高压输电线路的绝缘配合及设计

高压输电线路的绝缘配合及设计

张剑

张剑

东莞电力设计院广东东莞523413

摘要：高压输电线路属于电力系统大动脉，其运行安全对整个电网来讲极为重要。国内高压输电线路出现跳闸则主要是雷击所引起的，此类事故发生率大约为65%，雷击跳闸不仅使得电网不能正常供电，更是加大了线路检修工作量，雷电波会沿着线路不断冲击变电站及发电厂，若是变电站及发电厂方面未做前面的绝缘保护，则极易导致各类设备装置被损坏，最终出现大范围停电事故。因此分析高压输电线路绝缘配合及设计对高压输电线路保护有着极大现实意义。

关键词：高压输电；输电线路；绝缘配合；设计方式

随着国家城市化进程持续加快，电力建设规模不断增大，电力系统容量及电压等级也都持续攀升，电力系统绝缘配合问题则显得尤为重要，因此而造成的施工和造价问题更是不断凸显，若想在增加电力系统绝缘能力的同时又做到不过于增加投资，这时务必考虑绝缘水平的问题，也就是绝缘配合。电力系统绝缘涵盖范围非常广泛，发电厂、变电站及全部电力设备绝缘，加上输电线路绝缘等，电气设备作用及电压等级方面的因素关乎着设备绝缘及电压之间的关系，也可以说绝缘水平关键是依据电压而确定。

一、绝缘配合

1、绝缘配合概述

绝缘配合，即全方位考虑整个系统中可能会出现的各类电压，确保设备装置特性和设备绝缘特征，准确确定设备水平而使得设备绝缘故障发生率降至最低，技术及经济方面均可接受的水平。正常运行时则系统承受工频电压，设备装置绝缘水平应确保设备于工频电压作用下可以正常运行，过电压幅值往往均是大于工频电压的，这时则要求对应设备装置可保护设备配合下而保障设备安全运行。设备绝缘水平基于那类电压而设计则是个非常重要的课题。绝缘水平及投资两方面是成正比例关系，绝缘水平高则投资大，降低绝缘水平则降低了设备装置造价。节省投资则于低绝缘水平下确保设备装置在对应工频电压和各类过电压作用下安全运行，这也是系统经济技术对比的关键内容。

2、绝缘配合方式

绝缘配合关键任务则就是正确规定电力设备装置绝缘水平，过电压均是以内部过电压或外部过电压确定绝缘水平的，这主要是按照具体运行时哪类过电压幅值高而确定的。现阶段探究绝缘配合方式主要是惯性法。此类方式主要是基于作用在绝缘较大过电压及较小绝缘强度方面的概念而进行配合。确定电力设备装置会出现的危险过电压，再按照运作经验乘以考虑各类因素影响及裕度系数，最终决定绝缘耐受的电压水平。较大雷电过电压均是基于避雷器残压而决定的，最大操作过电压则是按照实际测评结果而决定的。

二、高压输电线路绝缘配合

图一高压输电线路绝缘单点接地简视图

绝缘配合主要是按照设备装置应用及周边环境而选用设备电气绝缘特性，目的是充分确定电气设备绝缘水平。高压输电线路绝缘配合主要是具体工程中处理线路杆塔及档距中心各类可能出现的间隙放电，这主要包括导线对杆塔，导线对避雷线，导线对地面，不同极导线间绝缘选择及配合方面的问题。

进行线路工程前期工作时则应充分考虑高压输电线路绝缘配合：第一，导线对杆塔绝缘配合。这主要是根据正常运行电压及内过电压和外过电压确定绝缘子型号及绝缘子片数和风速条件之下的导线对杆塔气隙距离；第二，导线对避雷线绝缘配合。根据雷电过电压来确定档柜中心导线和避雷线间气隙距离；第三，导线对地面和各类跨越物体绝缘配合，按照操作过电压和雷电过电压的各项要求来确定导线对地面和各类跨越物体最小允许间隙距离；第四，不同相导线之间绝缘配合，根据正常运作电压及导线振荡状况来确定不同相导线之间最小间隙距离。如图一所示，高压输电线路绝缘单点接地简视图。

三、高压输电线路绝缘配合具体实现

架空输电线路均是根据绝缘子和杆塔隔离，绝缘子与线路及杆塔之间绝缘息息相关。输电线路绝缘配合关键是绝缘子个数选择。

绝缘子要求，运行中绝缘子则表面潮湿和有轻微污染时，要求可耐受长时间作用工频电压且不会放电；运行时可耐受计算内部过电压；大气环境中输电线路务必具备耐雷水平。绝缘子个数确定方式，工作电压下轻微污染区域则可根据泄漏距离而选择，表达式为。n表示绝缘子个数，U则是表示系统额定电压，是表示每个绝缘子泄漏距离，1.6则是单位泄漏距离。根据内部过电压要求进行验算，这时要求绝缘子可耐受对应倍数内部过电压，基于工频湿闪过电压的放电根据则是，是表示工频湿闪过电压，则是表示最大工作相电压，是表示操作中过电压倍数。根据大气过电压各项要求验算，绝缘子个数不会过于影响大气过电压，耐雷水平并不仅是绝缘子个数来决定的，关键是各类防雷策略综合效用来决定的。通常根据工作电压选择绝缘子，从而带进雷击塔顶耐雷水平表达式中则为，是表示雷电流幅值，是表示50%的冲击放电电压，则是表示冲击接地电阻，是表示杆塔和线路之间的电感，则是表示导线悬挂平均高度，则表示杆塔分流系数。

空气间隙距离选择，通常工频电压下空气间隙距离是最高运行电压确定的，往往若是系统输送功率超过自然功率，则这时线路中的运行电压高出常规高压系统最高工作电压，这时应对工频电压下空气间隙距离施以严格校核。间隙尺寸增大幅度较小，且仅仅是在杆塔两边的相，所以对杆塔设计没有大的影响。操作过电压下空气间隙距离，一般绝缘子导线对杆塔空气间隙距离均是操作过电压确定的，因为高压输电线工频过电压倍数及操作过电压接近，所以绝缘子导线对杆塔空气间隙距离则务必充分考虑工频过电压及操作过电压。

结束语

绝缘配合主要是按照电网间所出现的各类电压及保护设备装置特征确定设备装置具体绝缘水平，配合务必全方位考虑造价、设备装置维护费用及故障损失等几个方面的问题，有效实现供电安全、经济、可靠。高压输电系统操作过电压是主导，先是基于断路器限制预定水平，再采用避雷器作为其后备保护。因此设备装置绝缘水平均是由避雷器雷电过电压下残压而确定的。通常是不考虑线路绝缘与发电厂，或是变电站绝缘配合方面的问题，这是由于降低线路绝缘使其和变电站绝缘配合，会导致线路故障发生率提高，并且也不考虑谐振过电压，所以务必尽量避免谐振过电压产生。

参考文献：

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