廣西某500kV線路絕緣子選型

李文新

【摘 要】絕緣子選型是送電線路設計的主要內容之一，關系到線路安全可靠經濟地運行。文章從污穢區劃分、絕緣子型式、破壞負荷、強度、片數等方面對該500kV線路絕緣子進行比選，確定合適該工程使用的絕緣子。

【關鍵詞】500kV線路；絕緣子；選型

0.引言

絕緣子作為輸電線路最主要部件之一，首先需保證線路能在工頻電壓、操作過電壓、雷電過電壓等各種條件下安全可靠地運行，且在經濟上要合理。本文結合工程實際情況，從污穢區劃分、絕緣子型式、破壞負荷、強度、片數等方面比選，給出適合工程實際使用、綜合性能較優的絕緣子使用方案。

1.污穢區劃分

參照2011版廣西污區分布圖及現場調查，線路所經地區分布有c、d、e級污穢區，統一爬電比距分別按不小于39mm/kV、44mm/kV和50mm/kV考慮。

2.導線絕緣子選型

2.1導線絕緣子型式

目前國內高壓架空線路絕緣子常用盤式鋼化玻璃、瓷及棒式硅橡膠合成三種，各有優缺點，其中玻璃絕緣子在廣西具有成熟的運行經驗，深得運行單位歡迎，從機械性能、防污性能、運行經驗上考慮，c級污區采用玻璃絕緣子。在d、e級污區，若采用盤形絕緣子，所需片數較多，串長較長，造成塔頭尺寸較大，經濟性差。合成絕緣子爬距大，結構高度適中，適合在污穢嚴重地區使用，因此 d、e級污區采用合成絕緣子。

2.2絕緣子額定機電破壞負荷

2.2.1懸垂絕緣子串強度

懸垂絕緣子串承受的機械荷載，除考慮自重引起的垂直分量外，還應考慮風荷載和角度荷載引起的水平分量，計算公式如下：

G=

直線塔懸垂串推薦采用210kN、300kN級單聯、雙聯絕緣子串。本工程在大風工況下導線使用荷載最大，詳見表3-2。

表3-2 盤型絕緣子串允許垂直檔距

2.2.2耐張絕緣子串強度

由導線特性曲線知，大風工況下導線的應力最大。最大應力為86.37N/mm2，因此每相最大使用張力為230280N。斷聯時根據規范，取無風、無冰、-5℃時的荷載，最大應力為69.23N/mm2，斷聯工況每相最大使用張力為184581N。年平最大應力為53.98N/mm2，則常年荷載下每相導線最大使用張力為143922N。當耐張絕緣子串采用420kN級雙聯絕緣子串時，最大使用荷載時其安全系數為3.47，斷聯時其安全系數2.16，常年荷載下安全系數為5.55，均滿足規范要求。

2.3懸垂絕緣子串片數的選擇

2.3.1工頻電壓要求

在工頻電壓下，絕緣子串片數按爬電距離要求確定。計算公式如下：

n≥

本工程c級污區推薦采用玻璃絕緣子，d、e級污區推薦采用合成絕緣子。根據污區劃分所采用的爬電比距，按上式計算選擇的玻璃絕緣子最小要求片數如表3-3所示。合成絕緣子使用情況見表3-4。

表3-3 不同爬電距離下盤型絕緣子串的最小片數

表3-4 不同爬電距離下合成絕緣子使用情況

本工程210kN級絕緣子用量較多，因此先確定210kN絕緣子的配置方案，并以此為基準選擇其他等級的絕緣子。分析表3-3中210kN絕緣子的配置，各種方案的特點如下：

①采用32片單片爬距400mm的絕緣子，將造成整串長度過長，必須相應加大鐵塔的塔頭尺寸，從工程角度考慮不經濟，但其耐雷水平較高。

②采用25片單片爬距550mm的絕緣子，整串長度較短，縮小了鐵塔尺寸，降低投資，但由于串長較短，難以滿足山區段耐雷水平的要求。

③采用28片單片爬距450mm的絕緣子，則鐵塔尺寸和耐雷水平適中，且廣西大部分500kV線路絕緣均按此配置，運行情況良好，運行經驗豐富。

綜上，c級污區210kN絕緣子按28片（爬距450mm）配置，300kN絕緣子按23片（爬距550mm）配置，70kN絕緣子按32片（爬距400mm）配置。耐張串易受雨水沖洗，自清潔能力較強，可不增加片數，即采用26片400kN級玻璃絕緣子。采用合成絕緣子時，導線懸垂串按南網反措采用雙聯，耐張串均采用雙聯，每聯1支。

2.3.2操作過電壓要求

絕緣子串的正極性操作沖擊電壓波50%放電電壓應滿足操作過電壓的要求。公式如下：

≥KKU

根據上式計算所得的操作過電壓值大于1123kV，查規程DL/T 620-1997圖F2曲線可得絕緣間隙為3.5m左右。而規范規定在海拔l000m以下地區，操作過電壓要求的懸垂絕緣子串最（下轉第145頁）（上接第109頁）少片數為25片（單片絕緣子高度為155mm時）。在目前系統運行電壓條件下，操作過電壓對絕緣子片數不起控制作用。

2.3.3雷電過電壓要求

規程規定在海拔1000m以下地區，雷電過電壓要求500kV線路懸垂絕緣子串的絕緣子（高度155mm）片數不得低于25片，即絕緣高度為25×l55=3875mm。本工程d、e級污區采用的合成絕緣子絕緣高度均為4200mm， c級污區210kN絕緣子按28片單片爬距450mm配置，300kN絕緣子按23片單片爬距550mm配置，70kN絕緣子按32片單片爬距400mm配置。均滿足雷電過電壓要求的絕緣子高度。

3.結論

綜合本線路對工頻污閃、操作過電壓及雷電過電壓的要求，并參照廣西地區500kV線路的運行經驗，本工程c級污區導線懸垂串推薦采用210kN、300kN級玻璃絕緣子，耐張串采用雙聯400kN級；d、e級污區導線懸垂串推薦采用雙聯210kN、300kN級合成絕緣子，耐張串推薦采用雙聯400kN級合成絕緣子。變電站進出線檔耐張串推薦采用210kN雙聯單掛點絕緣子串。跳線絕緣子串采用100kN級合成絕緣子。

【參考文獻】

[1]GB 50545-2010.110kV～750kV架空輸電線路設計規范.

[2]DL/T 620-1997.交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合.

[3]GB/T 26218.1-2010.污穢條件下使用的高壓絕緣子的選擇和尺寸確定 第1部分：定義、信息和一般原則.

[4]GB/T 26218.2-2010.污穢條件下使用的高壓絕緣子的選擇和尺寸確定 第2部分：交流系統用瓷和玻璃絕緣子.