输电线路绝缘配合设计方法探讨论文_刘新纲,李伟,常肇村,刘建立

摘要：电力资源是我国社会发展的重要资源，为保障输电线路的供电可靠性，加强输电线路绝缘配合设计是十分重要的措施之一。优良的绝缘配合设计，能够有效地提高输电线路的耐雷水平，减少雷电流对输电线路的危害，能够有效地提高输电线路运行的稳定性与可靠性。

关键词：输电线路；绝缘配合设计；方法

引言

随着现代输电线路的大规模建设，自然雷击对输电线路的危害越来越大，为保持社会用电水平，实施输电线路防雷措施具有重要的现实意义。绝缘配合设计是通过绝缘子来提高输电线路的防雷性能。该措施不仅可以实现低成本的防雷，还可以从机组的角度对输电线路设备进行保护，实现对机组经济效益的保护。然而，由于现代输电线路规模庞大，其各自的环境、设备参数等方面都不尽相同，因此要实现良好的绝缘配合设计，需要考虑多种因素，然后根据不同的特点进行设计。

1.绝缘配合设计原则

输电线路的绝缘水平需要同时考虑设备的防雷和防污能力。电网输电线路规程对输电线路的防雷水平进行了规定，要求耐雷能力要大于或者等于常规线路的最高要求，并且要控制雷击跳闸的概率。电网输电线路规程对输电线路的耐雷水平规定如下：

（1）对处于中平原地区的输电线路，当电压等级为220KV时，其耐雷水平的数值范围为110-76KA，同时，遭受雷击而跳闸的概率以0.25次/（km·a）为标准，最优值可以选取0.315次/（km·a）。

（2）对处于中平原地区的输电线路，当电压等级为110KV时，其耐雷水平的数值范围为41-63KA，同时，遭受雷击而跳闸的概率以0.83次/（km·a）为标准，最优值可以选取0.525次/（km·a）。由此可见耐雷水平和遭受雷击的跳闸概率是设备绝缘设计需要满足的两个方面，可以通过同塔回线配合的方式实现。

2.绝缘配合设计分析

2.1 半波输电线路参数模型

在传输线比电磁波波长短的情况下，传输线的电压将保持相同的状态，这可以用集中式模型来描述。在传输线长度与电磁波波长几乎相等的情况下，输电线路电压波动剧烈，由于不能用集中参数来描述，故不采用集中模式，此时应采用分布参数模型。在半波传输线参数相等的情况下，采用均匀传输线对其进行模拟。假定线路端子的电压和电流已知，则可以得到线路末端的电压，电流方程如下：

式中，U2、I2 为传输线末端电压与电流，I2 的流出末端属于正数。图 1 为传输线二端口网络。

图 1 传输线二端口网络

而根据上式电流方程可以建立二端口网络的网络方程。根据电路二端口理论，二端口网络可等效为

Π形形式，具体如图 2 所示。

图 2 传输线二端口网络等效Π形电路

2.2 半波长输电线路的稳态特性

下表为线路参数。

表 110、220 半波长线路单位参数

在表 1 参数的基础上，可得相应的波阻抗为 Zc =246.11 j3.7455 − Ω，采用 21 节点、20 分段系统，线路长度 100km，对 180、360、750MW 三个线路电压进行分别计算，计算结果显示，在 750MW 线路输送功率条件下，线路沿线的电压变化并不大，而当在180、360MW 线路输送功率条件下，电压出现了中高、端低的变化。

2.3 绝缘配置

在以上分析的基础上，在4500 MW线路输电功率条件下，由于其电压变化不大，可以采用统一的绝缘配置形式，但在5000、5500 MW线路输电功率条件下，线路电压变化呈现中、高变化，端部低，直接采用高性能配置会造成成本投入的浪费，因此有必要对实际参数进行研究。根据检测数据进行绝缘配置。

3.设计输电线路的绝缘配合

绝缘配合设计受环境因素的影响很大。如何选择气隙，如何设置爬行距离，以及如何设计绝缘配合中的固体绝缘结构，需要进行分析和探讨。其中，为了保证绝缘材料的最小间隙无放电，必须在绝缘配合中做好绝缘间隙的选择，这比其它间隙值要小；为了不出现绝缘材料表面爬行的最小距离，必须预先设定一个很好的距离；为了保证一定的绝缘性能，必须在绝缘材料的设计中认真做好绝缘材料的设计。为了确保它不被破坏，必须仔细检查材料的穿透距离。

3.1选择绝缘配合的电气间隙

第一，输电线路的运行中会出现过电压，因为电压间隙两侧的电压会随着电压的输出而增大，此时，如果间隙不够大，很容易导致电流击穿；第二，当输电线路严重超过最大值时，如果间隙不像预期的那么大，就很容易被突破。虽然相关规定给出了相应的推荐值，但要分析具体问题，不能盲目遵循。例如，在高度的影响下，输电线路的电场是不稳定的，其值也会发生变化。

3.2绝缘配合中的爬电距离的设置

当输电线路处于工作电压时，应设置爬行距离，以确保在存在某些污染物时不会发生故障。爬行距离的大小取决于输电线路长期工作电压的有效值，因为暂态过电压现象对爬行距离没有影响，因此可以忽略。GB/T 16935.1≤1997也给出了爬行距离的推荐值，但在实际选择中还需要考虑其他因素：第一个因素是周围环境的污染。环境污染程度对攀岩距离有直接影响。其次，绝缘材料的结构等。

3.3设计绝缘配合中固体绝缘的结构

从现代通用绝缘设计来看，绝缘设计结构主要分为三种类型：基础绝缘、附加绝缘和增强绝缘。结果是不同的，但它们都属于一种固体绝缘设计。由于绝缘材料是固体绝缘，不可避免地会引起一定的空间占用，如果设计不当，可能会导致相邻绝缘结构的冲突，从而导致绝缘设计和运行的故障，如绝缘输电线路发热过高、短路等现象。因此，在固体绝缘设计中必须注意实体绝缘的结构设计，在设计中主要考虑传输线本身。由于环境因素的影响，有必要根据实际的规模情况，设计合理、科学的安装方案，避免直接设计和安装，确认后可以安装固体绝缘材料。另外，由于现代科学技术水平较发达，因此未来的改造不可避免，设计应尽可能预留空间。

4.结语

绝缘配合在输电线路中起着非常重要的作用，它关系到输电线路的稳定性和机械设备的安全。通过对输电线路绝缘配合设计方法的分析和研究，取得了以下结论：在设备绝缘设计中，不能缺少雷击的耐雷水平和击穿概率，探索搜索路线，划分路段，初始绝缘水平，安装避雷针是绝缘协调的步骤，从电气间隙、爬行距离和实体绝缘三个方面探讨了绝缘配合设计方法。

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论文作者:刘新纲,李伟,常肇村,刘建立

论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期

论文发表时间:2020/1/13

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