工程设计中架空输电线路绝缘子片数的选择和校验--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

工程设计中架空输电线路绝缘子片数的选择和校验

发表时间：2021/3/26 来源：《电力设备》2020年第32期作者：任浩鹏

[导读] 摘要：从工程设计角度出发，分析绝缘子片数选择的制约因素，整合相关手册和规范中的理论依据，确定绝缘子片数的计算方法与修正过程，得出能够保证线路在各种条件下能够安全经济可靠运行的绝缘子片数。

        （华设设计集团股份有限公司南京)
        摘要：从工程设计角度出发，分析绝缘子片数选择的制约因素，整合相关手册和规范中的理论依据，确定绝缘子片数的计算方法与修正过程，得出能够保证线路在各种条件下能够安全经济可靠运行的绝缘子片数。并总结出较实用的计算表格，便于工程设计人员参考。
        关键词：绝缘子；爬电比距；绝缘配合；海拔修正；零值绝缘子
        Abstract: From the perspective of engineering design, this paper analyzes how to get the number of insulators that can guarantee the safe, economic and reliable operation of the line under various conditions. The restriction factors of insulator number selection are listed. The theoretical basis from relevant manuals and specifications is integrated. And the calculation method and correction process for determining the number of insulator pieces are presented. A practical table is provided as a calculation tool. It would be used as a reference for engineers.
        Key words: Insulator; Creepage specific distance; Insulation coordination; Elevation correction; Zero insulator0
        前言
        线路的绝缘配合非常重要，其中最关键的是绝缘子串长的确定，不仅要满足机械强度的要求，还要保证线路在工频过电压、操作过电压、雷电过电压、高海拔等各种条件均能安全可靠运行。因此，工程设计人员需综合考虑各种因素，合理选择绝缘子片数。本文结合相关设计手册和规范，针对不同电压等级、不同影响条件，对绝缘子片数的选择与校验进行探讨。
        1 正文
        线路在正常运行时，工频电压始终存在，在这种工况下，选择绝缘子片数的方法有两种，都是以线路允许的污闪事故率为基础，按各类污秽条件下绝缘子串的污闪电压或者爬电比距来选择。本文主要以“爬电比距法”为例，通过理论计算，并在内、外部过电压以及高海拔等条件下进行修正，满足各种条件下绝缘配合的要求。
        1.1 面临的主要问题
        在工程设计过程中，绝缘子片数的选择主要参考依据包含《电力工程高压送电线路设计手册（第２版）》、《66kV及以下架空线路设计规范》（GB 50061-2010）、《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB 50545-2010）等，但手册和规范针对该点缺少深入的分析和详细的计算过程，甚至针对不同条件对应的绝缘配合如何修正，解释不够准确，给工程设计人员带来困扰。
        1.2 重、难点分析
        （1）绝缘配合：在工频电压、操作过电压、雷电过电压下，绝缘子的放电特性各不相同。工频电压下的绝缘配合，一般仅要求爬电距离满足要求即可，因为工频电压是长时间施加在绝缘子上的。操作过电压与雷电过电压的放电特性，主要受绝缘子串长影响，其中，操作过电压为内部过电压，因此不受杆塔高度的影响，而雷电过电压为外部过电压，需要考虑塔高的影响。另外，操作过电压的过电压波形更接近于工频电压的波形，所以，零值绝缘子会影响其放电特性，在进行操作过电压下的耐张绝缘子片数计算时，必须考虑比悬垂串多加一定数量的零值绝缘子；而雷电过电压因放电时间极短而主要考虑有效串长，零值绝缘子不会降低绝缘子串的有效串长，所以在进行雷电过电压的绝缘配合时不必考虑添加零值绝缘子。不管是工频电压还是操作过电压与雷电过电压，海拔升高后，因受空气密度的影响，绝缘子表面的去游离特性会变差，因而，都必须进行海拔的修正。
        （2）计算精度：在对不同高度的绝缘子进行换算时，首先求得绝缘子串长度，再换算到所求绝缘子高度下的片数，以及在高海修正过程中，都会产生小数，这涉及到向上取整的问题。当进行两次或者两次以上修正的时候，是分步取整，还是最后一次取整。分部取整，也就是第一次修正后马上向上取整，用这个整数再次参加下一个修正，将得到的数据再向上取整，这样的结果肯定是偏安全的，但不够精确，安全裕度放大。如果第一次修正后先不取整，带小数参加下一次的修正，直至修正结束，最后一次性取整，这样的结果更精确。安全裕度也满足要求。
        （3）零值绝缘子：零值绝缘子理论上应该在所有的修正都完成后添加，因为不论进行哪类修正，零值就相当于无效绝缘子，当然是最后加。用一个无效的长度去修正，没有意义。当绝缘子与标准绝缘子的高度不一致的时候，添加顺序尤其重要。当零值绝缘子真正失效的时候，有可能引起串长的不足。
        1.3 理论依据
             ①
               ②
                ③
              ④
         —表中要求的绝缘子片数； —表中要求的绝缘子高度； —设计选用的绝缘子高度。
              ⑤
         —向上取整； —杆塔高度；
        1.4 计算与修正过程
        1.4.1 35~66kV电压等级绝缘子片数的计算与修正
        （1）计算过程
        第一步，利用爬电比距法（公式①）或查表法（表1），得到满足工频过电压下绝缘子片数；

注：（）内/外分别为计算/实际取值。

        （2）以XP-70绝缘子片数选择举例，见（）。
        1.4.2 110~750kV电压等级绝缘子片数的计算与修正
        （1）计算过程
        第一步，根据污秽等级，利用爬电比距法计算绝缘子片数，计算结果向上取整，得。

        第四步，海拔修正，海拔修正，向上取整。耐张串的海拔修正，应该先用不含零值的进行修正，最后添加零值片数。
        （2）以上分析过程，整理如下表格，工程设计中，可直接参考套用该表。

        注：→表示带入，/表示或。
        2 结语
        架空输电线路绝缘子片数的确定在工程设计中非常关键，绝缘子片数不够，会导致绝缘水平降低，引发事故率；数量过多，会增加成本和维护费用。本文总结不同电压等级、不同条件影响下，绝缘子片数的最小要求，并总结成表格，为工程设计人员提供参考。
        参考文献
        [1]张殿生，倪宗德，张洞明，等．电力工程高压送电线路设计手册［M］．北京: 中国电力出版社， 1999: 67－120．
        [2]GB50061－2010，66kV 及以下架空输电线路设计规范．
        [3]GB50545－2010，110 kV～ 750 kV 架空输电线路设计规．