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解析華北油田電網(wǎng)防污閃技術(shù)改造

作者: 時間:2012-12-03 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

污閃是指運行中的輸、變電設(shè)備受污的絕緣子在潮濕條件下,出現(xiàn)的強烈放電現(xiàn)象。污閃所產(chǎn)生的強力電弧不但造成保護動作跳閘還常致使電氣設(shè)備損壞,對的損害是災難性的。據(jù)統(tǒng)計,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。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/200844.htm

華北油田冀中在2001年初和2007年初先后發(fā)生兩次污閃事故致使癱瘓,造成巨大經(jīng)濟損失和社會影響。兩次污閃事故以來,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)生機理及特點

目前,有關(guān)污閃產(chǎn)生的機理還沒有統(tǒng)一的看法。筆者認為,工礦企業(yè)排放的煙塵、廢氣,汽車的尾氣,揚塵,鳥糞等,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,可溶物質(zhì)逐漸溶解,污穢層中的電導增加、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,電壓達到一定值時干區(qū)便擊穿放電,隨著濕潤程度的增加,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)生在一個較大的范圍內(nèi),且持續(xù)時間長,所以污閃往往在多條線路上同時發(fā)生,這對電網(wǎng)運行威脅巨大。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)計標準低,設(shè)備老化嚴重。由于設(shè)計、投運于不同年代,設(shè)備水平參差不齊,特別是早期絕緣設(shè)計標準很低,且設(shè)備老化嚴重。

⑶信息不暢,缺乏專業(yè)指導。因為是企業(yè)自有電網(wǎng),業(yè)務(wù)上缺乏國網(wǎng)公司的指導,國家有關(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負荷重要,維護不足。石油、石化行業(yè)屬于一級供電負荷,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、線路長期得不到清掃、維護。

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

2. 電網(wǎng)運行環(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)成對電網(wǎng)嚴重的污染源。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,冀中地區(qū)年霧淞日數(shù)約為25天左右,尤其是持續(xù)時間超過12小時的大霧一般都發(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年污閃后的認識及采取的措施

據(jù)統(tǒng)計,2001年污閃的是各電壓等級的母線支柱及隔離開關(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原有絕緣強度、防止污閃事故發(fā)生的有效措施。表面清潔的絕緣子能長期耐受住最高工作電壓的要求,試驗證明,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,絕緣子污閃放電時可能低到10kV及以下。因此,即使在嚴重污穢地區(qū)采用普通絕緣子,只要保持瓷表面清潔,就能保證安全運行。

定期進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行,污閃后分析認為:

⑴春季清掃后,到每年的污閃高發(fā)期來臨時,又會有大量積污。

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

因此變單一的春檢為春檢和秋檢,污穢等級小的區(qū)域進行春檢,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”。

加強對清掃人員的宣傳教育和培訓工作,說明清掃的重要性,培訓清掃的方法,要對清掃質(zhì)量進行檢查、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

正確劃分污穢等級,合理調(diào)整設(shè)備爬電距離是防污閃的根本措施。污區(qū)等級應(yīng)按各區(qū)域污濕特性、運行經(jīng)驗、絕緣子表面等值鹽密三因素綜合考慮劃分。Ⅲ級等值鹽密為0.1~0.25 mg/cm2。通過對閃絡(luò)的瓷絕緣子鹽密值進行抽樣檢測,其值均大于0.12mg/cm2,可見達到Ⅲ級污穢[1]。爬電比距應(yīng)根據(jù)絕緣子所處區(qū)域的污穢等級來確定,根據(jù)資料顯示,油田電網(wǎng)處在Ⅱ、Ⅲ級污穢區(qū)域。設(shè)備防污等級基本為Ⅱ級,所以將調(diào)爬原則定為:將處于Ⅲ級污穢區(qū)域的設(shè)備爬電比距提高到25mm/kV,達到抗污穢等級Ⅲ級標準。

⑴220kV、110kV、35kV戶外油斷路器、隔離開關(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,原為瓷橫擔絕緣子的線路受桿高限制,因地制宜更換為爬距達到Ⅲ級的瓷橫擔。

與傳統(tǒng)的瓷、玻璃絕緣子相比,硅橡膠復合絕緣子具有重量輕、強度高、維護方便等特點,更重要的是它具有憎水性和憎水遷移性,耐污閃能力強,長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)計的全國線路污穢數(shù)據(jù)來看,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,2001年后所做的防污閃工作是有效的,使六年來電網(wǎng)保持了穩(wěn)定。

2007年再次污閃后,通過統(tǒng)計、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隔離開關(guān)及線路懸式瓷絕緣子,基本都是2001年后更換的Ⅲ級防污型的瓷質(zhì)產(chǎn)品,斷路器、變壓器等沒有污閃。分析認為,有兩個重要原因造成再次污閃:

⑴清掃的局限性。由于油氣生產(chǎn)等重要負荷的特殊性及運行方式制約,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、清掃計劃不能落實,造成長期不能清掃、檢修和消缺,存在死角,給電網(wǎng)安全運行留下隱患。

⑵對電網(wǎng)所處環(huán)境污穢等級升級認識不到位。當時認為把設(shè)備防污等級調(diào)整到Ⅲ級就可以杜絕污閃,沒有對電網(wǎng)外絕緣水平留有充分的裕量。沒有意識到隨著油田及地方經(jīng)濟不斷增長伴隨的污穢源增多、污穢加重而污穢治理配套措施又相對落后,有些地域污穢等級達到了IV級。

兩次污閃事故表明,造成“污閃”的原因是復雜的,涉及到環(huán)境、氣象、絕緣子質(zhì)量、運行維護質(zhì)量、設(shè)計質(zhì)量等因素。因此,寄希望于單純采取某種措施來解決,對油田電網(wǎng)是不適宜的,必須采取綜合措施對電網(wǎng)外絕緣進行全面,滿足IV級防污并留有裕量,才能有效防止污閃事故的再次發(fā)生。


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