關于輸電線路絕緣配合設計方法的探討

南通市海安縣供電公司 吳厚寬

關于輸電線路絕緣配合設計方法的探討

南通市海安縣供電公司 吳厚寬

輸電線路的絕緣配合能夠有效的提高線路的防雷水平。本文主要對輸電線路絕緣配合設計的方法進行探討，首先對絕緣配合的設計原則進行了介紹，其次分析了絕緣配合的設計流程，最后從電氣間隙、爬電距離和固體絕緣三個方面對絕緣配合設計的方法進行了研究。輸電線路的絕緣配合的設計對提高輸電線路的安全運行具有重要的意義。

絕緣配合；設計流程；電氣間隙；爬電距離

絕緣配合是提高輸電線路以及輸電設備防雷水平經(jīng)濟而有效的方法。絕緣配合時從多個方面對輸電線路的防雷水平進行評估，包括采用防雷措施的費用，防雷設備日常維護的費用，設備絕緣損壞所造成的損失。通過合理的選擇絕緣水平，使得上述方面的花費的費用最小。在電力系統(tǒng)中，不同的電氣設備的絕緣水平有差異，因而對電壓的耐受能力也不同，為此需要對電網(wǎng)輸電線路中不同設備的絕緣水平進行測定。在實際操作中可以采用耐壓試驗來確定電網(wǎng)輸電線路中不同設備的絕緣水平，測試的主要方式是用1min的工頻進行測定，根據(jù)測定結果來確定設備的絕緣性能。通過對輸電線路的絕緣配合設計可以降低設備的建設和維護費用，減少絕緣故障所造成的損失，因此對輸電線路絕緣配合的設計方法進行研究具有重要的現(xiàn)實意義。

1 絕緣配合設計原則

輸電線路的絕緣水平需要同時考慮設備的防雷和防污能力。電網(wǎng)輸電線路規(guī)程對輸電線路的防雷水平進行了規(guī)定，要求耐雷能力要大于或者等于常規(guī)線路的最高要求，并且要控制雷擊跳閘的概率。電網(wǎng)輸電線路規(guī)程對輸電線路的耐雷水平規(guī)定如下：

（1）對處于中平原地區(qū)的輸電線路，當電壓等級為220KV時，其耐雷水平的數(shù)值范圍為110-76KA，同時，遭受雷擊而跳閘的概率以0.25次/(km·a)為標準，最優(yōu)值可以選取0.315次/(km·a)。

（2）對處于中平原地區(qū)的輸電線路，當電壓等級為110KV時，其耐雷水平的數(shù)值范圍為41-63KA，同時，遭受雷擊而跳閘的概率以0.83次/(km·a)為標準，最優(yōu)值可以選取0.525次/(km·a)。

由此可見耐雷水平和遭受雷擊的跳閘概率是設備絕緣設計需要滿足的兩個方面，可以通過同塔回線配合的方式實現(xiàn)。

2 絕緣配合的設計流程

根據(jù)絕緣配合的設計原則來對電網(wǎng)輸電線路的絕緣配合進行設計，主要分為以下幾個步驟，具體如下：

（1）通過對已有線路的查找和分析，得到計算參數(shù)。計算參數(shù)包括設備的物理性質(zhì)參數(shù)，如鐵塔的高度、地面的電阻，還包括當?shù)氐沫h(huán)境參數(shù)，如落雷的概率和密度。

（2）針對輸電線路參數(shù)的不同進行路段劃分。對設計電路不能為了簡單而采取一種絕緣配合的設計方式，應該根據(jù)輸電線路物性參數(shù)的不同進行細致的劃分，針對不同的路段，選擇不同的絕緣方式。同時，劃分的路段也不是越多越好，因為劃分過多會降低方案的適用性。

（3）根據(jù)防污和耐雷要求對線路的絕緣水平進行初設。線路的絕緣水平包括了低壓線路的絕緣水平和高壓線路的絕緣水平。一般是先確定低壓線路的絕緣水平，高壓線路的絕緣水平通過不斷遞加來達到絕緣要求。

（4）避雷線的安裝。避雷線的安裝需對避雷線的保護角進行設置，具體步驟為：初設，主要參考規(guī)程規(guī)定值；確定保護角，保護角的確定方法為遞減的方法；側向避雷針的設置，側向避雷針裝設的位置為最外側導線的橫擔端側，其主要目的是增強防繞擊的性能。

3 輸電線路的絕緣配合設計

上文對絕緣配合設計的原則和流程進行了介紹，絕緣配合設計最主要參照的是周圍的環(huán)境因素，也可以說環(huán)境因素是影響絕緣配合設計的最主要的因素。本文主要從三個方面對絕緣配合設計的內(nèi)容進行分析和研究，即絕緣配合中電氣間隙的選擇、絕緣配合中爬電距離的設置以及固體絕緣結構的設計。這三個方面中，絕緣配合中的電氣間隙的選擇是保證不放電的最小的間隙，其它的間隙值都要比它大；絕緣配合中的爬電距離的設置是防止絕緣材料表面發(fā)生爬電的最小的距離；而絕緣材料的設計要保證有足夠的絕緣性能，保證材料的穿透距離，防止擊穿。

（1）絕緣配合中的電氣間隙的選擇。最小不放電的電氣間隙主要是保證電氣間隙在兩種情況下不被擊穿，情況一是輸電線路中存在過電壓的情況，因為當過電壓產(chǎn)生的瞬間，電氣間隙兩端的電壓值會突然增大，此時如果電氣間隙兩端的距離沒有足夠大的話，很容易被電流擊穿；情況二是當輸電線路的負載處于峰值時，此時輸電線路中的電壓也處于最高水平，此時電氣間隙如果距離不夠大的話，同樣很容易被擊穿。GB/T 16935.1-1997中給出了不同輸電線路絕緣配合時電氣間隙的推薦值，但是在實際選取時還應該考慮其它方面的因素：比如輸電線路附近電場的形式，是屬于均勻的還是不均勻的；當?shù)氐牡乩憝h(huán)境，其中海拔高度是一個重要的影響因素，對于處于較高海拔的輸電線路，比如2000米以上的距離則應考慮修正系數(shù)。

（2）絕緣配合中的爬電距離的設置。當輸電線路在工作電壓時，設置的爬電距離應保證在存在一定的污染物時不會產(chǎn)生擊穿的現(xiàn)象。爬電距離的尺寸以輸電線路長期的工作電壓的有效值為準，因為對于瞬態(tài)的過電壓現(xiàn)象對爬電距離沒有影響，所以可以不予考慮。GB/T 16935.1-1997中同樣給出了爬電距離的推薦值，但是同樣在實際選取時需要考慮其它方面的因素：首要影響的因素就是周圍環(huán)境的污染，環(huán)境的污染等級對爬電距離具有直接的影響；其次是絕緣材料的結構設置等。

（3）絕緣配合中固體絕緣的結構的設計。絕緣設計不僅包括基本絕緣還應該包括附加的絕緣和加強絕緣。在固體絕緣使用期間主要受兩種因素的影響，一是輸電線路本身會產(chǎn)生熱量，會對絕緣的壽命造成不利影響，二是環(huán)境因素的影響。

4 總結

絕緣配合是提高輸電線路以及輸電設備防雷水平經(jīng)濟而有效的方法，本文主要對輸電線路絕緣配合的設計方法進行了研究。主要得出以下結論：耐雷水平和遭受雷擊的跳閘概率是設備絕緣設計需要滿足的兩個方面；絕緣配合的設計流程可以分為線路查找分析、路段劃分、絕緣水平初設、避雷線的安裝四個方面；從電氣間隙、爬電距離和固體絕緣三個方面對絕緣配合設計的方法進行了研究。本文所做研究對輸電線路絕緣配合設計方法的研究具有重要的知道意義。

[1]周沛洪,呂金壯,戴敏,婁穎,何慧雯．±800kV特高壓直流線路緩波前過電壓和絕緣配合[J]．高電壓技術,2009(07)．

[2]韓永霞,李立浧,陳輝祥,張勁松,盧毓欣．直流保護策略對特高壓換流站過電壓與絕緣配合影響的仿真分析[J]．高電壓技術,2012(02)．

[3]黃俊,趙成勇,高永強．MMC-HVDC換流站過電壓與絕緣配合研究[J]．華北電力大學學報(自然科學版),2013(01)．

[4]陳錫磊,周浩,王東舉,沈揚,錢鋒,周志超,丁健．向家壩—上海±800kV特高壓直流工程直流濾波器過電壓與絕緣配合研究[J]．電力系統(tǒng)保護與控制,2012(03)．

[5]陳錫磊,周浩,王東舉,沈揚,丁健,錢鋒,周志超,丘文千．溪洛渡—浙西±800kV特高壓直流輸電工程浙西換流站絕緣配合[J]．電網(wǎng)技術,2012(02)．

吳厚寬（1964—）,江蘇南通人，大專，海安供電公司電氣工程設計主管。