電網線路汙閃跳閘分析及對策

2月21日~25日110kV及以上線路不同時段跳閘次數統計
在線路大麵積跳閘時，變電站也發生了支持瓷瓶的閃絡：因2月9日開始河南出現持續大霧，2月10日01：55太子莊變電站#1主變差動保護動作跳閘，原因為該變電站221甲刀閘C相支持瓷瓶閃絡，後#2主變因西刀閘推上時放電嚴重無法運行，隻得停運#1主變和#2主變。當天1太苗-1西刀閘推上時瓷瓶放電嚴重，無法投入運行，因此1太苗線，1焦太線無法恢複，太子莊220kV東母失壓。

3.汙閃原因探討和分析

發生汙閃有三個先決條件：（1）受運行的工頻電壓的作用；（2）絕緣子被汙染，表麵聚積了一定量的汙穢物；（3）在潮濕的大氣條件下，汙穢物吸收水分、受潮。2001年初河南電網汙閃是很有典型性的，恰恰驗證了上述三個條件，其特點為：（1）豫北電網電壓水平高，220kV線路電壓有時可達245kV甚至更高，而在2月10日，豫北發生大麵積霧閃。（2）首陽山電廠附近的洛陽地區受電廠汙染嚴重，而洛陽地區線路跳閘頻繁。（3）受大霧影響，在1月19日、2月10日形成兩次跳閘高峰。
3.1不利的氣象條件
2001年初，河南地區大麵積多次間隔降雪，受大雪影響，氣溫較長時間維持在零下2度左右。這種天氣非常容易產生大霧和在線路絕緣子上產生覆冰、起霧凇等，可以說，冬季產生汙閃的惡劣氣象：大雪、霧凇、凍雨、覆冰、大霧在本次汙閃中都出現了。
根據現場登杆檢查情況，跳閘原因大致可分為以下幾種：（1）大雪堆積在橫擔上，逐步形成冰淩，冰淩脫落或融化後的髒汙冰水滴落時短接部分空氣間隙，產生類似鳥糞發生絕緣子閃絡的情況。根據清華大學梁曦東等的試驗研究：《合成絕緣子鳥糞閃絡與不明原因閃絡》的研究結論：鳥糞閃絡的主要方式是鳥糞在絕緣子一定距離內下落時導致的突然閃絡，而不是或主要不是以前認為的由於鳥糞淌落在絕緣子表麵導致的沿麵汙穢閃絡。而且這種閃絡機理對瓷、玻璃及合成絕緣子是一樣的。在本次大麵積汙閃故障中，有多起故障無法找到故障閃絡的放電痕跡，如220kV的I計駐線，多次對故障錄波器顯示故障區附近的杆塔進行登杆檢查，沒有發現故障點，後來為確保春運電氣化鐵路的安全運行，省公司又安排平頂山局和駐馬店局互查，依然沒有找到故障點。我們認為很可能屬於這種情況。（2）大雪堆積在絕緣子上，在絕緣子上逐漸形成貫穿性冰柱，根據現場情況調查，由於連降大雪在線路絕緣子上形成的積雪將絕緣子包住並在上麵凍結，形成貫穿性冰柱。

（3）持續不斷的大霧寒冷的天氣加上空氣的汙染，在絕緣子上形成了一層上下貫通、含有大量汙穢物的薄冰或霧凇。雪霧的存在，阻礙了汙穢物的擴散，使大氣中汙穢物濃度增加。由於大霧籠罩，影響光照，地麵溫度難以上升驅霧，致使大量塵埃留於近地層。加上環境汙染，可以認為所形成的是一種受環境汙染的混合霧。尤其洛陽地區受首陽山電廠的影響，電廠冷水塔排出的熱空氣和煙囪排出的灰塵相互作用形成含有大量導電粒子的汙穢物，促使汙閃的產生。以500kV牡鄭線為例：1月8日跳閘距牡丹變30.8公裏；1月17日I牡鄭跳閘距牡丹變41.6公裏；Ⅱ牡鄭跳閘距牡丹變52.3公裏，均處於首陽山電廠附近。這和1986年1月陝西關中地區大麵積汙閃受秦嶺電廠汙染影響類似。
3.2關於定期清掃的問題
發生汙閃的線路大多在去年安排過清掃，但卻發生了跳閘，令人不能不對清掃的有效性產生懷疑。事實證明：清掃僅僅是一種輔助手段，關鍵還在於使爬電比距達到規定要求。以往的經驗已經證明，人工清掃有一定的局限性，其中人為因素不談，單對不同的絕緣子清掃效果也不同。因次，今後無論新建或改造的輸電線路，絕緣子的爬電比距一定要和當地的汙穢等級相符，對於多霧及融冰地區，還應進一步研究加大一級絕緣配置的必要性。
3.3關於零值絕緣子問題
本次大範圍汙閃發生了因絕緣子爆炸、斷串而造成導線落地的事故。一方麵說明絕緣子的製造質量還存在問題。另一方麵也說明我們的檢測工作還不夠完善。今後，除了加強零值絕緣子的檢測外，著重強調對重要跨越一定要采取雙串絕緣子結構，確保不會發生絕緣子爆炸而導致導線落地。另外，值得一提的是，現有的零值檢測方法還必須上杆進行檢測，這和減人增效是不符的，還應加強杆下測量零值甚至在線檢測零值的研究。
3.4絕緣配置不足
以牡鄭500kV線路為例，該線路在1997年11月設計報出，11月28日由規劃院審查通過，當時依據《河南省汙區分布圖》1992年版本按二級汙區
設計，絕緣配置2.31，（二級上限，三級下限為2.5）。新版《河南電網外絕緣汙穢區域分布圖》為98年7月2日發布。根據新版本應按照三級汙區設計。同時，根據調網[1997]91號文件《關於下發"電網汙閃事故情況彙報暨對策研討會"會議紀要等文件的通知》要求：500kV線路積汙多，汙閃跳閘率高，且難以清掃，重要的220kV線路也大多停電困難，因此500kV（含330kV）及重要的220kV線路的絕緣配置應適當提高，至少不應低於相應汙穢等級的上限。

4.建議采取的技術措施
防汙閃是一項深入持久的工作，隨著科學認識的提高，舊的問題解決了，新的問題又會出現，特別是在當前環境汙染未得到充分治理的情況下，一定要保持清醒的頭腦，采取行之有效的措施，確保係統安全運行。
針對河南電網近期發生的大範圍汙閃故障，下一步工作建議應該從以下幾方麵著手：
1) 降低電網運行電壓
大量試驗證明：無論是人工汙染還是自然汙染的絕緣子，其放電電壓均隨汙穢物的增加而呈冪函數下降。在汙穢度較小時，汙閃電壓隨汙穢度的增加下降的很快，在重汙穢度下，汙閃電壓下降緩慢趨於飽和。其形狀如圖1所示，其數學表達式如下：Uf(W)=KSd-p
式中Uf(W)--汙閃（或汙耐）電壓，kV；
Sd--鹽密值，mg/cm2；
K，p--常數。
關於絕緣子交流汙閃電壓與串長的關係，一般認為是線性的。因此，特定氣象條件下適當降低電網電壓水平，是一種較快的確保電網安全運行的方法，相當於增加絕緣子的片數。
對多霧、大雪等季節，對電網進行降壓運行。而變電站可以在確保係統正常運行的前提下，盡量降壓運行，通過調整有載調壓裝置，確保電網穩定運行。采取以下三種方法可以明顯降低電網電壓。（1）提高發電廠功率因數。（2）投退220kV變電站無功補償裝置。（3）調節變電站有載調壓抽頭。