500千伏輸電線路絕緣設(shè)計(jì)

付玉坤

（中國電建集團(tuán)貴州電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴陽 550002）

隨著社會(huì)發(fā)展，改革開放地進(jìn)行，國家工業(yè)方面得到迅速發(fā)展，一些大型機(jī)械設(shè)備在工作運(yùn)行時(shí)都需要通過超高壓遠(yuǎn)距離輸電方式來提供電源。在1981年底，500千伏平武輸電工程的順利投產(chǎn)運(yùn)行，代表著我國超高壓交流輸電進(jìn)入了一個(gè)新階段[1]。當(dāng)下，我國許多地區(qū)都逐漸建起了500千伏甚是更高壓的輸電線路，同時(shí)，對于其中一部分的技術(shù)問題也做了比較多的研究，包括500千伏輸電線路絕緣設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)特特高壓絕緣輸電線路，意味著需要在設(shè)計(jì)過程中對于電網(wǎng)中各種過電壓、限制壓力方法以及機(jī)械抗壓水平這三個(gè)方面進(jìn)行一定的協(xié)調(diào)和處理，既要達(dá)到安全穩(wěn)固，又要求性價(jià)比較高，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)從當(dāng)前的制造技術(shù)和制造水平方面的實(shí)際出發(fā)。雖然有不少相關(guān)企業(yè)的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量的分析和實(shí)驗(yàn)，也提出了相當(dāng)一部分具有建設(shè)性的意見，但是，由于設(shè)計(jì)特高壓絕緣輸電線路涉及的方面頗為廣泛，還需要結(jié)合相關(guān)制造部門進(jìn)行特定設(shè)計(jì)和研發(fā)。以下將簡要介紹一些在設(shè)計(jì)500千伏輸電線路時(shí)的方法、依據(jù)、相應(yīng)措施等方面內(nèi)容。

1 特高壓輸電線路絕緣設(shè)計(jì)方法

1.1 日常經(jīng)驗(yàn)法

在建設(shè)特高壓絕緣輸電線路的過程中，可以通過借鑒當(dāng)下所擁有的直流輸變電工程的絕緣子爬電比距來判斷衡量其外絕緣水準(zhǔn)。

優(yōu)點(diǎn)：能夠較大可能性以及最大程度上利用豐富一些已經(jīng)建設(shè)完畢的相關(guān)特高壓直流輸電工程的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)；缺點(diǎn)：在建設(shè)過程中，需要考慮的一方面是所動(dòng)工的兩條工程線路的大致情況要大體相同，因?yàn)檫@樣才能更好地決定外絕緣水平。同時(shí)，另一方面還要考慮已建成工程的絕緣子的爬電比距是比較合適的。

應(yīng)用方面：就日常的一般情況來說，不建議用這種經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行直接的設(shè)計(jì)計(jì)算，但可以用來檢驗(yàn)最后的具體設(shè)計(jì)成果。

1.2 污耐壓法

在設(shè)計(jì)特高壓絕緣輸電線路之前，建筑工人能夠利用絕緣子測量在多種污穢環(huán)境條件下的耐污閃電壓，通過采集一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來明確絕緣子串的耐污閃電壓大于該絕緣輸電線路的最大運(yùn)行電壓，其中應(yīng)當(dāng)需要注意的是多留一部分的規(guī)定安全裕度。

優(yōu)點(diǎn)：該絕緣子能夠與實(shí)際的絕緣子的污耐受能力相掛鉤，對于明確絕緣子串長方面來說十分便利且準(zhǔn)確。

缺點(diǎn)：該設(shè)計(jì)過程需要許多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，特別是工程線路相當(dāng)大概率會(huì)使用的絕緣子的污閃實(shí)驗(yàn)，對于設(shè)計(jì)特高壓直流輸電線路過程中需要做一些大型重量的絕緣子的污閃試驗(yàn)。然而在實(shí)驗(yàn)之前，需要提前連接施加部分的恒定電壓，而這種方法將導(dǎo)致人工污穢和自然污穢相平等的局限。

為了解決該方面的局限，我們可以按照下列的方案進(jìn)行設(shè)計(jì)處理：

一是在研究正常的運(yùn)行線路和自然污穢試驗(yàn)站的絕緣子的相應(yīng)積污桂林旅，應(yīng)當(dāng)想辦法使人工污穢的附著灰塵的密度、分布不均勻的情況以及鹽類的種類與自然形成的污穢在一定程度上有一致性。二是進(jìn)行一定次數(shù)的研究，分析清楚附著灰塵的密度、分布的不均勻情況以及鹽類的種類等其他因素各自對于污閃電壓的影響力大小，同時(shí)，還可以通過一系列的實(shí)驗(yàn)得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算盡可能得到相應(yīng)的影響系數(shù)，在之后的方案設(shè)計(jì)中，利用該系數(shù)大小來修正正常情況下的人工污穢試驗(yàn)結(jié)果。

應(yīng)用方面：在設(shè)計(jì)線路絕緣子串長方面來說，該方法是比較合理的，但是，污耐受法還仍舊應(yīng)當(dāng)在具體的實(shí)踐操作中累積經(jīng)驗(yàn)，再進(jìn)行大力普及使用。

2 特高壓輸電線路絕緣設(shè)計(jì)依據(jù)

在實(shí)際設(shè)計(jì)操作過程中，由于自然環(huán)境本身局存在的比較大的不可控性，絕緣子閃絡(luò)的相關(guān)機(jī)理比較復(fù)雜，特別是在環(huán)境中既存在污穢也存在覆冰的情況下，其閃絡(luò)過程的復(fù)雜程度大大提高。通過研究其中的相關(guān)機(jī)理，一是研究污閃的物理及數(shù)學(xué)模型，該類研究已經(jīng)得到大量的報(bào)道研究，但是在外絕緣設(shè)計(jì)中還不能夠直接使用這些理論模型[2]；二是通過進(jìn)行大量的模擬實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過一些分析以及整理的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，缺點(diǎn)是這些數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)條件是經(jīng)過較高程度的簡化后得來的，與實(shí)際的情況存在一定差異。

3 特高壓輸電線路絕緣措施

3.1 穿墻套管

曾經(jīng)，穿墻套管是換流站中運(yùn)用十分頻繁的設(shè)備。經(jīng)過一系列的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，一些科研工作者發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致閃絡(luò)的一個(gè)重要原因就是遭受不均勻受潮（也就是不均勻雨）的情況。在實(shí)施設(shè)計(jì)特高壓絕緣輸電線路過程中，需要在瓷套表面涂覆上一層憎水性的均勻涂層，也可以利用硅橡膠表面的合成套管，這同樣能夠獲得比較理想的效果。由此能夠較為有效地解決該類型的問題。

3.2 硅橡膠合成絕緣子

通過一些相關(guān)實(shí)驗(yàn)，我們可以知道，硅橡膠合成絕緣子的在防污閃方面能夠起到比較關(guān)鍵的作用。有時(shí)，在一些比較偏僻的山區(qū)林間，即使使用比瓷絕緣子短的爬距，仍然能夠讓施工人員進(jìn)行安全地工作。一般來說，存在的問題主要是在實(shí)際具體的使用過程中出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，而這些缺陷當(dāng)中，只有少部分是因?yàn)樗褂玫牟牧侠匣鸬?。通過一些實(shí)驗(yàn)，該觀點(diǎn)已在在北美地區(qū)被證明，當(dāng)中屬中國的情況較為突出嚴(yán)峻。

4 結(jié)束語

本文通過介紹在設(shè)計(jì)500千伏特高壓絕緣輸電線路過程中的一些設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)的相關(guān)依據(jù)以及實(shí)施操作的具體措施等內(nèi)容，來對該方面的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行一定的擴(kuò)展，希望能夠?qū)窈筮M(jìn)行該方面研究的工作者有一定的借鑒意義。