500千伏输电线路绝缘设计

500千伏输电线路绝缘设计

张喜贺

惠州电力勘察设计院有限公司516023

摘要：随着全球气候的变化，各种电子产品影响这人们的生活，人们对电的需求量逐渐增加。特高压直流输电以其容量大、距离远、损耗低的特色成为我国输电工程的一种趋势。本文介绍了在设计500千伏绝缘输电线路时的相关依据以及相应措施，希望能够对于特高压直流输电线路外绝缘设计理论方面有一定的补充。

关键词：特高压；外绝缘；输电线路

引言

随着我国经济不断发展的需要，架空输电线路电压等级亦不断的得到稳定提高，我国的高压直流输电电压由原来的±500kV提升至±800kV。±800kV直流输电已然成为了我国特高压输电工程未来的发展前进方向。在实践中，一些新的问题经常会出现在特高压直流输电线路的外绝缘设计中。例如：直流工作电压、雷击过电压以及系统操作过电压的不利影响，远距离输电线路更可能会面临着恶劣气候环境的考验（高海拔、环境污秽）等问题。

1特高压输电线路绝缘设计方法

1.1经验法

在直流输电工程的建设进程中，可以考虑利用现存的直流输变电工程的绝缘子爬电比距来决定它的外绝缘水平。这种方法的优势就是尽最大可能地利用已建成的直流输电工程丰富的运行经验。然而此方法亦存在不足之处，那就是在决定外绝缘水平时，两条工程线路的污秽情形要大体相同。除此之外，还要求已建成工程的绝缘子的爬电比距合理适宜。就日常的一般情况来说，不建议用这种经验法进行直接的设计计算，但可以用来检验最后的具体设计成果。

1.2污耐压法

在设计特高压绝缘输电线路之前，建筑工人能够利用绝缘子测量在多种污秽环境条件下的耐污闪电压，通过采集一些实验数据来明确绝缘子串的耐污闪电压大于该绝缘输电线路的最大运行电压，其中应当需要注意的是多留一部分的规定安全裕度。优点：该绝缘子能够与实际的绝缘子的污耐受能力相挂钩，对于明确绝缘子串长方面来说十分便利且准确。缺点：该设计过程需要许多的实验数据，特别是工程线路相当大概率会使用的绝缘子的污闪实验，对于设计特高压直流输电线路过程中需要做一些大型重量的绝缘子的污闪试验。然而在实验之前，需要提前连接施加部分的恒定电压，而这种方法将导致人工污秽和自然污秽相平等的局限。为了解决该方面的局限，我们可以按照下列的方案进行设计处理：一是在研究正常的运行线路和自然污秽试验站的绝缘子的相应积污规律，应当想办法使人工污秽的附着灰尘的密度、分布不均匀的情况以及盐类的种类与自然形成的污秽在一定程度上有一致性。二是进行一定次数的研究，分析清楚附着灰尘的密度、分布的不均匀情况以及盐类的种类等其他因素各自对于污闪电压的影响力大小。同时，还可以通过一系列的实验得到的实验数据计算尽可能得到相应的影响系数，在之后的方案设计中，利用该系数大小来修正正常情况下的人工污秽试验结果。

1.3爬电比距法

使用该方法时，首先应当对污区进行划分，其次凭借污区等级来决定爬电比距。在直流输电工程开始建设之前，可以利用相邻已经建成的交流输电线路的绝缘子比距来决定它的外绝缘水平。在直流电压条件下，考虑到绝缘子具有静电吸尘的功效，因此，在直流电压下绝缘子积污的能力要高于交流电压下的积污能力。不仅如此，同等积污条件下，绝缘子的直流污闪电压要比交流的低。所以在设计中考虑的直流的爬电比距应当大于交流的。参照葛-南线实际的工程线路运行经验。同等环境情况下，500kV直流绝缘子的爬电比距应当大于或等于两倍的交流的。很明显这种方法存在欠缺之处，那就是完全凭借经验来决定交、直流爬电比距的转换系数，没有充分的科学依据作为支撑，未来仍需要持续不断的累积更多直流电压下的实际运行经验。除此之外，同等环境下的直、交流绝缘子的表面积污程度亦有所区别，考虑到试验中控制变量的需要，应当对污区等级做出适当的修正，不然的话就不存在可比性。决定直流绝缘子的比距时，相邻交流绝缘子应当有适宜的比距。在不同种类的交流绝缘子中，不同的有效爬距必然会对直流线路绝缘配置的可靠性产生不利影响。

2特高压输电线路绝缘设计依据

考虑到自然环境具有较大的多变性，绝缘子闪络具有极其复杂的机理。尤其是在污秽与覆冰的条件下，其闪络的过程更是这样。由于自然环境本身局存在的比较大的不可控性，绝缘子闪络的相关机理比较复杂，特别是在环境中既存在污秽也存在覆冰的情况下，其闪络过程的复杂程度大大提高。通过研究其中的相关机理，一是研究污闪的物理及数学模型，该类研究已经得到大量的报道研究，但是在外绝缘设计中还不能够直接使用这些理论模型；二是通过进行大量的模拟实验，经过一些分析以及整理的实验数据，缺点是这些数据的实验条件是经过较高程度的简化后得来的，与实际的情况存在一定差异。

3特高压输电线路绝缘措施

3.1穿墙套管

曾经，穿墙套管是换流站中运用十分频繁的设备。经过一系列的相关实验研究，一些科研工作者发现导致闪络的一个重要原因就是遭受不均匀受潮（也就是不均匀雨）的情况。在实施设计特高压绝缘输电线路过程中，需要在瓷套表面涂覆上一层憎水性的均匀涂层，也可以利用硅橡胶表面的合成套管，这同样能够获得比较理想的效果。由此能够较为有效地解决该类型的问题。

3.2硅橡胶合成

绝缘子通过一些相关实验，我们可以知道，硅橡胶合成绝缘子的在防污闪方面能够起到比较关键的作用。有时，在一些比较偏僻的山区林间，即使使用比瓷绝缘子短的爬距，仍然能够让施工人员进行安全地工作。一般来说，存在的问题主要是在实际具体的使用过程中出现质量缺陷，而这些缺陷当中，只有少部分是因为所使用的材料老化引起的。通过一些实验，该观点已在在北美地区被证明，当中属中国的情况较为突出严峻。

3.3支柱绝缘子

由于支柱绝缘子具有结构简单、直径小的特点，所以它在使用过程中极少出现闪络。在一些曾经有过支柱绝缘子闪络的换流站中，使用憎水性涂层或者辅助伞裙可以有效的解决问题。

3.4防污闪的措施

在换流站中，应当大力推广使用各类防污闪的措施。事实发现，最富有成效的途径就是选择正确的憎水性涂层与辅助伞裙。

3.5换流站的污闪率

通过有效的措施，可以将换流站的污闪率控制在一个非常低的范围内—每极每年0.08次。其中，系统电压的高低对控制水平并不产生影响。有例为证，可以有效的解决直流外绝缘的问题。

4结束语

在绝缘设计过程中，污耐压法与实际工作线路绝缘子污耐受能力紧密联系在一起，作为比较理想的确定绝缘子串长的方法，亟待进行更深入的研究，大量累积宝贵经验，进行普及推广。而其相应的依据及其经过验证的重要措施也不失为他山之石。本文通过介绍在设计500千伏特高压绝缘输电线路过程中的一些设计方法，设计的相关依据以及实施操作的具体措施等内容，来对该方面的设计思路进行一定的扩展，希望能够对今后进行该方面研究的工作者有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]杜澎春.第二代500千伏线路的绝缘配合原则与应用[J].电力科学研究院高压研究所，2016（12）56.

[2]李金.特高压直流输电线路外绝缘设计的方法与依据探究[J].科技资讯，2017（29）：27.

[3]赵畹君.高压直流输电工程技术[M].北京：中国电力出版社，2014（8）126-127.