输电线路绝缘配合设计方法研究

输电线路绝缘配合设计方法研究

冯豪

重庆市送变电工程有限公司 重庆 400000

摘要：随着电网互联的不断发展，电力系统的改革也在不断开展，受电系统负荷规模的不断扩大的影响，电力系统正常运行中，将面临供电稳定问题。架空输电线路绝缘配合对输电线路安全稳定运行极为重要。

关键词：输电线路；绝缘配合设计

引言

架空输电线路的绝缘配合是关系到电力系统安全稳定与经济运行的重要方面，电气设备绝缘水平选择是在综合考虑系统中设备可能承受的各种作用电压（包括工作电压和过电压）、保护装置的特性和设备绝缘对各种工作电压的耐受特性，合理选择选择设备绝缘等级，使设备的制造成本、维修费用和设备绝缘故障造成的损失，在经济、安全运行的综合效益上达到最高目标。

1绝缘配合的设计

架空输电线路设计要贯彻安全可靠、先进适用、经济合理的国家基本建设方针和技术经济政策。绝缘配合是综合考虑输电线路上可能出现的各种电压的作用，（包括线路上的工频电压、操作过电压、雷电过电压的作用），合理确定水电线路的绝缘水平，保证线路能够安全可靠运行，绝缘配合设计的内容主要包括导线对杆塔、导线对地、不同相导线间的绝缘选择。线路绝缘配合计算的方法主要有惯用法和统计法，相比较而言，统计法计算复杂，惯用法计算简单而且较为方便，是架空输电线路绝缘配合的常用计算方法。选择绝缘子串、确定线路和杆塔上的安全间隙以及极间距离（空气间距）构成线路绝缘配合的主要内容。广义上，架空输电线路的绝缘配合设计就是要解决杆塔和档距中各种放电途径(包括导线对杆塔、导线对地线、导线对地、不同相导线间)的绝缘选择和相互配合的问题。导线对地线、导线对地、不同相导线间的绝缘配合，在工程中采用设计合理的塔头尺寸(包括横担长度、导线挂点与塔身距离、不同相导线挂点距离、导线挂点和地线挂点距离)、杆塔高度和控制档距、增加相间间隔棒等措施实现。

2绝缘配合方法

架空输电线路的绝缘配合方法主要有惯用法、统计法和简化统计法。惯用法是按作用在绝缘上的最大过电压和最小绝缘强度的概念进行绝缘配合，该方法的绝缘水平常用较大裕度。统计法是承认存在绝缘击穿这一事实，允许有一定的故障率，并按可接受的故障率来选择绝缘，该方法需要采集许多数据进行统计和确定某些参数的分布规律，该方法计算复杂且目前不完善。简化统计法是用对应某一定参考概率的点代替整条概率曲线，该方法类似于惯用法，把统计法的计算大为简化，同时又兼有统计法的一些优点。在我国，330kV及以下电压等级线路一般采用惯用法，500kV及以上电压等级线路采用简化统计法。

3绝缘配合原则

操作过电压、雷电过电压属于瞬时电压，是电力系统中的一种电磁扰动现象。220kV及以下电压等级线路操作过电压的绝缘配合，宜以最大操作过电压为基础，将绝缘强度作为随机变量加以确定;330kV及以上电压等级线路，将操作过电压幅值与绝缘强度均作为随机变量，选定的绝缘子片数应保证架空线路具有一个可接受的绝缘子闪络率。一般不按雷电过电压的要求来选择绝缘子串的绝缘强度，但应根据已选定的绝缘水平来校验线路的耐雷水平。工频电压是持续电压，是电气绝缘长期承受的工作电压。当绝缘子表面有污秽时，有可能沿绝缘子串发生闪络，由于工频电压比较稳定，波动范围小，架空输电线路的绝缘配置须满足工频电压的电气绝缘强度。

4塔头绝缘配合的设计

4.1选择绝缘子串

输电线路塔头绝缘的组成主要有绝缘子串和空气间隙，线路绝缘子串的选择应考虑满足绝缘和机械强度的要求。除了考虑绝缘子串在工频电压下不发生污闪、在操作过电压下不发生湿闪外，还应具备足够的雷电冲击绝缘强度，满足耐雷水平与雷击跳闸率的规范要求。线路绝缘子根据受力情况一般分为悬垂绝缘子串和耐张绝缘子串，通常按悬垂绝缘子来选择绝缘子数量，而耐张绝缘子串受力较大，受电场分布的影响，容易出现耐压为零的零值绝缘子。为了补偿零值绝缘子，耐张绝缘子一般适当增加绝缘子片数，对于电压等级为110kV至330kV的高压输电线路，应增加1片绝缘子；对于电压等级为500kV的高压输电线路，应增加2片绝缘子，对于电压等级为750kV的输电线路则不需要增加绝缘子片数。输电线路均设置有防雷措施，除大跨越线路外（大跨越线路易发生绕击），雷电过电压一般不作为选择悬垂绝缘子片数的决定条件。悬垂绝缘子串的绝缘子数量，一般按照耐受长时间工频电压下不发生污闪、在操作过电压下不发生湿闪来确定。具体选择方法为:（1）根据绝缘子所受机械力和环境条件，选取悬式绝缘子的型号；（2）按照工频电压所要求的泄漏距离，采用爬电比距法选择绝缘子串中的绝缘子片数；（3）按操作过电压水平选择绝缘子串中绝缘子片数；（4）选取（2）（3）所计算绝缘子片数中的较大者，同时校核线路的耐雷水平与雷击跳闸率是否符合规范要求。

4.2空气间距的选择

空气间隙受到不同气象条件的影响，气象条件不佳时，空气间隙的选择格外重要，不同季节和时间的不同风速下，风偏后带电部分对杆塔的安全间隙也要保持在安全范围内。输电线路上的空气间隙主要包括：导线对地面的空气间隙、导线之间的空气间隙、导线与地线之间的空气间隙、导线与杆塔之间的空气间隙。

4.2.1导线对地面的安全距离确定

确定导线对地面的安全距离，即空气间隙（即空间距离）时主要考虑穿越导线下面最高物体与导线的安全距离，确定方法参考相关规范部分。

4.2.2导线之间的空气间隙确定

确定导线之间的空气间隙，应考虑相间过电压的作用以及相邻导线在大风中因不同步摆动或舞动而相互靠近等问题。导线的线间距离应结合运行经验确定，并应符合公式规定。对于多回路、同杆塔架设的高压输电线路，考虑到不同回路之间导线发生闪络将会影响到两个以上回路的供电安全，容易使事故扩大，因此对多回路杆塔的不同回路相导线间的水平或垂直相间距离，应比单回路不同相导线间所要求的相间距离大0.5m。

4.2.3导线、地线之间的空气间隙确定

在选择导线与地线之间的空气间隙时，一般按标准雷电波形雷击于档距中央避雷线上，此时导线与地线间的空气间隙不击穿来确定安全距离。杆塔上两地线之间的距离，要求不应超过导线与地线间垂直距离的5倍。在一般档距线路的档距中央，导线与地线之间的距离。对于档距较大的大跨越输电线路，按雷击线路档距中央避雷线来选定地线与导线之间的距离。

4.2.4导线与杆塔之间的空气间隙确定

在海拔高度不超过1000m的地区，带电部分与杆塔（包括拉线、脚钉）之间的最小间隙，需要强调的是，750kV括弧内为边相Ⅱ型串最小间隙，括弧外为边相Ⅴ型串最小间隙，在海拔高度1000m以上地区，要进行海拔修正，海拔每增高100m，间隙值的数据增加1%。

结束语

架空输电线路绝缘配合设计主要包括绝缘子个数和导线电气距离的确定，两者对输电线路安全运行非常重要。分析、总结输电线路绝缘配合的设计方法，合理设计绝缘子个数和导线电气距离，满足输电线路在工频电压、操作电压和雷电过电压等条件下安全可靠运行，对于电力工程中高压输电线路设计具有重要参考价值。

参考文献

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[2]陈雪琨,徐海利,李凌雁.多雷区输电线路并联间隙的绝缘配合研究[J].山东农业大学学报(自然科学版),2020(3):28-29.

[3]苏明强.输电线路绝缘配合设计对策分析[J].电气技术与经济,2018(03):62-63.