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摘要：针对绝缘不平衡的双回输电线路发生多次雷击事故，考虑到不同相导线上的瞬时频率电压波形，计算并分析了同塔双回架空输电线路的差值在帮助系数，横向载荷的高度以及道弦平的高度与不同回路的不同相绝缘体之间的差异。产生雷电的不同，从理论上确定同塔双回架空输电线路的不平衡程度。综合考虑投资因素，结合理论计算，塔架结构和运行经验，建议110kV、220kV和500kV线路的不平衡绝缘差分别为2、3、5。
关键词：同塔双回架；输电线路；绝缘度
随着土地资源的短缺以及在输电线路中出现的拥堵和成本的增加，目前，架空输电线路大都采用双塔或多塔建设。其采用的更多的是双回传输线和变电站的电源。当线路一旦遭受雷击或跳闸，它将导致变电站内的电压损失。因此，双重回报会造成双重回报。普通塔式输电线路应采用UN平衡绝缘，防止双回线同时击中雷击[1]。由于不平衡绝缘的选择不当，在绝缘不平衡的双回输电线路中仍然会发生雷击事故，这应当引起相关人员的注意。
1.同塔双回输电线路供电可靠性
位于高海拔地区和强雷电活动区，传输线经常遭受雷电跳闸。根据相关计算数据显示，110/220kV双回线在同一呼叫高度下比单回路低10％-30％，这大大增加了雷击的可能性[2]。根据有关数据显示，在云南电力系统中，110/220kV线路雷击跳闸总次数比例分别为41.29％和37.59％，雷击事故是第一次，这是对云南电网的主要威胁。电网安全运行，对于同塔双回输电线路这事电网中重要的线路选择，因为其安全可靠和稳定的运行是一个重要的指标。当两回路同时出现跳闸故障造成的经济损失和社会影响是非常巨大的。这需要改善线路的耐雷能力以降低双回电路遭受雷电打击和跳闸的影响，以提高输电的稳定性，减少人力和物力的损失。
依照有关规定，架空输电线路的防雷击一般会设计有避雷针、塔下的接地电阻、耦合线路、加强绝缘体等方式进行线路保护。
2.双回架空输电线路的不平衡绝缘的选择和计算
当双回路遭雷电击中时，至少在最小接地电阻（7Q）中规定的最大防雷电阻，考虑了受瞬时频率电压影响的两回线的绝缘水平。增强绝缘体电阻大于不同相绝缘体上的最大雷电压差。当雷电击中双回路时，至少在最小接地电阻中规定的最大雷电承受水平时，有必要保护另一条线路不跳闸。考虑受电路放电耦合系数和瞬时工频电压影响的两个电路的绝缘水平。增强绝缘体电阻大于不同相绝缘体上的最大雷电压差。
2.1不同回路的耦合系数计算
常见的110-500kV双回路单线尺寸见表1。
表1 110-500kV双回路单线尺寸
双回路线一般有两个避雷针，计算器导线的耦合系数时，采用下式：
（公式1）
（其中r1代表线路1的半径；h1代表线路1的平均高度；d12、d13、d23分别是线路1与线路2、线路1与线路3、线路2和线路3间的距离；D12、D13、D23分别是线路1与线路2、线路1与线路3、线路2和线路3间镜像的距离）
根据公式（1）知，导体越高，塔架与避雷线之间的距离越近，组系数越大。因此，在计算最大糊状系数时，取相位系数与下相位之间的差值。假设CJ-50，CJ-70110kV，220kV和500kV绝缘子串的长度分别为110kV、220kV和50kV的避雷线长度分别为1.5m、25m和6m。
2.2不同导线上瞬间电压差的计算
（公式2）
根据公式2可以求得110kV、220kV、500kV的瞬间电压差分别为171.1kV、342.2kV、777.7kV。
2.3不同绝缘子上的雷电电压差及绝缘差计算
绝缘子的雷电电压差：
（公式3）
（其中ΔU代表上下绝缘子的雷电电压差；Δk代表电晕影响的上下线路耦合系数差；Ri代表塔的冲击接地电阻；Δhc代表上下线路的导线平均高度差；Δhn代表上下线路的横担高度差；I1代表反击耐雷水平）
2.4双回路雷击时的耦合系数、雷电压差和绝缘误差估算
根据上述计算，绝缘子上相最容易放电。当电路的上相放电放电时，相位相当于1条地线，因为3条地线的耦合系数的计算更复杂。作为工程计算，需要进行以下简化处理：将放电线和相邻地线用作分离地线，并且根据部分计算公式计算分割线半径和有效半径。
3.加强线路绝缘
根据有关研究数据加强绝缘，一般采取增加绝缘子的数量来有效提高线路的外部绝缘水平，提高绝缘子的闪络电压和线路的抗雷击能力，降低变速器的耐雷水平根据塔的基本类型，绝缘子高度和不同部件的数量，确定山区的线路和预期的雷电跳闸率[3]。计算结果如表1所示，从表1中可以看出，表3给出了一条110kV线路绝缘子的增加，使雷电阻抗提高了10.2％，雷电跳闸率降低了24％，两个绝缘子增加15.6％，雷电跳闸率降低29.49％
表3线路耐雷水平和预期雷击跳闸率
上述数据表明：高压输电线路的绝缘水平与雷电阻抗成正比，输电线路的绝缘强度足以成为提高输电线路抗雷击能力的重要因素。
4.加强线路绝缘配置
目前线路同塔回架加强线路绝缘一般采用高绝缘同塔两种平衡高绝缘和不平衡的绝缘方式。
4.1平衡高绝缘
即同塔双回线不同电路使用的绝缘方式，即绝缘方式为1-2个绝缘子比正常配置模式增加更多。根据国内外的经验，采用均衡的高绝缘设计，110kV及以上高压双回路不仅能有效提高两回线路的抗雷击能力，大大降低总跳跃气味率，而且可以明显减少雷击引起的双回路事故，更加有效措施。目前美国和日本的双回线路采用均衡高绝缘设计。
4.2不平衡绝缘
是同塔双回路的一条回路线路的正常绝缘配置，另一路采用比常规配置更多的绝缘子，以增加12个绝缘子的绝缘配置，即绝缘子串的数量两条电路线是不同的。通过这种方式，当雷电击中时，正常绝缘子数量的环路闪络的概率非常大，并且闪络之后的导线相当于地线，从而增加了对另一个环路导线的影响，并且改善了线路的如果使用不平衡，则根据有关统计数据，确保公共一回路的持续供电。绝缘配置方式可以同时有效降低双回路线路之间的可能性，但转换到单回路后总跳闸率较高。这种配置方式是以一条背线的安全运行为代价同时降低跳闸率，但总的跳闸率更高，目前强调电网。首先在安全运行的背景下，完全改善供电是不够的。
5.合理选择两种绝缘方式的应用方法
根据双回线路传输侧与电侧不同组合，加强绝缘配置，进一步提高电源的可靠性。以下通用组合说明加强绝缘配置方式的选择：
1）双回线传输线的电源侧为不同变电站或同一变电站，电气侧为两个不同的变电站。这种组合应采用均衡的高绝缘设计，可以提高双回路部分的整体防雷水平，并且由于绝缘水平的差异而不会形成一个回路，导致变电站的变电站停电，其他变电站。在目前电力系统供电可靠性较高的情况下，同一电压等级变电站对供电可靠性的要求基本相同，因此该组合应采用平衡高绝缘，以保证供电可靠性的平衡不同方向的变电站；
2）双回输电线路供电侧不在同一变电站或同一变电站内，接收侧为同一变电站。这种组合可用于不平衡绝缘设计。如上所述，正常绝缘子的数目的环可以在频繁的雷击的情况下可以闪络，和闪络之后的线相当于接地线，这增加在阳第一环线的作用，提高了闪电线路的电阻水平，使其不闪络，从而减少其他回路。跳闸的可能性确保了接收端变电站的持续供电，并提高了变电站供电的可靠性。
6.结语
对于同塔双回输电线路的绝缘设计，只能选择平衡高绝缘或不平衡绝缘结构，而要根据输电侧和输电侧的不同组合来合理选择加强绝缘结构的方式双回电线的电侧，以进一步提高供电可靠性，综合考虑投资。结合理论计算塔架结构和运行经验，建议110kV和220kV线路的绝缘配置分别为1和2。
参考文献
[1]植芝豹.同塔双回架空输电线路不平衡绝缘度选用探讨[J].广西电力,2010,33(1):22-24.
[2]胡全,王刚,李志泰.750kV同塔双回路线路绝缘配合探讨[C]//中国电机工程学会输电电气五届一次学术年会.2006.
[3]于永洋,赵晖,谢涛.双回路单侧电缆T接直线杆引下方法的研究[J].电网与清洁能源,2015,31(2):67-70.
作者简介
朱国光(1989-)男，汉族，硕士研究生，工程师，主要从事110KV_ 220kV架空输电线路运维，检修，无人机巡检工作。
论文作者:朱国光
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：线路论文; 绝缘子论文; 雷电论文; 变电站论文; 电压论文; 不平衡论文; 回路论文; 《电力设备》2018年第20期论文;