關(guān)于輸電線路絕緣配合設(shè)計(jì)方法的探討

南通市海安縣供電公司 吳厚寬

關(guān)于輸電線路絕緣配合設(shè)計(jì)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(duì)輸電線路絕緣配合設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行探討，首先對(duì)絕緣配合的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了介紹，其次分析了絕緣配合的設(shè)計(jì)流程，最后從電氣間隙、爬電距離和固體絕緣三個(gè)方面對(duì)絕緣配合設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行了研究。輸電線路的絕緣配合的設(shè)計(jì)對(duì)提高輸電線路的安全運(yùn)行具有重要的意義。

絕緣配合；設(shè)計(jì)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(shè)備防雷水平經(jīng)濟(jì)而有效的方法。絕緣配合時(shí)從多個(gè)方面對(duì)輸電線路的防雷水平進(jìn)行評(píng)估，包括采用防雷措施的費(fèi)用，防雷設(shè)備日常維護(hù)的費(fèi)用，設(shè)備絕緣損壞所造成的損失。通過(guò)合理的選擇絕緣水平，使得上述方面的花費(fèi)的費(fèi)用最小。在電力系統(tǒng)中，不同的電氣設(shè)備的絕緣水平有差異，因而對(duì)電壓的耐受能力也不同，為此需要對(duì)電網(wǎng)輸電線路中不同設(shè)備的絕緣水平進(jìn)行測(cè)定。在實(shí)際操作中可以采用耐壓試驗(yàn)來(lái)確定電網(wǎng)輸電線路中不同設(shè)備的絕緣水平，測(cè)試的主要方式是用1min的工頻進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)測(cè)定結(jié)果來(lái)確定設(shè)備的絕緣性能。通過(guò)對(duì)輸電線路的絕緣配合設(shè)計(jì)可以降低設(shè)備的建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用，減少絕緣故障所造成的損失，因此對(duì)輸電線路絕緣配合的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 絕緣配合設(shè)計(jì)原則

輸電線路的絕緣水平需要同時(shí)考慮設(shè)備的防雷和防污能力。電網(wǎng)輸電線路規(guī)程對(duì)輸電線路的防雷水平進(jìn)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(duì)輸電線路的耐雷水平規(guī)定如下：

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

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

由此可見(jiàn)耐雷水平和遭受雷擊的跳閘概率是設(shè)備絕緣設(shè)計(jì)需要滿足的兩個(gè)方面，可以通過(guò)同塔回線配合的方式實(shí)現(xiàn)。

2 絕緣配合的設(shè)計(jì)流程

根據(jù)絕緣配合的設(shè)計(jì)原則來(lái)對(duì)電網(wǎng)輸電線路的絕緣配合進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要分為以下幾個(gè)步驟，具體如下：

（1）通過(guò)對(duì)已有線路的查找和分析，得到計(jì)算參數(shù)。計(jì)算參數(shù)包括設(shè)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(dāng)?shù)氐沫h(huán)境參數(shù)，如落雷的概率和密度。

（2）針對(duì)輸電線路參數(shù)的不同進(jìn)行路段劃分。對(duì)設(shè)計(jì)電路不能為了簡(jiǎn)單而采取一種絕緣配合的設(shè)計(jì)方式，應(yīng)該根據(jù)輸電線路物性參數(shù)的不同進(jìn)行細(xì)致的劃分，針對(duì)不同的路段，選擇不同的絕緣方式。同時(shí)，劃分的路段也不是越多越好，因?yàn)閯澐诌^(guò)多會(huì)降低方案的適用性。

（3）根據(jù)防污和耐雷要求對(duì)線路的絕緣水平進(jìn)行初設(shè)。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(guò)不斷遞加來(lái)達(dá)到絕緣要求。

（4）避雷線的安裝。避雷線的安裝需對(duì)避雷線的保護(hù)角進(jìn)行設(shè)置，具體步驟為：初設(shè)，主要參考規(guī)程規(guī)定值；確定保護(hù)角，保護(hù)角的確定方法為遞減的方法；側(cè)向避雷針的設(shè)置，側(cè)向避雷針裝設(shè)的位置為最外側(cè)導(dǎo)線的橫擔(dān)端側(cè)，其主要目的是增強(qiáng)防繞擊的性能。

3 輸電線路的絕緣配合設(shè)計(jì)

上文對(duì)絕緣配合設(shè)計(jì)的原則和流程進(jìn)行了介紹，絕緣配合設(shè)計(jì)最主要參照的是周圍的環(huán)境因素，也可以說(shuō)環(huán)境因素是影響絕緣配合設(shè)計(jì)的最主要的因素。本文主要從三個(gè)方面對(duì)絕緣配合設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)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(shè)置以及固體絕緣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。這三個(gè)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(shè)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(shè)計(jì)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(guò)電壓的情況，因?yàn)楫?dāng)過(guò)電壓產(chǎn)生的瞬間，電氣間隙兩端的電壓值會(huì)突然增大，此時(shí)如果電氣間隙兩端的距離沒(méi)有足夠大的話，很容易被電流擊穿；情況二是當(dāng)輸電線路的負(fù)載處于峰值時(shí)，此時(shí)輸電線路中的電壓也處于最高水平，此時(shí)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(shí)電氣間隙的推薦值，但是在實(shí)際選取時(shí)還應(yīng)該考慮其它方面的因素：比如輸電線路附近電場(chǎng)的形式，是屬于均勻的還是不均勻的；當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境，其中海拔高度是一個(gè)重要的影響因素，對(duì)于處于較高海拔的輸電線路，比如2000米以上的距離則應(yīng)考慮修正系數(shù)。

（2）絕緣配合中的爬電距離的設(shè)置。當(dāng)輸電線路在工作電壓時(shí)，設(shè)置的爬電距離應(yīng)保證在存在一定的污染物時(shí)不會(huì)產(chǎn)生擊穿的現(xiàn)象。爬電距離的尺寸以輸電線路長(zhǎng)期的工作電壓的有效值為準(zhǔn)，因?yàn)閷?duì)于瞬態(tài)的過(guò)電壓現(xiàn)象對(duì)爬電距離沒(méi)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(shí)際選取時(shí)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(jí)對(duì)爬電距離具有直接的影響；其次是絕緣材料的結(jié)構(gòu)設(shè)置等。

（3）絕緣配合中固體絕緣的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。絕緣設(shè)計(jì)不僅包括基本絕緣還應(yīng)該包括附加的絕緣和加強(qiáng)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(huì)產(chǎn)生熱量，會(huì)對(duì)絕緣的壽命造成不利影響，二是環(huán)境因素的影響。

4 總結(jié)

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

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吳厚寬（1964—）,江蘇南通人，大專，海安供電公司電氣工程設(shè)計(jì)主管。