张松旺 王炳庆
中国电建集团河南工程有限公司
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置对高压输电线路保护的意义。
关键词：高压输电；输电线路；绝缘配置，
1.引言
输电线通常在电力系统工频电压下运行，但是有时会受到各种过电压作用。线路绝缘对各种作用电压都具有一定限度的耐受能力。当绝缘性能被破坏时，会造成设备损坏甚至系统停电事故。为了避免上述损失，必须保证电力设备具有规定的绝缘强度，保证高压输电线路安全运行。
2.绝缘配置原则
输电线路的绝缘配置主要是选择绝缘子型式、绝缘子串的片数和空气间隙。它们应同时满足工作电压，操作过电压和雷电过电压的要求。
3.，绝缘子形式的选择
通过对各类绝缘子的绝缘性能、机电性能、耐气候性能、运行检修等特点的分析比较，给出常规500kV工程线路绝缘子选型的意见。通过各种比较，对于不同材料结构的线路绝缘子，从其材质与使用特性看，瓷、玻璃和合成绝缘子各有优点，又各有不足。合成绝缘子 具有重量轻、耐污性能好，整串长度容易控制，对线路塔窗尺寸控制有利等显著优点。
3..1绝缘子型式的推荐
以全线按为d级污区配置绝缘为例，三种材质的绝缘子都能满足其正常运行的需要。本着方便运行维护和降低工程造价的原则，推荐采用的绝缘型式如下：
3.1..1耐张绝缘子串推荐
耐张绝缘子串推荐采用盘型悬式绝缘子，一侧采用瓷绝缘子，另一侧采用钢化玻璃绝缘子。为避免发生因玻璃绝缘子自爆而伤及设备和运行人员，变电所架构的耐张绝缘子推荐用瓷绝缘子。
3.1.2悬垂绝缘子串和跳线绝缘子串推荐
悬垂绝缘子串推荐采用合成绝缘子，跳线绝缘子串推荐采用合成绝缘子。
4.绝缘子机械强度的选择
4.1选择原则
（1）绝缘子串的配置首先需满足机械强度要求，机械强度主要由线路正常工况下的最大荷载控制，其次充分考虑各种串型配置的经济性，以求达到串型配置的安全可靠性和经济合理性的统一。
（2）在保证绝缘子串型设计的安全性和经济合理性的前提下，尽量采用联数较少的串型。绝缘子机械强度的设计安全系数应满足按《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB50545-2010）的要求。
4.2绝缘子机械强度选择
以常规气象条件为例，最大覆冰厚度为10mm，年平均温度为10℃。经计算，在常规500kV线路工程可能出现的代表档距范围内，导线最大张力受年平均条件控制，每相导线年平均张力为4×35316N，在可能出现的代表档距内最大张力4×56506N。
4.2.1耐张绝缘子串强度选择
4×160kN、2×420kN瓷质和玻璃绝缘子的各种机械强度均大于常规500kV线路工程要求的安全系数，满足规程要求。采用四联串部件较双联耐张串联结繁杂，易积污，施工、运行较不方便，相反双联型式联结简洁，绝缘子与金具部件大大减少，施工运行方便。
参照以往的500kV输电线路的设计，420kN级绝缘子在500kV线路设计中大量使用，线路运行多年未发生绝缘子强度引起的事故，运行经验丰富。因此，一般推荐常规500kV工程的耐张绝缘子串采用双联420kN级绝缘子，进线档耐张绝缘子串采用双联160kN级绝缘子。
4.2.2悬垂绝缘子串强度选择
根据常规500kV工程杆塔规划，直线塔设计垂直档距600～1100m，由上表可以看出，采用上表吨位的绝缘子串，并采用单、双联组合，即可涵盖常规500kV线路工程所有可能出现的垂直档距，无需采用更大吨位的绝缘子。考虑为方便订货、施工和运行，不宜选用过多吨位的绝缘子，结合工程实际情况，悬垂串推荐采用210kN合成缘子和120kN合成绝缘子。
5，“I”形悬挂绝缘子串塔头绝缘配合设计的缺点
采用“I”形悬挂，横担长度设计必须考虑导线对塔窗的风偏摇摆控制，即空气间隙+绝缘子串风偏摇摆距离≥带电体与塔身间距，加大了导线荷载对杆塔基础的力矩，同时无法采用招弧角来保护瓷绝缘子串免受电弧烧伤瓷釉的技术措施。其次，因为“I”形绝缘子串受塔头间隙限制.随着环境污染加重，无法靠增加绝缘子片数来提高耐污秽等级另外，空气间隙击穿电压远大于绝缘子串沿面闪络电压，致使输电线路的故障次数占电网全部故障的8O％左右，经统计我国输电线路沿绝缘子串闪络跳闸与由塔头空气间隙击穿放电的跳闸比为10：1～12：1，而统计到的几次空气间隙击穿放电是由跳线风偏摇摆安全距离不足引发的。
7，“V”形绝缘子串塔头绝缘配合设计的优缺点
针对“I”形串的塔头绝缘配合设计不足，并考虑到我国环境污染对输电线路的安全运行威胁越来越大，线路设计时可将原“I”形串悬挂，在最大设计风偏下的空气间隙击穿电压与绝缘子串闪络电压的配合比O.85减小至O.7左右(即可增加绝缘子串片数)。为减小配合比后不增加铁塔的高度，可将铁塔两边相横担加长。三相绝缘子串均按“V”形串布置，导线与塔窗或横担下平面的最小空气间隙(绝缘子串招弧角间隙)仍按规程要求的外过电压值校核(即“V”形串的空气间隙绝缘与原“I”形串一致)，从而使新建线路外绝缘的有效泄漏比距达到3.5～4.0cm／kV，基本杜绝了绝缘子串的清扫工作，真正实现国网防污闪工作不依赖清扫的目标。
按O.7左右配合比设计的塔头间隙以“V”形串固定的线路成紧凑型模式，大大压缩了相间导线距离和导线与铁塔窗的尺寸，减少了导线与基础的力臂，降低了新建线路的耗钢量和基础建设成本：减少了线路走廊的占地面积，节约和优化了线路廊道资源：又能有效地控制导线风偏摇摆对通道旁树木、房屋等安全运行和减小维护、清扫等工作量。
虽然“V”形串形式增加了绝缘子片数，但其整串沿面闪络电压仍比外过电压控制的空气间隙放电电压低，且比原“I”形串提高很多，可减少部分雷电流沿绝缘子串闪络的概率，而塔窗按空气间隙校核的耐雷水平仍维持原设计水平
结论
（1）结合线路沿线的污秽区情况，根据分析论证，以常见的d级污区配置绝缘。
（3）经过分析论证，推荐单回路段悬垂串采用国网典设的中相V型、边相I串设计；双回路段采用I串设计。
（4）合成绝缘子具有优秀的电气性能和经济优势，以其日趋成熟的制造工艺和运行经验，推荐常规500kV线路悬垂串的配置均采用合成绝缘子。
综上所述，高压输电线路绝缘配置是一项复杂而系统的工作。通过采用“V”形串替代“I”形串方式构成紧凑型线路，不但能节约线路走廊资源，还提高了绝缘水平，可大幅度减少线路沿绝缘子串闪络事故，同时也能降低线路的运行维护成本。
参考文献
[1]电力工程高压送电线路设计手册(第二版)中国电力出版社,2003年1月；
[2]110kV～750kV架空输电线路设计规范，GB50545。