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    电力设备带电清洗的可行性分析

    发表日期:2015-08-18??? [0人阅读]

    我国电力设备污闪事故和火灾时有发生,在东北和华北地区就曾发生过多次大面积污闪,每次污闪都给我们造成了数亿甚至数十亿元的经济损失。据分析,污秽(垢)对电力设备的危害主要有以下几个原因

    (1)环境中的微尘沉积在外绝缘表面形成一层污秽物,污层中包含金属微粒、油、尘土和受潮能溶的盐、酸、碱类等物质,当遇到雾、露和毛毛雨等潮湿条件时,污秽层受潮,电导增大,绝缘性能下降;

    (2) 裸露的金属表面受空气中氧的作用,会生成一层氧化物,这些氧化物绝缘阻值较大,致使触点电阻上升,进而引起触点温度升高并加剧氧化,到了一定程度就容易产生跳火现象;

    (3) 设备附近因静电作用,使微尘极化甚至电离,吸附在带电体表面,极化微尘伸延到一定程度,就容易引起放电;

    (4) 触点受灰尘或它物污染造成电阻升高,焦耳热增大,严重时还会引起火灾。    目前电力系统中的输变电设备多安装在露天环境中,用户的配电设备也多没有采用全密封技术,这些暴露在外界环境中的电力设备在一定的条件下,聚集在上面的污垢就有引起事故的危险形成事故隐患,因此必须定期对它们进行清洗或清扫。

    变压器火灾事故

    传统清洗方式的劣势

    一、传统清洗(扫)方式的不足

    电力设备的检修方法可分为停电检修和带电检修。停电检修对更新,改造旧设备无疑是安全可行的,但是每次检修都采取停电操作的话,诸多问题就会暴露出来,如时间上难以安排、停电给供电部门和用电部门带来的经济损失等等都是一笔不小的经济帐,此外,在一些大都市,由于停电在社会上所造成的负面影响更是难以估计,面对这些问题,目前越来越多的进行带电检修,而带电清洗(扫)是带电检修设备的主要手段之一。带电清扫方法主要有如下三种:干清扫、气吹和水冲洗。然而,这三种方法都存在着明显的缺陷。

    二、 干清扫的缺点:对电力系统高压电力设备及线路进行带电抹、擦瓷瓶、变压器渗油、电器电柜等之清扫方式,称为干清扫。这种方法存在着以下缺点:

    (1)劳动强度大,操作难度高,效率低。特别是高压电器设备的清扫,需要投入大量的人力物力和时间。

    (2)清洗效果差。只能清除表面浮灰、部分盐份和金属粉尘,却无法清除静电附着物、油渍以及某些腐蚀设备的有害物质等等,对馈线端子排等较密集的结点或死角的污垢则无法清除。

    三、气吹清洁的局限性:这是一种用压缩空气吹扫电器开关柜、馈线端子排等以及用压缩空气将锯末等绝缘介质喷到被清洗物上,将污垢清除从而达到清扫目的的清扫方式。后者主要用于户外设备或线路上的绝缘子的清扫。其局限性表现在:

    (1)清扫效果差。由于操作不便以及喷洗设备的局限,造成大量死角无法清扫到,因此清扫不够彻底。此外,锯末作为一种清扫介质,靠的完全是机械冲力,对黏附力较大的油污则无法清除干净。

    (2)用锯末清扫的设备庞大,操作麻烦、难度高,清扫效率低,只适用于部分电压等级的户外绝缘清扫。

    (3)造成环境污染和人体危害。用压缩空气吹扫时,灰尘浮扬,造成环境污染,特别是在冶金、化工等企业存在的地域作业,有害粉尘的浮扬将会直接危害操作人员的身体健康。

    四、水冲洗的缺点:水冲洗是电力系统以水为介质对部分高压设备带电清洗的一种方法。这方法虽然在一定程度上可作为一种有效的防污手段,但无论是从电特性,还是从化学特性来看,水介质都不可能是一种理想的清洗介质。这种方法同样存在着一些难以克服的缺点:

    (1)应用范围窄。只适用于66KV-220KV电压等级的电力设备,对35KV及以下220KV以上电压等级的电力设备水冲洗难以进行,对电器开关柜、馈线端子排则不能使用水作为介质冲洗。

    (2)技术要求高,操作困难。为了避免在清洗时发生冲闪现象,用水冲洗必须满足如下条件:

    a. 被水冲洗外绝缘表面的盐密必须限制在一定的范围内,因此每次水冲洗前必须测盐密;(具体盐密临界值见表4)

    b. 对冲洗用水的电阻率有一定的要求;

    c. 冲洗时通常采用双枪跟踪冲洗法;

    d. 周围环境的湿度和风力必须满足一定的要求。

    4 带电水清洗临界盐密值
    爬电比距
    / (mm·kV-1)
    发电厂及变电站支柱绝缘子
    14. 8 -16 (普通型) 20 -31 (防污型)
    水电阻率
    / (Ω. cm)
    1 500 0. 3 000 0. 10 000 0. ≥5 000 1 500 3 000 10 000 ≥50 000
    临界盐密值
    (mg·cm -1)
    02 04 08 0. 12 0. 08 0. 12 0. 16 0.2
    爬电比距
    / (mm·kV -1)
    线路悬式绝缘子
    14. 8 -16 (普通型) 20 -31 (防污型)
    水电阻率
    / (Ω. cm)
    1 500 0. 3 000 0. 10 000 0. ≥5 000 1 500 10. 3 000 10 000 ≥50 000
    临界盐密值
    (mg·cm -1)
    05 07 12 0. 15 12 0. 15 0. 2 0. 22
                         

    另外,由于水的电阻率约为103Ω·㎝,用水做清洗介质时就必须保持相当长的水柱。电压等级越高,水柱要求越长。这就给实际操作带来了很大的困难。

    (3)设备和操作人员的安全难以得到充分的保障。电器设备上的污秽一经水湿润,其绝缘强度大幅度下降。因此,在实际操作时,难以完全避免冲闪和邻相闪络的发生,事实上水冲洗在应用过程中已经发生过多起人身及设备事故。

    (4)清洗效果不理想:从化学特性来看,用水来冲洗污垢,依靠的仅仅是水的机械冲击力将外绝缘的灰尘、金属粉尘等冲走,但对于粘附在设备上的油膜及氧化膜却无能为力。从冲洗工艺来看,必须保持相当高的水压以产生足够长的水柱,难免有冲洗死角,使冲洗不彻底,针对这种情况,目前国内已发展出一种全新的带电清洗方式,下面就对这种带电清洗方式作以介绍,并试述其在技术上的可行性及经济上的合理性。

    带电化学清洗剂清洗的可行性

    产品特性:目前电力系统中使用的供、变电设备大多是以空气作为外绝缘介质,如果没有外来污染物的影响,这些设备在空气中都可以安全运行,不会发生相间短路或对地短路现象。如果能找到一种清洗介质,其绝缘值和耐压值都比空气高得多,而且不同程度积污的绝缘子在表面被清洗剂湿润的条件下,外绝缘的电气强度不下降,那么,当用这种介质清洗在线运行的电气设备时,不会出现外绝缘击穿现象。围绕这一设想,近年来国外已经开发出相应的带电清洗产品,国内少数厂家通过引进国外技术也已经相应生产出具备以上性能的带电清洗产品,其中我公司生产的“HR-888系列机电配电设备清洗剂”,便是最具有代表性的一种。该产品经国家信息产业部五所中国赛宝实验室检测,HR-888系列机电配电设备清洗剂”具有以下特点:

    (1)根据GB507-86,其介电强度达到12KV/mm(或12000KV/m),不同程度积污的单片绝缘子在表面被清洗剂湿润的条件下,绝缘子的电气强度基本不下降,有些情况下反而略有提高,这就保证了220KV及以下电压等级带电绝缘清洗时电气设备的安全。

    (2)清洗剂液柱耐压及泄漏电流测量结果表明:当喷枪口与带电设备距离达到人身与设备最小安全距离时,沿清洗剂液柱的泄漏电流极小,属于安全范围内;另外,由于清洗剂的绝缘强度远比空气高,当喷枪与带电体间距为0.6m时,即使电压升高到200KV仍未导致闪络,因此清洗时不会降低周围空气的绝缘强度,从而保证了清洗过程中操作人员的安全。

    带电清洗在经济上的优势:

    (1)带电绝缘清洗同污闪造成的损失对比:前面曾提及我国北方发生过多次大面积污闪,每次污闪造成的经济损失都在数亿元以上,而用清洗剂带电绝缘清洗能有效地防止污闪的发生。同污闪造成的损失相比花费甚小。同保证安全不间断供电和安全用电所产生的社会效益相比,带电绝缘清洗所花的费用就更为微小。

    (2)带电绝缘清洗同停电清扫造成的直接经济损失比较:对电网而言有很大的经济效益,因为有一部分设备就是改变运行方式也不可能完全处于停电清洗状态,如果停电清洗,将会造成较大经济损失。工作电压越高,损失的电量就越多。实际停电作业时间虽然不长,但辅助工作较长,以4小时停电时间计算,110KV损失电量可能在10-20Kmh。220KV可达30-50万Kmh,按1Kmh电价0.5元计算,直接损失最高可达25-30万元,这是电网的直接损失。 由此引起的间接经济损失更大。按上述的情况计算,停电1H的间接损失,中等发达地区按20倍计算,发达地区(特区、沿海、高科技含量)的企业可达50倍以上,这是一个很可观的数字。通过发上的估计至少可发说明一点,停电清扫给供电部门造成的直接经济损失不少于采用带电绝缘清洗所需之费用。至于停电给用户带来的经济损失则更加难以估算。

    (3)、带电绝缘清洗同目前三种常用带电清扫方式比较:带电绝缘清洗虽然材料费贵一些,但大大提高了安全性和清洗的效果,同时也节省了大量的人工费,综合地考虑,带电绝缘清洗比三种常用地带电清扫方式在经济上更划算。目前电力系统中的输变电设备多安装在露天环境中,用户中的配电设备也多没有采用全密封技术,这些暴露在外界环境中的电力设备在一定的条件下,聚焦在其上的污秽(垢)就有引起事故的危险,因此必须定期对它们进行清扫或清洗。

    带电清洗作业现场

    从以上分析不难看出,带电绝缘清洗技术不仅在技术上是可行的,在经济上也是合理的,它有助于不间断安全供电和用电,有助于提高电力系统和用户双方的经济利益。带电绝缘清洗这门新兴技术不仅在理论上得到了论证,而且在实践上也得到了一再证实。我公司从事带电绝缘清洗多年以来,已经先后在广东、四川、福建、山西、贵州、河北和陕西等地区对其电力设备进行带电绝缘清洗,均获得了成功,给这些单位带来了可喜的经济效益和社会效益,受到用户的普遍欢迎。我们热切希望电力部门对这一新兴技术给予足够重视和支持,共同合作,使其在电力系统及国民经济各领域中得到推广,使用,为社会创造更大的经济效益和社会效益。

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