直流特高压输电线路防污闪冰闪措施分析

崔 浩，陈育淦，齐 飞，徐勤法，孔 磊

（国网山东省电力公司检修公司，济南 250118）

直流特高压输电线路防污闪冰闪措施分析

崔 浩，陈育淦，齐 飞，徐勤法，孔 磊

（国网山东省电力公司检修公司，济南 250118）

“特高压入鲁”工程陆续建成投运，其中±800 kV上海庙至临沂和扎鲁特至青州为直流特高压工程。直流电具有极强吸附效应，北方雾霾情况严重，短期内瓷绝缘子及复合绝缘子表面就会吸附大量灰尘，易发生污闪放电。另外北方冬季常见降雪天气，±660 kV银东线曾出现过大量冰凌填充于复合绝缘子伞群间情况，易造成冰闪放电。直流电无过零，局部拉弧放电易发展引起整串绝缘子闪络，因此在北方地区建设特高压直流线路必须充分考虑防污闪防冰闪措施。借鉴±660 kV银东线运行及防污闪调爬等治理经验，提出针对北方地区特高压直流输电线路防污闪防冰闪治理措施。

特高压直流；污闪；冰闪；雾霾

0 引言

已经投入运行的±800 kV直流特高压工程有云南—广州一回线路、向家坝—上海线等，北方地区有超高压直流输电线路±660 kV银东线［1］。

±660 kV银东线于2011年2月实现双极投运，2013—2015年连续3年北方冬季出现大范围雾霾天气，曾出现过严重拉弧放电现象导致线路被迫降压运行，此外还发生过冰雪填塞复合绝缘子伞裙间隙导致被迫降压运行的情况，通过瓷绝缘子清扫、重涂防污闪涂料、更换插花式复合绝缘子及瓷绝缘子调爬治理等一系列措施，目前在冬季多雾霾、强冰雪等恶劣天气下可以安全运行。

1 污闪及冰闪形成机理

1.1 污闪形成机理

所谓污闪，是指电气设备的绝缘子表面受到固体的、液体的和气体的导电物质的污染，在遇到雾、露、毛毛雨和融冰等不利气象条件时，使污层的电导增大，泄漏电流增加，在运行电压下产生局部电弧而发展为沿面闪络的一种放电［2］。

绝缘子的形状对污闪放电的影响。绝缘子的形状和积污状况有很大关系，积污则是导致污闪的直接因素。在同一地区不同形状绝缘子的积污量是不同的，可能会有较大的差别。研究结果表明，绝缘子表面的积污状况和气流在该表面部位的速度变化率有关，如果气流的速度不发生明显变化，尘埃很难落下来。当气流明显受阻时，在气流障碍处会形成涡流区，在涡流区内易积聚污秽物。对于裙边和气流方向垂直的绝缘子，特别是悬式绝缘子带棱的下表面，容易形成涡流区，较易积污。

绝缘子表面湿润对污闪放电的影响。绝缘子表面的湿润过程与气象条件密切相关，大雾、凝露、毛毛雨、雨夹雪、粘雪、融雪、融冰、雾凇、雨凇等对污秽绝缘子是极为不利的气象条件。上述气象条件的出现和空气中的相对湿度密切相关，相对湿度的日变化主要决定于气温，当气温较高时，虽然蒸发加快使水汽压增大，但因饱和水汽压增大得更多，结果相对湿度反而减少；反之，当温度降低时，相对湿度则增大。凌晨是相对湿度较大的时间。相对湿度的年变化一般是夏季小，冬季大。但在季风盛行的地区，相对湿度是夏季大，冬季小。在相对湿度较大的时间里，污秽绝缘子表面容易湿润，因而容易发生污闪［3］。

直流静电吸附作用对积污的影响。一般来说，在同样的条件下，带电运行的绝缘子比不带电的绝缘子积污速度快；在直流电压下运行的绝缘子比在交流电压下运行的绝缘子积污速度快。对于受海洋污染严重的地区，静电力不是决定积污量的主要因素，在该地区带电和不带电绝缘子的积污速度没有明显差别。

1.2 冰闪形成机理

运行经验和冰闪试验表明，输电线路覆冰绝缘子闪络事故大多数发生在融冰期，当覆冰融化时，绝缘子表面伞群间的冰柱形成短接。冰柱形成造成绝缘子爬距大大减小，耐受电压能力大幅降低。当泄漏电流达数百毫安时就可能由局部弧光放电发展为电弧贯穿整个绝缘子，发展成闪络，即为冰闪。

山东境内冬季常见雨雪天气，受风向影响，东西走向的输电线路，绝缘子及导线上积冰、积雪情况较南北走向的线路严重，±800 kV上海庙至临沂和扎鲁特至青州为直流特高压工程均为东西走向。

1.3 直流电压下绝缘子的闪络特性

与交流不同，由于直流电压的静电吸附作用，在相同条件下直流外绝缘表面积污速度更快、脏污更严重，因此在各种潮湿环境条件下对外绝缘的设计要求更为苛刻。

2 ±660 kV银东直流防污闪措施

2.1 使用PRTV新型防污闪涂料

2011年，山东电力检修公司在±660 kV银东直流输电线路双极投运前的最后一次停电检修中，对山东境内全线耐张塔进行PRTV涂刷，从后期观测情况看，防污闪涂料起到较好的作用，全线大部分区段未发生拉弧放电或沿面闪络情况，但在个别地区（德州武城县境内银东直流1894号塔）仍存在污闪情况。

2.2 污秽测量绝缘子广泛采样

山东电力检修公司按照污秽测量绝缘子取样计划，每年摘除并新挂测量绝缘子。摘下的绝缘子送国网山东电科院取样测试污秽累积情况，经试验发现部分地段污秽等级超过了设计等级。

2.3 应用插花式复合绝缘子

2013年冬季，我国华北地区出现过大面积严重雾霾天气，且出现过局部强雨雪天气，位于德州武城县境内的银东线1894号塔复合绝缘子发生严重的局部拉弧放电现象 （长度接近整串绝缘子的1／5）。为防止单极闭锁，线路被迫降压运行，经分析原因为绝缘子表面积污严重伞裙间填充大量积雪形成桥接，山东电力检修公司在2014年春季年度检修时，对该塔及前后各一基直线塔复合绝缘子进行更换，更换为插花式复合绝缘子，伞群为“特大-中-小”形式，起到阻断冰凌、防止桥接的作用，有效抑制了稳定电弧的形成。从2014—2016年运行情况看，复合绝缘子未发生拉弧放电现象，收到较好效果。

2.4 调整瓷绝缘子爬距

通过污秽测量绝缘子取样发现，银东线部分区段实际积污程度明显高于设计时污秽等级，此外尽管全部耐张瓷绝缘子已涂刷过防污闪涂料，但个别区段仍有局部拉弧放电现象。2015—2016年，山东电力检修公司对原60片耐张瓷绝缘子区段进行调整，调整为72片，通过增加绝缘子片数增大爬距。2015—2016年瓷绝缘子未出现闪络情况。

3 国内外其他直流输电线路采取的防污闪措施

改变直流绝缘子的布置方式提高闪络电压。直流输电线路绝缘子串有垂直安装的悬垂串、水平安装的耐张串和倾斜安装的V型串或倒V型串以及国外部分线路采用的Y型串［4］。运行经验和试验研究结果表明，安装方式对绝缘子串污闪特性有影响，其主要表现为 2个方面：1）积污特性有差异；2）污绝缘子串沿面放电发展的过程有差异。这些经验对±800 kV直流输电线路也同样适用。因此，不同布置方式下绝缘子串的污闪或耐受电压也有差异。不同安装方式下积污特性的差异可根据运行线路积污特性的测量得到，放电发展过程和闪络电压的差异可通过人工污秽试验得到。

国内外V型绝缘子串的夹角为70°～110°，大多数为90°。文献［1］表明，即使绝缘子串倾斜5°，其污闪电压都有较明显的提高，20°时效果最好，在20°～90°之间没有明显变化［5］。

研究发现，随着绝缘子表面污秽的增加，V型布置时污闪电压相对于I型布置时所提高的百分数与Ⅱ型布置时污闪电压相对于I型串布置时所降低的百分数均逐渐增大［6-7］，也就是说V型串布置不易发生污闪事件。

4 结语

加强与相关科研机构的合作，跟踪测量山东境内全线直流线路区域范围内的盐密，继续选取具有代表性的绝缘子开展其人工污秽实验，以掌握其外表面的积污特性。

对于全线耐张塔瓷绝缘子全部喷涂RTV涂料，提高绝缘子的防污能力，建议采用如PRTV的涂料，该涂料具有优于RTV防污闪涂料的憎水性及憎水迁移性，同时具有一定的憎油性和良好的不粘性。在恶劣气候条件下，沿潮湿脏污绝缘子表面会出现连续水膜而发生闪络。

对直流线路局部污染严重区段的瓷绝缘子可安装适量的增爬裙，并在停电检修时安排人员进行清洗。

对微气象数据显示局部降雪严重的区段，提前安装插花式复合绝缘子，避免积雪填充伞裙间隙导致冰闪事件的发生。

研究带电水冲洗工作，应对北方常见的持续干旱无降雨天气，避免积污严重导致降压运行情况发生。

研究在现有污秽等级上增加一级进行绝缘配置方法的可行性，避免类似银东直流后期调爬治理情况发生。

［1］吴敬儒，徐永禧．我国特高压交流输电发展前景［J］．电网技术，2005，29（3）：1-4．

［2］张仁豫.绝缘污秽放电［M］.北京：水利电力出版社，1994.

［3］张文亮.合绝缘子在±800 kV特高压直流工程中的应用研究［J］.电网技术，2006，30（12）：8-11.

［4］宿志一.±500 kV葛南直流输电设备外绝缘运行概况及分析［J］.电网技术，2001，25（2）：57-60.

［5］吴光亚，郭贤珊，张锐.特高压直流输电线路污秽外绝缘设计及配置［J］.高电压技术，2008，34（5）：862-866.

［6］赵畹君．高压直流输电工程技术［M］.北京：中国电力出版社，2004．

［7］邓桃，李中新.±800 kV特高压直流线路耐张绝缘子串和跳线电场分布及离子流影响计算［R］.中国电力科学研究院，2009.

孔 磊（1985年），男，从事输电线路运行与检修工作。

Analysis of Anti-pollution Flashover and Anti-icing Flashover Measures for UHV DC Transmission Lines

CUI Hao，CHEN Yuxin，QI Fei，XU Qinfa，KONG Lei
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China）

“The UHV projects into Shandong province”are nearly completed and will put into operation，including the Shanghaimiao-Linyi and Jarvd-Qingzhou UHV±800 kV DC projects.Direct current has strong adsorption effect.During to the serious haze in the northern area，the surface of the porcelain insulator and the composite insulator will absorb a large amount of dust in a short time.In addition，it often snows in winter in the north，there have been a lot of ice filled in composite insulators between groups for Yindong±660 kV DC transmission lines which should cause the ice flashover discharge.Since the direct current has no zero-crossing characteristic，the partial arc discharge should easily result in the whole string insulator flashover，so in the north area anti-pollution flashover measures must to be considered during the construction of UHV DC transmission lines.Learning from the advanced experience of the operation and anti-pollution flashover of Yindong±660 kV DC transmission lines，anti-pollution flashover and anti-icing flashover measures are proposed for UHV DC transmission lines of the north.

UHV DC；pollution flashover；ice flashover；fog and haze

TM752.5

A

1007－9904（2017）02－0027－03

2016-09-08

崔 浩（1989），男，从事输电线路运行与检修工作；

陈育淦（1988），男，从事输电线路运行与检修工作；

齐 飞（1988），男，从事输电线路运行与检修工作；

徐勤法（1971），男，从事输电线路运行与检修工作；