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摘要：讨论了绝缘配置的原则,通过实例从绝缘子型式与机电强度的选择、绝缘子片数的计算和空气间隙的确定等方面进行了详实的介绍和分析，并最后得出绝缘配置的相关结论。
关键词：架空输电线路；绝缘配置
1. 引言
输电线通常在电力系统工频电压下运行，但是有时会受到各种过电压作用。线路绝缘对各种作用电压都具有一定限度的耐受能力。当绝缘性能被破坏时，会造成设备损坏甚至系统停电事故。为了避免上述损失，必须保证电力设备具有规定的绝缘强度，这就是绝缘水平。确定绝缘水平要求在技术上处理好作用电压、限制过电压的措施、绝缘耐受能力三者之间相互配合的关系，还要求在经济上协调投资费用、维护费用和事故损失费用等之间的关系，以达到较好的综合经济效益。
2. 绝缘配置原则
输电线路的绝缘配置主要是选择绝缘子型式、绝缘子串的片数和空气间隙。它们应同时满足工作电压，操作过电压和雷电过电压的要求。
（1）依照《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB 50545-2010）、《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL／T620-1997）、《高压输变电设备的绝缘配合》（GB311.1—1997）、《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》（GB/T16434—1996）进行绝缘设计，使线路能在工频电压、操作过电压和雷电过电压等各种情况下安全可靠地运行。
（2）根据各地区《电力系统污区分布图》，按照《电力系统污区分级与外绝缘选择标准》，对沿线污区进行准确划分，对绝缘配合进行优化配置。线路污区等级确定应结合现场调查的情况，充分考虑大气条件和环境污秽的发展总态势，要具有前瞻性。
（3）结合线路具体情况及污区划分“运行经验、污湿特征、现场等值附盐密度”三要素来确定污区。当三者不一致时，应以运行经验为主。
（4）雷击杆塔时线路的耐雷水平在一般情况下不低于125～175kA。
3. 绝缘子形式的选择
通过对各类绝缘子的绝缘性能、机电性能、耐气候性能、运行检修等特点的分析比较，给出常规500kV工程线路绝缘子选型的意见。通过各种比较，对于不同材料结构的线路绝缘子，从其材质与使用特性看，瓷、玻璃和合成绝缘子各有优点，又各有不足。合成绝缘子具有重量轻、耐污性能好，整串长度容易控制，对线路塔窗尺寸控制有利等显著优点。
3.2 绝缘子型式的推荐
以全线按为d级污区配置绝缘为例，三种材质的绝缘子都能满足其正常运行的需要。本着方便运行维护和降低工程造价的原则，推荐采用的绝缘型式如下：
3.2.1 耐张绝缘子串推荐
耐张绝缘子串推荐采用盘型悬式绝缘子，一侧采用瓷绝缘子，另一侧采用钢化玻璃绝缘子。为避免发生因玻璃绝缘子自爆而伤及设备和运行人员，变电所架构的耐张绝缘子推荐用瓷绝缘子。
3.2.2 悬垂绝缘子串和跳线绝缘子串推荐
悬垂绝缘子串推荐采用合成绝缘子，跳线绝缘子串推荐采用合成绝缘子。
4. 绝缘子机械强度的选择
4.1 选择原则
（1）绝缘子串的配置首先需满足机械强度要求，机械强度主要由线路正常工况下的最大荷载控制，其次充分考虑各种串型配置的经济性，以求达到串型配置的安全可靠性和经济合理性的统一。
（2）在保证绝缘子串型设计的安全性和经济合理性的前提下，尽量采用联数较少的串型。绝缘子机械强度的设计安全系数应满足按《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB 50545-2010）的要求。
4.2 绝缘子机械强度选择
以常规气象条件为例，最大覆冰厚度为10mm，年平均温度为10℃。经计算，在常规500kV线路工程可能出现的代表档距范围内，导线最大张力受年平均条件控制，每相导线年平均张力为4×35316N，在可能出现的代表档距内最大张力4×56506N。
4.2.1 耐张绝缘子串强度选择
4×160kN、2×420kN瓷质和玻璃绝缘子的各种机械强度均大于常规500kV线路工程要求的安全系数，满足规程要求。采用四联串部件较双联耐张串联结繁杂，易积污，施工、运行较不方便，相反双联型式联结简洁，绝缘子与金具部件大大减少，施工运行方便。
参照以往的500kV输电线路的设计，420kN级绝缘子在500kV线路设计中大量使用，线路运行多年未发生绝缘子强度引起的事故，运行经验丰富。因此，一般推荐常规500kV工程的耐张绝缘子串采用双联420kN级绝缘子，进线档耐张绝缘子串采用双联160kN级绝缘子。
4.2.2 悬垂绝缘子串强度选择
根据常规500kV工程杆塔规划，直线塔设计垂直档距600～1100m，由上表可以看出，采用上表吨位的绝缘子串，并采用单、双联组合，即可涵盖常规500kV线路工程所有可能出现的垂直档距，无需采用更大吨位的绝缘子。考虑为方便订货、施工和运行，不宜选用过多吨位的绝缘子，结合工程实际情况，悬垂串推荐采用210kN合成缘子和120kN合成绝缘子。
5. 绝缘子片数选择
5.1 按爬电比距选择绝缘子片数
由工频电压爬电距离要求的线路每串绝缘子片数应符合下式要求：
N≥λUm/KeLo
5.2 按操作过电压和雷电过电压选择绝缘子片数
根据《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB 50545-2010）的规定，按操作过电压和雷电过电压计算绝缘子片数。在海拔1000m以下地区，操作过电压及雷电过电压要求的悬垂绝缘子串绝缘子片数不少于25片，结构高度h=155mm，耐张绝缘子串绝缘子片数不少于悬垂绝缘子串绝缘子片数加2片。
6. 结论
（1）结合线路沿线的污秽区情况，根据分析论证，以常见的d级污区配置绝缘。
（3）经过分析论证，推荐单回路段悬垂串采用国网典设的中相V型、边相I串设计；双回路段采用I串设计。
（4）合成绝缘子具有优秀的电气性能和经济优势，以其日趋成熟的制造工艺和运行经验，推荐常规500kV线路悬垂串的配置均采用合成绝缘子。
参考文献
[1] 电力工程高压送电线路设计手册(第二版)中国电力出版社,2003年1月；
[2] 110kV～750kV架空输电线路设计规范，GB50545。
论文作者:孙峰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/30
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