500kV輸電線路絕緣設(shè)計研究

杜彥興 李志楊

摘要：社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，極大地促進(jìn)了工業(yè)的進(jìn)步。一些大型機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過程中必須要借助高壓遠(yuǎn)距離輸電方式獲取電源?，F(xiàn)階段，500kV的輸電線路數(shù)量越來越多，而且也經(jīng)過了細(xì)致深入的研究，尤其是絕緣設(shè)計方法。加強(qiáng)特高壓絕緣輸電線路的設(shè)計，代表在設(shè)計過程中必須處理好電網(wǎng)中各種過電壓和機(jī)械抗壓水平等，必須不斷提高安全性和穩(wěn)固性，并具備良好的性價比優(yōu)勢。同時，還必須加強(qiáng)絕緣設(shè)計，借助絕緣體，將電路的防雷性能提升上來，將防御成本降至最低，并給予輸電線路穩(wěn)定性一定的保障，防止電路事故的出現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：500kV;輸電線路;絕緣設(shè)計

1輸電線路絕緣設(shè)計依據(jù)

在實際設(shè)計操作過程中，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)得到大量的報道研究，但是在外絕緣設(shè)計中還不能夠直接使用這些理論模型;二是通過進(jìn)行大量的模擬實驗，經(jīng)過一些分析以及整理的實驗數(shù)據(jù)，缺點是這些數(shù)據(jù)的實驗條件是經(jīng)過較高程度的簡化后得來的，與實際的情況存在一定差異。

2500kV輸電線路絕緣設(shè)計方法

2.1確定絕緣參數(shù)

在500kV輸電線路絕緣效果方面，絕緣參數(shù)不但發(fā)揮著重要的作用，而且也是絕緣設(shè)計的前提條件之一。要想確保絕緣設(shè)計效果的穩(wěn)步提升，必須要確保參數(shù)的合理性，實現(xiàn)線路整體絕緣性的提升，并保障耐雷性。而要想確保相應(yīng)參數(shù)計算的準(zhǔn)確性，必須確定線路的方向和規(guī)模，并做好相應(yīng)數(shù)據(jù)的查找工作。此外，要想確保線路設(shè)計的優(yōu)化成效，分析往年的環(huán)境變化規(guī)律也是一項重要措施。

2.2日常經(jīng)驗法

500kV高壓輸電線路絕緣設(shè)計的過程中，需要借鑒現(xiàn)存的直流輸變電工程的絕緣子爬電比距，來進(jìn)行衡量及判斷外絕緣的水準(zhǔn)。此方式的優(yōu)點在于可以最大程度的利用，已經(jīng)建設(shè)成功的超高壓直流輸電工程的運(yùn)行經(jīng)驗。缺點則在于在建設(shè)的過程中，要保障建設(shè)的兩條輸電工程，具體情況上要大致相同，只有這樣才能準(zhǔn)確的決定外絕緣水平;另外還需要考慮已經(jīng)建設(shè)成功的輸電工程的絕緣子的爬電比距的合適程度。在實際的建設(shè)使用中，這種方式是不建議直接使用的，但是，可以采用這種方式來對設(shè)計成果進(jìn)行最后的檢驗。

2.3線路劃分

500kW輸電線路絕緣設(shè)計要依據(jù)周圍地理情況，通過調(diào)整自身參數(shù)，實現(xiàn)線路絕緣設(shè)計。線路劃分是參數(shù)調(diào)整基礎(chǔ)，其關(guān)鍵是將同一范圍內(nèi)的參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一，實現(xiàn)線路絕緣方案的優(yōu)化。另外，絕緣設(shè)計不能進(jìn)行多線路劃分，否則會造成方案數(shù)量過多，影響絕緣設(shè)計效率。絕緣設(shè)計線路劃分分為兩種，一種為同區(qū)域絕緣設(shè)計，另一種為不同區(qū)域絕緣設(shè)計。梁總監(jiān)設(shè)計方案依據(jù)線路不同，采用不同的參數(shù)，提高輸電線路的絕緣水平。

2.4污耐壓法

在設(shè)計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，通過采集一些實驗數(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。一是在研究正常的運(yùn)行線路和自然污穢試驗站的絕緣子的相應(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，還可以通過一系列的實驗得到的實驗數(shù)據(jù)計算盡可能得到相應(yīng)的影響系數(shù)，在之后的方案設(shè)計中，利用該系數(shù)大小來修正正常情況下的人工污穢試驗結(jié)果。

3500kV輸電線路的絕緣配合

3.1科學(xué)的設(shè)置爬電距離

500kV輸電線路基本都是位于室外，需要面臨非常復(fù)雜的環(huán)境問題，同時，在運(yùn)行的過程中，易受到外界污染物的影響，致使輸電線路的絕緣性能降低。因此，為了不斷的提高輸電線路整體的絕緣性能，防止污染物對輸電線路絕緣性能產(chǎn)生的影響，需要對輸電線路中電壓的爬電比距進(jìn)行科學(xué)的設(shè)置，對于原配置中爬電距離的設(shè)置，可以忽略超出的電壓問題，因為不會產(chǎn)生影響，因此可以忽略不計，最主要的是環(huán)境方面造成的影響。科學(xué)的爬電距離的設(shè)置，不僅提高了輸電線路整體的絕緣效果，還能降低外界污染物造成的影響，保障500kV輸電線路的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2采取絕緣措施

首先，穿墻套管。在換流站的應(yīng)用設(shè)備中，穿墻套管得到了廣泛的應(yīng)用?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，不均勻受潮，極容易導(dǎo)致閃絡(luò)現(xiàn)象的出現(xiàn)。在特高壓絕緣輸電線路設(shè)計中，在瓷套表面可以涂覆憎水性涂層，也可以應(yīng)用加強(qiáng)硅橡膠表面的合成套管。其次，硅橡膠合成絕緣子。硅橡膠合成絕緣子防污閃效果顯著，爬距比瓷絕緣子短，可以提高施工安全性。

3.3調(diào)整固體絕緣結(jié)構(gòu)

普通輸電線路以基本絕緣、附帶絕緣、增強(qiáng)絕緣為主，各個絕緣方案產(chǎn)生的效果存在一定的差異，依據(jù)實際情況進(jìn)行選擇。但是，上述三種絕緣屬于固體絕緣，對空間占用比較大，會出現(xiàn)相鄰結(jié)構(gòu)的空間擠壓，影響線路的安全和穩(wěn)定。因此，500kW線路絕緣設(shè)計中，要調(diào)整固體原結(jié)構(gòu)，避免出現(xiàn)絕緣實施問題，降低相鄰組件的絕緣空間沖突。例如，500kW絕緣線路放熱量較高，容易出現(xiàn)短路現(xiàn)象，再進(jìn)行固體絕緣設(shè)計時，需要依據(jù)線路自身、環(huán)境等方面的條件，降低固體絕緣的安裝率。同時，強(qiáng)化固體絕緣的操作步驟，通過反復(fù)論證后，進(jìn)行固體絕緣安裝。隨著絕緣技術(shù)的不斷發(fā)展，固體絕緣設(shè)備的使用率將大幅減少，組件之間的距離和空間也會增加。

3.4硅橡膠合成絕緣子

通過一些相關(guān)實驗，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，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，只有少部分是因為所使用的材料老化引起的。通過一些實驗，該觀點已在在北美地區(qū)被證明，當(dāng)中屬中國的情況較為突出嚴(yán)峻。

3.5選擇絕緣配合的電氣間隙

首先，因為現(xiàn)代社會對于電能的需求較大，所以輸電線路的運(yùn)行過程中，很容易出現(xiàn)超電壓的現(xiàn)象，此時，因為電氣間隙兩側(cè)的電壓會隨著電壓的輸出瞬間變大的特性，如果電氣的間隙距離不足，就很可能會引發(fā)電流擊穿的電力故障。其次，在輸電線路電壓大幅度超出規(guī)定最大值的情況下，如果電氣間隙無法實現(xiàn)預(yù)期效應(yīng)，就必定會出現(xiàn)電流擊穿現(xiàn)象。所以在進(jìn)行絕緣配合設(shè)計時，需要對輸電線路的具體參數(shù)進(jìn)行分析，不能流于形式進(jìn)行設(shè)計。

結(jié)論

500kV輸電線路在建設(shè)過程中，絕緣設(shè)計決定了輸電線路能否安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。輸電線路良好的絕緣性能，可以保障線路遠(yuǎn)距離地進(jìn)行輸電，反之則會經(jīng)常性的出現(xiàn)短路、跳閘等問題。此外，線路上時間的暴露在自然環(huán)境中，雷電及污染物會對其絕緣性能造成不利的影響，進(jìn)而降低輸電線路的絕緣性能。所以，應(yīng)對輸電線路絕緣進(jìn)行優(yōu)化，提高輸電線路的絕緣設(shè)計水平，才能不斷提高輸電線路的整體絕緣效果，保障500kV輸電線路的正常運(yùn)行。

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（作者單位：內(nèi)蒙古超高壓供電局）