±660直流线路绝缘子防污闪问题的探讨摘要±660kV银东直流输电工程正式双极投运，标志着西电东送、外电入鲁的战略目标的初步实现。

本文通过对特高压直流输电系统的绝缘子防污闪问题的探讨、并结合±660kV银东直流输电线路的运行特点，提出±660直流线路绝缘子防污闪的可行性措施，为今后±660kV银东直流输电线路的防污闪工作提供参考。

Abstractthe successfully putting into operation of ±660kV Yin-East HVDC project, marks the preliminary realization of the strategic target of west-east power transmission and the outside power’s entering into Shandong province . In this article, through the discussion to UHVDC system insulator‘s antifouling question and combination with the operation characteristics of ±660kV Yin-East HVDC transmission lines, we put forward some feasible measures to insulator’s antifouling problem in ±660kV HVDC transmission lines。

through this ，we want to provide some reference for the antifouling question of ±660kV Yin-East HVDC project in the days to come。

前言作为世界上第一条±660kV直流输电工程，银东直流输电线路在特高压直流输电领域开辟了先河，作为外电入鲁战略的重要组成部分，其双极投运的总容量能够满足整个青岛市的用电量，重要性不言而喻。

由于银东直流的电压等级的特殊性，所以在线路维护和设计方面与交流甚至其他电压等级的直流线路有着很多的不同之处，其中，防污闪问题也是有待于进一步加强解决的重点和难点。

所以，我们有必要对±660kV直流输电线路绝缘子防污闪问题进行探讨，并提出建设性意见，为进一步完善和提高其防污闪能力提供相关的理论支持。

本文通过分析电力线路防污闪方面的相关方法内容，结合±660kV银东直流线路自身的污秽特点，对±660kV银东直流线路绝缘子防污闪问题进行深入细致的探讨，为银东直流的防污闪工作提出合理化建议。

第一章电力线路污闪的基本概况电网防污闪是一个古老而现实的问题。

随着我国经济的高速发展，大气污染日趋严重；电网的不断扩大和运行电压的提高, 也使污闪范围增大，我国电网的安全运行仍承受着大面积污闪的风险。

运行经验表明，电网面临的两大威胁是系统稳定破坏和发生大面积污闪。

电网失去稳定往往因偶发因素引起的连锁反应所致，污闪可以是偶发因素之一。

大面积污闪总会使局部电网解列甚至崩溃，造成电网的大面积停电。

1.1 发生污闪的影响因素所谓污闪，就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、毛毛雨和溶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。

1.1.1 绝缘子的形状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。

1.1.2 绝缘子表面湿润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、溶雪、溶冰、雾淞、雨淞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。

一日之内，从子夜到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。

1.1.3 静电力的作用一般来说，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直流电压下绝缘子的污闪特性与交流不同，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。

1.2.1直流局部电弧和污闪极性效应直流局部电弧的表现有：1直流电压下污秽绝缘子表面受潮时，其电流密度大的区域会因污层水分蒸发而出现局部干区；2当干区电场强度足够大时，就会发生局部放电；3当局部电弧发展到跨越整个剩余污层时，闪络就会发生；4导致闪络的电弧发展速度平均每秒仅几米；5临闪前发展速度骤然增加一两个数量级。

因此，沿绝缘子表面的直流闪络基本上是发展速度较低的电弧沿面延伸过程。

与交流电弧相比，在恒定的直流电压下直流电流不存在过“零”的问题，因而直流局部电弧更趋于稳定，持续时间比较长。

试验表明，直流泄漏电流脉冲持续时间为0.5～1s，甚至更长时间，统计平均值在1s左右。

稳定的电弧在电动力和热力的作用下易飘离绝缘子表面，形成“飘弧”。

1.2.2直流污闪电压低于交流污闪电压在相同污秽和受潮条件下，绝缘子的直流污闪电压低于有效值表示的交流污闪电压，而且随着污秽度的增加，直流污闪电压下降的比率增大。

与直流电弧相比，交流电弧不稳定、持续时间短、多沿面发展。

尤其在污秽度较高时，直流电弧飘弧短接作用比交流明显得多。

交流电弧有别于直流的基本原因在于交流电弧随电流作周期变化，当电流过“零”时电弧熄灭或减弱。

一些复杂结构的绝缘子在交流下有较高的污闪电压，但在直流下由于伞裙易被电弧短接而防污闪性能降低。

这说明绝缘子的直流污闪电压受伞裙结构影响更大。

1.2.3直流污闪电压与绝缘子爬电距离的关系悬式绝缘子串直流污闪电压或耐受电压与绝缘子片数（或串长）基本呈正比的线性关系。

对于换流站直流设备使用的绝缘子，支柱绝缘子以及直立设备瓷套管的直流耐受电压与其绝缘高度或爬距成正比。

1.3 污闪的危害停电时间长，往往造成大面积停电，损失大，给工农业生产和人民生活带来严重影响。

气象条件不改善，绝缘难以恢复。

污闪损失之大及其给工农业生产各领域带来的后果是难以统计的，对连续性生产的化工、冶金、矿山等部门可造成设备报废损坏，产品质量下降，甚至造成人身伤亡等，还可能对政治、交通运输等方面产生严重影响。

2001年1-2月，污闪首先由河南电网发生，并逐渐北移，经河北南网、京津唐电网直至辽宁南部和中部，有66－500kV线路238条、变电站34座发生污闪跳闸972次。

沈阳70%以上区域停电，辽宁损失电量937万kWh，河北、河南损失电量660万kWh，邯钢停产、部分轧钢设备损坏，京广电气化铁路短时中断运行。

第二章：±660直流线路绝缘子防污闪方法的探讨1996年长江中下游6省1市和2001年辽宁、华北和河南电网的大面积污闪事故再次提醒人们，依靠大规模人工清扫建立起来的输变电设备外绝缘配置无法满足现代化大电网安全运行的需要，难以杜绝大面积污闪事故的发生。

实现我国电网的有效防污闪设计，必须提高电网外绝缘的整体水平，做到“绝缘到位，留有裕度”。

我国幅员辽阔，各地环境条件、气象条件、污源性质等不尽相同，各地防污闪的经验和措施也不完全一样。

各地必须根据本地区的具体情况，因地制宜，从安全、有效、经济、可行等方面作经济技术比较，需要选择适合本地区的防污闪措施。

2.1 改变直流绝缘子的布置方式提高闪络电压超特高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。

运行经验和试验研究结果表明[15] ：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沿染污绝缘子串放电发展的过程有差异。

这些经验对±660kv 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°至110°，大多数为90°。

文献[1]研究表明，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°至90°之间没有明显变化。

从很多方面的研究我们发现：随着盐密的增加，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。

2.2 通过污秽外绝缘设计提高防污能力目前，美国、日本、法国、加拿大、英国等采用污耐压法进行污秽外绝缘设计。

其污秽外绝缘设计方法推荐为：第1步，确定SPS 。

确定输电线路“地区污秽”的SPS （即污秽度，盐密/灰密），必要时应对污秽物进行化学分析。

SPS 取正、负极性下ESDD （盐密）最大值。

第2步，考虑以下因素将SPS 校正到试验盐密SDD 。

①污秽类型上的差别。

对ESDD 进行硫酸钙的校正；②不同型式绝缘子积污特性的校正。

将划分污区分布图的参照盘形悬式绝缘子和试验用绝缘子间进行形状积污系数修正；③布置方式。

串型不同，其积污特性不同，也就是说应进行SPS 串型校正，即将“I ”的ESDD 校正到“V ”、耐张串等串型的ESDD 。

第3步，单片绝缘子50%U “曲线的确定。

由真型试验，按IEC61245规定的在给定基准污秽度SPS 下的50%U 的测定程序求出绝缘子串50%U ，并折算为 单片值和回归出50%U 曲线。