绝缘棒除雪套件的开发和应用

摘 要：针对高压绝缘棒用于清除积雪时，不仅效率低，且瓷裙间的积雪难以清除；而且由于绝缘棒的顶部是金属头，有直接损伤瓷瓶的危险，容易造成电力设备事故。因此开发了绝缘棒的除雪套件，用于快速清除瓷瓶积雪。

关键词：绝缘棒；除雪

Abstract: Aiming at the high voltage insulation rod used for snow removal, not only the efficiency is low, and the porcelain shed snow accumulation; and because the top of the insulating rod is a metal head, risk directly damaged porcelain, easy to cause the electric equipment accident. Therefore the development of a suite of snow in the insulating rod, used to quickly remove the porcelain snow.

Keywords: the insulation rod; snow removal

中图分类号：U216.41+2 文献标识码：A 文章编号：

0引言

冬季下雪时，雪花黏性较大，雪一旦大量堆积在高压配电设备的支持瓷瓶等部位，极易引起爬弧放电，造成污闪事故；积雪融化在开关、瓷瓶、母线上结成冰柱，容易引发接地故障，造成设备跳闸从而引发停电，覆冰灾害严重威胁着电力设施的安全运行。

1现状分析

变电运行人员在每年下雪时，必须对变电站设备进行特巡，一旦发现设备积雪情况严重，就需要进行清除，防止雪灾演变成冰灾。

摘自国家电网公司新闻：2006年3月17日河北廊坊市霸州地区突降大雪，雪片极大，且含水量丰富，并伴有5至6级大风，为历史同期罕见。积雪沿设备瓷瓶迎风面迅速堆积，短时快速积污，并上下贯通形成雪条，在零上5度左右温度下，积雪快速融化，造成6台设备发生外绝缘闪络,导致500千伏霸州变电站发生主变压器掉闸事故。

污秽是电力系统的主要灾害之一。

据统计，由于污秽而引起的绝缘子闪络事故目前在我国电网总事故中已经占居第二位，仅次于雷害事故，但污闪事故造成的损失却是雷害事故的10倍。

在冰雪融化过程中，水从杆塔上落到覆冰雪的绝缘子上，亦会引起闪络，其原因在于瓷裙产生分流，该绝缘子的耐受电压也大为降低；覆雪绝缘子的耐受操作过电压，低于覆冰绝缘子，其决定因素是：雪层厚度、含水量、沿绝缘子串雪的分布均匀性、雪的污秽程度。试验在500千伏绝缘子串上进行，覆雪绝缘子表面电阻的变化情况，如图1所示：

6片直径250毫米的绝缘子串，覆净雪及被盐污秽后（0.2毫克/平方厘米），其电阻的时间曲线。覆雪形状：厚50毫米；重1150克/单元；温度12℃，湿度85％

图1覆雪绝缘子表面电阻的变化曲线

雪的含水量在0～20％之间，试验中雪的含水量达到30％，雪的含水量越高，绝缘子的耐受电压越低。含水量为20％，耐受电压下降20％，但含水量继续增加时，耐受电压不再下降。耐受电压与雪湿度的曲线如图2所示：

1175毫米长棒式绝缘子的耐受电压与雪湿度的曲线。覆雪参数：厚60毫米；重1500-6000克/单元；20℃条件下，融化水的电导率12～25微西/厘米

图2 耐受电压与雪湿度的曲线

因此，在发现雪中的含水率偏高时，应尽早清除瓷瓶除雪。

在融冰或融雪时，形成水膜，特别容易发生闪络，且环境温度越高，水膜越厚，形成水流，闪络电压越低。表l给出了10kV绝缘子在不同的试验条件下的闪络电压。

表1

从表1数据可以看出．与清洁情况相比，冠雪后闪络电压下降了25％左右；雪半融化后闪络电压下降了50％左右；覆冰后下降了42.5％左右；当冰融化后有水膜，流水时闪络电压则降低了66％左右。由此可见，冰雪对绝缘子串的耐压值有很大的影响，冰比雪更严重，因为绝缘串接地导线之间首先产生紫色流柱放电，流柱放电产生热量使伞裙间冰棱及伞上冰层逐渐融化，在冰表面比雪表面容易形成一层连续水膜，使表面电导率增加，因而泄漏电流容易进入白弧放电阶段，自弧电流进一步增大，使冰层进一步融化，表面导电系数进一步增大当白弧跨接绝缘子串75％的长度时，即达到临界状态，随后自弧迅速短接绝缘子形成全面闪络。

由试验得出，在绝缘子覆冰量、冠雪量相同的条件下，气压越低，湿度越大，击穿电压越低，耐压强度越弱，因为气压越低，电子的平均自由行程越大，电离过程加强，气体的绝缘程度下降，而冰雪条件下绝缘子的闪络实质上是空气的击穿。

2008年1月中旬开始，湖州市出现持续大范围的雨雪天气，截至2月2日，湖州市区积雪已达32cm，为50年来最高记录，超过了1984年31cm的积雪深度。

大雪虽未对湖城生活生产用电造成很大影响，但对主电网安全稳定运行已造成严重威胁。由于暴雪来得突然，而且也没有专用的除雪工具，只能象以前一样，用绝缘棒进行清除，用绝缘棒的T型金属头除雪不仅速度慢、效率低，而且为防止金属头损伤瓷瓶而加倍小心作业，加速了人员的疲劳。

雪灾过后，未雨绸缪，为了在今后发生雪灾时，能够快速清除积雪。我莫蓉运维站提出改进意见——如何提高绝缘棒清除积雪的效率，表2列出了除雪效率低的因素。

表2

2改造方案

2.1改造方案需明确的关键问题

除雪套件，包括连接体、除雪头和翼形螺栓：

1. 结合绝缘棒，研究开发除雪套件。

2. 增加绝缘棒的除雪效率。

主要技术难点：

1. 除雪工具的材质选择，不能造成损伤瓷瓶及其他设备。

2. 绝缘棒金属头形状不一，除雪套件连接件必须具有通用性，绝缘棒如图2所示。

2.2改造方案分析与设计

1. 设备支持瓷瓶积雪情况分析，确定除雪头的形状，以达到高效除雪目的；

2. 设备支持瓷瓶材质情况分析，确定除雪头的材质，防止损伤瓷瓶；

经寻找，超市出售的车用雪铲，可方便地清除车顶的积雪，其前端是软性橡胶，不会损伤瓷瓶，如图3所示。

图2绝缘棒 图3 橡胶雪铲

经测量，绝缘棒的金属头直径最大处为1.5cm，长8cm，有效接触面积为12cm2，而雪铲的正面接触面达23.5×3.5 cm，有效接触面积达85.25 cm 2，提高了与雪的接触面积约7.1倍，有利于提高除雪效率。

绝缘棒的T型金属头只能深入瓷裙间约5厘米，而玻璃刮的侧面长度达10厘米，是绝缘棒金属头的2倍，有效清除瓷裙间的积雪。

3. 各电压等级绝缘棒的金属头情况分析，确定快速连接装置的方式，如图4所示：

图4除雪套件结构示意图

4. 根据实验的结果，分析比较，改进制作，不断完善。

3实施效果及应用前景

绝缘棒除雪套件，安装和拆卸时，不用借助工具，只需用手就可快速拆装；除雪头全包围设计，再从侧面紧固，经使用没有发现歪斜现象。2009年冬季，经湖州电力局220kV花城变使用，除雪效果极佳，使用对比图如图5所示。

图5 绝缘棒使用除雪套件前后的对比图

该绝缘棒除雪套件在实际使用中确实提高了近7倍的绝缘棒除雪效率、减轻了人员劳动强度、降低了瓷瓶损伤机率。可推广应用到其他需用绝缘棒清除户外瓷瓶积雪的变电站。

4注意事项

4.1使用时应戴好绝缘手套和穿好绝缘靴。

4.2选用电压等级合适而且合格的绝缘棒。

4.3绝缘棒的金属头应朝上，防止误碰瓷瓶。

4.4除雪时应从瓷瓶上端往下逐片清除。

4.5由于该工具借用了绝缘棒，为防止使用绝缘棒时电气设备上的高压电经过潮湿的绝缘棒表面形成泄漏电流通过人体导入大地，对人体产生伤害，故在使用中要尽量保持绝缘棒干燥，当发现绝缘棒表面潮湿时，必须擦干后再使用。

4.6绝缘棒使用后要擦干净，并放回安全工具柜。

5结论

该除雪套件，利用绝缘棒作为绝缘体，清除高压瓷瓶上的积雪，方便快捷，是绝缘棒功能的扩展，是有效地清除积雪的应急处理工具。

参考文献：

[1] JB/T 5895-91，污秽地区绝缘子使用导则．

[2] 苏刊.《绝缘子覆冰雪后的特性》[J].《国外动力事业》1983年第2期.宁夏电力试验研究所常兆麟译．

[3] 刘向东、林莘、徐建源.《冰雪条件下户外绝缘子绝缘性能的测试与研究》[J].沈阳工业大学学报，2002年2月第24卷第1期P26．

[4] 方东华.《绝缘棒改造为变电设备带电除冰工具的方法及注意事项》[J].中国高新技术企业，2010年第6期P117．

作者简介：

王涤（1975-），男，供职于湖州电力局检修公司变电运维工区，从事变电运行工作。

吴为龙（1975-），男，供职于湖州电力局检修公司变电运维工区，从事变电运行工作。