,反之,如果空气流动较快,被电离的通道很快消失,则不会演变成闪络。
绝缘子特征及防污秽闪络措施示范文本In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of EachLink To Achieve Risk Control And Planning某某管理中心XX年XX月绝缘子特征及防污秽闪络措施示范文本使用指引:此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进,同时考虑各个环节之间的关系,每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划,并将危害降低到最小,文档经过下载可进行自定义修改,请根据实际需求进行调整与使用。
1 盘型绝缘子盘型绝缘子具有良好的绝缘性能、耐气候性、耐热性和组装灵活等特点,被广泛用于各电压等级的输电线路上。
但随着盘型绝缘子的用量迅速增加,盘型绝缘子也逐渐暴露出一些缺点,给安全运行和维护带来一定的麻烦。
盘型瓷和钢化玻璃绝缘子均属于可击穿型,当受冲击电压作用下或发生污闪时,容易使单片绝缘子顶端被击穿。
击穿的根源多数情况下是由于机械负荷所造成的开裂(这种开裂可能在过高的例行试验负荷下和在运行中缓慢发展而来)所致。
应该说明的是,瓷和钢化玻璃就其本身并不易老化,而是它的整体帽脚型结构,这种结构使高的场强位于绝缘子内部,从而加速了绝缘子劣化。
对于瓷绝缘子老化结果产生低值瓷绝缘子,若剔除漏检,在遭受雷击闪络时(或污闪时),由于较高的雷电流和随后的工频续流(或短路电流),可能会使该老化绝缘子头部因瞬间聚热而发生爆炸,造成断串事故。
2 长棒型绝缘子(1)长棒型瓷绝缘子。
长棒型绝缘子是在总结悬式瓷绝缘子优缺点基础上,由双层伞实心绝缘子发展而来,继承了瓷的电稳定性,消除了盘型悬式瓷绝缘子头部击穿距离远小于空气闪络距离的缺点,同时也改变了头部应力复杂(剪、切、压)的帽脚式结构。
浅析固体绝缘材料真空沿面闪络现象摘要:固体绝缘材料沿面闪络是一种发生在高电场下的复杂界面以及表面的物理现象,针对闪络的过程进行分析,需要对绝缘材料的各种参数进行综合考虑。
本文主要针对不同的影响因素进行分析之后提出有效改善的综合评价体系。
关键词:固体绝缘材料;真空;沿面闪络;电极;绝缘子在真空的环境下,复合绝缘系统的绝缘性等会受到多种因素的影响,特别是固体介质表面闪络现象的影响。
用于真空绝缘的材料,不仅需要具备较高的耐电性能,还应该具备较好的致密性,低吸气率放气率等性能,目前陶瓷材料因为具有较好的性能,而被广泛地应用在真空系统的绝缘系统当中。
但是真空沿面闪络现象的发生概率相对较大,我们主要分析固体绝缘材料的真空沿面闪络现象的相关内容,希望能在一定程度上保证真空高压器件的使用性能以及使用安全性。
1、固体绝缘材料真空沿面闪络机理现象研究目前人们对固体绝缘材料真空沿面闪络机理现象的研究关注度相对较高,而关于真空沿面闪络过程,人们普遍认为可以分为三个不同的阶段。
在第1个阶段也就是开始阶段,会产生非常明显的电子现象,第2个阶段是发展阶段,在这个阶段当中,伴随沿面现象,整个电子数量会变得越来越多。
第3个阶段就是击穿,逐步增多的电子会随着惯性原理,使得电子实施通道。
为了能够更好地显示闪络的发展过程,我们就需要结合前期阶段以及最后击穿阶段进行深入地分析,从而实现沿面闪络的发展阶段。
从目前我们了解的情况来看,不同的学者所认可的模型都具有较大的差异,而在经过调研分析,目前解释真空沿面闪络问题的主要模型有两种,分别是二次电子发射雪崩模型以及电子触发极化松弛模型。
针对二次电子发射雪崩模型的相关内容进行分析,电子雪崩主要发生在阴极、真空和绝缘材料的三结合点,从阴极三结合点发射出的初始电子在电场的作用下撞击固体电介质表面产生二次电子,部分二次电子将继续撞击介质表面以产生更多的次级电子(电子倍增过程),最终导致电子雪崩。
在整个撞击电介质的过程当中,电子的运动过程具有一定的独特性,它需要材料的表面实现气体吸附的过程,而这一过程又具备一定的贯穿性。
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绝缘子闪络处置方案随着电力系统的持续发展,绝缘子的闪络问题越来越严重,大大影响了电力系统的安全稳定运行。
本文将介绍绝缘子闪络的原因和分类,以及相应的处置方案。
绝缘子闪络的原因首先,我们来了解一下绝缘子闪络的产生原因。
绝缘子闪络一般是由以下因素导致:1.强电场作用:当绝缘子表面附着的污染物导致电场强度超过绝缘介电强度时,会导致电晕放电,进而引起电弧放电,形成闪络。
2.湿气或降雨:在潮湿的环境下,绝缘子表面可能会出现水滴,导致电场强度增加,从而引起闪络问题。
3.绝缘子的损坏或老化:损坏或老化的绝缘子表面可能会出现缺陷或裂纹,导致电压分布不均,也容易引起闪络问题。
绝缘子闪络的分类绝缘子闪络根据形成的方式和影响的位置,可以分为三大类:1.空气闪络:最常见的一类闪络,发生在绝缘子表面和空气之间,可能导致绝缘子损坏,电线中断等问题。
2.湿闪络:发生在绝缘子表面和水滴之间,常见于潮湿天气,并可能导致绝缘子烧损。
3.油污闪络:发生在绝缘子表面和油污之间,常见于变压器和开关设备,可能导致相应设备停机或烧损。
绝缘子闪络的处置方案针对不同类型的绝缘子闪络,我们需要采取不同的处置方案:1.空气闪络处置方案:•及时清洗绝缘子表面,减少绝缘子表面污染物积累。
•增加绝缘子长度,提高电场分布的均匀性。
•在绝缘子表面涂层保护层,提高其绝缘强度。
2.湿闪络处置方案:•定期维护和清洗绝缘子表面,减少水滴积累。
•选择橡胶绝缘子,抵抗湿气的能力更强。
•在绝缘子表面涂上特殊的涂层,阻止水花沾附。
3.油污闪络处置方案:•定期检查和更换变压器或开关设备中的绝缘油。
•清除绝缘器表面的油污,定期维护。
•在设备表面涂上特殊涂层,防止油污沾附。
总之,绝缘子闪络是电力系统中常见的问题之一,需要及时处理,以保证电力系统的稳定运行。
本文通过分析绝缘子闪络的原因和分类,提出了相应的处置方案,以期对电力系统人员在维护和管理中提供一定的参考价值。
浅谈绝缘子防污闪络的预防与处理作者:刘飞来源:《中国科技博览》2013年第27期摘要:针对内蒙近几年铁路电力迅速发展,以及地区环境本身存在的瓶颈,探讨了绝缘子的防污处理,为内蒙古接触网铁路的今后发展提供一些借鉴。
关键词:铁路电力绝缘子防污闪【分类号】:U225内蒙古位于祖国的北方,煤矿资源丰富,盛产稀土资源,内有包钢,铝业也十分繁华,属重工业城市之一,在开挖自然资源,对资源进行输送过程中,空气中产生大量粉尘,同时,每年春秋季大量刮沙尘暴,因此,内蒙地区承受的工业污染和自然环境污染相当大,特别是今年以来,由于天气处于湿雾霾状态,在这种自然天气下,包西线上频繁跳闸,变电所失电,绝缘子多次出现闪络现象,这就与内蒙古现有的环境有一定的影响。
当地接触网绝缘子受到工业污染、灰尘污染,在绝缘子表面逐渐沉积了一层污秽物,天气干燥的情况下,表面带有污秽物的绝缘子保持这较高的绝缘水平,其放电电压和洁净、干燥状态时接近。
而今年2月份,内蒙地区多雾,多雨雪,在融冰、融雪等潮湿天气天骄下,绝缘子表面污秽物吸收水分,使污层中的电解质溶解、电离、导致污层电导率增加,泄露电流增大,发生局部放电,进而污闪,从而导致牵引变电所跳闸频繁,给正常的供电带来不良影响。
由于内蒙古牵引接触网于2010年刚刚开通运行,2011年既有线全部投入,目前仍在建设第三四双线,为了日后内蒙古铁路更好的发展,避免发生大批量的跳闸事故,加强绝缘子的整治工作以及前期的未雨绸缪工作至关重要。
1、绝缘子污闪的影响因素(1)受周围环境影响。
铁路沿线建造的燃煤发电厂,煤场,水泥厂,化工厂,铝厂等企业排出的煤尘、粉尘和废气的主要成分含氧化硅、氧化硫、氧化铝和氧化钙,这些含导电性颗粒的烟尘和化学性污秽源大多数是酸、碱、盐性物质,一旦受潮,导电将显著提高,易造成闪络故障,使设备绝缘水平降低。
(2)与气候条件有关。
干燥天气污垢表面电阻较大不易形成闪络,大雨天气,污垢被雨水冲掉,闪络几率很小,而大雾、细雨和融雪天气,空气湿度大,绝缘表面污垢吸潮,这些污秽物物质溶解在水分中,形成电解质的覆盖膜,使瓷性和绝缘子的绝缘性能大大降低,致使表面泄露电流增加,当泄露电流达到一定数值时,闪络事故发生。
闪络如何发生(上)复合绝缘子的硅橡胶伞表面具有极好的憎水性和憎水性迁移特性,与瓷和玻璃绝缘子相比有较好的耐污性能。
我国各电力部门使用复合绝缘子作为一个重要防污闪措施,多年来的运行实际证明,复合绝缘子具有憎水性这一特性发挥了重要作用,在重污秽地区,有的甚至安装在经过海滩又有严重化工污染的恶劣条件下的输电线路上,在大雾同时又有化工污染时,耐张瓷绝缘子串都发生了污闪,运行在同样条件下的合成绝缘子都没有发生闪络。
发生的“不明原因闪络”多数有如下特点:⑴、发生闪络虽与气象条件有一点关系,但并不明显,在全国几次由于持续大雾引发瓷绝缘子和玻璃绝缘子大面积污闪时,例如2005年2月,在我国的东北和华北地区,因持续的大雾,在几天之内相继发生了多条次污闪,全都是发生在瓷和玻璃绝缘子串,在同一地区,同一线路,在持续大雾条件下,几十万支复合绝缘子未发生过一次闪络,而雾不大时,甚至是晴天时复合绝缘子反而发生了闪络,因此都认为不是污闪。
与空气的湿度大小关系不大。
运行实践还证明,复合绝缘子在高度潮湿的环境下,仍有较好的憎水性能(相对瓷和玻璃绝缘子而言),在我国南方一些地区,春季阴雨连绵,有时长达30-40天,甚至室内墙壁都凝露,在这样的气象条件下也没有发生过污闪,而天气相对较好,晴天,只有一般性潮湿,发生了闪络,因此,气象条件不是造成这种闪络的主要原因,或者说与气象条件毫无关系。
⑵、闪络发生后都重合闸成功,线路仍能继续运行,甚至能一直安全运行下去,换下的复合绝缘子送各电力试验研究院进行试验,其结果表明各项电气性能与绝缘子出厂水平接近。
〔1〕显然发生闪络的绝缘子是质量很好的产品。
某些电力部门认为,发生了“不明原因闪络”就是产品“击穿”了,就是产品制造质量存在问题,是不恰当的。
“闪络”是沿绝缘子外表或者绝缘子的上下均压环之间的空气间隙的放电现象,只要闪络电压高于标准要求,绝缘子就是合格的,在运行中发生闪络是允许的,无论对瓷或者玻璃绝缘子,还是合成绝缘子都是一样的,闪络过后,绝缘子又恢复了全部绝缘性能。
500KV变电站绝缘子闪络的问题分析及处理发表时间:2013-08-28T14:04:02.903Z 来源:《科学教育前沿》2013年第7期供稿作者:刘建军[导读] 涂料表面具有憎水性,因而有效的防止了水泥及化工污秽在其表面结垢,因而可广泛适用于各种自然、工业环境。
刘建军(大唐国际张家口发电厂塔山分厂维护部河北张家口 075100)【摘要】张家口发电厂塔山分厂针对某厂发生500kV升压站接地刀闸绝缘子闪络造成掉闸事故,通过对故障分析,最终确定故障产生的原因, 并采取了相应的措施。
【关键词】斗闪络、污闪、湿闪、PRTV涂料中图分类号:G71 文献标识码:A文章编号:ISSN1004-1621(2013)07-014-021 概述:在高电压作用下,气体或液体介质沿绝缘表面发生破坏性放电。
其放电时的电压称为闪络电压。
发生闪络后,电极间的电压迅速下降到零或接近于零。
闪络通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭化,损坏表面绝缘. 沿绝缘体表面的放电叫闪络。
而沿绝缘体内部的放电则称为是击穿。
沿面放电:沿绝缘子和空气的分界面上发生的放电现象。
闪络:沿面放电发展到贯穿性的空气击穿称为闪络[1]。
2 事故案例:2011年4月1日某发电厂发生500kV II母线接地刀闸绝缘子闪络造成II母线掉闸事故,当时厂内有7台机组运行,全厂总出力210MW,负荷分别送到500KV侧两条母线,并由沙南一、二线送出,由于II母线事故掉闸,运行方式发生改变,导致单条母线运行,机组及变电站设备安全运行系数大大降低。
3 事故原因:3.1 当天持续降雪时间达10个多小时,由于当时的环境温度在零上,雪落到支柱瓷瓶上,一部分雪慢慢化,融化后的水又在瓷瓶伞裙之间形成小冰柱,造成瓷瓶伞裙之间绝缘距离降低,随着雪的慢慢积累、融化、结冰最后导致瓷瓶绝缘击穿,发生闪络接地,母线对地放电保护动作掉闸。
3.2 母线接地刀闸支柱瓷瓶产品投运时间早,制作工艺落后,防污等级低,瓷裙也不是防污等级高的大小伞裙(爬距较大)。
绝缘子特征及防污秽闪络措施一、绝缘子的特征绝缘子是电力系统中保持高压电设备绝缘的重要配件,其防止电气设备与地面或对接设备电气隔离失效的功用至关重要,绝缘子的选择与使用不当,会对电力系统的运行和设备的安全造成重大危害。
1. 绝缘子的种类根据绝缘子的应用,可分为耐张绝缘子、悬式绝缘子、巨型绝缘子等多个型号。
其中比较常见的有以下几种:(1) 耐张绝缘子耐张绝缘子是在输电线路与杆塔之间被安装,提供电气绝缘,并承受输电线路的重量和风荷载。
耐张绝缘子的结构主要包括两个部分,一个是绝缘子芯,另一个是金属附件。
(2) 悬式绝缘子悬式绝缘子是通过绝缘子串联安装,支撑输电线路,具有良好的耐污性能。
(3) 巨型绝缘子巨型绝缘子是用于直流输电、超高压输电、地理环境恶劣区域等场合,具有耐压、耐污、抗风、耐候性好等特点。
2. 绝缘子的特性(1) 绝缘性绝缘子的主要作用是电气隔离,因此需要具有良好的绝缘性能。
相比氧化铝陶瓷绝缘子,硅橡胶绝缘子绝缘性能更好,起到更好的保护作用。
(2) 机械性能绝缘子除了具有较强的电绝缘性,还须具有足够的耐机械性能。
在使用过程中,绝缘子会受到各种外力的影响,如高温、低温、风、雨、雪等各种天气,以及设备运行时产生的载荷作用,使绝缘子受到各种复杂应力。
因此,绝缘子的机械性能指标应符合国家工业标准。
(3) 耐污性在使用过程中,会有大量的污秽物沉积在绝缘子表面,严重影响绝缘性能,甚至导致闪络。
因此,绝缘子的耐污性是重要特性之一。
(4) 耐候性绝缘子通常是安装在户外,因此必须能够在不良气候条件下正常运行。
绝缘子需要具有耐寒、耐热、耐紫外线及其它有害气体的腐蚀能力。
二、防污秽闪络措施绝缘子的污秽会大大降低其绝缘性能,同时会导致闪络事故,因此需要采取措施使得绝缘子能够良好地运行。
以下是几种有效的防污闪措施:1. 表面涂覆材料对于具有一定规模的输电线路或设备,可以采用表面涂覆材料的方法防止绝缘子表面沉积污垢。
涂料应具有以下特点:•耐候性好•抗污染性能好•保护层的透气性良好•具有良好的化学稳定性和热稳定性常用的表面涂覆材料有如下几种:(1) 氟碳涂层氟碳涂层是一种具有稳定性、耐候性、抗污性和抗腐蚀性的表面涂层,涂在绝缘子表面后形成的涂层比较厚,可以很好地保护绝缘子表面。
绝缘子闪络学习材料请各部门印发到班组学习(能源安技处)科研和实际运行经验都已证明,复合绝缘子的硅橡胶伞表面具有极好的憎水性和憎水性迁移特性,与瓷和玻璃绝缘子相比有较好的耐污性能。
因此,我国各电力部门使用复合绝缘子作为一个重要防污闪措施,多年来的运行实际证明,复合绝缘子具有憎水性这一特性发挥了重要作用,在重污秽地区,有的甚至安装在经过海滩又有严重化工污染的恶劣条件下的输电线路上,在大雾同时又有化工污染时,耐张瓷绝缘子串都发生了污闪,运行在同样条件下的合成绝缘子都没有发生闪络。
然而,就在这同一地区,同一条输电线上,在4月的某天早上,离海岸10km处发生了闪络,“打了个冷枪”。
类似的闪络故障全国都发生过,几乎所有厂家生产的复合绝缘子都发生过。
在我国,运行中的复合绝缘子发生了闪络之后,都能重合闸成功,未影响正常供电,也当成事故来处理,除了雷击、鸟粪等明显原因之外,其余绝大多数情况下均认为是“不明原因闪络”,并认为是合成绝缘子产品质量问题,应由绝缘子生产厂负责,个别电力部门还因此作出决定,不用合成绝缘子或者禁止购买某厂生产的合成绝缘子,已成为合成绝缘子推广应用中的一个障碍。
2 发生“不明原因闪络”与合成绝缘子内在质量,气象条件无关为了搞清楚这些闪络的发生与绝缘子的设计和制造质量有多大关系,以便进一步提高产品质量,我多次参加了对这种“不明原因闪络”的现场调查分析,积累了一些资料,现简要总结如下,供参考。
发生的“不明原因闪络”多数有如下特点:⑴、发生闪络虽与气象条件有一点关系,但并不明显,在全国几次由于持续大雾引发瓷绝缘子和玻璃绝缘子大面积污闪时,例如2001年2月,在我国的东北和华北地区,因持续的大雾,在几天之内相继发生了1500多条次污闪,全都是发生在瓷和玻璃绝缘子串,在同一地区,同一线路,在持续大雾条件下,几十万支复合绝缘子未发生过一次闪络,而雾不大时,甚至是晴天时复合绝缘子反而发生了闪络,因此都认为不是污闪。
与空气的湿度大小关系不大。
运行实践还证明,复合绝缘子在高度潮湿的环境下,仍有较好的憎水性能(相对瓷和玻璃绝缘子而言),在我国南方一些地区,春季阴雨连绵,有时长达30-40天,甚至室内墙壁都凝露,在这样的气象条件下也没有发生过污闪,而天气相对较好,晴天,只有一般性潮湿,发生了闪络,因此,气象条件不是造成这种闪络的主要原因,或者说与气象条件毫无关系。
⑵、闪络发生后都重合闸成功,线路仍能继续运行,甚至能一直安全运行下去,换下的复合绝缘子送各电力试验研究院进行试验,其结果表明各项电气性能与绝缘子出厂水平接近。
〔1〕显然发生闪络的绝缘子是质量很好的产品。
某些电力部门认为,发生了“不明原因闪络”就是产品“击穿”了,就是产品制造质量存在问题,是不恰当的。
“闪络”是沿绝缘子外表或者绝缘子的上下均压环之间的空气间隙的放电现象,只要闪络电压高于标准要求,绝缘子就是合格的,在运行中发生闪络是允许的,无论对瓷或者玻璃绝缘子,还是合成绝缘子都是一样的,闪络过后,绝缘子又恢复了全部绝缘性能。
“击穿”一般是指通过绝缘子内部发生的贯穿性放电现象,是不可恢复,永久性的破坏。
针对上述情况,为了保护电力线路中各种设备不因线路中绝缘子闪络放电或击穿而被短路电流烧毁,线路中的断路器会自动跳闸,在0.12秒之内又重新合闸,如果仅仅是绝缘子闪络,重合闸后线路能继续正常运行,这就是我们通常说的“自动重合闸”和“重合成功”。
如果是合成绝缘子发生了击穿,则重合闸后马上又会跳闸,即重合闸不成功。
实际上,很多合成绝缘子发生闪络后没有明显的变化,很难检测出来,只好一直在线路上继续运行,正好说明绝缘子很好,不影响线路正常运行。
为了研究发生闪络的原因,设法查出故障点,把已发生过闪络的合成绝缘子换下来也是可以的,不更换下来,让它继续运行也是可以的。
发生了闪络应该说是发生了故障,应该研究其原因,针对性的采取措施,其中也包括进一步改进产品设计,提高制造质量,进一步降低跳闸率。
以结构高度为1240mm的110kV复合绝缘子为例,加上下均压环之后,其最小间隙为950-1000mm,其干闪电压为340-360kV,标准湿耐受电压为230kV,均高出110kV最高相电压73kV的4.7-4.9倍,最恶劣的环境下也高出最高相电压的3.2倍,因此,在正常情况下是不会发生闪络的。
显然引发绝缘子闪络主要是瞬间外界因素,除雷击之外,作者认为主要是“异物临近”造成的。
3 鸟害是“不明原因闪络”不容忽视的主要原因之一绝大多数闪络有下列特点,这些都与鸟类活动有关。
⑴、闪络一般都发生在污秽较轻的农村,靠近河流、湖泊、水塘或沼泽地区,往往附近有果园或小树林,或者是戈壁滩上的绿洲边缘,在人类活动较少,同时又有小动物活动的地方,在一个省或一个地区,发生这类闪络往往集中在一条线路的某些地段,甚至同一个塔同一位置使用不同产品(瓷、玻璃和复合绝缘子),都发生过闪络。
发生闪络的地区工业污秽较少,所以闪络不是我们通常所说的污闪。
但这些地区大多是鸟类活动的地区。
鸟类有一种相对固定的迁栖习惯,作者曾游览过我国著名的孔府、孔林和孔庙,孔府里有很多白鹭,而相邻的孔林和孔庙则未见一只白鹭,这一奇观已是人所共知的现象,并且编入了孔府导游讲解辞中。
再看孔府里的白鹭,它们也不是什么地方都停留。
从地上一圈一圈的白色鸟粪看出,它们只停留在某些树的某些枝条上。
候鸟的这一习惯,到处可见。
这一习惯又正好与高压线路闪络只发生在某些地区的某条线的某几基塔的这一特点相吻合。
江西省赣西有一条线路的几个塔,多年来接连发生闪络。
建设这条线的时候,周围环境不好,山上几乎没有树木,没有鸟类活动,后来实行了飞播造林和封山育林,环境好转,青山绿水,鸟也多起来了,如是发生了闪络。
该线路原来是用瓷绝缘子,发生闪络后当地电力部门认为是瓷绝缘子不好,将瓷绝缘子更换为玻璃绝缘子,不久也发生了闪络,他们又认为玻璃绝缘子不好,将玻璃绝缘子换成复合绝缘子,接连换了两个生产厂家的复合绝缘子也都发生了闪络。
我们认为这些闪络都是鸟粪闪络,是一群候鸟每年来此过冬,并栖息在相对固定的地方所造成的。
⑵、发生闪络的时间与季节有关,但各地区有明显差别,我国南方较温暖的江西省等地,闪络多发生在11月到第二年的3月,我国中部地区,如山东省闪络多发生在4-5月和10-11月,我国的北部,冬季较寒冷,夏季较凉爽的地区,如黑龙江省、甘肃省等地闪络则多发生在7-9月。
这正好与候鸟迁移的季节符合。
我国南方各省冬季较暖和,是候鸟的冬季栖息地,我国北方和高原各省,夏季相对凉爽,是候鸟夏天的栖息地,其它各省只有春秋两季才有较大型鸟类活动。
⑶、发生闪络的时间又多在每天的凌晨到9点。
特别是多发生在连续下几天雨后,清晨又有雾的气象条件下。
这个时间不仅是电网电压最高的时候,也正好是鸟类停留过夜和清晨排粪的时候,更是某些鹰类夜间活动的时候。
据鸟类专家介绍,鸟类在起飞的同时排便,为的是减轻重量,有利于提高飞行速度。
根据这一习性,白天鸟飞翔的次数较多,排粪便频率较高,每次排出粪便的量相对较小,夜间活动较少,清晨第一次起飞时粪便较多,容易形成较长的“鸟粪导线”,〔2〕所以,清晨发生鸟粪闪络较多。
还有些鸟类白天很少活动,夜间第一次捕食时排粪,也容易形成较长的“鸟粪导线”,可能引发绝缘子闪络。
⑷、发生闪络还与杆塔的结构有关,多发生在门形塔的中相,或者位置较高的一相。
门形塔的中相处其结构比较隐蔽,是鸟类最喜欢停留的地方,鸟类常常在此筑巢。
有鹰类活动的地方,鹰最喜欢停留的杆塔的顶端或者位置较高的一相上面,居高临下,便于观察和捕捉地面上的小动物。
在很多发生鸟害闪络的地方,当地群众和线路维护人员都说有鹰在此活动。
⑸、发生闪络还与绝缘子的结构有关,江苏省、浙江省等地110KV线路上用的复合绝缘子没有均压环,220KV复合绝缘子只用下部均压环,闪络跳闸故障较少,而复合绝缘子有上部均压环的地区,发生“不明原因闪络”事故较多。
绝缘子的上部均压环用较细圆钢制成的,同时均压环又装反了的,发生“不明原因闪络”较多。
(如右图所示)绝缘子上均压环为直径较细的铁棍时,鸟粪闪络较多也与鸟类的习性有关,鸟类习惯停留在枝条上,这样它可以比较牢地握住,比较稳定。
同理,鸟类喜欢停留在导线上。
作者在调查“不明原因闪络”时就亲眼看见鸟站在上均压环上。
因此,这种用较细铁棍和铝管焊接的均压环,实际上是“招鸟环”。
应该说这是制造厂的产品设计不当,我国的大多数合成绝缘子生产厂是没有专业的设计师,大多是“拿来主义”,特别是均压环,多数是外购,谁家便宜就采用谁家的,基本上不符合要求。
很多电力部门也不讲究,合成绝缘子安装或者不安装均压环,安装什么样的均压环都可以。
⑹、有的已发生闪络的复合绝缘子上都有明显的鸟粪存在,发生闪络的绝缘子串的下方地面上有较多的鸟粪(北方地区),南方多雨地区其绝缘子串的下方地面上则有大量的白色粉末。
江西省赣西供电局在闪络绝缘子串下方地面上收集了这种白色粉末,他们怀疑这是高温电弧使硅橡胶分解生成的产物,经中科院大连化学物理研究所化验分析,〔3〕其主要成份是尿酸,而且没有硅橡胶中的二氧化硅和氢氧化铝等成分,随后我们又请教了著名的鸟类专家,他们告诉我,鸟粪的主要成份(80%以上)是尿酸,不溶于水,在空气中氧化后即成为不溶于水的白色粉末。
所以,赣西供电局收集到的白色粉末就是鸟粪的残留物。
有时在故障绝缘子的均压环上也有很多鸟粪。
江西省赣西供电局,他们观察比较仔细,用数字相机对事故现场进行了拍照,输入微机中,并收集了白色粉末(鸟粪),为分析研究提供了可靠依据。
他们在寻找事故点的一条经验就是先看地面是否有大量的白色粉末,然后才登塔检查,往往百发百中。
鸟类为单腔动物,其粪便是以尿酸为主,粘度较高的液体,粪便在下降过程中,如遇阻挡,被拉成长长的丝,像一根金属导线一样,桥接部分伞裙,或者造成上下均压环间直接短路,引发绝缘子闪络。
闪络的同时,鸟粪被高温电弧炸碎,往往在绝缘子的伞裙的上下表面,甚至护套表面留下一些小白点(直径为0.5-1mm)。
在现场调查时我们还在铁塔下面找到过鸟的羽毛,长达350mm,说明大鸟在该塔上活动过。
⑺、“不明原因闪络”多发生在110kV线路,220kV线路较少,330-500kV线路更少。
这实际上也与鸟类有关,目前特大型鸟还比较少,因此鸟粪的量有限,“鸟粪导线”不是很长。
再则鸟粪也很难垂直下降,稍微有一点风吹,“鸟粪导线”就会偏斜,绝缘子悬挂也不是很垂直,所以对220kV,特别是对330kV以上,“鸟粪导线”很容易被绝缘子的伞裙切断,很难短接绝缘子的上下均压环,引发绝缘子闪络。
综合分析上述现象,我们认为“不明原因闪络”是多种因素综合作用的结果,其中鸟害是发生这种闪络的主要原因,主要是在凌晨电网电压较高的时刻,一种较大体形的候鸟(主要),或者习惯夜间捕食小动物的鸟类,(主要为鹰类)也可能是乌鸦、喜鹊等鸟类在绝缘子的上部均压环或者杆塔的横梁上排粪,粘稠的,含有大量尿酸的鸟粪(良导体)滴落在靠近复合绝缘子高压端的伞边缘,短接了电位梯度较高的,靠近高压侧几个伞裙,或因鸟粪在伞边缘形成若干针尖,或者在靠近绝缘子伞边缘的外侧形成一条“鸟粪导线”,引发了绝缘子闪络。