雾霾现象对变电设备外绝缘影响的研究
贾廷波+范开源+宋珂+李晓婷
摘要：分析雾霾现象对变电设备外绝缘的影响机理，针对其作用原理，提出从设计基建与运行维护两方面采取措施增强变电设备外绝缘部分抵御雾霾现象影响的能力。
关键词：雾霾；变电设备；外绝缘
0引言
伴随工业的不断发展，经济与环境之间的关系未得到较好的平衡，目前，国内雾霾现象的出现频率和严重程度不断增加。雾霾现象的出现，对变电设备外绝缘产生很大影响。
1雾霾的成分和对变电设备外绝缘影响机理
顾名思义，雾霾是雾和霾的混合构成物。在知识学科领域中，雾是一种由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或者是冰晶构成的物质系统，而霾则是由空气中的灰尘以及含有大量硫酸、硝酸等物质的颗粒物构成的。雾霾对变电设备外绝缘的影响很大，主要表现在以下几点。
首先，在雾霾天气下，低空中的霾在垂直方向上的扩散受到影响而被阻滞在低空近地面，霾中直径较大的颗粒物在水平方向上由于风的作用形成水平通量而逐渐堆积在变电设备外绝缘的表面，形成湿沉降，根据湿沉降的理论，雾霾天气中，可在短时间导致变电设备外绝缘表面积污量迅速增加。而雾霾沉降在变电设备外绝缘表面，不仅会增加其表面的污秽含量，还会导致变电设备外绝缘表面上的污秽表层湿润度增加，对变电设备造成一定的干扰影响。根据雾霾对变电设备外绝缘的这一影响原理可以看出，变电设备闪络电压的降低变化情况与其外绝缘污秽层湿润度之间有着直接关系，变电设备外绝缘污秽层湿润度越大，会导致绝缘层污秽表面所吸收的湿润度增加，从而导致其表面导电性能所受的作用影响也更为突出，会增加绝缘子表面通过电流的泄露程度，出现电薄层发热状态。
其次，雾霾对变电设备外绝缘的影响中，由于雾霾在变电设备外绝缘表层的附着分布呈不均匀状态，再加上变电设备外绝缘表层电流泄露的路径直径也各不相同，因此，就表现为变电设备外绝缘层不同区段电流泄露的密度也存在较大的差异，从而就表现出变电设备外绝缘表层电流泄露所产生的热量对污秽层的烘干作用也各不相同。在实际运行过程中，由于变电设备外绝缘结构形状以及偶然性的天气环境等因素影响，外绝缘表层中电流密度较大区域的泄露电流热量烘干作用也就愈加突出，越可能被烘干成为干区。对于整个变电设备的外绝缘层来讲，干区电流泄露情况要明显比湿润区域小，甚至会中断电流泄露情况，这样一来就会导致变电设备外绝缘层的作用电压在干区集中，而干区的面积区域十分有限，多数情况下只有几毫米的宽度，使得干区空气击穿与泄漏电流脉冲产生的可能性增加。总之，在特定环境下，变电设备外绝缘层干区局部电弧的持续发展，会导致剩余污秽层电阻减小，同时电流增加，最终形成对地闪络。
2防治措施
雾霾现象在短期内难以得到明显消除。根据这一情况，为避免雾霾对变电设备外绝缘影响的发生，所需要采取的防治措施是十分关键重要，并且长效的。根据其影响情况，由于其主要体现在加速外绝缘表面积污量程度，并进一步促进表面局部放电的发展。因此增加电气设备外绝缘的爬电距离，尽可能使外表面抗污能力增强，可有效地降低雾霾造成的影响。具体从设计基建与运行维护两阶段来采取措施。
2.1设计基建阶段
（一）设计阶段坚持“配置到位，留有裕度”的原则
依据《电力系统污区分级和外绝缘选择标准》对新（扩）建变电设备应依据最新版污区分布图进行恰当的外绝缘配置，新（扩）建变电设备应依据最新版污区分布图进行外绝缘配置，分布图划分出a级（非常轻）、b级（轻）、c级（中等）、d级（重）、e级（非常重）五个污区等级，绝缘配置要适当留有裕度，瓷耐张绝缘子串考虑2-3片零值。
（二）合理选择绝缘子型式
变电站内悬垂串（包括v型串）使用复合绝缘子，耐张串宜采用瓷绝缘子或双串复合绝缘子（双独立挂点）。如采用瓷绝缘子，处于d级、e级污区及易发生污闪的c级污区，应涂覆防污闪涂料，在基建阶段统一实施。
（三）变电站选址
选址时应避让d级、e级污区。处于d级及以上污区的220千伏及以下GIS设备宜采用户内安装方式，处于e级污区的500千伏设备宜选用H-GIS设备。在科研、设计前应校核站址区域的污秽度，并充分论证周边环境、气象变化因素，包括在建或计划建设的潜在污源等，并按照实际修订污区，确定设备外绝缘配置和GIS设备安装方式。
2.2运行维护阶段
（一）绝缘子更换治理
变电站内悬垂串（包括V型串）瓷绝缘子，应全部更换为复合绝缘子，不满足防风偏要求的需加重锤，耐张串瓷绝缘子宜采用涂敷防污闪涂料或更换为双串复合绝缘子的技术措施。
（二）外绝缘表面抗污性能治理
瓷和玻璃绝缘子表面呈现的是亲水性状态，在污湿环境条件下，容易形成连续的水带或水膜。因此，可以通过在变电设备外绝缘表层进行特殊涂料的涂抹覆盖，来对其绝缘性能进行改善，在提升外绝缘表层憎水性的同时，确保其在表面通电时不形成泄露电流，从而避免其影响的产生。
根据目前要求，瓷外绝缘设备应全部涂覆防污闪涂料。变电站内耐张串瓷绝缘子，处于d级、e级污区的应涂覆防污闪涂料，c级污区及以下爬电比距不满足要求的应进行调爬或涂覆防污闪涂料。
（三）辅助性治理
清扫作为辅助性防污闪措施，对于未涂敷防污闪涂料的瓷绝缘子应“逢停必扫”。长期干旱、快速积污导致绝缘子现场污秽度可能达到或超过设计标准时，应采取清扫措施；超过1年未清扫的，应每季度对污秽程度进行评估，对不合格的应立即安排清扫。
3结论
本文分析了雾霾影响下，对变电设备外绝缘部分闪络发生的促进作用原理，结合现场实际，从设计基建与运行维护两方面提出对变电站内外绝缘部分的治理措施，可以有效地降低甚至消除雾霾的影响，提高变电设备的绝缘性能，增强其抵御雾霾影响的能力，从而保障电力系统稳定运行，提高供电可靠性。
