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电站户外高压电力设备外绝缘防污闪状况的分析

发布时间：2010/10/11 阅读次数：2174 字体大小: 【小】【中】【大】

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　摘　要：以大亚湾核电站户外高电压设备的实际运行经验为基础，按照国家标准对本站周围环境污区等级进行了评定。在确认为四级的条件下，提出了户外设备外绝缘爬电比距应大于3.5 cm/kV的基本要求，并依此重新核定了设备外绝缘的选择是否符合要求。通过对部分爬电比距小于要求的设备实施改造，使核电站户外电力设备的防污闪水平得到了显著提高。最后就进一步提高设备抗污闪能力和加强维护工作等提出了几点意见。

　　关键词：户外高电压设备；外绝缘；污秽等级；爬电比距；污闪

　　高压电气设备的绝缘水平是以设备所在系统的绝缘配合来决定的。户外电瓷设备的外绝缘水平应满足其所处各级污秽条件下的相应绝缘水平标准。大亚湾核电站户外高压电气设备自运行以来，曾多次出现污闪爬电现象，因此，从防止户外设备污闪的角度，对大亚湾核电站污秽等级划分、外绝缘爬电比距的选取要求、原设计、运行状况和改进情况等进行分析、研究，是十分必要的。

　　1户外高压电力设备及运行概况

　　1.1设备

　　大亚湾核电站装机为2台900 MW的高压发电机组，其发电机输出电压为26 kV。1号机组的电力通过3台容量各为375 MVA的单相变压器升压到400 kV，2号机组的电力通过3台容量各为375 MVA的单相变压器升压到500kV，然后再通过全封闭SF6母线管道(GIC)和 400 kV/500 kV开关站将电力由高压输电线路送往香港电网和广东电网。在400 kV/500 kV开关站内还设有 400 kV/500 kV联络变压器2台，以调整对2个电网的送电比例。全套400 kV/500 kV高压开关和高压母线均采用SF6组合电器设备(GIS)。电瓷绝缘的设备为12只(相)SF6气体－空气套管，12只(相)电容式电压互感器和24组(相)支柱绝缘子。

　　作为大亚湾核电站后备电源的220 kV水核线，其核电侧在杆塔引下线有1组(三相)支柱绝缘子、1组电式电压互感器(三相)和1组220 kV SF6组合电器(GIS)进线套管(三相)。

　　1.2户外高压电力设备的运行情况

　　自1991年500 kV开关站投运以来，在500 kV核惠线出口曾一度存在着支柱绝缘子因污秽而爬电的现象。由于设计方面的原因，500 kV 核惠线的出线处于风口位置，阻波器支柱绝缘子爬电比距不足，在冬、春干旱季节，经常发生支柱绝缘子外表面闪络、爬电现象，仅1993年就达3次之多 (1991年和1992年亦发生多次)。核电站运行初期，就此问题曾与制造厂家及设计部门进行过交涉，但对方未有答复。

　　从污闪放电的设备来看，每次污秽放电事件中，500 kV阻波器支柱绝缘子的U相污秽放电最为严重。其主要原因是：汽轮发电机冷凝水回路出口排放时，由于海水飞溅，产生雾化水汽。在东北风吹来时，盐雾随风飘落到220 kV和500 kV支柱绝缘子上，在其表面形成盐污层，并在强电场的作用下形成电晕放电或部分绝缘子表面爬电闪络。因此，如何阻止冷凝水回路出口海水的侵袭，亦是防止绝缘子污闪的有效途径之一。

　　1996 年3月16日，500 kV核惠线阻波器支柱绝缘子污闪放电，情况十分严重，为防止可能发生的短路事故，紧急申请核惠线停电维修，在对所有支柱绝缘子进行清洁处理后，才恢复对该线路的送电。同年的5月18日和10月7日，500 kV核惠线阻波器支柱绝缘子又发生了两次较严重的表面污闪放电现象，从而造成多次非计划停电维修。由于多次停电维修，不仅直接影响了输电线路的可靠运行和电网的潮流分布，而且污秽放电最终后果将是直接影响核电站的安全可靠运行。 信息来自:www.tede.cn

　　同500 kV外绝缘设备运行情况相类似，220 kV辅助电源系统的外绝缘设备亦发生多次因支柱绝缘子发生严重污秽放电而导致紧急停电维修的事件。

　　500 kV开关站运行以来，维修部门一直坚持执行“逢停必扫”的原则，并对设备定期巡视检查，发现污秽爬电现象就及时加强跟踪或申请停电进行清扫维护，从而有效地防止了污闪事故的发生。

　　2核电站周围环境污秽等级水平的确定

　　大亚湾核电站位于深圳东部的大亚湾海畔，电站设备距大海不足400 m。每年3月至5月份天气异常潮湿，最大湿度可达100%。6月到10月份为多雨和台风季节，11月至第2年2月气候干旱。本区域属于严重盐雾侵袭地区。为防止大气中的盐雾影响，400 kV/500 kV开关站设计为户内型。根据早期对本地区(龙岗地区)盐密度的测试结果，盐密度大于0.1～0.25 mg/cm2。因此，作为户外设备的外绝缘设计，厂家是以三级污秽等级为基础选择爬电比距的。

　　按照文献[1]中关于污秽等级的划分原则，针对大亚湾核电站周围的环境和运行经验，对本地污秽等级水平进行了重新评定，其评定结果是本地污秽等级应按四级划分。理由为四方面：一是紧临大海，空气和雨水中含盐分较高；二是龙岗地区(大范围区)污秽检测虽为三级，但核电站对设备的安全、可靠运行指标有着更高的要求；三是现有设备的历史运行情况表明，外绝缘设备因污秽导致爬电现象多次发生，甚至不得已而进行非计划停电清扫；四是核电站外绝缘设备很少，提高设备外绝缘水平的费用对成本或投资影响极小，而污闪事故的发生会造成极大的损失，站内发生污闪短路事故是不能接受的。

信息请登陆:输配电设备网

　　3现场设备爬电比距的校核

　　文献[1]和文献[2]规定，对应四级污秽地区的高压电力设备外绝缘爬电比距应按大于或等于3.1 cm/kV选择，而原水电部颁发的有关文件规定，对应四级污秽地区的爬电比距应满足3.5 cm/kV(中性点直接接地系统)的要求。依照上述标准，以大亚湾核电站周围环境污秽等级为四级来考核，再考虑到本地区未来污秽水平的变化和核电站设备本身应具有更高的可靠性(其安全可靠运行指标要高于一般的常规电站)，对核电站外绝缘爬电比距的选用，实际上应在标准规定的基础上留有适当的安全运行裕度，即要求核电站设备的外绝缘爬电比距不得低于3.1 cm/kV，实际应选择大于3.5 cm/kV。

　　根据现场设备爬电比距的实测值(见表1)，显然有多个设备的外绝缘爬电比距达不到基本要求值。实际上正是爬电比距小于3.1 cm/kV的设备在恶劣气象条件下污秽放电最为严重。

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