±500 kV極間間隔棒的研制與應(yīng)用

，， ， (. 中國電力工程顧問集團西南電力設(shè)計院有限公司，四川 成都 600；.中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司貴陽局，貴州 貴陽 55000)

±500 kV極間間隔棒的研制與應(yīng)用

鄢藝1，徐望圣2，陳飛2，梁明1
(1. 中國電力工程顧問集團西南電力設(shè)計院有限公司，四川 成都 610021；2.中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司貴陽局，貴州 貴陽 550001)

±500 kV高肇直流線路局部區(qū)段導線舞動嚴重，舞動產(chǎn)生的導線交變應(yīng)力造成導線損傷和金具磨損，為減少導線舞動的損害，研制了±500 kV極間間隔棒并應(yīng)用在該線路上提高線路抗風偏、舞動能力。通過對電氣、機械性能要求的綜合研究和分析，提出了極間間隔棒的制作要求和技術(shù)參數(shù)，屬國內(nèi)首次研制成的±500 kV極間間隔棒。研制的間隔棒已按技術(shù)要求通過所需的所有機電綜合試驗，并已運用于高肇直流線路，為工程問題的解決提供了具體方案；同時也為超、特高壓導線舞動、風偏的限制提供了技術(shù)條件。

輸電線路；舞動；極間間隔棒

0 引 言

目前國內(nèi)外尚無極間間隔棒尺寸與特性的統(tǒng)一標準。安裝在兩極之間的絕緣間隔棒承受導線所受的風力[1-3]和電磁力[4]作用而產(chǎn)生拉壓力和振動沖擊力[5-7]，間隔棒本身的重量為導線集中荷載，因此要求間隔棒不僅要具有足夠的電氣絕緣能力[8]和機械強度[9-10]，還要求其質(zhì)量輕并具有一定的韌彈性以緩解振動沖擊力的疲勞作用[11]。這里提出了采用優(yōu)良機械電氣性能、優(yōu)異憎水性和抗氧化性的硅橡膠作為傘套材料，以及高強度的耐酸芯棒，并使用當前最先進的整體注射成型工藝進行生產(chǎn)，采用壓接方式連接金具以及采用高溫外護套對端部進行密封的方法。

下面根據(jù)極間合成間隔棒的技術(shù)條件和合成絕緣子的有關(guān)標準[12-13]，進行工頻干閃絡(luò)試驗、突然試驗卸載、熱機試驗、水煮試驗、陡坡沖擊電壓試驗和工頻電壓試驗等，并對合成間隔棒端部連接區(qū)及界面進行了電氣和機械測試。

1 極間間隔棒整體型式及技術(shù)參數(shù)

1.1 結(jié)構(gòu)形式

為增大間隔棒的泄漏距離，使其具有較強的防腐及耐污水平，經(jīng)技術(shù)和經(jīng)濟比選，合成絕緣子傘型采用大小傘結(jié)構(gòu)形式[14]。該傘型與其他結(jié)構(gòu)相比，在污穢和雨水環(huán)境下放電時不易橋接，在嚴重覆冰覆雪情況下能阻滯電弧串接[4-5]。

1.2 技術(shù)參數(shù)的確定

根據(jù)高肇直流的導線布置情況，在除去金具結(jié)構(gòu)的長度后，采用的直流棒性懸式復合絕緣子棒的結(jié)構(gòu)高度為12.5 m，絕緣長度為11.356 m，遠遠高于電壓絕緣水平的要求，絕緣裕度非常大。間隔棒芯棒采用30 mm直徑高強度耐酸芯棒，其直徑是按照間隔棒受拉、壓狀態(tài)的后屈曲大撓度試驗而得，傘套材料采用具有優(yōu)良機械電氣性能、有優(yōu)異憎水性和抗氧化性的甲基乙烯硅橡膠。

極間間隔棒采用整支復合絕緣子，其長度為12 500 mm，公稱爬電距離為48 000 mm，爬電比距為48 mm/kV，大于C級污區(qū)的絕緣水平。

根據(jù)合成絕緣子棒的電氣和機械性能，制定了高肇直流極間間隔棒技術(shù)條件如表1所示。

表1 極間間隔棒技術(shù)條件

2 電氣性能試驗

2.1 人工直流污穢試驗

以0.15 mg/cm2鹽密、1.0 mg/cm2灰度的污液將復合絕緣子上下表面均勻污染，陰干后開始試驗。受試驗基地電源電壓限制，試驗?zāi)褪茈妷喝?40 kV，將試品長度按比例折減，采用裸銅導線短接的方法使試品長度(干弧距離)為240 mm。將試品安裝于霧室至污層電導率達到最大后施以-240 kV電壓，試驗40 min內(nèi)未發(fā)生擊穿，即認為能耐受住-240 kV直流試驗電壓。

2.2 工頻電壓試驗

2.2.1 干雷電沖擊耐受電壓試驗

試驗大氣條件為：氣壓b=101.5 kPa，干球溫度td=20℃，濕球溫度tw=18.0℃，絕緣長度L=11.356 m，大氣校正系數(shù)Kt=1.029。

取試品一只，施加15次雷電沖擊電壓未發(fā)生閃絡(luò)，試驗結(jié)果詳見表2。

表2 正極性干雷電沖擊耐受電壓試驗結(jié)果

2.2.2 直流1 min濕耐受電壓試驗

試驗大氣條件為：氣壓b=101.5 kPa，干球溫度td=20℃，濕球溫度tw=18.0℃，絕緣長度L=11.356 m，大氣校正系數(shù)Kt=1.003。

試驗淋雨條件為：人工雨電阻率ρ20=101.0 Ω·m，人工雨淋雨率水平分量為 1.4 mm/min、垂直分量為1.5 mm/min。

取試品一只，進行濕工頻耐受電壓試驗，未發(fā)生閃絡(luò)擊穿，結(jié)果詳見表3。

表3 直流1 min濕耐受電壓試驗

2.2.3 操作沖擊濕耐受電壓試驗

試驗大氣條件為：氣壓b=101.5 kPa，干球溫度td=20℃，濕球溫度tw=18.0℃，絕緣長度L=11.356 m，大氣校正系數(shù)Kt=1.005。

試驗淋雨條件為：人工雨電阻率ρ20=101.0 Ω·m，人工雨淋雨率水平分量為1.4 mm/min、垂直分量為1.5 mm/min。

取試品一只，進行正極性濕操作沖擊耐受電壓試驗未發(fā)生閃絡(luò)，結(jié)果詳見表4。

表4 正極性濕操作沖擊耐受電壓試驗

2.3 陡波前沖擊耐受電壓試驗

將試品置于0.1%的NaCl去離子水中，保持沸騰42 h。沸騰結(jié)束后將試品保留在容器中至水溫冷卻到大約50 ℃。在容器中維持此溫度，檢查外觀無開裂和脫落。

表5 陡波前沖擊耐受試驗結(jié)果

將檢查后的4支復合絕緣子，編號為No.1～No.4，每支分為32段，用厚0.5 mm、寬20 mm的窄銅條纏繞在傘裙間的護套上作為電極，進行陡波前沖擊耐受電壓試驗。每段連續(xù)施加陡度為1 000～1 500 kV/μs的正、負沖擊電壓各25次。每次沖擊都應(yīng)使電極間的空氣間隙閃絡(luò)，而絕緣子不應(yīng)產(chǎn)生擊穿。

試驗結(jié)果如表5所示。試驗中試品均未被擊穿，說明試品的機械疲勞對電氣性能無影響。

3 機械性能試驗

3.1 大擾度曲屈試驗

圖1 大擾度曲屈試驗

由于所用的極間間隔棒整支長度為12.5 m，參照相關(guān)導則[15]，φ30直徑芯體長度超過8 m的可不對整支進行大擾度曲屈試驗，本試驗僅截取6 m復合絕緣子進行試驗，如圖1所示。

大撓度曲屈試驗中，施壓后縱向剩余壓縮距離和側(cè)向彎曲情況見表6。

表6 大撓度屈曲試驗情況

3.2 30萬次微風振動試驗

30萬次微風振動試驗中試品采用水平布置，如圖2所示。

圖2 微風震動試驗布置

試驗中以掃頻得到的系統(tǒng)振動頻率為振動臺頻率，輸出振幅滿足式(1)要求。

Areq≥1 000/f18

(1)

式中：Areq為振動幅值，mm；f為振動頻率，Hz。

經(jīng)30萬次振動后，絕緣子試品完好，金屬附件無松動。

4 結(jié) 論

所研制的±500 kV線路極間間隔棒的試驗結(jié)果表明：該間隔棒的機械性能和電氣性能都滿足現(xiàn)場應(yīng)用需求，屬首次成功研制的±500 kV線路極間間隔棒；其后屈曲性能及30萬次曲屈疲勞試驗為當前先進水平，具有很高的韌性、彈性，是研制極間間隔棒的關(guān)鍵，為工程的實施解決了技術(shù)難題。

圖3 極間間隔棒在高肇直流的掛網(wǎng)情況

大小傘布置使得絕緣間隔棒極不容易積污，同時該間隔棒耐污性強，原則上不需要清掃維護。

該極間間隔棒目前已用于高肇±500 kV直流線路，見圖3。對限制導線舞動與風偏擺動具有很好的效果，運行狀況良好。

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The galloping of transmission lines in some sections of ±500 kV GaoZhao HVDC transmission line is very serious, which causes the damage of the conductor and fitting because of the periodic stresses produced by galloping. In order to decrease the damage produced by the galloping of transmission lines, ±500 kV phase-to-phase composite spacer has been developed and applied in ±500 kV GaoZhao HVDC project, which increases the anti-swing and anti-galloping ability of lines. It is the new phase-to-phase composite spacer developed in China for the first time, which is tested by some electrical and mechanical research and analysis. This kind of composite spacer has passed all the technical tests covered mechanical and electrical requirements and has been used in ±500 kV GaoZhao HVDC project. It not only provides the solution for the galloping of transmission lines in ±500 kV GaoZhao HVDC project, but also provides the technical support to solve the galloping and swing of conductors in EHV and UHV transmission lines.

transmission lines; galloping; pole-to-pole spacer

TM726

A

1003-6954(2017)05-0027-03

鄢 藝(1987)，工程師，主要從事輸電線路設(shè)計工作。

2017-05-13)