輸電線路絕緣配合設計方法

摘要：輸電線路的絕緣性能直接影響區域供電水平，且與輸電線路與設備的故障發生率存在密切聯系。輸電線路絕緣配合設計是重要環節，也是影響輸電線路運行穩定性的關鍵因素，設計人員應提高對絕緣配合設計方法的重視程度。主要總結了輸電線路絕緣設計的基本原則與常用方法，明確了絕緣配合設計流程與設計要點，旨在提升絕緣配合設計的科學性、可靠性，進而提升輸電線路與輸電設備的防雷水平，降低線路跳閘等故障的發生概率，為電力行業的長遠可持續發展奠定良好基礎。

關鍵詞：輸電線路絕緣配合設計方法防雷水平

中圖分類號：TM62

MethodsfortheInsulationCoordinationDesignofTransmissionLines

TUKaile

NanruiElectricPowerDesignCo.，Ltd.，Nanjing，JiangsuProvince，211100China

Abstract：Theinsulationperformanceoftransmissionlinesdirectlyaffectstheregionalpowersupplylevelandiscloselyrelatedtotheoccurrencerateoffaultsintransmissionlinesandequipment.Theinsulationcoordinationdesignoftransmissionlinesisanimportantlinkandakeyfactoraffectingthestabilityof?;transmissionlineoperation，sodesignersshouldincreasetheirattentiontothemethodofinsulationcoordinationdesign.Thisarticlemainlysummarizesthebasicprinciplesandcommonmethodsoftheinsulationcoordinationdesignoftransmissionlines，andclarifiesitsprocessandkeypoints，aimingtoimproveitsscientificityandreliablility，therebyenhancingthelightningprotectionleveloftransmissionlinesandequipment，reducingtheprobabilityoflinetrippingandotherfaults，andlayingagoodfoundationforthelong-termsustainabledevelopmentofthepowerindustry.

KeyWords：Transmissionline;Insulationcoordination;Designmethod;Lightningprotectionlevel

輸電線路絕緣配合過程中，能立足多個層面綜合評估輸電線路的防雷水平，還能了解防雷設備的日常運行情況與產生的所有相關費用，且可以估算設備絕緣損壞帶來的經濟損失。因此，設計人員應加大輸電線路絕緣配合設計方法研究力度，明確各類方法的應用要點，結合輸電線路工程設計要求與區域供電需求合理選擇設計方法，以獲得理想的輸電線路絕緣配合效果。

1輸電線路絕緣配合設計的基本原則

輸電線路的日常運行中，絕緣配合設計直接影響輸電線路的防雷性能，立足設計原則層面，相關部門及設計人員應嚴格按照規定要求進行設計，需保證與常規線路相比，輸電線路耐雷能力相對較高，以增強輸電線路絕緣配合設計的可靠性。從深入設計層面出發，受到雷擊影響，輸電線路發生設備跳閘的概率較高，因此，導致頻繁發生電力事故的主要原因之一為輸電線路跳閘。因此，設計人員在進行輸電線路絕緣配合設計的過程中，應重點分析與控制線路跳閘次數，進而強化輸電線路實際運行的安全性與穩定性。

相關部門進行輸電線路絕緣配合設計時，對于不同輸電線路的防雷性能水平有明確規定，尤其在中原地區，當輸電線路電壓達到220kV時，要求對應的防雷性能水平不超出110～76kA。同時，應加強輸電線路跳閘控制，目的是降低電力事故的發生概率，確保發生頻率能維持在0.25次/（km·a），而最佳頻次則為0.315次/（km·a）；針對電壓為110kV的輸電線路，對應的防雷性能水平應處于41～63kA范圍內，而進行跳閘事故控制的過程中，通常需維持在0.83次/（km·a），而最佳頻率為0.525次/（km·a）。基于以上分析與總結，可明確輸電線路絕緣配合設計原則，能為設計人員的實際工作提供參考標準，要求設計人員重點考慮輸電線路的防污性能，減少外界環境帶來的干擾與侵蝕，進而延長輸電設備使用壽命與滿足區域用電需求。

2輸電線路上常用的絕緣子類型與性能分析

針對現階段輸電線路中的常用絕緣子類型，主要包含鋼化玻璃絕緣子、瓷質絕緣子與棒型復合絕緣子3種。以上3種絕緣子在基本性能、主體結構、安裝方式與工程造價等多個方面存在差異。

2.1鋼化玻璃絕緣子基本性能

鋼化玻璃絕緣子在輸電線路的絕緣配合設計中較為常用，這種類型的絕緣子擁有良好的機械和電氣性能，相對而言，它具有很強的抗振動疲勞性、抗拉強度和抗電弧沖擊性。鋼化玻璃4pzFWJXLS3lJPHLyRurKDbM9uU8pK1294899xvy4bAg=絕緣子的優勢中還有零值自爆，同時適用范圍廣泛。但鋼化玻璃絕緣子也有缺點，如鐘罩型鋼化玻璃絕緣子的自潔性較差，一定程度上限制了絕緣子的使用范圍。

2.2瓷質絕緣子基本性能

瓷質絕緣子在輸電線路絕緣配合設計中的利用率較高，主要因為此種絕緣子的價格較低、絕緣性能良好，且瓷質絕緣子的結構簡單，可進行現場組裝。雖然瓷質絕緣子在傳統的輸電線路絕緣配合設計中得到廣泛應用，但因瓷質絕緣子易老化等問題，增加了閃絡事故的發生概率，如果得不到及時發現與維修，則容易引發較大的惡性事故，如導線脫落或絕緣子斷串等，因此，電力行業中逐漸取消了瓷質絕緣子的應用。

2.3棒型復合絕緣子基本性能

棒型復合絕緣子的整體質量相對較高，主要依靠金屬端部附件的支持維持高效運行，且在截面尺寸方面占據一定優勢，附件與芯棒間有較高的連接質量。同時，棒型復合絕緣子可保護芯棒，能夠提供相應的爬電距離，對絕緣子的抗氣溫變化、憎水性等方面有嚴格要求，需保證具備良好的抗撕裂強度。其缺點包括機械強度降低、傘裙老化、疏水性降低、運行后出現不明原因的閃絡、結冰和積雪，這些都會影響復合絕緣子的安全運行。在風沙大、紫外線輻射強、干旱少雨的氣候惡劣地區應慎重考慮。

3輸電線路絕緣設計的常用方法

3.1日常經驗法

通常情況下，日常經驗法在輸電線路絕緣設計中的利用率較高，設計人員應積極參考現階段的輸變電工程絕緣子爬電比距，主要用于判斷線路的外絕緣水平。采用日常經驗法進行絕緣設計，能提高輸電線路絕緣設計利用率，通過借鑒已完成的高壓直流輸電工程建設經驗，能有效提高輸電線路絕緣設計質量。但此種方式存在一定不足，即要求兩項輸電工程擁有相似的基礎條件與設計要求，進而保證設計方法的適用性。此外，設計人員需重點考慮已完成建設輸電工程中絕緣子爬電比距的合理性與匹配性，并通過利用已建成輸電工程檢驗設計成果。

3.2污耐壓法

在設計輸電線路的絕緣配合時，設計者可以選擇污染耐受電壓法，具體是指在設計前使用絕緣體測量不同污染條件下的污染耐受電壓。基于所獲得的數據信息，確定絕緣子串的污染耐受電壓。設計人員應確保污染耐受電壓高于輸電線路的最大工作電壓。污染耐壓法的優點是精度相對較高，但也存在一定的缺點，即需要進行大規模的絕緣子污染試驗。設計人員應在試驗前施加恒定電壓，以明確避免人工污染和自然污染之間的過度偏差，即確保人工污染中灰塵的分布與灰塵密度一致。此外，污耐壓法對應的輸電線路絕緣子串長合理性更強，需要逐漸加強推廣與擴展應用范圍。

4輸電線路絕緣配合設計要點分析

4.1合理選擇參數創建半波輸電線路參數模型

在輸電線路比電磁波波長短的情況下，可以讓輸電線路的電壓維持在相同變化狀態，能利用集中模型描述以上狀態；若輸電線路長度與電磁波長度相差無幾，則容易引發輸電線路電壓的劇烈波動，因此，無法利用集中參數進行描述，集中模型在此種條件下不適用，此時適用分布參數模型。針對半波輸電線路參數模型的設計來說，假設半波輸電線路的沿線參數均相等，則需利用均勻傳輸線完成模擬，本次設計中假設已知線路終端電流與電壓，可得距離末端I處的電壓、電流方程為：

以上公式中，U2和I2指傳輸線末端的電壓與電流，其中I2流出末端為正，結合對以上電流方式的分析，能夠建立相應的二端口網絡的網絡方程，基于電路二端口理論，可得到最終的半波輸電線路參數模型。

4.2重點分析與掌握半波長輸電線路的穩態特性

在創建半波輸電線路參數模型的基礎上，分析半波長輸電線路的穩態特性，分別計算180、360、750MW三種線路輸送功率，得到的結果為：針對750MW的線路輸送功率，未出現較大的線路沿線電壓變化；而對于180、360MW的線路輸送功率，電壓發生明顯變化，特點為中高、端低。以此為基礎進行絕緣配置，在電壓變化不大的情況下，應利用統一形式的絕緣配置形式，當電壓變化呈中高、端低特點時，若依然采用高性能配置，則容易增加成本、浪費資源，因此，要求設計人員重點考察實際參數，將考察結果作為絕緣配置的依據。

4.3輸電線路絕緣配合設計流程

4.3.1合理選擇計算參數

針對輸電線路的絕緣配合實際，計算參數確認是重要環節，也是關鍵影響要素，如果缺少計算參數，則容易造成絕緣配合設計不合理等問題，還容易出現絕緣配合設計形式化，很難充分發揮絕緣配合設計的實際效用。因此，應提高對計算參數的重視程度，設計人員需依托于對應的系統查找，并進行功能分析，明確具備實際環境屬性與物理屬性的參數作為計算參數。

4.3.2科學進行路段劃分

設計人員進行輸電線路絕緣配合設計的過程中，離不開與實際情況的結合，因為多數輸電線路的參數均存在不同程度的差異，所以，無法采用相同的絕緣配置完成設計，要求設計人員進行路段劃分。設計人員應明確路段劃分的要點，即依據參數值范圍進行劃分，可以得到多路段絕緣配合設計方案，同時，嚴禁進行過多路段的劃分，容易降低方案使用頻率，設計人員可采用同一區域路段劃分、多區域路段劃分的方法。

4.3.3明確基本的防雷、防污要求

目前影響輸電線路穩定運行的主要因素包括自然雷電。因此，在實施絕緣配置工作的過程中，設計者應更加關注防雷性能。輸電線路一般包括高壓輸電線路和低壓輸電線路。設計人員可以在低壓條件下進行絕緣配合設計，確定相應的絕緣水平，然后在此基礎上對高壓線路進行絕緣協調設計，主要是通過提高線路的絕緣水平。同時，注意分析防污染要求，減少自然環境的污染，減少輸電線路絕緣子與自然環境直接接觸的機會，確保線路運行環境的清潔，有助于達到良好的防污染效果。

4.4 輸電線路絕緣配合設計方法的具體應用

4.4.1絕緣配合電氣間隙選擇環節設計要點

在現代發展環境下，各行業用電需求和民生發展需求不斷增加。因此，在輸電線路的實際運行中很容易產生過電壓問題。由于在電壓輸出過程中，電間隙兩側的電壓會瞬間增加，當電間隙之間的距離不合理時，電源故障電流擊穿的概率很容易增加。同時，如果輸電線路的電壓明顯超過規定的最大值，將導致電氣間隙難以滿足實際要求，并容易增加電流擊穿的概率。因此，設計人員在進行輸電線路絕緣配合設計工作時，應重點考慮具體參數，合理選擇絕緣配合電氣間隙，嚴禁出現設計形式化這種情況

4.4.2絕緣配合爬電距離設置環節設計要點

無論是高壓輸電線路還是低壓輸電線路，多數輸電線路處于室外環境中，均容易受到運行環境影響，導致線路上有大量的污染物累積，很難保證線路運行的安全性，無法實現高質量絕緣配合設計。因此，應結合實際情況采取有效措施預防環境污染，設計人員需科學設計絕緣配合的爬電距離，因為電路運行中突然超出的高壓不會對線路造成嚴重不良影響，所以，在爬電距離設置中無須考慮此類情況。

4.4.3絕緣配合中固體絕緣結構設計要點

對于輸電線路的絕緣配合設計，通常有3種類型的絕緣設計結構，即基本絕緣、附加絕緣和加強絕緣。通過以上3種設計形式獲得的絕緣效果可能有所不同，但它們都是固體絕緣設計類型。然而，固體絕緣有一定的缺點，具體來說，它會占用一定的空間。如果存在設計不合理等問題，也很容易導致相鄰絕緣結構之間的沖突，增加絕緣設計操作失敗的概率，如短路或電路發熱過高，設計人員應加強固體絕緣結構的設計，關注運行環境和輸電線路本身的特點，嚴禁未經設計直接安裝。同時，在設計安裝方案的過程中，應合理使用固體隔熱結構，以保證絕緣配合設計質量。

5結語

輸電線路的絕緣配合是為了提升輸電設備的防雷水平，通過科學合理的絕緣配合設計，有助于提高輸電線路的跳閘風險防范能力。因此，設計人員需重點研究輸電線路的運行特點，明確引發線路跳閘的具體原因，合理選擇設計方法與制定設計方案，構建健全的輸電線路絕緣配合設計體系，以充分發揮絕緣系統的實際效用，強化對輸電線路的有效保護，創造更多經濟效益與社會效益。

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