高压架空线路、变电站污区分级与外绝缘选择标准

国家电网公司企业标准Q/GDW中华人民共和国国家电网公司 发 布2005-XX -XX 发布2005-XX-XX 实施高压架空线路、变电站污区分级与外绝缘选择标准 Pollution classification and external insulation selection For high voltage transmission line and substation（IEC 60815:2002 MOD）Q/GDW 1522006 8目 录前 言31范围32引用标准33定义和术语34污秽种类与环境类型45污秽度评估5附录 A9A.1 概述9A.2 测量污秽度的必要设备9A.3 测量等值盐密和灰密的污秽收集方法9A.4 等值盐密和灰密的确定10A.5 污秽的化学分析11附录 B （规范性附录） B类污秽的评估12B.1 概述12B.2 通过测量泄漏电流评估B类污秽的现场污秽度12B.3 如何评估B类污秽现场污秽度12附录 C （资料性附录） 污秽地区绝缘子积污状况调查表示例13附录 D （资料性附录） 爬电比距与统一爬电比距的对应关系15附录 E （资料性附录） 运行经验16E.1 污闪跳闸率是检验设备运行成功与否的主要标准16E.2 要重视长年不清扫线路和实施状态检修（或称以等值盐密指导清扫）线路的运行经验16E.3 要重视大环境污染的影响16E.4 要认真总结本地区复合绝缘使用的经验16E.5 要注意统计盘形瓷绝缘子的劣化率和玻璃绝缘子的自破率16高压架空线路、变电站污区分级与外绝缘选择标准前 言 1 范围本标准适用于额定电压3kV750kV三相交流电力系统中架空线路和变电站户外设备外绝缘。其中不包括避雷器和敞开式断路器的断口绝缘。本标准不涉及覆冰、覆雪及海拔对污秽绝缘子的影响。本部分的目的是：a) 表征自然环境的污湿特征和现场绝缘子的污秽度；b) 确定“参照”绝缘子及其所需爬电距离（包括线路绝缘子片数和站用绝缘子爬电比距）；2 引用标准GB 311.1-1997 高压输变电设备的绝缘配合neq IEC 60071-1:1993 GB/T2900.8-1995 电工名词术语 绝缘子（EQV IEC60471）GB/T4585-2004 交流系统用高压绝缘子的人工污秽试验（IDT IEC60507：1991）GB/T 7253 标称电压高于1000V架空线路绝缘子 交流瓷或玻璃绝缘子元件 盘形悬式绝缘子元件的特性 idt IEC 60305:1995 GB/T 16434-200* 污秽条件下高压绝缘子的选择和尺寸确定 第1部分：定义、信息和一般原则idt IEC 61245:1993 GB/T 16434-200* 污秽条件下高压绝缘子的选择和尺寸确定 第2部分：交流瓷和玻璃绝缘子idt IEC 61245:19933 定义和术语3.1 参照盘形绝缘子 reference cap and pin insulator使用来测量现场污秽严重程度的XP-70、XP-160普通盘形悬式绝缘子和XWP2-70、XWP2-160双伞型盘形悬式绝缘子。3.2 爬电距离（简称爬距） creepage distance沿绝缘子绝缘表面两端金具之间的最短距离或最短距离之和。注 1：水泥和任何其它非绝缘材料的表面不考虑为绝缘距离。3.3 统一爬电比距（简称统一比距） unified specific creepage distance（USCD）爬电距离与绝缘子两端最高运行电压(对于交流系统，为最高相电压)之比，mm/kV。3.4 附盐密度 （简称盐密）salt deposit density (SDD)人工污秽试验时涂覆于试品绝缘子绝缘表面（不包括金属部件和装配材料）的氯化钠总量与绝缘表面面积之比，表示为mg/cm2。3.5 等值附盐密度（简称等值盐密） equivalent salt deposit density (ESDD)电导率等同于溶解后现场绝缘子绝缘表面自然污秽水溶物的氯化钠总量与绝缘表面面积之比，表示为mg/cm2。3.6 不溶物密度（简称灰密） non soluble deposit density (NSDD)从绝缘子试品绝缘表面获得的非水溶性物质总量与绝缘表面面积之比，表示为mg/cm2。3.7 现场污秽度 site pollution severity (SPS)在参照绝缘子经连续3年至5年积污获得的等值盐密和灰密的最大值，污秽取样须在积污季节后期进行。3.8 现场污秽度分级 site pollution severity class从很轻污秽到很重污秽，按现场污秽度分为若干等级。3.9 带电系数K1 energy coefficient K1同型号绝缘子，同期带电与不带电所测等值盐密（及灰密）之比。4 污秽种类与环境类型4.1 污秽种类绝缘子表面的自然污秽物有两类： A类：含有不溶物的固体污秽物附着于绝缘表面，当受潮时污秽物导电。该类污秽物可通过测量等值盐密和灰密来表征其特性。 B类：液体电解质附着于绝缘表面，多含有少量不溶物。该类污秽物可通过测量导电率或泄漏电流来表征其特性，也可通过测量等值盐密和灰密来表征其特性。4.1.1 A类污秽A类污秽普遍存在于内陆、沙漠或工业污染区；沿海地区绝缘子表面形成的盐污层，在露、雾或毛毛雨的作用下，也可视为A类污秽。A类污秽含受潮时形成导电层的可溶污秽物和吸入水分的不溶物。 可溶污秽物分为高可溶性盐（如快速溶解于水中的盐）和低可溶性盐（如很难溶解的盐）。 不溶物如尘土、沙、粘土、油等。注： 盐的可溶性对污秽耐受电压的影响本标准有所考虑，但不溶物种类对污秽耐受电压的影响未予考虑。4.1.2 B类污秽B类污秽主要存在于沿海地区，海风携带盐雾直接沉降在绝缘表面上；通常化工企业排放的化学薄雾以及大气严重污染带来的酸雨和脏雾也可列为此类。4.2 环境类型本标准将环境分为4类，下面描述了它们的典型污秽特性。实际上，多数污秽环境由一种及以上典型环境组成。 沙漠型广阔的沙土和长期干旱的地区，污秽层通常含有缓慢溶解的盐，具有较高的灰密（A类）。风力是绝缘子染污的主要因素，雨季少量降雨和“沙尘暴”可导致其自然清洗，但效果有限。当绝缘子表面凝露时，可能引起绝缘子闪络。 沿海型沿海岸最具代表性，但有时，影响可远至海岸10 km20km。绝缘子表面污秽层由高可溶性的速溶盐组成，灰密很低，通常在高电导率雾作用下迅速形成污秽层（B类）。通过风力作用（A类），也可形成长时期积污过程。由于污秽物主要由高可溶性的速溶盐组成，且附着力不强，自然清洗效果好。 工业型靠近工业污染源，污秽层可能含有导电的微粒如煤、金属粒子，或易溶于水的气体如NOx, SOx (B类)，或低可溶性污秽物如水泥、石膏（A类）。污秽层可能灰密较大(A类)，自然清洗效果取决于绝缘子类型。 农业型位于远离城市与工业污染的农业耕作区，污秽源是土壤及农用喷洒物(B类)。绝缘子表面污秽层可能含有高溶性盐也可能含有低溶性盐（如化肥、农药、鸟粪、土壤中的盐份），通常灰密很大(A类)。自然清洗效果同样取决于绝缘子类型。4.3 污秽度分级现场污秽度通常用等值盐密和灰密表示；对于B类污秽，也可用现场等值盐度即人工污秽盐雾法试验时的盐度值表示。绝缘子自然污秽的污秽度通常用等值盐密和灰密表示；对于B类污秽，也可用绝缘子表面电导率表示。人工污秽试验时绝缘子表面污秽度用盐密和灰密表示(固体层法)；也可用等值盐度表示（盐雾法）。5 污秽度评估5.1 现场污秽度的测量现场污秽度按本标准规定的方法，在参照绝缘子经连续3年至5年积污后测量其表面等值盐密和灰密，污秽取样时间应选择在年积污期结束时进行。如果测量其他型号绝缘子的现场污秽度，应将现场污秽度作必要的修正。现场污秽度通常在运行的带电参照绝缘子上测量，也可在悬挂于运行绝缘子串附近的不带电绝缘子上测量。带电测量值与不带电测量值之比（即带电系数K1）为1.11.3。 K1要根据各地实测结果而定。注 1：即使等值盐密和灰密不是同时出现，现场污秽度仍取其最大值的组合。注 2：测量期间有降水时，等值盐密和灰密的最大值可以根据以预期降雨频度的对数为函数的积污密度曲线进行估算。注 3：当有足够有效数据时，最大值可以由统计值（如1%、2%、5%）代替。5.2 现场污秽度评估方法现场污秽度的评估可以根据置信度值递减按以下顺序进行：1） 邻近线路和变电站绝缘子的运行经验与污秽测量资料（见附录G）；2） 现场测量等值盐密和灰密；3） 按气候和环境条件模拟计算污秽水平（见 CIGRE 158）；4） 根据典型环境的污湿特征（见表1）预测现场污秽度。运行经验主要依据已有运行绝缘子的污闪跳闸率和事故记录、地理和气象特点、采用的防污闪措施等情况而定。现场测量采用的方法有： 等值盐密和灰密和等值盐度； 不同长度绝缘子串的闪络次数； 试品绝缘子的表面泄漏电流。上述方法的准确性取决于测量的频度，更多次数的测量可提高准确性。后两种方法可以直接用于确定站用绝缘子的最小爬电比距和线路绝缘子的片数及造型，但不便于用于污区分级。测量周期应至少为3年，根据积污的饱和趋势可延长至5年或更长。5.3 现场污秽度等级从标准化考虑，现场污秽度从很轻到很重分为5个等级： a 很轻污秽b 轻污秽c 中等污秽d 重e 非常重注 1：该字母等级与原标准中的数字不一一对应。注 2：选择绝缘子时，需考虑现场污秽度的具体数值。图1和图2分别给出了普通盘形和双伞型悬式绝缘子与每一现场污秽度等级相对应的等值盐密/灰密值的范围，该值是根据现场测量、经验和污秽试验确定的，是3年至5年积污的测量结果。对2种伞型的盘形绝缘子分别绘图，是因为在相同染污环境下，它们测得不同的现场污秽度，一般双伞型绝缘子比普通绝缘子积污少。但在快速积污如海洋暴风和台风时或在长期积污而很少自然清洗如长期无降雨时，二者可能出现相反的积污趋势。图1和图2中数值是基于我国电网参照绝缘子表面自然积污实测结果和IEC60815“第2部分”规定的各级污区所用统一爬电比距并计及自然污秽与人工污秽的差别计算而得，而不是简单由人工污秽试验所得。现场污秽度从一级变到另一级不表明突变。图1 普通盘形绝缘子现场污秽度与等值盐密/灰密的关系图2 双伞型盘形绝缘子现场污秽度与等值盐密/灰密的关系变电站的现场污秽度，同样由盘形绝缘子的等值盐密和灰密来确定。表1 典型环境污湿特征与相应现场污秽度评估示例示例典型环境的描述现场污秽度分级污秽类型E1很少人类活动，植被覆盖好，且：距海、沙漠或开阔干地50km，距大中城市30km50km，距上述污染源更短距离内，但污染源不在积污期主导风上。a很轻AAAE2人口密度500-1000人/km2的农业耕作区，且：距海、沙漠或开阔干地10km50km，距大中城市15 km50km，重要交通干线沿线1km内。距上述污染源更短距离内，但污染源不在积污期主导风上。工业废气排放强度小于1000万标m3/km2。积污期干旱少雾少凝露的内陆盐碱(含盐量小于0.3%)地区。b轻AAAAAAAE3人口密度1000-10000人/km2的农业耕作区，且：距海、沙漠或开阔干地3 km10km，距大中城市15km20km， 重要交通干线沿线0.5km及一般交通线0.1km内。距上述污染源更短距离内，但污染源不在积污期主导风上。包括乡镇工业在内工业废气排放强度不大于1000-3000万标m3/km2。退海轻盐碱和内陆中等盐碱（含盐量0.3-0.6%）地区。c中AAAAAAAE4距上述E3污染源更远(距离在“b”的范围内)，但： 在长时间(几星期或几月)干旱无雨后，常常发生雾或毛毛雨， 积污期后期可能出现持续大雾或融冰雪的E3类地区， 灰密在510倍的等值盐密以上的地区。c中A/BBAE5人口密度大于10000人/km2的居民区和交通枢纽，距海、沙漠或开阔干地3km内，距独立化工及燃煤工业源0.5-2km b1km内，乡镇工业密集区及重要交通干线0.2km，重盐碱（含盐量0.6-1.0%）地区。d重AA/BA/BA/BAE6距比E5上述污染源更长的距离(与“c”区对应的距离)，但： 在长时间(几星期或几月)干旱无雨后，常常发生雾或毛毛雨， 积污期后期可能出现持续大雾或融冰雪的E5类地区， 灰密在510倍的等值盐密以上的地区。d重A/BBAE7沿海1km和含盐量大于1.0%的盐土、沙漠地区，在化工、燃煤工业源区内及距此类独立工业源0.5km，距污染源的距离等同于“d”区，且： 直接受到海水喷溅或浓盐雾， 同时受到工业排放物如高电导废气、水泥等污染和水汽湿润。e很重A/BA/BBA/B：大风和台风影响可能使50km以外的更远距离处测得很高的等值盐密值。：在当前大气环境条件下，我国中东部地区电网不宜设“很轻”污秽区。：取决于沿海的地形和风力。表1给出了各级污区与相应典型环境污湿特征的描述。当新建工程所在地区没有运行线路和变电站时，可根据表1中例E1到例E7描述的污湿特征预测现场污秽度。5.4 现场污秽度与统一爬电比距各级污区绝缘子，包括变电设备的绝缘子，其统一爬电比距按图3选择。线路绝缘子的片数按表2选择。处于d级和e级的变电设备绝缘子，可以通过涂覆RTV来对绝缘配置的要求；对于新建工程的变电设备，当制造商难以提供更大爬距的绝缘子时，可以把低一级爬距的绝缘子涂覆RTV作为有效设计。图3 统一爬电比距和现场污秽度的相互关系表2 额定电压11010