霧閃

霧閃

霧閃,又稱“污閃”,是由霧霾等引起的電氣設備外絕緣表面污穢閃絡放電現象。霧閃現象常常會影響到電力機車停運、工廠停產、市民生活斷電等等。表面積污、污層濕潤、作用電壓是形成霧閃的三個因素,針對這三個要素中的任何一個採取相應措施,都能對其進行控制。

基本信息

簡介

霧閃霧閃

在強濃霧天氣中(水平能見度一般在50米以下),空氣中水汽含量相當大,如果空氣中所含的污染物較多,這些污染物中的電解質(酸、鹼、鹽類等)濃度很高時,就會使空氣絕緣水平(包括線路絕緣子、變電站支持絕緣子和套管3大類)急劇下降,這時絕緣子表面電流產生的熱能烘乾部分污層形成“乾帶”,並中斷泄漏電流,此時作用電壓將集中在乾帶上,因而電場很高,引起乾帶上空氣擊穿和泄漏電流脈衝,當乾帶上出現放電與未烘乾污層串聯電阻足夠低,泄漏電流脈衝足夠大,從而直接導致高壓線之間放電,電路被燒毀而出現短路,這種現象就是“霧閃”。

形成原因

表面積污、污層濕潤、作用電壓是造成霧閃三個不可分割的因素。

絕緣子霧閃放電的顯著特點是閃絡電壓低,標準絕緣子每片清潔乾閃電壓平均有75KV,濕閃也有45KV,而在潮濕髒污的狀態下可能降到10KV及以下。輸變電設備外絕緣長期遭受工業污穢和自然污穢的污染,在乾燥條件下,污穢塵埃的電阻很大,絕緣性能不會降低。但在霧、露、毛毛雨等空氣濕度大的條件下,絕緣子表面污穢層被濕潤,在電壓作用下表面電導和泄漏電流將大大增加,從而導致沿面霧閃放電。

經歷階段

霧閃大致要經過四個階段:

積污階段

空氣中的各種污穢顆粒在風力、重力、電場力的作用下,積聚到絕緣子表面,同時,自然界的風雨對表面污穢有一個清洗的作用,秋冬季雨水較少,污穢的積累超過自清洗,表現為積污量的增加。夏季雨水較多,自清洗作用較強,表現為積污減少。幾年運轉下來,絕緣子表面的污穢有可能在積污與自清洗之間達到一個基本平衡狀態,即雖然在一年的四季中積污量在變化,但不同年份間絕緣子的最大積污量卻基本保持不再增加。

污穢受潮濕潤

乾燥的狀態下污穢大多數量是不導電的,只有當污穢物受潮濕潤,其中的電解質電離後,才能在絕緣子表面形成一層導電膜。在自然界的潮濕天氣中,大雨、中雨能沖洗掉污穢,降雪不能直接使污層受潮,因此這兩者一般都不是引起絕緣子霧閃的條件,小雨、毛毛雨、大霧、凝露、粘雪、融雪、融冰等能濕潤污層卻是不能沖洗污穢的天氣條件,才最容易引起霧閃。有些急驟型污穢,如颱風帶來的海水飛沫、含鹽風暴等,本身就是高導電的濕潤污穢,可能使原來的乾淨的絕緣子頃刻間發生霧閃,較難預防。

產生乾區與局部電弧

在潮濕的環境條件下,污穢濕潤以後,沿絕緣子表面的泄漏電流必然大大增加。泄漏電流的大小取決於絕緣子表面污層的電導率及絕緣子傘裙形狀。泄漏電流產生的焦耳熱會逐漸烘乾濕潤的污層,在電流密度較大的區域首先產生乾區。乾區的高電阻又降低了泄漏電流,使其他區域繼續受潮,從而其他區域所承擔的電壓降也逐漸減少,乾區所承擔的電壓降則不斷增加,直至產生跨越乾區的局部電弧,導致沿面電流的急劇上升。

電弧發展直至閃絡

跨越乾區的局部電弧的弧根濕度很高,會將乾區擴大,當跨越乾區的電壓降無法維持電弧的燃燒時,電弧自行熄滅。當變乾的污層因電弧熄滅泄漏電流減小而在潮濕環境中逐漸重新受潮時,又會產生新的乾區與局部電弧,電弧向前發展的過程中,當單位長度電弧的壓降減小到不大於單位長度污層的壓降時,電弧就能自動而迅速地發展,直至貫通絕緣子的兩端電極,完成閃絡的全過程。

危害

霧閃主要是由於絕緣子太髒而造成的故障,電瓷瓶上積存污垢後,對電線表面形成腐蝕,遇到濃霧後,水分太重,就會形成導電通道,擊穿瓷瓶,閃斷後造成線路中斷。霧閃現象常常會影響到電力機車停運、工廠停產、市民生活斷電等等。

防範措施

針對霧閃三個要素中的任何一個採取相應措施,都能對其進行控制。

對付積污

有兩種方法:一是清除污染源,比如線路附近的一些磚瓦窯、化工廠等可以通過協商讓其遠離線路;二是經常對瓷絕緣子表面進行清掃,荊州供電公司的做法是在霧閃或污穢季節到來之前,對瓷絕緣子表面的污穢物進行清洗,縮短污染重災區清掃周期。

解決濕潤

解決濕潤的辦法有兩種:將瓷絕緣子換成合成絕緣子;或者對瓷絕緣子塗刷防污塗料,其作用是提高絕緣子表面憎水性能,從而減少濕潤。

對付作用電壓

針對作用電壓,採取的方法是合理地選擇外絕緣的爬電比距。根據本地區污穢等級的分布情況和性質,合理地選擇外絕緣的爬電比距,並適當留有一定的裕度;增加絕緣子的片數,其前提是電力設備必須處在離地面的安全範圍內,其作用同樣是增加其爬電比距,提高沿面閃絡電壓。增加爬電比距,就好比5個人承受1000斤的重量,人人都感覺吃力,現在增加到10個人承重,大家都舒服安全多了。

還可採用防污塗料與附加矽橡膠傘裙片相結合的方法。因為兩者都有良好的憎水性和憎水遷移性,因此,可利用防污塗料與附加矽橡膠傘裙片各自的優點、缺點,進行性能互補,消除電場分布不均和易引發雨閃、霧閃的缺陷。

導致高鐵設備損壞

2013年元旦期間,鄭西高鐵D1002次列車又遇大霧,兩次遇爆閃斷電。2006年1月,鄭州鐵路局管內京廣、隴海線就發生兩次較大規模大霧天氣引發的機車停車。

2013年1月10日晚9時20分,從北京西開往武漢的動車、高鐵受河南境內大霧影響,先後發生兩次斷電停車,上千名旅客滯留。電氣化工程師表示,在鐵路線上運行的電力機車,遇大霧天氣可能會發生車頂絕緣子閃絡現象,由於霾裡面有很多帶電離子,有很多煙塵微粒,在高壓的情況下,絕緣子就會被擊穿,導致“霧閃”發生。電力機車“霧閃”一般在冬季大霧天運行後停車和再次開車後每小時10公里以下速度運行時發生。

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