35kV 户外隔离开关瓷质绝缘子典型闪络分析

发表时间:2020/4/15   来源:《中国电业》2019年第21期   作者:王冬 姜伟滔 史玉琴
[导读] 随着电力系统城、农网向着高速、稳定、安全的方向发展,对城、农网的运行提出了越来越高的要求
        摘要:随着电力系统城、农网向着高速、稳定、安全的方向发展,对城、农网的运行提出了越来越高的要求。然而,由于环境污染严重,绝缘子闪络频繁发生,导致供电系统异常,因此保证城、农网供电系统的持续稳定供电,消除绝缘子的闪络现象势在必行。
关键词:户外;瓷质绝缘子;闪络;分析
1、闪络过程
        2019年2月19日12点21分34秒,某变电站#1主变35kV中后备保护动作,#1主变35kV侧断路器断开,中压复压闭锁方向过流I段二时限出口电流为30.75A(电流互感器变比为1000/5),一次侧故障电流为6150.0A。运维人员检查现场发现,#1主变35kV侧隔离开关A相绝缘子有严重灼伤痕迹,其中靠近II母侧较靠近I母侧严重,靠近II母侧绝缘子顶端伞裙破碎。35kV1出线间隔隔离开关A、B、C三相绝缘子均有灼伤痕迹,其中靠近母线侧绝缘子均较线路侧绝缘子严重,A、B相靠母线侧绝缘子顶端伞裙破碎,A、B两相靠近母线侧的支柱绝缘子有灼伤痕迹。
   
2、闪络分析
        故障前设备运行状态:35kV母联断路器分位,35kV母联断路器两侧隔离开关合位;35kV1出线间隔隔离开关靠近母线侧带电,线路侧不带电。
        2.1雷电过电压或操作过电压造成故障。故障跳闸前后,该地区为多云天气,无雷电现象,检查35kV母线避雷器计数器,无动作次数累计,故造成闪络原因非过电压。

        2.2不明物体悬挂导致故障发生。潮湿的线绳、布带等物体悬挂到隔离开关处,会造成相间短路或相对地短路。总共有4组隔离开关有对地贯穿性放电痕迹,线绳或布带很难在狭小的空间内(周围有支柱瓷瓶、母线、引流线、钢架等设备)造成4组隔离开关对地短路并灼烧绝缘子。同时检查现场未发现有残留物体,故造成闪络原因非不明物体悬挂。
        2.3融雪和污秽导致故障发生。当雪融化时,绝缘子表面水量不足以将表面杂质冲洗掉,易电离杂质容易达到饱和湿润的状态,形成水溶性导电物质,增大绝缘子表面泄露电流,最终导致闪络。根据气象记载,18日该地区有明显降雪情况,气温较低,19日该地区气温上升,最高温度为5℃,初春中午为全天最热时段,19日12点21分,该变电站气温应接近5℃,能够形成融雪现象。另外,该变电站紧邻高污染灰尘排泄工厂,易电离杂质容易附着在绝缘子伞裙上,对闪络绝缘子污秽度进行评估,为d级(a非常轻、b轻、c中等、d重、e非常重),表面有重污秽物。闪络绝缘子表面有自上而下的灼伤痕迹,符合融雪和污秽形成导电通道发生闪络的情况,故融雪和污秽是发生此次闪络的直接原因。
        2.4发生闪络绝缘子的确定。本次故障总共灼伤9支绝缘子,其中部分绝缘为发生闪络灼伤绝缘子,部分绝缘子本身未发生闪络,被邻近闪络绝缘子电弧灼伤所致。35kV1出线间隔母线侧绝缘子表面自上而下有明显的导电通道灼伤痕迹,灼伤痕迹非面对面,顶端伞裙被电弧击碎,故绝对是本身闪络电弧灼伤所致。35kV1出线间隔C相靠母线侧绝缘子灼伤痕迹较轻,有明显导电通道灼伤痕迹,切灼伤痕迹与B相灼伤痕迹面对面,应为B相电弧灼伤所致或自身闪络灼伤所致。35kV2出线间隔A、B相靠近线路侧(导电臂不带电)绝缘子均为被灼伤绝缘子。35kV2出线间隔A、B相支柱绝缘子表面有轻微灼伤痕迹,灼伤痕迹靠近35kV2出线间隔母线侧绝缘子,无明显导电通道灼伤痕迹,应为35kV2出线间隔母线侧对应绝缘子电弧灼伤所致。35kV母联隔离开关靠近II母侧绝缘子表面自上而下有明显的导电通道灼伤痕迹,顶端伞裙被电弧击碎,应为闪络电弧所致。35kV母联隔离开关靠近I母侧绝缘子表面有灼伤痕迹,无明显贯穿的导电通道灼伤痕迹,与35kV母联隔离开关靠近II母侧绝缘子灼伤痕迹面对面,故应为被灼伤绝缘子。

        2.5放电及保护动作过程。12点21分34秒,#1主变35kV侧中压后备保护动作,#1主变35kV侧断路器断开,35kVI段母线失电。中压后备保护动作条件为两相短路,说明发生闪络的绝缘子有两相同时闪络接地,根据现场照片,35kV1出线间隔隔离开关B、C相间的支架横杆灼伤严重,同时B、C相灼伤痕迹面对面,最为符合线间短路灼伤痕迹,故35kV1出线间隔B、C相绝缘子同时闪络导致线间短路为造成保护动作的直接原因。35kV1出线间隔A相绝缘子闪络应在35kV1出线间隔B、C相绝缘子闪络之前,当35kV1出线间隔A相闪络瞬间,I母B、C相对地电压升高至原来的倍,闪络结束,A相绝缘恢复,B、C相电压也恢复正常,但B、C相绝缘子受到冲击,绝缘受到一定的损伤,但未击穿,当35kV1出线间隔A相闪络瞬间,I母B、C相对地电压又升高至原来的倍,B、C相绝缘子同时闪络击穿,发生线间短路,保护动作。

3、事故原因
        3.1巡视、检修人员缺少绝缘子表面污秽评估处理手段,只能通过肉眼和经验进行判断,污秽处理手段单一(冬季无法开展带电水冲洗处理手段),缺少RTV的检测手段为造成故障的主要原因。绝缘子表面污秽严重,出现融雪气象条件为造成故障的直接原因。
        3.2气象条件决定,是由温度、湿度、冷暖空气对流、环境和风速等因素决定的综合物理现象。较小的过冷水滴由于直径小、表面张力大,很难改变结构。也很难碰到凝结的灰尘,虽然温度低于摄氏零度,但仍处于下降的速度,慢慢地落在地上,形成了一场"冻雨"。这种过冷水是非常不稳定的。当液滴与地面上较冷的物体(如绝缘体)接触时,由于碰撞振动会引起过冷液滴的变形,液滴的表面弯曲程度降低,表面张力相应降低。绝缘子表面与结核的凝结作用相似,变形后液体过冷水滴附着,使冷却水滴在绝缘子表面凝结成肋状或肋状冰层,覆盖在绝缘体表面,从而降低了绝缘子的绝缘能力,导致绝缘子的闪络
       
4、防范措施
        针对此次隔离开关闪络事故的暴露出的问题,有以下几点建议:
        1)加强对高污秽等级地区室外变电站的巡视,雨雪天气后需进行特巡。
        2)在雾、露、融雪和毛毛雨气象来临前,及时对积污严重的设备安排清灰。
        3)应有针对RTV涂料的带电检测仪器,定期对喷有RTV涂料的瓷瓶进行检测。
        4)更换复合绝缘子。复合绝缘子具有良好的绝缘效果和较强的防污能力。
参考文献
[1] 污秽绝缘子闪络机理研究综述,张志劲 蒋兴良 《电网技术》2008年第16期
[2] 绝缘子污秽闪络的现状及改善建议,赵琪 金麒《上海电力》2013年第4期
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