通过分析覆冰对输电线路的危害及采取新型防冰涂料的可行性

来源 :科学时代·上半月 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lenvy11
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  【摘 要】分析了输电线路覆冰的主要形成原因及其对输电线路及绝缘子的损坏方式,结合国内外的研究指出目前的RTV及PRTV涂料不是有效的防冰闪措施,并介绍了国内最新的新型防冰涂料的原理及应用方式,介绍了新型防冰涂料的防冰性能及性能结论,指出新型防冰涂料应用于现场的可行性。
  【关键词】输电线路;覆冰;冰闪;绝缘子;防冰涂料
  0.引言
  覆冰是自然界的常见现象,当气温保持在0~-4℃的范围内而不是更低时,降下来的雪往往先溶成水后结为冰,导致结冰的速度加快、覆冰的厚度也增加[1],因此本文就覆冰的特点及对输电线路一次设备的损坏进行分析,并对新型防冰涂料应用于托电现场的可行性提出建议。
  1.覆冰的特点
  1.1覆冰的主要形成原因
  覆冰形成的气象因素主要有氣温、空气湿度、风速和风向, 即需要具备足以冻结的气温条件( 一般<0℃) , 同时需具备较高的空气湿度, 空气相对湿度一般大于85%, 当具备了形成覆冰的温度和湿度条件后, 风速的大小和风向是决定覆冰大小的重要参数,最适宜覆冰的风速一般为 1~10 m/s。风对覆冰的影响表现为: 覆冰首先在导线迎风面上生长, 当迎风面达到某一覆冰厚度时, 在不平衡重力的作用下产生扭矩, 使导线发生扭转, 则在导线的另一迎风面上产生覆冰, 反复多次后在导线上形成圆形或椭圆形的覆冰。通常小导线的覆冰多呈圆形, 而大导线的覆冰则多呈椭圆形, 不扭转的导线上覆冰形状多为扁平状[4-6]。雨凇覆冰是最严重的一种覆冰形式, 对电网危害最大,见图1、2。雨凇形成的最适宜气象条件为: 气温-5~0℃, 相对湿度>90% , 风速 1~ 8 m/ s。如果不具备以上条件, 雪直接落在导线等一次设备上不会冻结形成雨淞, 而只会形成湿雪, 对电网不会形成危害.此次源霸安输电线路跳闸气候特点符合雨凇的特点。
  1.2覆冰对输电线路及绝缘子的损坏
  1.2.1覆冰对输电线路的损坏
  冰灾初期电力设备覆冰相对较轻, 主要危害表现为导线舞动和脱冰跳跃等。随着灾情的发展和覆冰的加剧,当导线强度不能承受因覆冰增加而增大的拉力时即会发生导、地线断线事故, 断线后引起的冲击受力或不平衡受力也可能进一步造成倒塔事故。图3、图4为源霸一线线路受损后拍摄图片。
  线路断线是11.05事件中导致线路试送不上的最重要的方面,也是导致托电紧急停运4台机组的直接原因。线路断线不仅直接影响电力输送与电力供应, 严重时还将造成电网解列甚至全黑事故。同时,在冰冻灾害持续的恶劣天气情况下, 电力工人抢修工作进行得异常艰难, 常常是抢修速度跟不上损坏速度, 抢修过程中也容易发生人身安全事故。
  2.防冰闪措施
  2.1概述
  迄今为止,关于覆冰绝缘子串交流闪络电压与串长是否呈线性关系一直未达成共识[10,11,12],但增加绝缘子串片数可以提高冰闪电压已得到普遍认可。因此在允许的条件下,增加绝缘子片数、提高绝缘配置是一种有效的提高冰闪电压的方式。但对于已有线路,增加绝缘子片数受塔头尺寸的限制。因此国内外在提高冰闪电压方面,采用了V形串和刷涂防冰涂料等措施[13,14,15]。从冰闪机理来看,预防绝缘子串冰闪应从防止绝缘子上形成覆冰、防止绝缘子串伞裙边沿形成连续“水帘”及水滴落下时避免成串、成帘来考虑,试验和运行实践表明,阻隔导电率高的融冰水形成闪络通道的水帘是提高冰闪电压的基本措施。
  2.2 室温硫化硅橡胶涂料
  室温硫化硅橡胶涂料(room temperature vulcanized anti-contamination flashover composite coating,RTV)表面具有憎水性,其在防污闪中有着优异的表现。部分研究者希望使用防污闪复合涂料(permanent room temperature vulcanized anti-contamination flashover composite coating,PRTV)来防止绝缘子上覆冰的形成。根据实验室人工模拟试验结果可知:在覆冰初期,由于PRTV 的憎水性,过冷却水滴在绝缘子表面呈水珠状,部分水滴易滑离绝缘子表面,因此在初期绝缘子表面覆冰较未涂覆PRTV的绝缘子表面轻,但仍会形成覆冰,且覆冰呈颗粒状,冰层中形成微小“空腔型”气隙;覆冰一段时间后,PRTV表面被多气隙和凹凸不平的冰层覆盖,其表面粗糙度明显大于未涂覆 PRTV 的表面,改变了覆冰表面的流体力学特性,使其表面更易捕获水滴、迟滞水滴的流失,覆冰速度反而较未涂覆PRTV的表面快;随着覆冰时间的增加,PRTV 表面凹凸不平的间隙逐渐被填平,表面光洁度与未涂覆PRTV的表面一致,覆冰速度也趋于一致[16]。PRTV涂层的憎水性引起覆冰状态的改变,使冰层内部形成“空腔”,这更易发生局部放电。与未涂覆PRTV相比,涂覆PRTV的绝缘子冰闪电压将降低7%~15%,同时,不断熄灭和重燃的局部电弧会烧伤和破坏PRTV 涂层。γ20为340μS/cm,平均每片冰重为 1.1~1.2kg 时,PRTV 对绝缘子冰闪电压的影响虽然在覆冰初期PRTV 具有延缓覆冰的作用,但在覆冰严重后其效果并不明显,且涂覆 PRTV 的绝缘子冰闪电压比未涂覆PRTV的绝缘子冰闪电压低,因此涂覆PRTV不是有效的防冰闪措施。
  2.3新型防冰涂料的原理及应用方式
  2.3.1 防冰机理
  绝缘子防覆冰涂料是在RTV 硅橡胶涂料的基础上研究开发而成,将这种涂料涂覆在绝缘子的表面,涂料固化后形成防绝缘子覆冰涂层。涂层具有优良的憎水特性以及发热特性。防覆冰涂料由于其本身具有良好的憎水性,与冰雪之间具有比较低的粘附力。正是由于冰与涂料表层的粘附力较小,因此借助一定外力将冰从涂料表面除掉较容易。此外,绝缘子防覆冰涂料还具有一般RTV涂料所不具备的电热性能。通过在RTV涂料中加入合适的成分调节涂料的电阻率,在正常运行电压下有覆冰条件时,绝缘子涂层中有一定的泄漏电流流过,发挥电热效应。如果依靠电热效应散发的热量在寒冷天气下使绝缘子表面温度保持在0℃以上,就能够阻止绝缘子覆冰的发生。   2.3.2 开关原理及应用方式
  绝缘子防冰涂料是一种主动防冰措施,减缓甚至减少冰在绝缘子表面的附着,采用转化介质损耗发热的方式防冰,因此在非覆冰天气条件下,需要控制能耗,防止没必要的能量损耗。本防冰涂料通过设计绝缘子表面涂料喷涂方式,利用绝缘子表面冰水充当开关。防冰涂料应用方式如图5所示,图中标号6在绝缘子上表面布置圆环状空白或者涂刷RTV涂层的带状区域。在天气晴好时,由于普通RTV涂层的存在,表面涂层不形成导电通道,这时涂层无能耗;降雨量较小或起雾时,由于防覆冰涂层具有优良的憎水性,分散的水珠无法将导电通道贯通,因此,防覆冰涂层中流过的泄漏电流非常小,几乎没有损耗;覆冰天气时,在冰水共存情况下,普通RTV涂层隔离带被带有水膜的冰层桥接,这时候防冰涂层形成通路,整个绝缘子表面有电流流过,开始发挥电热效应,阻碍附着的降水凝结;覆冰天气结束后,导电通道又恢复切断状态,泄漏电流重新恢复极小值。基于这种涂刷方式带来的开关效应,实现了泄漏电流在需要防冰时通过损耗发热起作用,不需要防冰时大大降低损耗的效果。
  2.3.3 新型绝缘子防冰性能、试验结论及可行性
  2.3.3.1在试验室模拟的覆冰条件下,采用《输电线路绝缘子新型防冰涂料及其性能研的防冰涂料》文中介绍的新型涂料涂刷的绝缘子串无覆冰,而同等试验条件下无防冰涂料的绝缘子串覆冰严重,表明防冰涂料起着显著的效果,见图6。
  2.3.3.2污闪对比试验中,采用防冰涂料的绝缘子串污闪电压比无防冰涂料的瓷绝缘子串的要高约20%左右,在污秽条件下带防冰涂料的瓷绝缘子串能安全运行。
  2.3.3.3热雾试验中,防冰涂料的电热效应能够迅速烘干污层,切断泄漏电流通路,降低泄漏电流值,减少了损耗,绝缘子串能安全运行,见图7。
  2.3.3.4在雨闪对比试验中,尽管由于试验条件限制,没有进行有、无防冰涂料绝缘子雨闪电压的对比,但试验结果显示:带防冰涂料绝缘子串雨闪电压远高于污闪电压,表明在下雨条件下,防冰涂料绝缘子串仍然能安全运行。
  2.3.3.5目前托克托发电公司500kV、220kV变电站绝缘子均喷涂RTV涂料,新型防冰涂料在托克托发电公司变电站有很大的应用空间。
  3.结语
  本文分析了输电线路覆冰的主要形成原因及其对输电线路及绝缘子的损坏方式,结合国内外的研究指出目前的RTV及PRTV涂料不是有效的防冰闪措施,介绍了国内最新的新型防冰涂料的原理及应用方式,介绍了新型防冰涂料的防冰性能及性能结论,指出新型防冰涂料在托克托发电公司变电站有很大的应用空间。
  参考文献:
  [1]李娜.拉线V型铁塔的有限元分析和结构优化[D].西安:西安理工大学,2008.
  LI Na.Draw finite element analysis and structure optimization of cables stayed V-shaped iron tower[D].Xi’an,China:Xi’an University of Technology,2008.
  [2]曾季冬.500kV 源安二線的防雷改造研究 [A].山西:冀北大同超高压供电公司,2012.
  ZENG Jidong.Lighting Protection Renovation of 500kV Yuan-an NO.2 Transmission Line[A],Shanxi Province ,China,Jibei Datong EHV Power Corporation.
  [3] 代建国, 郑宇清.源霸二线相间间隔棒掉串分析及对策[A].山西:冀北大同超高压供电公司,2010.
  Dai Jian-guo, Zheng Yu-qing.Analysis and Countermeasures of Interphase SpacerDropping on Yuan-ba L ine II [A],Shanxi Province ,China,Jibei Datong EHV Power Corporation.
  [4] 胡 毅. 输电线路大范围冰害事故分析及对策[ J ] . 高电压技术, 2005, 31( 4) : 14-15.
  HU Yi . Analysis and countermeasures for large area accident cause by icing on transmission line[ J] . High Voltage Engineering, 2005, 31(4):14-15.
  [5] 刘长根, 肖江划, 曹刚强. 湖南电网 50 年一遇冰灾的特征、成因及应对措施[ J] . 电力建设, 2005, 31( 4) : 14-15.
  LIU Chang-gen, XIAO Jianghua, CAO Gang-qiang. Characteristic,cause and count ermeasures for disaster once for 50 years in Hunanpower grid[ J] . Electric Power Construction, 2005, 31( 4) : 14-15.
  [6] 蒋兴良, 易 辉. 输电线路覆冰及防护[ M ] . 北京: 中国电力出版社, 2002.
  [7] Kawai M . AC flashover tests at project UHV on ed-coatedinsulators[J].IEEE Trans on Power Apparatus and System,1970,89(8):1800-1804.   [8] 顾乐观,孙才新,张建辉,等.高海拔外绝缘及电晕特性的研究—覆冰绝缘子的交流放电特性及放电过程的研究[R].“七·五”国家重大技术装备科技攻关项目报告,武汉,1989.
  [9] Watanabe Y.Flashover tests of insulators covered with ice and snow[C].IEEE/PES Summer Meeting,Mexico,1977.
  [10] Phan LC,Matsuo H.Minimum flashover voltage of iced insulators[J].IEEE Trans on Electrical Insulation,1983,18(6):605-618.
  [11] Farzaneh M,Drapeau J F.AC flashover performance of insulators24 蒋兴良等:输电线路绝缘子串防冰闪措施研究 Vol. 32 No. 14covered with artificial ice[J].IEEE Trans on Power Delivery,1995,10(2):1038-1046.
  [12] Farzaneh M,Drapeau J F.AC flashover performance of insulators24 蒋兴良等:输电线路绝缘子串防冰闪措施研究 Vol. 32 No. 14covered with artificial ice[J].IEEE Trans on Power Delivery,1995,10(2):1038-1046.
  [13] 易辉,王泉龙.线路覆冰绝缘子串防冰闪措施及分析[J].高电压技术,2003,29(11):57-58.
  Yi Hui,Wang Quanlong.Measures of preventing ice flashover for transmission line insulator string and analysis of mechanism[J].High Voltage Engineering,2003,29(11):57-58(in Chinese).
  [14] 胡毅.輸电线路运行故障的分析与防治[J].高电压技术,2007,33(3):1-8.
  Hu Yi . Analysis on operation faults of transmission line and countermeasures[J].High Voltage Engineering,2007,33(3):1-8(in Chinese).
  [15] 李政敏,庾振平,胡琰锋.输电线路覆冰的危害及防护[J].电瓷避雷器,2006,(2):12-14.
  Li Zhengmin,Yu Zhenping,Hu Yanfeng.Transmission line regelation harm and protection[J].Ineulators and Surge Arrester,2006,(2):12-14(in Chinese).
  [16] 蒋兴良,杜辕,林峰,等.持久性就地成型防污闪复合涂料对绝缘子覆冰及交流冰闪电压的影响[J].电网技术,2008,32(1):71-75.
  Jiang Xingliang,Du Yuan,Lin Feng,et al.Effect of PRTV on insulator string’s icing and its AC icing flashover voltage[J].Power System Technology,2008,32(1):71-75(in Chinese).
其他文献
酷暑盛夏,闷热难挨。骄阳如火的广州、海南自不必说,既使是长城以外的塞北,号称冰城的哈尔滨,一到三伏天,也是热浪袭人,难度夏岁。令人困扰的“苦夏”溽暑炎夏常使人挥汗如
听说北京的边治中先生,四十余年从练中国古代养生术,如今身怀健身秘功,我心中早悬一访之念。在来访之前,我内心早有孕念:边治中年入花甲,无疑老态敷面。虽说多年练功,岁数总
过氧戊二酸有良好的杀菌作用,为了取得多种物体表面不同消毒方式的实际应用数据,我们在室内作了该消毒剂表面消毒效果的实验观察。结果如下。 Peroxoglutaric acid has a g
【摘 要】本文对冷轧带钢在罩式炉中退火产生粘结缺陷的机理进行了分析,指出钢带卷径向存在温度梯度,在冷却初始阶段冷缩变形不均匀是产生粘结的主要原因,同时分析了影响粘结倾向的各种因素,并提出应对措施。  【关键词】粘结;温度梯度;冷却初始阶段  1.前言  冷轧带钢经罩式炉再结晶光亮退火后可消除冷变形产生的加工硬化和内应力,使带钢具有符合标准的金相组织、良好的机械性能和光亮的表面。但带钢在退火过程中有
为研究Fe-Cu二元合金时效硬化问题,采用小角中子散射(SANS)并结合电子显微镜技术研究了Fe-0.6 Cu二元合金热时效过程Cu元素脱溶分解对硬度及微观组织变化规律的影响.结果表明
简要叙述了废碱渣的来源与组成,概述了国、内外石油、石化行业碱渣的主要处理技术及其应用情况,重点介绍了当今世界上以湿式氧化工艺为代表的几种主要的碱渣处理方法的工艺特
本文介绍了超重力技术的工作原理、吸收液的选择和脱臭过程的工艺流程,论述了超重力反应器由于独特的叶轮设计,具有高效的传质功能,污染物与吸收液在较短的时间内完成化学氧
行为畸胎学实验的目的是要检测在妊娠期间受到某种或某些毒物的作用,生后所发生的行为改变。一般说来,低剂量毒物的作用并不引起胚胎形态学的改变,但生后行为则可能发生异常
在八十年代:刚刚起步的中国艺术市场上一位青年画家由于他众多的作品介入画坛,打入市场,参与国际交流,他的画作受到相竞收藏的待遇。他的名字叫艾轩。 In the 1980s: a youn
炼油化工厂催化裂化(FCC)装置排放的NOx约占空气中NOx排放总量的10%,占炼厂NOx排放量的50%,虽然较其他污染源少,但因其排放相对集中,对所在地区的环境污染亦相当严重。降低FCC再生
会议