分析高压直流输电线路杆统计法绝缘配合计算

分析高压直流输电线路杆统计法绝缘配合计算

季鹏程

（国网沧州供电公司河北沧州061000）

摘要：高压直流输电线路其自身的容量比较大，而且输送距离也非常远，在这种形势下，对辅助的条件以及因素有非常高的要求。因此，针对这种情况，为了从根本上提高电网自身的安全性和可靠性，本文对高压直流输电线路杆统计法绝缘配合计算情况进行分析和研究。

关键词：高压、直流输电线路杆、统计法、绝缘配合

0前言

由于特高压电网电压等级高，地位重要。因此，相对于较低电压等级电网，特高压电网的绝缘配合有其特殊性。首先，特高压电网设备的绝缘配合必须保证系统有较高的稳定性。其次，特高压电网对绝缘要求高，输变电设备绝缘部分的投资占设备总投资比重大，合理确定绝缘水平有着巨大的经济效益。最后，由于电压等级的提高，在配合中起主导作用的过电压将不同于低电压等级系统，绝缘配合的原则也会随之不同。

1绝缘配合的基本概念与原则

所谓绝缘配合，就是综合考虑电气设备在电力系统中可能承受的各种电压(工作电压和过电压)、保护装置的特性和设备绝缘对各种作用电压的耐受特性，合理地确定设备的绝缘水平，以使设备的造价、维修费用和设备绝缘故障引起的事故损失降到最低，达到在经济上和安全运行上总体效益最高。

为达到设备制造费用、运行维护费用和事故损失等三方面的综合经济效益最佳的目的，绝缘配合必须计及电压等级、系统结构等诸多因素影响。绝缘配合主要考虑的过电压有雷电过电压、操作过电压和工频过电压。在220kV及以下电网中，因为电压等级较低，难以将雷电过电压限制到内部过电压的水平。因此，这些电网中电气设备的绝缘水平主要受雷电过电压的影响。对于220kV以上超高压和特高压电网，随着电压等级的升高，操作过电压、工频过电压的幅值随之增大，而雷电过电压在各种防雷措施的限制下，危害性已经大大减弱，内部过电压在绝缘配合中逐渐起决定作用。在特高压电网中，内部过电压被限制在1.6至1.8p.u，此时设备绝缘水平主要由工频过电压、长时间工作电压或操作过电压决定。

2绝缘配合的方法

惯用法对有自恢复能力的绝缘(气体绝缘)和无自恢复能力绝缘(液体或固体绝缘)都是适用的。由于统计法需要大量绝缘击穿数据，实际应用中很难获得，因此只适用于自恢复绝缘。

3高压交流输电线路绝缘配合

合理选择特高压架空线路绝缘水平对特高压线路的安全运行有重要意义，线路的绝缘配合主要包括绝缘子串片数的选择和线路空气间隙的选择。绝缘子串与线路空气间隙均属于自恢复绝缘，可利用统计法来进行绝缘配合，以期获得较高的经济效益。

特高压线路电压等级高，绝缘子串长度是5OOkV线路绝缘子串长的1倍以上。线路采用8分裂导线，绝缘子承重远大于普通线路，因此所用绝缘子的直径(盘径)、结构高度和额定机械负荷比SOOkV超高压电网高很多，且多采用V型串和2至4串I型串并联的绝缘子布置方式。铁塔间距大，高度较超高压高一倍以上。这些与超高压系统不同的运行条件，使得特高压绝缘子的选型有其特殊性。

3.1特高压交流输电线路绝缘子片数的确定

线路对绝缘子串片数的要求是1、工作电压下不发生雾闪。2、操作过电压下不发生湿闪。3、具有一定的雷电冲击耐压能力，保证线路具一定的耐雷水平。超/特高压输电线路的研究和工程经验表明，随着操作过电压的深度降低，确定绝缘子片数时，操作过电压的重要性逐渐降低，工作电压起着主要作用。一般来说，在清洁以及轻度污秽地区，操作过电压对缘子串长起控制作用:中度及重污秽地区，工作电压对绝缘子的串长起控制作用。

目前，绝缘子片数的确定方法通常有爬电比距法和污耐受电压法两种。前者简单易行，被广泛应用在低电压等级电网，缺点是爬电比距法没有考虑到绝缘子不同伞形的影响。后者与绝缘子耐污能力直接联系在一起，弥补了前者的不足，试验结果更接近实际运行情况，但由于试验方法繁琐，主要在超高压及特高压系统中得到应用[5]。

4高压直流输电系统变电站的绝缘配合

变电站的绝缘配合包括变电站空气间隙的配合和设备绝缘水平的配合。对于前者，由于空气间隙属于自恢复绝缘，因此可采用统计法进行绝缘配合。而对于变电站设备，其绝缘介质多为固体或液体，属非自恢复性绝缘，且由于特高压变电站设备的重要性，实际中采用惯用法进行绝缘配合，以保证设备有足够高的安全性。

4.1变电站空气间隙距离的确定

变电站空气间隙包括导线对构架的最小电气距离，变电站设备对构架的最小电气距离和变电站相间的最小电气距离。空气间隙应能承受工频过电压、操作过电压和雷电过电压的作用。

4.2特高压设备绝缘的选择

特高压设备绝缘配合的原则是，在变压器绝缘配合的基础上确定其它设备的绝缘水平。在工频电压下，为保证电气设备运行可靠性，设备绝缘应能耐受较长时间(5min)的最高工频运行电压。在操作过电压和雷电冲击过电压下，变电站主要通过布置避雷器来降低过电压冲击波的陡度和幅值来保护设备，因此，电气设备的操作冲击耐压和雷电冲击耐受电压水平主要在避雷器保护水平的基础上确定。为保证设备绝缘在长期工作电压下的可靠性，电力设备出厂前应进行工频耐受试验。相比超高压变压器出厂耐压试验，特高压变压器在出厂时，耐压试验时间由1min延长到5min。这是因为，根据变压器绝缘模型的局部放电试验，5min\耐压试验更能检验变压器内绝缘强度以及是否有局部放电现象。另外，运行经验表明，变压器的损坏大多数是在工频电压下发生的，检验变压器在工频电压下的绝缘耐受能力更为重要。因此，特高压电网为提高系统运行的稳定性，将变压器出厂耐压试验时间由1min增加到5min是合理的。

特高压直流线路的绝缘配合，主要包括以下内容:直流线路绝缘子的选型与片数确定，直流线路空气间隙的确定。由于特高压直流输电系统的特性，直流线路的绝缘配合呈现出与交流线路不同的特点:直流线路的绝缘子长期承受的是极性不变的工作电压，其积污情况较交流线路绝缘子更为严重。特高压直流线路全线直线杆塔均采用V型绝缘子串悬挂方式，不受风偏影响，在确定空气间隙时主要考虑操作过电压的作用。

5结语

综上所述，在实际操作过程中，对于高压直流输电线路杆的实际应用以及相对应的绝缘配合计算在国外一些发达国家已经相继开始研究和应用，我国在这方面的研究仍然处于发展中阶段。但是在实践过程中，不断的总结经验，对几种比较常用的绝缘子实际应用效果以及其自身具有的特性问题进行详细分析和研究，能够根据实际情况的不同，给出相对应的应用建议。利用惯用法和统计法，对不同污区的绝缘子片数以及不同过电压下的线路和杆塔之间的空气间隙距离值进行计算。最终得出切实有效的数据结果，为其自身的计算结果提供切实有效的数据支持，这样能够从根本上保证高压直流输电线路杆统计法的合理应用。

参考文献

[1]刘振亚.特高压交流输电系统过电压与绝缘配合[J].北京:中国电力出版社，2008.

[2]朱家，修木洪等.我国电网采用特高压送电方案的研究一过电压及绝缘配合部分[J].中国电力，1996,29(2):40-44.

[3]周浩，余宇红.我国发展特高压输电中一些重要问题的讨论[J].电网技术，2005，29(12):1-9.