解析華北油田電網(wǎng)防污閃技術(shù)改造

污閃是指運(yùn)行中的輸、變電設(shè)備受污的絕緣子在潮濕條件下，出現(xiàn)的強(qiáng)烈放電現(xiàn)象。污閃所產(chǎn)生的強(qiáng)力電弧不但造成保護(hù)動(dòng)作跳閘還常致使電氣設(shè)備損壞，對(duì)電網(wǎng)的損害是災(zāi)難性的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在電力系統(tǒng)總事故數(shù)中，污閃事故次數(shù)僅次于雷害，位居第二，而污閃事故所造成的損失卻是雷擊事故的10倍。

華北油田冀中電網(wǎng)在2001年初和2007年初先后發(fā)生兩次污閃事故致使電網(wǎng)癱瘓，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。兩次污閃事故以來(lái)，華北油田一直致力于研究探索油田電網(wǎng)污閃產(chǎn)生原因及治理措施。

一、污閃產(chǎn)生機(jī)理及特點(diǎn)

目前，有關(guān)污閃產(chǎn)生的機(jī)理還沒(méi)有統(tǒng)一的看法。筆者認(rèn)為，工礦企業(yè)排放的煙塵、廢氣，汽車的尾氣，揚(yáng)塵，鳥(niǎo)糞等，這些污穢物，大多是酸、堿、鹽性物質(zhì)，降落到輸、變電設(shè)備的絕緣子(線路絕緣子、母線支持絕緣子和設(shè)備套管)表面，逐漸沉積形成污穢層。污穢層在干燥狀態(tài)下電阻很大，流過(guò)的泄漏電流很小，但在霧、露、毛毛雨、溶雪等氣候條件下，污穢層受潮濕潤(rùn)，可溶物質(zhì)逐漸溶解，污穢層中的電導(dǎo)增加、泄漏電流增大。由于泄漏電流的熱效應(yīng)，在電流密度較大處出現(xiàn)干區(qū)，干區(qū)的污層電阻增大而承受電壓升高，電壓達(dá)到一定值時(shí)干區(qū)便擊穿放電，隨著濕潤(rùn)程度的增加，逐漸發(fā)展成為電弧閃絡(luò)。

污閃故障的顯著特點(diǎn)是與氣候關(guān)系密切，由于一種氣象條件往往發(fā)生在一個(gè)較大的范圍內(nèi)，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，所以污閃往往在多條線路上同時(shí)發(fā)生，這對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行威脅巨大。因此，防止電力設(shè)備發(fā)生污閃已成為保證電力系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行的重要工作。

二、 油田電網(wǎng)產(chǎn)生污閃的原因分析

1. 設(shè)備構(gòu)成及管理方面

華北油田冀中電網(wǎng)是在1976年至2000年間隨著油田開(kāi)發(fā)、建設(shè)逐漸形成的，以1座220kV站為供電樞紐、7座110kV變電站及線路為主網(wǎng)架，以40多座35kV變電站及線路組成配電網(wǎng)絡(luò)，電壓等級(jí)分為220kV、110kV、35kV、6(10)kV。220kV電源取自河北南網(wǎng)(220kV線路為河北省電力公司管理)、110kV電源取自河北南網(wǎng)和京津唐電網(wǎng)。

⑴電源分散，電網(wǎng)跨度大。供電區(qū)域分布在京、津、冀的一些縣、市，電網(wǎng)跨度非常大，缺乏整體規(guī)劃。

⑵設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，設(shè)備老化嚴(yán)重。由于設(shè)計(jì)、投運(yùn)于不同年代，設(shè)備水平參差不齊，特別是早期絕緣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)很低，且設(shè)備老化嚴(yán)重。

⑶信息不暢，缺乏專業(yè)指導(dǎo)。因?yàn)槭瞧髽I(yè)自有電網(wǎng)，業(yè)務(wù)上缺乏國(guó)網(wǎng)公司的指導(dǎo)，國(guó)家有關(guān)電力行業(yè)的文件、規(guī)章制度、各種反措要求等信息缺乏。

⑷負(fù)荷重要，維護(hù)不足。石油、石化行業(yè)屬于一級(jí)供電負(fù)荷，不允許停電，尤其是為石化公司供電的專用電源都引自唯一一座220kV站，因網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等原因造成有些設(shè)備、線路長(zhǎng)期得不到清掃、維護(hù)。

⑸資金不足，技改緩慢。供電單位屬于中國(guó)石油未上市企業(yè)，對(duì)電網(wǎng)的改造、建設(shè)資金嚴(yán)重不足。例如70年代生產(chǎn)的油斷路器還在掛網(wǎng)運(yùn)行。

2. 電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境方面

油田電網(wǎng)是為油氣生產(chǎn)、煉化加工及礦區(qū)居民服務(wù)的。部分變電站周邊建有冶煉廠、化工廠、供暖鍋爐并排放粉塵等大量污穢物，加之附近農(nóng)村自家取暖燃煤爐排放的煙塵構(gòu)成對(duì)電網(wǎng)嚴(yán)重的污染源。這與城市電網(wǎng)有很大不同，城市變電站大多建在地下或室內(nèi)，架空線路較少，基本都是采用電纜。

根據(jù)氣象資料統(tǒng)計(jì)，冀中地區(qū)年霧淞日數(shù)約為25天左右，尤其是持續(xù)時(shí)間超過(guò)12小時(shí)的大霧一般都發(fā)生在1～2月份，這些特殊氣象加重了絕緣污染，極易造成絕緣子閃絡(luò)事故發(fā)生。

三、2001年污閃后的認(rèn)識(shí)及采取的措施

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001年污閃的是各電壓等級(jí)的母線支柱及隔離開(kāi)關(guān)瓷瓶、線路絕緣子、油斷路器套管等。

氣象條件及環(huán)境這些誘發(fā)污閃的外因我們無(wú)法改變，但這些不是發(fā)生污閃的根本原因，外絕緣薄弱是內(nèi)因，是發(fā)生污閃的根本原因，是可以采取有效措施來(lái)提高的。

1. 變春檢為春、秋檢

輸、變電設(shè)備絕緣子表面污穢清掃是恢復(fù)原有絕緣強(qiáng)度、防止污閃事故發(fā)生的有效措施。表面清潔的絕緣子能長(zhǎng)期耐受住最高工作電壓的要求，試驗(yàn)證明，干燥清潔狀態(tài)下的絕緣子每片的閃絡(luò)電壓平均為75kV，在潮濕狀態(tài)下也有45kV，絕緣子污閃放電時(shí)可能低到10kV及以下。因此，即使在嚴(yán)重污穢地區(qū)采用普通絕緣子，只要保持瓷表面清潔，就能保證安全運(yùn)行。

定期進(jìn)行絕緣子清掃和保證清掃質(zhì)量是防治污閃的有效手段。2001年前，清掃工作在每年的春季檢修進(jìn)行，污閃后分析認(rèn)為：

⑴春季清掃后，到每年的污閃高發(fā)期來(lái)臨時(shí)，又會(huì)有大量積污。

⑵春、夏季的積污在雨季來(lái)臨時(shí)可以得到?jīng)_洗，但秋、冬季的高電導(dǎo)率積污得不到雨水沖刷。

因此變單一的春檢為春檢和秋檢，污穢等級(jí)小的區(qū)域進(jìn)行春檢，秋季安排重污穢區(qū)的電氣設(shè)備檢修、清掃。特別是對(duì)變、配電設(shè)備及線路外絕緣水平低的部位，在秋、冬季做到“逢停必掃”。

加強(qiáng)對(duì)清掃人員的宣傳教育和培訓(xùn)工作，說(shuō)明清掃的重要性，培訓(xùn)清掃的方法，要對(duì)清掃質(zhì)量進(jìn)行檢查、登記考核，不能只在形式上掃，而不注重清掃質(zhì)量。

2.調(diào)整設(shè)備爬電比距到Ⅲ級(jí)

正確劃分污穢等級(jí)，合理調(diào)整設(shè)備爬電距離是防污閃的根本措施。污區(qū)等級(jí)應(yīng)按各區(qū)域污濕特性、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、絕緣子表面等值鹽密三因素綜合考慮劃分。Ⅲ級(jí)等值鹽密為0.1～0.25 mg/cm2。通過(guò)對(duì)閃絡(luò)的瓷絕緣子鹽密值進(jìn)行抽樣檢測(cè)，其值均大于0.12mg/cm2，可見(jiàn)達(dá)到Ⅲ級(jí)污穢[1]。爬電比距應(yīng)根據(jù)絕緣子所處區(qū)域的污穢等級(jí)來(lái)確定，根據(jù)資料顯示，油田電網(wǎng)處在Ⅱ、Ⅲ級(jí)污穢區(qū)域。設(shè)備防污等級(jí)基本為Ⅱ級(jí)，所以將調(diào)爬原則定為：將處于Ⅲ級(jí)污穢區(qū)域的設(shè)備爬電比距提高到25mm/kV，達(dá)到抗污穢等級(jí)Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

⑴220kV、110kV、35kV戶外油斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電壓互感器、電流互感器、避雷器等設(shè)備更換成防污型。

⑵220kV、110kV母線支柱瓷瓶、懸式絕緣子更換為防污型，110kV線路絕緣子更換為防污型。

⑶35kV母線支柱、懸式瓷絕緣子更換為硅橡膠合成絕緣子，線路懸式瓷絕緣子更換為合成絕緣子，原為瓷橫擔(dān)絕緣子的線路受桿高限制，因地制宜更換為爬距達(dá)到Ⅲ級(jí)的瓷橫擔(dān)。

與傳統(tǒng)的瓷、玻璃絕緣子相比，硅橡膠復(fù)合絕緣子具有重量輕、強(qiáng)度高、維護(hù)方便等特點(diǎn)，更重要的是它具有憎水性和憎水遷移性，耐污閃能力強(qiáng)，長(zhǎng)度相同的硅橡膠絕緣子污閃電壓比普通瓷絕緣子高2～3倍。從統(tǒng)計(jì)的全國(guó)線路污穢數(shù)據(jù)來(lái)看，凡采用硅橡膠絕緣子的線路很少發(fā)生閃絡(luò)。

四、2007年污閃后的反思及采取的措施

不可否認(rèn)，2001年后所做的防污閃工作是有效的，使六年來(lái)電網(wǎng)保持了穩(wěn)定。

2007年再次污閃后，通過(guò)統(tǒng)計(jì)、調(diào)查發(fā)現(xiàn)，閃絡(luò)的主要是220kV、110kV母線支柱瓷瓶和母線懸式絕緣子，還有一部分110kV、35kV隔離開(kāi)關(guān)及線路懸式瓷絕緣子，基本都是2001年后更換的Ⅲ級(jí)防污型的瓷質(zhì)產(chǎn)品，斷路器、變壓器等沒(méi)有污閃。分析認(rèn)為，有兩個(gè)重要原因造成再次污閃：

⑴清掃的局限性。由于油氣生產(chǎn)等重要負(fù)荷的特殊性及運(yùn)行方式制約，部分設(shè)備停電非常困難，尤其是給石化公司供電的設(shè)備、線路，停電檢修、清掃計(jì)劃不能落實(shí)，造成長(zhǎng)期不能清掃、檢修和消缺，存在死角，給電網(wǎng)安全運(yùn)行留下隱患。

⑵對(duì)電網(wǎng)所處環(huán)境污穢等級(jí)升級(jí)認(rèn)識(shí)不到位。當(dāng)時(shí)認(rèn)為把設(shè)備防污等級(jí)調(diào)整到Ⅲ級(jí)就可以杜絕污閃，沒(méi)有對(duì)電網(wǎng)外絕緣水平留有充分的裕量。沒(méi)有意識(shí)到隨著油田及地方經(jīng)濟(jì)不斷增長(zhǎng)伴隨的污穢源增多、污穢加重而污穢治理配套措施又相對(duì)落后，有些地域污穢等級(jí)達(dá)到了IV級(jí)。

兩次污閃事故表明，造成“污閃”的原因是復(fù)雜的，涉及到環(huán)境、氣象、絕緣子質(zhì)量、運(yùn)行維護(hù)質(zhì)量、設(shè)計(jì)質(zhì)量等因素。因此，寄希望于單純采取某種措施來(lái)解決，對(duì)油田電網(wǎng)是不適宜的，必須采取綜合措施對(duì)電網(wǎng)外絕緣進(jìn)行全面技術(shù)改造，滿足IV級(jí)防污并留有裕量，才能有效防止污閃事故的再次發(fā)生。