输电线路绝缘配合设计方法的探讨

输电线路绝缘配合设计方法的探讨

孙传志

国网牡丹江供电公司 黑龙江牡丹江 157000

摘要：输电线路的绝缘配合能够有效的提高线路的防雷水平。本文主要对输电线路绝缘配合设计的方法进行探讨，首先对绝缘配合的设计原则进行了介绍，其次分析了绝缘配合设计以及其设计流程，最后从电气间隙、爬电距离和固体绝缘三个方面对绝缘配合设计的方法进行了研究。

关键词：绝缘配合；设计流程；电气间隙；爬电距离

1绝缘配合设计原则

绝缘体的设计是否良好，直接决定了输电线路的防雷性能水平，在设计原则上来说，依照相关规定，输电线路耐雷能力必须大于或等于常规线路，这是输电线路绝缘配合设计的最基本原则。深入来看，因为雷击现象很容易引发输电线路设备跳闸，所以跳闸是影响输电线路最频繁的电力事故，必须在设计时严格控制跳闸出现的概率，以此提高输电线路的稳定性。

输电线路防雷性能水平规定如下：

(1)中平原地区220kV输电线路防雷性能水平规定。在中平原地区，其电压为220kV的输电线路防雷性能水平需要维持在110-76kA的区间之内。对输电线路跳闸事故发生概率进行控制方面，需要维持62／2018．03在0．25次／(km·a)，最优为0．315次／(km·a)。

(2)中平原地区110kV输电线路防雷性能水平规定。在中平原地区，其电压为110kV的输电线路防雷性能水平需要维持在41-63kA的区间之内。对输电线路跳闸事故发生概率进行控制方面，需要维持在0．83次／(km·a)，最优为0．525次／(km·a)。

通过上述可以了解到输电线路绝缘配合设计的基本原则与标准，在进行设计时必须围绕上述原则标准来进行设计。

此外，因为绝缘配合设计属于户外装置，其容易受到户外地理环境等因素的侵蚀，因此为了避免设计受到干扰，设计时还需要考虑到防污的性能水平。

2绝缘配合设计分析

2.1半波输电线路参数模型

在输电线路短于电磁波波长的条件下，输电线路的电压将会维持相同的变化状态，此时可以通过集中模型对此进行描述。在输电线路长度与电磁波长几乎相等的条件下，输电线路电压会出现较为剧烈的波动，所以因为不能使用集中参数加以描述，集中模式将无法应用，此时则应当采用分布参数模型。假设半波输电线路沿线参数相等，应用均匀传输线对其进行模拟。假设线路终端的电压和电流为已知，可得距离末端，处的电压、电流方程为：

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

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Ⅱ形形式。

2.2半波长输电线路的稳态特性

下表为线路参数。

在表1参数的基础上，可得相应的波阻抗为Z_c=246．11-j3．7455f2，采用21节点、20分段系统，线路长度lOOkm，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

在上述分析的基础上，在4500MW线路输送功率条件下，因为其电压变化不大，所以可以采用统一形式的绝缘配置形式，而在5000、5500MW线路输送功率条件下，其线路电压变化呈现中高、端低的变化，如果直接统一采用高性能配置，会造成成本投入的浪费，所以需要对实际参数进行考察，依照考察数据来进行绝缘的配置。

3绝缘配合的设计流程

(1)通过对已有线路的查找和分析，得到计算参数。计算参数包括设备的物理性质参数，如铁塔的高度、地面的电阻，还包括当地的环境参数，如落雷的概率和密度。

(2)针对输电线路参数的不同进行路段划分。对设计电路不能为了简单而采取一种绝缘配合的设计方式，应该根据输电线路物性参数的不同进行细致的划分，针对不同的路段，选择不同的绝缘方式。同时，划分的路段也不是越多越好，因为划分过多会降低方案的适用性。

(3)根据防污和耐雷要求对线路的绝缘水平进行初设。线路的绝缘水平包括了低压线路的绝缘水平和高压线路的绝缘水平。一般是先确定低压线路的绝缘水平，高压线路的绝缘水平通过不断递加来达到绝缘要求。

(4)避雷线的安装。避雷线的安装需对避雷线的保护角进行设置，具体步骤为：初设，主要参考规程规定值；确定保护角，保护角的确定方法为递减的方法；侧向避雷针的设置，侧向避雷针装设的位置为最外侧导线的横担端侧，其主要目的是增强防绕击的性能。

4设计输电线路的绝缘配合

4.1选择绝缘配合的电气间隙

首先，因为现代社会对于电能的需求较大，所以输电线路的运行过程中，很容易出现超电压的现象，此时因为电气间隙两侧的电压会随着电压的输出瞬间变大的特性，如果电气的间隙距离不足，就很可能会引发电流击穿的电力故障。其次，在输电线路电压大幅度超出规定最大值的情况下，如果电气间隙无法实现预期效应，就必定会出现电流击穿现象。所以在进行绝缘配合设计时，需要对输电线路的具体参数进行分析，不能流于形式进行设计。

4.2设置绝缘配合中的爬电距离

输电线路的运行时常处于户外环境，运行过程中很可能会出现许多污染物，不利于输电线路与绝缘配合设计的运行。而为了防止污染的影响，应当根据工作电压的数据来确定其爬电距离的大小。此外，在此方面的设计上，不用考虑突然超出的电压，因为不会受其影响。

4.3设计绝缘配合中固体绝缘的结构

从现代普遍的绝缘设计上，绝缘设计结构当中主要分为基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘三个种类，其所产生的效果存在差异性，但都属于固体绝缘设计的一种。而因为是固体绝缘，其必然会造成一定的空间占用，如果设计不当，就可能导致相邻的绝缘结构产生冲突，从而可能会导致绝缘设计运行的故障，例如绝缘输电线路热量较高、短路等现象，因此固体绝缘设计当中需要重视固体绝缘的结构设计，主要需考虑设计内输电线路自身、环境因素两方面的影响，避免直接进行设计安装，而需要结合实际规模条件，设计出合理科学的安装方案，在进行确认之后，即可安装固体绝缘。

5结束语

绝缘配合在输电线路中起着非常重要的作用，它能够影响输电线路的稳定性以及机器设备的安全，其效果显著，且又经济实用。因此本文对输电线路绝缘配合设计方法进行了探讨。

参考文献

[1]孙秀丽，杨超．输电线路绝缘配合设计方法探讨[J]．黑龙江科学，2017，8(24)：92-93．

[2]吴厚宽．关于输电线路绝缘配合设计方法的探讨[J]．电子世界，2017(15)：69-69．