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电力部门面对 电网组件的挑战
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加拿大电力部门面对 电网组件的挑战

March 18, 2016 • Utility Practice & Experience, 最近文章汇总

污染是影响架空输电网络和架空配电网络最普遍而且常常是最严重的问题之一。然而, 对架空线路可靠性的挑战还源于一系列其它与污染无关的因素。其中的诸多风险因素中, 设计不合理、处理不当、起伏不定的天气、成群的野生动物以及人为破坏也对关键线路 组件的性能有不利影响。 FortisBC是加拿大西部卑诗省(British Columbia)天然气及电力公司,其管辖区 域相对原始,仅有孤立零星的工业,几乎没有自然污秽。然而, 像很多其它供电 商一样,该公司必须应对各种可能降低电网可靠性或影响电力供 应的问题。本文讨论了其中的某些问题以及他们是如 何解决这些问题的。
FortisBC向卑诗省南部大约160,000 个家庭和工业用户提供电力供应服 务。该公司的历史可以回溯到1897年, 运营着4500多公里架空配电系统,多 数是15 kV,以及接近1400公里输电 线路,主要是63 kV,还有较小范围的 132/138 kV,160 kV和230 kV。  
(左起)Leclair, Khalil-Pour和Williams 正在检查老化的绝缘子和熔断器的样品。 电网组件 加拿大电力部门面对 电网组件的挑战 Pic27

(左起)Leclair, Khalil-Pour和Williams 正在检查老化的绝缘子和熔断器的样品。

  Gary Williams是渥肯拿根湖(Lake Okanagan)周边区域的电网服务经理, 这里风景如画,丘陵起伏,森林茂密, 区内有几个小城镇。Gary Williams先 生解释说,因为FortisBC融发电、配 电和输电为一体,公司具有各种才能 的技术人员。这使他们能够处理范 围宽广的各种紧急事件。Williams先 生说,"即便如此,因为我们的很多线 路都具有战略性的意义,是否能进入 这些线路区取决于一年中的某个时 间段,所以我们抓住每一次机会在问 题发生之前先发制人,预先研究好对 策,而不是仅在断电事故发生时才做 出回应。”  

"因为我们的很多线 路都具有战略性意义, 是否能进入这些线路 区取决于一年中的 某个时间段,所以我们 抓住每一次机会在 问题发生之前先发 制人,预先研究好 对策,而不是仅在 断电事故发生时才 做出回应。"

 
230/138/13 kV Lee变电站是#74线路的起点,这里已经发现了可能因电晕引起的绝缘子老化。 电网组件 加拿大电力部门面对 电网组件的挑战 Pic31

230/138/13 kV Lee变电站是#74线路的起点,这里已经发现了可能因电晕引起的绝缘子老化。

   
端部金具上电晕的活动 (白色斑点),以及密封区域附近引起老化的证据。 电网组件 加拿大电力部门面对 电网组件的挑战 Pic41

端部金具上电晕的活动 (白色斑点),以及密封区域附近引起老化的证据。

              工程部经理Mike Leclair先生带领的 部门负责电网的状态评估,包括定期 检查线路和变电站设备。他评述,"正 如当前很多电力部门那样,我们的业 务主要集中在运行,没有内部研发部 门。而我们靠的是积极跟紧电力行业 最佳的实践团队,以便先行一步,识 别出可能将发生在我们线路上的问 题。”Leclair先生说,"我们以8年为周 期评定电网的状态,然后,在下一年 解决发现的问题。如果根据我们的标 准,问题从不紧急演变为极为紧急,我 们可能会在当年解决。"  
可供选择绝缘子设计的例子, 在没有均压(电晕)环时电场分布的结果。 电网组件 加拿大电力部门面对 电网组件的挑战 Pic51

可供选择绝缘子设计的例子, 在没有均压(电晕)环时电场分布的结果。

这种问题发展的一个例子是230 kV单 回路线路(#74线路)上已运行15年的 复合绝缘子发生了老化,该条线路约 35公里,从基隆拿市(Kelowna)的 Lee变电站向北到维农(Vernon)。输 配电线路工程工长Aram Khalil-Pour 认为,登杆评估和从这条线路上拆下 的样品揭示,一些没有配备电晕环的 绝缘子上,其端部金具附近出现微小 损伤区。 端部金具以及相邻伞裙上的电晕,一 般由局部的高电场引起,有可能使绝 缘子的护套和密封处发生老化,特别 是由复合材料制成的护套和密封。一 旦密封遭到此类损伤,水汽就可能渗 入内表面,引发故障机理,例如脆性 断裂。 Khalil-Pour先生说,“鉴于电晕活动 取决于海拔高度,我们从海拔400 m 和2000 m处的线路上拆下了受影 响的绝缘子样品。现在,我们将把这 些样品送到试验室进行试验。虽然 到目前为止,还没有发生任何断电或 运行的问题,我们仍然感到,这次检 查线路中发现了需要引起重视的问 题。”Khalil-Pour先生继续提到,最 近报道了一例发生在美国的故障,正 是这类电晕诱发的老化最终引起脆性 断裂和掉线,这一例子更强化了解决 这一问题的重要性。   为了收集更多的信息,Khalil-Pour先 生与几家大型绝缘子制造商联络,探 究在63 kV到高达500 kV的应用范围 内,业界对是否需要电晕环的意见。根 据收到的答复,他编制了一个表格,他 说,该表格将帮助指导FortisBC线路 上未来的绝缘设计方法。  
#72和#74线路(上图左边铁塔)分别 是230 kV和138 kV绝缘子, 其中有 一些不带电晕环。 电网组件 加拿大电力部门面对 电网组件的挑战 Pic61

#72和#74线路(上图左边铁塔)分别 是230 kV和138 kV绝缘子, 其中有 一些不带电晕环。

  Khalil-Pour先生说,“但是,接下来 马上要解决的问题是:目前的风险是 什么,在垂直和水平布置的复合绝缘 子上,我们是否需要改进电晕环。这一 工作要求计划安排战略线路停电,因 此,明确这一点是很重要的。” Williams先生说,在#74线路上采用何 种绝缘子的决策也代表性地体现了所 忧虑的其它电网问题。他指出,“每当 看到可能有此类需求时,我们便制定 投资计划。但是首先,我们必须对风 险进行论证,以获得投资的批准。在 这一阶段,我们需要依靠工程部提供 全面的调查。通过这种方法,将故障 进行内部分类,在任何需要的时候,为 未来的决策提供依据。”Williams先 生还提出,如果最终决定安装电晕环, 因为增加电晕环并不能逆转老化的问 题,所以必须检查待改进绝缘子的带 电端是否有老化的痕迹,特别是硅橡 胶绝缘子。  
由于周而复 始地遭遇水 汽渗入并伴 随着寒冷的 气温, 渥肯 拿根的瓷熔 断器已经发 生开裂。  电网组件 加拿大电力部门面对 电网组件的挑战 Pic71

由于周而复 始地遭遇水 汽渗入并伴 随着寒冷的 气温, 渥肯 拿根的瓷熔 断器已经发 生开裂。

  * 基于对业界意见的调查结果。 电网组件 加拿大电力部门面对 电网组件的挑战 Table11 * 基于对业界意见的调查结果。  

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