關于1000kV特高壓交流輸電線路耐張串均壓環設計探討

萬敏

（西南電力設計院，四川 成都 610000）

1 概述

圖1：均環壓神經網絡優化模型

在電力網絡建設當中，特高壓交流輸電線路是一個十分重要的部分，而絕緣子又是架空輸電線路的關鍵部件，因此在目前狀況下已經得到了較為廣泛的應用，其性能、質量的優劣將會對整條線路的運行狀況產生決定性的影響。但是在現實狀況中，仍然會經常出現一系列的問題，其中較為突出的一項便是絕緣子串電壓分布不均勻，這主要是由分布電容而引起的。目前狀況下，針對這一問題業內普遍認為如下方法最為有效：在高壓側絕緣子串上進行均壓環的設置，這樣一來，絕緣子與導線之間的分布電容就得到了一定程度的增加，能夠對絕緣字串的電壓分布起到較為有效的改善作用。然而，現在國際上并不存在均環壓布置的統一標準，而對于電力部門來說，他們往往在結合自身實際情況的基礎之上，并參考相關的經驗來進行均環壓設置。本文就對1000kV特高壓交流輸電線路耐張串均壓環進行一定程度的設計。

2 計算模型分析

一般情況下，在特高壓工程初步設計之中主要存在著兩種絕緣子串的布置方式，分別是一字形布置以及正方形布置，通過對這兩種絕緣子串的布置方式進行對比來看，兩者之間存在著一定程度上的差距。我們選取50片絕緣子，所選取的絕緣子型號為盤形懸式玻璃絕緣子FC300/195，其公稱直徑為320mm，公稱結構高度達到了195mm，而其泄漏距離則為485mm。

圖2：基于Levenberg-Marquardt法的BP網絡訓練結果與優化指標的對比

為了對計算的可靠性進行有效的提高，我們對相關的模型進行了一定程度的簡化處理，具體處理方法如下：①首先，為了排除干擾因素，我們做了一定的假設，假設所選的絕緣子表面清潔干燥，且外部的空氣濕度相對較低，同時，在計算的過程中，可以將沿面泄漏電流以及空間電流進行忽略。②其次，相間影響也會在一定程度上增加計算的復雜程度與難度，因此我們選擇性的對相間影響進行忽略，僅僅只對單相的絕緣子電場分布進行考慮；③對于絕緣子與桿塔之間的連接來說，我們選擇了掛板與掛環的連接方式，而與導線之間的連接則是采用了兩聯掛板和線夾，這樣一來，就可以對導線與桿塔以及絕緣子之間的相對位置進行有效的確定。除此之外，因為掛環與線夾金具結構難以對場域造成較大程度的影響，因此并不需要對其進行實際的描述。所以，為了降低計算的復雜程度已經難度，對這些金具進行了一定程度的簡化，主要簡化為圓柱體。④在計算模型之中，將導線用圓柱體進行模擬，圓柱體直徑為 30mm，8分裂導線的長度大約為絕緣子串長度的2倍，需要注意的是，要對圓柱體表面的光滑程度進行一定的保證，以此提高模擬的真實性。

表1：用于神經網絡訓練的均壓環參數組合以及優化指標

3 電壓分布計算結果

正方形布置的絕緣子串主要分為兩個部分，分別是上串與下串；而對于一字形布置的絕緣子串來說，它也分為兩組，分別是內串與外串。我們將相關的計算數據進行一定程度上的對比，得出以下結論：一字形布置絕緣子串與正方形布置絕緣子串之間既具有差異，也存在一定的相似性。無論是一字形布置絕緣子串還是正方形布置絕緣子串，其高壓端前幾片絕緣子都承擔了較高的電壓，因此很有必要采取有效的措施對高壓側的絕緣子串電壓承擔率進行一定程度的改善，不然的話，這些絕緣子很有可能因為承擔了過高的電壓而出現損壞的狀況，進而使得整個的絕緣子串都出現失效。對此，我們建立了相應的神經網絡模型，主要如圖1所示：

在上述的模型之中，輸入向量主要是均環壓的結構參數環徑和管徑以及位置參數的中心距，而輸出向量則為兩組電壓承擔率標準之和的100倍。我們將隱單元的餓數目設置為9，而對于輸出層的激活函數來說，則將之設置為雙曲函數。同時，對激活函數的特點進行有效的利用，在此基礎之上對輸入以及輸出指標進行一定程度的歸一化，使其在[-1，1]的區間之內。歸一化操作按照如下式子進行處理：

在上述式子當中，f（x）主要指的是輸入或者輸出指標；而fmax與fmin則分別對應了相關參數的最大值以及最小值。

下表顯示的主要是45組一字形有限元計算的樣本，這一樣本還未進行歸一化處理：

根據表 1，我們對 Levenberg-Marquardt法進行了有效的使用，并經過1000次訓練，得出結果，如圖2所示，所得結果的誤差為0.00529。

根據優化結果表明：當均環壓管徑r=112mm、環徑R=1156mm、中心距 h=910m時，優化目標能夠達到最小。

結語

本文主要針對1000kV特高壓交流輸電線路耐張串均壓環設計進行研究與分析。首先對計算模型進行了一定程度上的闡述，然后在此基礎之上對電壓分布結果進行了有效的分析，并進行了優化設計。希望我們的研究能夠為讀者提供參考并帶來幫助。

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