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電力設備帶電清洗的可行性分析

發表日期:2015-08-18??? [0人閱讀]

我國電力設備污閃事故和火災時有發生,在東北和華北地區就曾發生過多次大面積污閃,每次污閃都給我們造成了數億甚至數十億元的經濟損失。據分析,污穢(垢)對電力設備的危害主要有以下幾個原因

(1)環境中的微塵沉積在外絕緣表面形成一層污穢物,污層中包含金屬微粒、油、塵土和受潮能溶的鹽、酸、堿類等物質,當遇到霧、露和毛毛雨等潮濕條件時,污穢層受潮,電導增大,絕緣性能下降;

(2) 裸露的金屬表面受空氣中氧的作用,會生成一層氧化物,這些氧化物絕緣阻值較大,致使觸點電阻上升,進而引起觸點溫度升高并加劇氧化,到了一定程度就容易產生跳火現象;

(3) 設備附近因靜電作用,使微塵極化甚至電離,吸附在帶電體表面,極化微塵伸延到一定程度,就容易引起放電;

(4) 觸點受灰塵或它物污染造成電阻升高,焦耳熱增大,嚴重時還會引起火災。    目前電力系統中的輸變電設備多安裝在露天環境中,用戶的配電設備也多沒有采用全密封技術,這些暴露在外界環境中的電力設備在一定的條件下,聚集在上面的污垢就有引起事故的危險形成事故隱患,因此必須定期對它們進行清洗或清掃。

變壓器火災事故

傳統清洗方式的劣勢

一、傳統清洗(掃)方式的不足

電力設備的檢修方法可分為停電檢修和帶電檢修。停電檢修對更新,改造舊設備無疑是安全可行的,但是每次檢修都采取停電操作的話,諸多問題就會暴露出來,如時間上難以安排、停電給供電部門和用電部門帶來的經濟損失等等都是一筆不小的經濟帳,此外,在一些大都市,由于停電在社會上所造成的負面影響更是難以估計,面對這些問題,目前越來越多的進行帶電檢修,而帶電清洗(掃)是帶電檢修設備的主要手段之一。帶電清掃方法主要有如下三種:干清掃、氣吹和水沖洗。然而,這三種方法都存在著明顯的缺陷。

二、 干清掃的缺點:對電力系統高壓電力設備及線路進行帶電抹、擦瓷瓶、變壓器滲油、電器電柜等之清掃方式,稱為干清掃。這種方法存在著以下缺點:

(1)勞動強度大,操作難度高,效率低。特別是高壓電器設備的清掃,需要投入大量的人力物力和時間。

(2)清洗效果差。只能清除表面浮灰、部分鹽份和金屬粉塵,卻無法清除靜電附著物、油漬以及某些腐蝕設備的有害物質等等,對饋線端子排等較密集的結點或死角的污垢則無法清除。

三、氣吹清潔的局限性:這是一種用壓縮空氣吹掃電器開關柜、饋線端子排等以及用壓縮空氣將鋸末等絕緣介質噴到被清洗物上,將污垢清除從而達到清掃目的的清掃方式。后者主要用于戶外設備或線路上的絕緣子的清掃。其局限性表現在:

(1)清掃效果差。由于操作不便以及噴洗設備的局限,造成大量死角無法清掃到,因此清掃不夠徹底。此外,鋸末作為一種清掃介質,靠的完全是機械沖力,對黏附力較大的油污則無法清除干凈。

(2)用鋸末清掃的設備龐大,操作麻煩、難度高,清掃效率低,只適用于部分電壓等級的戶外絕緣清掃。

(3)造成環境污染和人體危害。用壓縮空氣吹掃時,灰塵浮揚,造成環境污染,特別是在冶金、化工等企業存在的地域作業,有害粉塵的浮揚將會直接危害操作人員的身體健康。

四、水沖洗的缺點:水沖洗是電力系統以水為介質對部分高壓設備帶電清洗的一種方法。這方法雖然在一定程度上可作為一種有效的防污手段,但無論是從電特性,還是從化學特性來看,水介質都不可能是一種理想的清洗介質。這種方法同樣存在著一些難以克服的缺點:

(1)應用范圍窄。只適用于66KV-220KV電壓等級的電力設備,對35KV及以下220KV以上電壓等級的電力設備水沖洗難以進行,對電器開關柜、饋線端子排則不能使用水作為介質沖洗。

(2)技術要求高,操作困難。為了避免在清洗時發生沖閃現象,用水沖洗必須滿足如下條件:

a. 被水沖洗外絕緣表面的鹽密必須限制在一定的范圍內,因此每次水沖洗前必須測鹽密;(具體鹽密臨界值見表4)

b. 對沖洗用水的電阻率有一定的要求;

c. 沖洗時通常采用雙槍跟蹤沖洗法;

d. 周圍環境的濕度和風力必須滿足一定的要求。

4 帶電水清洗臨界鹽密值
爬電比距
/ (mm·kV-1)
發電廠及變電站支柱絕緣子
14. 8 -16 (普通型) 20 -31 (防污型)
水電阻率
/ (Ω. cm)
1 500 0. 3 000 0. 10 000 0. ≥5 000 1 500 3 000 10 000 ≥50 000
臨界鹽密值
(mg·cm -1)
02 04 08 0. 12 0. 08 0. 12 0. 16 0.2
爬電比距
/ (mm·kV -1)
線路懸式絕緣子
14. 8 -16 (普通型) 20 -31 (防污型)
水電阻率
/ (Ω. cm)
1 500 0. 3 000 0. 10 000 0. ≥5 000 1 500 10. 3 000 10 000 ≥50 000
臨界鹽密值
(mg·cm -1)
05 07 12 0. 15 12 0. 15 0. 2 0. 22
                     

另外,由于水的電阻率約為103Ω·㎝,用水做清洗介質時就必須保持相當長的水柱。電壓等級越高,水柱要求越長。這就給實際操作帶來了很大的困難。

(3)設備和操作人員的安全難以得到充分的保障。電器設備上的污穢一經水濕潤,其絕緣強度大幅度下降。因此,在實際操作時,難以完全避免沖閃和鄰相閃絡的發生,事實上水沖洗在應用過程中已經發生過多起人身及設備事故。

(4)清洗效果不理想:從化學特性來看,用水來沖洗污垢,依靠的僅僅是水的機械沖擊力將外絕緣的灰塵、金屬粉塵等沖走,但對于粘附在設備上的油膜及氧化膜卻無能為力。從沖洗工藝來看,必須保持相當高的水壓以產生足夠長的水柱,難免有沖洗死角,使沖洗不徹底,針對這種情況,目前國內已發展出一種全新的帶電清洗方式,下面就對這種帶電清洗方式作以介紹,并試述其在技術上的可行性及經濟上的合理性。

帶電化學清洗劑清洗的可行性

產品特性:目前電力系統中使用的供、變電設備大多是以空氣作為外絕緣介質,如果沒有外來污染物的影響,這些設備在空氣中都可以安全運行,不會發生相間短路或對地短路現象。如果能找到一種清洗介質,其絕緣值和耐壓值都比空氣高得多,而且不同程度積污的絕緣子在表面被清洗劑濕潤的條件下,外絕緣的電氣強度不下降,那么,當用這種介質清洗在線運行的電氣設備時,不會出現外絕緣擊穿現象。圍繞這一設想,近年來國外已經開發出相應的帶電清洗產品,國內少數廠家通過引進國外技術也已經相應生產出具備以上性能的帶電清洗產品,其中我公司生產的“HR-888系列機電配電設備清洗劑”,便是最具有代表性的一種。該產品經國家信息產業部五所中國賽寶實驗室檢測,HR-888系列機電配電設備清洗劑”具有以下特點:

(1)根據GB507-86,其介電強度達到12KV/mm(或12000KV/m),不同程度積污的單片絕緣子在表面被清洗劑濕潤的條件下,絕緣子的電氣強度基本不下降,有些情況下反而略有提高,這就保證了220KV及以下電壓等級帶電絕緣清洗時電氣設備的安全。

(2)清洗劑液柱耐壓及泄漏電流測量結果表明:當噴槍口與帶電設備距離達到人身與設備最小安全距離時,沿清洗劑液柱的泄漏電流極小,屬于安全范圍內;另外,由于清洗劑的絕緣強度遠比空氣高,當噴槍與帶電體間距為0.6m時,即使電壓升高到200KV仍未導致閃絡,因此清洗時不會降低周圍空氣的絕緣強度,從而保證了清洗過程中操作人員的安全。

帶電清洗在經濟上的優勢:

(1)帶電絕緣清洗同污閃造成的損失對比:前面曾提及我國北方發生過多次大面積污閃,每次污閃造成的經濟損失都在數億元以上,而用清洗劑帶電絕緣清洗能有效地防止污閃的發生。同污閃造成的損失相比花費甚小。同保證安全不間斷供電和安全用電所產生的社會效益相比,帶電絕緣清洗所花的費用就更為微小。

(2)帶電絕緣清洗同停電清掃造成的直接經濟損失比較:對電網而言有很大的經濟效益,因為有一部分設備就是改變運行方式也不可能完全處于停電清洗狀態,如果停電清洗,將會造成較大經濟損失。工作電壓越高,損失的電量就越多。實際停電作業時間雖然不長,但輔助工作較長,以4小時停電時間計算,110KV損失電量可能在10-20Kmh。220KV可達30-50萬Kmh,按1Kmh電價0.5元計算,直接損失最高可達25-30萬元,這是電網的直接損失。 由此引起的間接經濟損失更大。按上述的情況計算,停電1H的間接損失,中等發達地區按20倍計算,發達地區(特區、沿海、高科技含量)的企業可達50倍以上,這是一個很可觀的數字。通過發上的估計至少可發說明一點,停電清掃給供電部門造成的直接經濟損失不少于采用帶電絕緣清洗所需之費用。至于停電給用戶帶來的經濟損失則更加難以估算。

(3)、帶電絕緣清洗同目前三種常用帶電清掃方式比較:帶電絕緣清洗雖然材料費貴一些,但大大提高了安全性和清洗的效果,同時也節省了大量的人工費,綜合地考慮,帶電絕緣清洗比三種常用地帶電清掃方式在經濟上更劃算。目前電力系統中的輸變電設備多安裝在露天環境中,用戶中的配電設備也多沒有采用全密封技術,這些暴露在外界環境中的電力設備在一定的條件下,聚焦在其上的污穢(垢)就有引起事故的危險,因此必須定期對它們進行清掃或清洗。

帶電清洗作業現場

從以上分析不難看出,帶電絕緣清洗技術不僅在技術上是可行的,在經濟上也是合理的,它有助于不間斷安全供電和用電,有助于提高電力系統和用戶雙方的經濟利益。帶電絕緣清洗這門新興技術不僅在理論上得到了論證,而且在實踐上也得到了一再證實。我公司從事帶電絕緣清洗多年以來,已經先后在廣東、四川、福建、山西、貴州、河北和陜西等地區對其電力設備進行帶電絕緣清洗,均獲得了成功,給這些單位帶來了可喜的經濟效益和社會效益,受到用戶的普遍歡迎。我們熱切希望電力部門對這一新興技術給予足夠重視和支持,共同合作,使其在電力系統及國民經濟各領域中得到推廣,使用,為社會創造更大的經濟效益和社會效益。

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