廣西某500kV線(xiàn)路絕緣子選型

李文新

【摘 要】絕緣子選型是送電線(xiàn)路設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，關(guān)系到線(xiàn)路安全可靠經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。文章從污穢區(qū)劃分、絕緣子型式、破壞負(fù)荷、強(qiáng)度、片數(shù)等方面對(duì)該500kV線(xiàn)路絕緣子進(jìn)行比選，確定合適該工程使用的絕緣子。

【關(guān)鍵詞】500kV線(xiàn)路；絕緣子；選型

0.引言

絕緣子作為輸電線(xiàn)路最主要部件之一，首先需保證線(xiàn)路能在工頻電壓、操作過(guò)電壓、雷電過(guò)電壓等各種條件下安全可靠地運(yùn)行，且在經(jīng)濟(jì)上要合理。本文結(jié)合工程實(shí)際情況，從污穢區(qū)劃分、絕緣子型式、破壞負(fù)荷、強(qiáng)度、片數(shù)等方面比選，給出適合工程實(shí)際使用、綜合性能較優(yōu)的絕緣子使用方案。

1.污穢區(qū)劃分

參照2011版廣西污區(qū)分布圖及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，線(xiàn)路所經(jīng)地區(qū)分布有c、d、e級(jí)污穢區(qū)，統(tǒng)一爬電比距分別按不小于39mm/kV、44mm/kV和50mm/kV考慮。

2.導(dǎo)線(xiàn)絕緣子選型

2.1導(dǎo)線(xiàn)絕緣子型式

目前國(guó)內(nèi)高壓架空線(xiàn)路絕緣子常用盤(pán)式鋼化玻璃、瓷及棒式硅橡膠合成三種，各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中玻璃絕緣子在廣西具有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，深得運(yùn)行單位歡迎，從機(jī)械性能、防污性能、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)上考慮，c級(jí)污區(qū)采用玻璃絕緣子。在d、e級(jí)污區(qū)，若采用盤(pán)形絕緣子，所需片數(shù)較多，串長(zhǎng)較長(zhǎng)，造成塔頭尺寸較大，經(jīng)濟(jì)性差。合成絕緣子爬距大，結(jié)構(gòu)高度適中，適合在污穢嚴(yán)重地區(qū)使用，因此 d、e級(jí)污區(qū)采用合成絕緣子。

2.2絕緣子額定機(jī)電破壞負(fù)荷

2.2.1懸垂絕緣子串強(qiáng)度

懸垂絕緣子串承受的機(jī)械荷載，除考慮自重引起的垂直分量外，還應(yīng)考慮風(fēng)荷載和角度荷載引起的水平分量，計(jì)算公式如下：

G=

直線(xiàn)塔懸垂串推薦采用210kN、300kN級(jí)單聯(lián)、雙聯(lián)絕緣子串。本工程在大風(fēng)工況下導(dǎo)線(xiàn)使用荷載最大，詳見(jiàn)表3-2。

表3-2 盤(pán)型絕緣子串允許垂直檔距

2.2.2耐張絕緣子串強(qiáng)度

由導(dǎo)線(xiàn)特性曲線(xiàn)知，大風(fēng)工況下導(dǎo)線(xiàn)的應(yīng)力最大。最大應(yīng)力為86.37N/mm2，因此每相最大使用張力為230280N。斷聯(lián)時(shí)根據(jù)規(guī)范，取無(wú)風(fēng)、無(wú)冰、-5℃時(shí)的荷載，最大應(yīng)力為69.23N/mm2，斷聯(lián)工況每相最大使用張力為184581N。年平最大應(yīng)力為53.98N/mm2，則常年荷載下每相導(dǎo)線(xiàn)最大使用張力為143922N。當(dāng)耐張絕緣子串采用420kN級(jí)雙聯(lián)絕緣子串時(shí)，最大使用荷載時(shí)其安全系數(shù)為3.47，斷聯(lián)時(shí)其安全系數(shù)2.16，常年荷載下安全系數(shù)為5.55，均滿(mǎn)足規(guī)范要求。

2.3懸垂絕緣子串片數(shù)的選擇

2.3.1工頻電壓要求

在工頻電壓下，絕緣子串片數(shù)按爬電距離要求確定。計(jì)算公式如下：

n≥

本工程c級(jí)污區(qū)推薦采用玻璃絕緣子，d、e級(jí)污區(qū)推薦采用合成絕緣子。根據(jù)污區(qū)劃分所采用的爬電比距，按上式計(jì)算選擇的玻璃絕緣子最小要求片數(shù)如表3-3所示。合成絕緣子使用情況見(jiàn)表3-4。

表3-3 不同爬電距離下盤(pán)型絕緣子串的最小片數(shù)

表3-4 不同爬電距離下合成絕緣子使用情況

本工程210kN級(jí)絕緣子用量較多，因此先確定210kN絕緣子的配置方案，并以此為基準(zhǔn)選擇其他等級(jí)的絕緣子。分析表3-3中210kN絕緣子的配置，各種方案的特點(diǎn)如下：

①采用32片單片爬距400mm的絕緣子，將造成整串長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，必須相應(yīng)加大鐵塔的塔頭尺寸，從工程角度考慮不經(jīng)濟(jì)，但其耐雷水平較高。

②采用25片單片爬距550mm的絕緣子，整串長(zhǎng)度較短，縮小了鐵塔尺寸，降低投資，但由于串長(zhǎng)較短，難以滿(mǎn)足山區(qū)段耐雷水平的要求。

③采用28片單片爬距450mm的絕緣子，則鐵塔尺寸和耐雷水平適中，且廣西大部分500kV線(xiàn)路絕緣均按此配置，運(yùn)行情況良好，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富。

綜上，c級(jí)污區(qū)210kN絕緣子按28片（爬距450mm）配置，300kN絕緣子按23片（爬距550mm）配置，70kN絕緣子按32片（爬距400mm）配置。耐張串易受雨水沖洗，自清潔能力較強(qiáng)，可不增加片數(shù)，即采用26片400kN級(jí)玻璃絕緣子。采用合成絕緣子時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)懸垂串按南網(wǎng)反措采用雙聯(lián)，耐張串均采用雙聯(lián)，每聯(lián)1支。

2.3.2操作過(guò)電壓要求

絕緣子串的正極性操作沖擊電壓波50%放電電壓應(yīng)滿(mǎn)足操作過(guò)電壓的要求。公式如下：

≥KKU

根據(jù)上式計(jì)算所得的操作過(guò)電壓值大于1123kV，查規(guī)程DL/T 620-1997圖F2曲線(xiàn)可得絕緣間隙為3.5m左右。而規(guī)范規(guī)定在海拔l000m以下地區(qū)，操作過(guò)電壓要求的懸垂絕緣子串最（下轉(zhuǎn)第145頁(yè)）（上接第109頁(yè)）少片數(shù)為25片（單片絕緣子高度為155mm時(shí)）。在目前系統(tǒng)運(yùn)行電壓條件下，操作過(guò)電壓對(duì)絕緣子片數(shù)不起控制作用。

2.3.3雷電過(guò)電壓要求

規(guī)程規(guī)定在海拔1000m以下地區(qū)，雷電過(guò)電壓要求500kV線(xiàn)路懸垂絕緣子串的絕緣子（高度155mm）片數(shù)不得低于25片，即絕緣高度為25×l55=3875mm。本工程d、e級(jí)污區(qū)采用的合成絕緣子絕緣高度均為4200mm， c級(jí)污區(qū)210kN絕緣子按28片單片爬距450mm配置，300kN絕緣子按23片單片爬距550mm配置，70kN絕緣子按32片單片爬距400mm配置。均滿(mǎn)足雷電過(guò)電壓要求的絕緣子高度。

3.結(jié)論

綜合本線(xiàn)路對(duì)工頻污閃、操作過(guò)電壓及雷電過(guò)電壓的要求，并參照廣西地區(qū)500kV線(xiàn)路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，本工程c級(jí)污區(qū)導(dǎo)線(xiàn)懸垂串推薦采用210kN、300kN級(jí)玻璃絕緣子，耐張串采用雙聯(lián)400kN級(jí)；d、e級(jí)污區(qū)導(dǎo)線(xiàn)懸垂串推薦采用雙聯(lián)210kN、300kN級(jí)合成絕緣子，耐張串推薦采用雙聯(lián)400kN級(jí)合成絕緣子。變電站進(jìn)出線(xiàn)檔耐張串推薦采用210kN雙聯(lián)單掛點(diǎn)絕緣子串。跳線(xiàn)絕緣子串采用100kN級(jí)合成絕緣子。

【參考文獻(xiàn)】

[1]GB 50545-2010.110kV～750kV架空輸電線(xiàn)路設(shè)計(jì)規(guī)范.

[2]DL/T 620-1997.交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合.

[3]GB/T 26218.1-2010.污穢條件下使用的高壓絕緣子的選擇和尺寸確定 第1部分：定義、信息和一般原則.

[4]GB/T 26218.2-2010.污穢條件下使用的高壓絕緣子的選擇和尺寸確定 第2部分：交流系統(tǒng)用瓷和玻璃絕緣子.