[00336191]酸性湿沉降区架空线路腐蚀性闪络风险评估与防治及工程应用

1、课题来源立项背景 本项目来源于国家电网公司科技项目《重工业污染区输电线路杆塔和接地网腐蚀防治技术研究与示范》（KG12K16004）,和湖南省电力公司科技项目《基于湖南特殊环境的输变电设备外绝缘状态评估及改善技术研究》（5216A513500R）、《RTV/PRTV涂料清洗技术研究》（2013-K）、《输电线路杆塔防腐技术研究及示范》（5116AA110005）。 2016年中国环境公报显示,我国酸雨、酸雾、酸雪等酸性湿沉降区域面积约69万平方千米,占国土面积的7.2%,总体为硫酸型。酸性湿沉降污染主要分布在长江以南-云贵高原以东地区,主要包括浙江、上海、江西、福建、湖南、广东、重庆、江苏和安徽等地区。酸性湿沉降不仅给生态环境造成不利影响,还给架空线路的安全运行带来巨大威胁。架空线路属于暴露型设施,其杆塔、金具、导地线、绝缘子等部件长期暴露在空气中运行,这些部件在遭遇酸性湿沉降后,一方面杆塔、金具、导地线、接地装置等金属部件逐渐被酸性物质腐蚀,另一方面,绝缘子表面受自然积污、酸性湿沉降、杆塔金具等腐蚀性产物随机沉降等多因素作用,绝缘性能急剧下降,极易发生闪络进而引发停电事件。 本项目研究的腐蚀性闪络指的是酸性湿沉降直接引起的绝缘子闪络,杆塔、金具、绝缘子铁帽钢脚等腐蚀引起的闪络,酸性湿沉降、腐蚀产物与原污秽层组合作用引起的闪络。目前我国电网防污闪设计的基础是干沉降污秽的测量值,酸性湿沉降污秽随机性强,难以及时跟踪,即使根据干沉降污秽设计的电网外绝缘符合要求,仍可能发生闪络事件。 据湖南电网统计数据显示,酸性湿沉降区电网外绝缘设备闪络和金属部件腐蚀概率分别是同污秽等级其他污秽类型区域的3倍和5倍。尽管国内外专家学者对外绝缘改善及线路防腐技术进行了大量研究,如采用间插布置、增加串长、更换为大爬距或外伞形绝缘子、改为V型、绝缘子复合化等技术手段或新产品,采用通用防腐涂料对铁塔及金具进行涂装等。但在酸性湿沉降区老旧线路应用中存在以下问题：①老旧线路“线-地”距离不足使绝缘子串长难以增加[1-5];②杆塔窗口有限难以新增挂点改为V型布置;③防污闪涂层劣化快复涂频次高;④通用防腐涂料在铁塔及金具上应用效果欠佳;⑤外绝缘闪络及腐蚀风险评估方法不全面;⑥重新建设花费高昂。 2、技术原理及性能指标 项目研究在原有线路杆塔结构不变情况下,采取一定技术措施达到增加线路外绝缘和防腐水平。项目提出的倒“T”型布置防闪络技术减少绝缘子表面干、湿沉降,无需更换挂点,改造费用低,填补了技术空白;防污涂层清洗剂对老旧涂层清洗后6小时憎水性恢复至HC2级,同比现有市售产品价格低廉;复合瓷绝缘子最低可提高闪络电压1.8倍污闪电压,填补了技术空白;硅土耐磨涂料柔性、耐磨性和高耐蚀性相平衡,克服了传统产品平衡性欠佳的问题;铝硅防腐涂料导电性、热稳定性优异,耐腐蚀性是镀锌钢的2倍,填补了技术空白;腐蚀性闪络评估模型基于湿沉降环境、污秽度及腐蚀等级对绝缘子闪络风险进行评估,填补了技术空白;外绝缘状态评价系统考虑了湿沉降环境、污秽度及腐蚀等因素影响,克服了传统技术未考虑酸性湿沉降等因素的问题 3、技术的创造性与先进性 （1）得到了酸性湿沉降的特点和规律,揭示了酸性湿沉降与绝缘子表面干沉降污秽的化学反应机制,提出了酸性湿沉降与雾水电导率的对应关系,掌握了不同湿沉降环境下染污绝缘子的闪络特性,提出减少绝缘子串表面沉降物的方法,*了倒“T”型绝缘子串,闪络电压可提高16.3%以上,攻克了老旧线路塔头受限和“线-地”距离不足的调爬难题。 （2）揭示了硅橡胶涂层老化和金属构件锈蚀与酸性湿沉降的关系,发明了老旧涂层憎水性恢复剂、劣化涂层剥离剂,研发了复合瓷绝缘子,研发了硅土耐磨涂料和铝硅防腐涂料,解决了酸性区硅橡胶涂层和金属构件老化、劣化治理难题。 （3）揭示了绝缘子电气强度与湿沉降环境、污秽度及腐蚀等级之间的关系,确定了酸性湿沉降环境腐蚀6等级划分判据,建立了酸性湿沉降区腐蚀性闪络风险评估模型并开发了外绝缘状态评价系统,评估准确率达99%以上。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性 相关技术应用已较为成熟,可用于复杂环境下电气外绝缘治理和新建工程外绝缘设计。 5、应用情况及存在的问题 成果已在国网公司、南方电网广东电网有限责任公司等单位应用。存在的问题和改进意见： （1）项目未开展长串型和多种悬垂-耐张组合的电气试验,下一步可在有条件的试验室继续此部分研究; （2）项目考虑的仅是平原地形杆塔的改造情况,未考虑丘陵、山地等高差较大区域左右档带来的力学平衡问题,下一步可开展全地形条件下倒T型绝缘子串的力学配合问题; （3）腐蚀是多因素交互作用,且缓慢的过程,要得到准确判断,需要长期和大量的数据积累,腐蚀安全评估需要根据新的数据不不断完善,推广应用到更多的行业。 6、历年获奖情况 项目曾获得2018年度中国电力建设科技进步二等奖（二等奖打分排序的第一个）。