雾霾影响下的电网设备污闪预测预警研究综述

邸悦伦　冯涛　徐勋建　李丽　杨莉

【摘 要】污闪严重威胁电网的安全。随着雾霾问题的日益严峻，空气污染对电网污闪的影响受到了广泛关注。除了事后分析，近年来电网设备污闪问题研究也在污闪预测预警研究方面取得了很多成果；除了针对电网设备本身，近年来也通过结合天气特征，开展了多学科交叉的研究。还通过一些新方法和新思路的尝试，为电网防污闪研究的提升起到了推动作用。

【关键词】电网；污闪；雾霾；预测预警

0 引言

由污秽引起的绝缘闪络事故是电网安全稳定运行的重大威胁。污闪事故的发生通常存在覆盖范围广，电压跨度大的特点。目前，从调查事故原因、总结处理方法的事后分析，到开展试验研究、多学科交叉分析、建立预测预警模型的提前应对，电网污闪问题的研究正在从多个角度展开。

1 污闪的设备特性分析

从设备本身的特性出发，研究设备污闪问题和防治相关技术一直是电网设备污闪事故分析的主要思路。通过对设备的实际检测，李璟延和申敏[1]详细归纳了常见的绝缘子污秽检测方法，包括等值盐密法、积分表面污层电导率法、泄漏电流法、绝缘子污闪电压梯度法等，并指出在众多的绝缘子污秽检测方案中，以电量检测法的泄漏电流检测法最为科学和实用。该研究还注意到，绝缘子污闪是一个多因素作用的综合结果，主要包括环境因素（温度、湿度）和运行电压等，因此对综合模型建立方法进行了简单的评估。王少华等[2]以浙江电网架空输电线路绝缘子串为对象，对自然积污绝缘子的积污特点进行了试验研究。发现不同结构型式自然积污绝缘子上、下表面污秽分布的特性存在差异。

2 污闪的天气特征分析

污闪的发生在很大程度上还受到天气条件的影響。通过结合天气环境特征，开展电网污闪问题分析已逐渐成为污闪研究的另一种思路。对现场运行的复合绝缘子进行试验研究[3]发现，雾霾对复合绝缘子的影响主要体现在2个方面：一是，导致复合绝缘子表面积污量的增加；二是，其产生的湿沉降会增加绝缘子的泄漏电流、降低闪络电压。王黎明等[4]为探究雾霾对输变电设备外绝缘的影响规律，模拟了雾霾实验条件，使用激光粉尘仪、气溶胶粒径谱仪、温湿度计、电导率仪等设备监测试验区域的颗粒物浓度、粒径分布、温湿度等参数指标，并提出了模拟雾霾环境的方法与雾霾条件下的试验方法。对历史雾霾和设备积污资料的分析发现[5]：大气污染易演变成霾与雾霾天气，导致输变电设备外绝缘表面湿沉降的增加。雾霾脏污程度可用雾水电导率表征，雾霾的持续作用可使绝缘子表面污秽度有限增大，绝缘子污闪电压有所降低。

除了雾霾之外，其他天气现象对电网污闪的影响也受到了关注。任学哲[6]注意到西北地区沙尘环境对电网的影响，利用沙尘监测信息，建立模型，评估污秽程度和风险等级。同时考虑到沙尘之后湿度较大的气象环境，提出沙尘天气过境后伴随潮湿天气的架空线路污闪跳闸故障概率模型并进行了评估。基于气象条件的重要影响，陈锡阳[7]提出了气象统计污秽的概念，综合考虑气象因素对自然积污的影响，利用积污系数、积污速率、冲刷系数、残余污秽四个量共同得出绝缘子最终积污度。宿志一[8]回顾了我国电网多起污闪事件，从造成大面积污闪的外部环境原因和设备技术原因两个方面分析了污闪发生的特点，总结指出，提高我国电网基本外绝缘水平才是防止大面积污闪的根本出路。

3 污闪的预测预警研究

在电网设备污闪事故分析的基础上，污闪的预测预警研究正在逐步开展。与污闪事故分析思路相似，设备污闪的预测预警也可以分为基于设备自身特性的污闪预警研究和结合天气特征的污闪预警研究。

在基于设备自身特性的污闪预警研究中，针对污闪发生时泄漏电流的变化情况[9]，及其与污秽放电[10]间的关系建立污闪预警模型的方法较为普遍。滕云[11]则通过研究等值盐密数据的非线性特性，提出了等值盐密非线性时间序列预测方法，并研究了人工污秽实验数据特性，建立了污闪临界电压预测模型。还根据电力系统运行管理部门对污闪防治工作的实际工程需要，建立了电网污闪分级预测预警模型，实现了预测系统从模型建立到软件开发，并实际应用的过程。

在结合天气特征的污闪预警研究中，赵晨龙等[12]研究了饱和受潮条件下的泄漏电流与闪络电压的影响因素，认为饱和受潮条件下的泄漏电流最大值与不同湿度条件下非饱和受潮绝缘子表面污层的泄漏电流值存在近似线性关系，分段线性化后可通过实测值预测饱和受潮泄漏电流最大值，并建立了利用实测非饱和受潮泄漏电流值预测饱和受潮闪络电压的数学模型和污闪预警系统，在江苏地区开展了实际应用。

4 总结

电网污闪是当今电力企业和电力研究人员非常关心并亟待解决的问题之一。本文简要总结了我国电网污闪研究和污闪预测预警方面的研究现状。随着多学科交叉研究的不断深入，为电网污闪的全面深入分析提供了更多更好的方法，也为污闪预测预警提供了新的理论和技术支持。

【参考文献】

[1]李璟延，申敏.绝缘子污秽度检测与污闪预警研究综述[J].广东电力，2007，20（6）：1-4.

[2]王少华，胡文堂，龚坚刚，等.浙江电网架空输电线路绝缘子串的自然积污特性[J].高电压技术，2014，40（4）：1002-1009.

[3]李永刚，黄成才，汪佛池，等.雾霾天气对复合绝缘子运行性能的影响[J].电网技术，2014，38（7）：1792-1797.

[4]王黎明，刘动，陈枫林，等.雾霾模拟方法及其装置研究[J].高电压技术，2014，40（11）：3297-3304.

[5]宿志一.雾霾天气对输变电设备外绝缘的影响[J].电网技术，2013，37（8）：2284-2290.

[6]任学哲.沙尘环境下线路污闪跳闸概率及电网群发性故障研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2015.

[7]陈锡阳.气象统计污秽与污闪预警的设计与应用研究[D].合肥：合肥工业大学， 2009.

[8]宿志一. 防止大面积污闪的根本出路是提高电网的基本外绝缘水平——对我国电网大面积污闪事故的反思[J]. 中国电力， 2003， 36（12）： 57-61.

[9]石岩，蒋兴良，肖代波，等.用泄漏电流概率密度分布预警污秽绝缘子串闪络[J].高电压技术，2010，36（7）：1675-1680.

[10]李璟延，姚陈果，胡建林，等.染污绝缘子放电发展区段与污闪预警的实验研究[J].中国电机工程学报，2008，28（13）：8-14.

[11]滕云.电网污闪预测系统研究[D].沈阳：沈阳工业大学，2009.

[12]赵晨龙，周志成，高嵩，等.基于闪络电压预测的污闪预警系统[J].高电压技术，2014，40（11）：3365-3373.

[责任编辑：朱丽娜]