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特高压输电线路绝缘子的选择


20 05年 4月 2^2 5 8日

特 高 压 输 电技 术 国 际 研 讨 会

中 国 ?北 京

特高压输 电线路绝缘子的选择
梁曦 东                   
〔 清华大学 电力系 统及发电 设备控制与 仿真国家重点实 验室,清华大学电机系 ,北京 108) 004

>摘要 :污秽绝缘是特高压线路外绝缘设计 中的主要的问题 本文分析 了中国超高压线路瓷绝缘子 的设计 、 运行情况以及 在污秽地 区大量使用合成绝缘子 的成功经验 , 并从爬电比距 法和 污耐压法两个方面讨 论了特高压线 路绝缘子 的选 择方 法, 指出 了采用两种方法时各 自的关键所在。本文按照这两 种方法讨论 了中国特高压线路 瓷绝缘子 的选择 结果, 以及推 荐的特 高压合成绝缘 子的选择结果 ,建 议在 1 1级及 以上污 区使用硅橡胶合成绝缘 子。

灰盐比在 46倍左右; -

()年内        2 雨量分布不均匀,降雨主要 集中在 夏 导致秋冬季 季, 积污期长, 冬末j 初春大雾或初春
小雨时污闪很容易发生 。 考虑绝缘 子的 自清洁性时

这一点尤其重要; ()双伞形绝缘子比      3 标准型绝缘子爬距大,
比防雾型绝缘子 自清洁性好,因此在我 国大 部分地 区取得了 良好的运行效果 :

, 引言 中国的百      万伏交流输电示 范工程即 将上马, 根 据国际上俄、日 、意、美等国百 万伏交流线路或线 段的经验, 线路的 输电 污秽绝缘是外绝缘设计中主
要考虑的 问题 。而我国在若干年时间 内,输电线路 面临的污秽环境仍将非常严重 , 高压线路绝缘子 特

()大气中的      种种污染物在大雾或小雨时会 4 造 成绝缘子的快速积污, 在重污秽地区更明显。因 此在选择开放型伞形时要考虑这种情况, 其是几 尤
十年 一遇 的突然湿污沉降 。

2 污区 . 3 划分与 饱和污秽度 中国目      前的设计规程 运行规程要求对于污秽 /
区的瓷/ 玻璃绝缘 子一年一清扫 , 严重 污秽区甚至一

的选择必须充分考虑超高压线路污闪事故的教训
以及大量使用合成绝缘子 的成功运行经验 。 根据 目     已经确定的基本参数,中国百万伏交流 前 输 电线路 的额定 电压 为 10k 00V,最高运 行电压为

年 几清扫。 因此中国的污区划分使用的主要也是一
年一清 扫的盐密 值 。实际上 一清扫 越来越 难 以执

MO " 操作过电 W , 压基本 制在 1 的水 可控 . 6倍 平, 6-7 空 .6m的 气间隙 2. 尺寸可 操作过电 要求[ 满足 压的 [ 2 1
因此 ,线路绝缘子的放 电距离也须在 6 m 以 上。 . 7

行, 况且清扫效果也不可控。 于是近年提出 按照多 年不 清扫的饱和污秽度划分污区,配置绝缘。按照
饱 和污秽 度划分 污 区将 调高相 当部分 地 区的污秽 等级。

2 超高 压线路绝缘 子的运行经验
21 污闪事故原因 .

2 硅橡胶合成绝缘子的大量使用 . 4 硅橡胶合成绝缘子自 8      0年代末进入我国电 力
系统 以来,主要是 作为防污闪措施来使用的,因此

中国的超高压输电      线路近 3 0年来面临了多次 大面积污闪事故[]主要原因在于: [, 3 - 6
()环境污秽        重而且变化 快,绝缘子 的配 置 1

不足并经常跟不上污秽的变化, 或选型不当, 导致 一旦不利的 气象条件来临就发生大面积的污闪 跳
闸;

全 部是 硅橡胶绝缘子。 合成绝缘子主要用于中 等及 以 上污秽区, 用于瓷绝缘子污闪 事故 频繁发生的 地 区, 在防止电网大面积污闪方面表现非常突出7= [ ) 至今己 经有 20多 0 万支硅橡胶合成绝缘子投入 运
行 ,合成绝缘 子的用 量居世界第二位,150V 直 0k 流合 成绝缘子的用量世界第一 。 需要特 别指出的还有:     

()瓷绝缘子        零值 等原 因导致 污闪发 生时多 2 次掉线,扩大 了污闪事故 :

()电网结构薄弱,发生污闪跳闸时常常导      3
致大范围停 电。 2 污湿特征 2 中国绝缘子的污湿特征可总结如下 :      〔)盐密值 高,灰密更 高,灰 盐 比大 。多数        1

()硅橡胶合成绝缘子的      1 爬电距离一般低于 同 等地区瓷绝缘子的爬电距离,为后者的0 5 a .- 71
合成绝 缘子 的低 爬距 在我 国多年大 量的运 行 中并 未表现 出污闪性能不够的 问题;

()硅橡胶绝缘子替换瓷绝缘子后,      2 虽然同
区域 内的瓷绝缘子仍要求清扫,但合成 绝缘子 则多

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年不清扫 ,仍然保持 了良好 的耐污性能 。 硅橡 胶绝缘      子在 超高压 交流 线路 多年 的成功 经验 ,不仅促进了硅橡胶绝缘子在 150V直流线 0k

采用污 耐压法 时,首先需要对每种绝缘子在尽      可能模拟实 际污秽 的各种污秽度 、污秽分布下做大

路的大量使用[ 也是本文建议在特高压线路大量 1 7 1 ,
使用硅橡胶绝缘子的重要依据 。

量的 人工污秽试验, 从闪络电压的试验结果中计算 出绝缘子在不同 污秽度下的闪 络电 压或耐受电压。
然后按照系统必须保证的耐受 电压 U s计算出需要 的绝缘子片数 。

3  H   U V线路绝缘 子的选择方法
31 爬电比距法 . 爬 电比距法      是确 定不 同污 区绝缘 子爬 电距离

使用污耐压法进行绝缘子的      正确选择也有两
个关键点 : ()不能仅考虑单串绝缘子的耐受电压 U        1 w, 必须考虑在可接受的 闪络概率下 ,一定区域内几 十

最常用的方法, 在国内外大量使用, 简便直观。 使 用爬电比距法进行绝缘子的正确选择有两个关键
点:

串, 上百串 绝缘子同时 面临 污闪 气象条 件时多串 绝
缘子的污耐受电压 U w; n

()首先要采用适合当        1 地运行经验的绝缘子 外形。因 为爬电比 距本身没有给出 不同绝缘子因造
型不同而导致的积污和污闪特性的不 同,即没有 反

()要从安全运行的角度确定整条输电        2 线路
必须保 证的耐受电压 U . n sU w和 U 的选取要适 当, s 其 选取方 法 目前 还缺 少象爬 电 比距法 那样 明确 的 文件 规定。 32, 单 串绝缘子 的闪络 电压或 耐受电压 U .. w 绝缘 子在不同污秽度下 的整串耐受 电压或折算     

映不同绝缘子的 爬距有效系数 ( 爬距有效系数需要 靠长期运行和污耐压试验来确定) 。 ()其次要确定多年运行条件下绝缘子的真        2 实污 秽度。 即不能用一年一清扫的 绝缘配置来指 望 长期的安 全运行, 必须用饱和污秽度作为 绝缘 配置 的条 件。 当污秽程度增加时应该提高相应地区的 污
秽分区等 级。 目前国 内不少 单位对爬 电比距法 提 出质疑其      实也是 出于上述两 点在 设计 中未能充 分考虑 的原 因。只要选择了合适的绝缘子外形 ,确定 了饱和污

到 单片的耐受电 压, 一般通过模拟现场污秽度以 及 污秽分布的人工 污秽试验来获得, 即从实验室人工 污秽 5%闪 0 络电 U。 压 5 及其分散性a 来计算出 在较
低 闪络概 率下电压值 作为耐受电压 Uw o

比      % 络概率, U U0 . oo 如考虑 5 闪 则 w二 5 1 6 ) ( 15 -
认可的耐受概率越高 , 则需要从 5 %闪络 电压中减 0 掉 的分散性越 多, w也越低。 闪电压的分散性。 U 污

秽度, 爬电比 距法仍然是可用的, 毕竟爬电比 距法
有诸多方便之处 。 根据超高压线路 的设计 及运行经验 ,考虑到特     

越大, w 也越低,见表 1 要注意的是,试验 U 。需
电压的分散性不能仅从少量实验中获得 ,也不能仅

高 压线路所在区 域内 污秽程度可能的变化,中国 特 高 压线路绝缘子选择不考虑 0 级区, 主要考虑 1 - 3
级 区。

从个别实验室的 实验数据来确定。 需要从多个实验 室的大量试验结果来确定。 分散性 的 6 确定也从影 响耐受电 压计算的方面影响到污耐压法的风险程
度或保守程度 。表 1 按照( 1%进行 了计算 。 70 = 另外,还需要注意现场污秽度 与实验 室人工污     

首先确 定单串 1型 串双 伞形绝缘 子 的爬 距选     

择。 双串、 V型串、 耐张串 可在直线串的基础上按 照闪 络电压高低和积污多少用不同的系数进行调
整。

秽试 验污秽度的区别。 若用标准灰密以 及均匀 染污
得到的试 验结果,还应结合现场污秽度进行灰密校 正和污秽分布校正。
表 1单 串绝缘子 的耐 受电压 U ,与 5%闪络电压的关系 0
单串耐受概率 单 串闪络概率 单串耐受电压 U 与 w 闪络电压 U和 ( 闪络 电 压的分散性取- 1%) 0

硅橡胶 合成绝 缘 子有较 高的 污闪 电压 和沿 面     

污闪梯 度, 即使担心合成绝缘子憎水性下降 使其 污 闪电 提高的幅度比新合成绝缘子小, 压 合成绝缘子 比 玻璃绝缘子细得多的等效直径总是不会变大 瓷/ 的。 绝缘子的等效直径越细则污闪电 压越高[)因 8。 - 9 此, 合成绝缘子的爬电距离可在双伞形瓷绝缘子 爬 距的一 定比 例范围内 选取,比如0 51 , . -0 7 .
3 2 污耐压法

9 5 %
U = o11 5) w U (-. a s 6
城 14       w . U 8

9 7% 7 23 %
I切 二 丁

_ 9% 0 9 . 1 8 3 7
Uw= o13) U (-a s
= . Us      07  n

U L2) }( a
二 SU O 叨

3 . 多串绝缘子的耐受电 U w .2 2 压 n
确定绝缘子      的耐受 电压 时,不能只考虑单串绝 缘子的污耐受 电压 ,必须考虑在一定区域内多串绝

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缘 子同时面临污闪气象条件时的多 串耐受 电压 。只 有一定区域内的所有绝缘子都不 闪络 时, 能保证 才 整条线路不闪络。 虽然特高压线路一般每条都有几百公里长 ,但     

考虑容易发生污闪的各种条件。 不能只 考虑系统的 额定运行电压,而必须考虑系统的 最高运行电 压,
因为很多污闪发生在容易起雾容易凝露 的凌晨 ,而

不会在几百公里的区域内 同时面临污闪 气象条件。
比如考虑 1010串绝缘子 ( 0-2 约十 公里内)面临的 气象 条件大致相 当,则在设计 上可认为若这

凌晨的系统电压往往是最高的。 双串绝 缘子的耐受 电压一般比单串绝缘子低 5 左右[, % [ 用双串时需 I I ]
要增加 5 %的耐受电压 。需要对各种 意料 之外的情 况 留适 当的裕度 ,比如 1%。另外,日本考虑 在发 0

1 - 0串能同时 01 02 耐受,无一闪络,整条线路就不
会发 生污 闪。 n串绝缘子并联的闪络概率 尸与单 串绝缘子 闪     

生单相接地故障时,健全相的电 压可能升高 1 [ 0Z %[
( 中国的特 高压线路,该因素是否考虑 需要由系    对 统方 面的研究来定) 。

络 概率 P 的关系 为 :P  -l ) = ( p',或写成 1 -
P= I x — 一e pl

- (一P -              11 ) n
n                           

因此确定系统要求的耐受电      压为: s 10 U =1 0

         1 。

可算出,若要 10 2 绝缘子的      0- 0串 1 耐受概率为 9% ,则 单 串绝 缘 子 的 耐 受概 率 必 须 达 到 5
9 . %-9 6 9 5 9 . %,即超过 3 . 9 9 a
表 2 多串绝缘子 9 %耐 受电压 U w与单串        5 n 绝缘子闪络 电压或耐受            电压 的关 系
并联 串数 n         1串 Un w与单串闪络 电 压 U”        U- 与单 串9% 5 耐受 电压 Uw Un w与 单串
9 . 5    6 % 98
U n 二[w w J

X .) / = 97 k , s 1 X (15 1 万 6 -4 或U =1 0  1 0 X  - . 1 93V 0 (15 X  1/ = 68 k . 1.) . .石 7 -7 -0 1 X  1  1 80V
建议中国的特高压线路取U = k 。      s  8V 则按照 7 6 污耐受法选择的绝缘子必须满足: 5 络概率 在 %闪
下 1010串绝缘 子并联的耐受 电压 U w U o 0- 2 n>s

1 0串

5 0串
Un = w  0 U. . 7
Un   W 二

10 10 串 0 -2 Un = w I6 s . Uo 6
U nw= M 9Uw

4 特 高压线路瓷绝缘子 的选择 4 按照爬电比 . 1 距法 参照大连电        瓷厂的双伞型绝缘子的参数 ( 见 附表 1 按照 ) , 爬电比距法计算的特高压线路绝缘子 选择结果见 3 表 。若用防雾型绝缘子, 还需要另外
考虑爬 电距离 的有 效系数问题 。
表3    按照爬 电比距法计 算的双伞型绝缘子的选择结果 饱和污秽度m , / gm
按最高电压的爬电 比
距 mm k /V

0= 0= U. Ue ., .o 8 n n 7 4 4 w  w  U U U U n w
二 U w= n

08 Uw         8 . 8 0.4U w

U w    n 习 9 Uw 4

耐受 电压 Uw

美国 35     V 及以上输电 4k 线路设计手册中 给出 了多串 绝缘子耐受概率9%( 5 闪络概率P5 时, =%)
多串绝缘 子并 联 的耐受 电压 U w 与 单 串绝 缘子 n

00 . 3以下
清洁    区

00 - . .300 6 I    级

00 -.2 . 01 6 n级   

01 -.5 .202 II    I级

5% 0 闪络电 U。 压 5的关系曲 [ ( 线[ 闪络电 [ 0 ] 压的分散
性( 1%) T 0 ,也可以据此计算 出多串耐受 电压 U w = n

设计爬电距离 m  1              26  2. 20         25  7    3. 5 2 片数              3        3  4         1  5        1  6 5 20   N 1k 爬距 m  1.    .     0      9 7 9  2 3 2 5  2.   78 串长 m  56     7                         1  . 69 . 86   . 7  30   N 0k 爬距 m  1.    3     0      9 7 9  2 5  2. 2.   78 串长 m  64                             4  . 80 .0  99   . 5  40   N 0k 爬距 m  1.     0  2 2     0  8      0  2. 2.   76 串长 m  61                             5  . 75 .9  94    .3  3.3 54 1.5 1 0 3.3 5 4 1.8 2 6 3.0 5 4 1. 21

与单串 耐受电 U 压 w的关系, 见表2 可见 10 2 。 0- 0 1
串绝缘子 的闪络概率 为 5 %时,相应的多串耐受 电 压 U w 就 己经 降低 到 了 单 串闪 络 电压 的 6% n 6

片数              3        3  4         1  5        1  6 5

( 1 )  ( 0 [0 F% [ = 0 1
继续增加      同时耐 受不发生闪络的绝缘子串数, 对 U w 的继续降低 己经没有太大影响 ,比如要求 n

片数              3        0  3         7  4        6  5 9

1 0 绝缘子的闪 0 串 0 络概率为5 时,则单串 % 绝缘子
的 耐 受 概 率 必 须 达 到 9. 5 ,相 应 的 U w 9 9% 9 n

=.U ( 1 )  只比1 - 0 时 低 6 005 ( 0 0, 6 0  % 0 Y = 1 01 串 降 02
个百分 点。 而在 10公里范围内同时产生容易污闪 0 的气象条件是非常罕见 的。

3 . 输电线路最低耐受电压 U 的确定 .3 2 s
确定系统必须保证 的污 耐受电压 U 时 ,        : 需要

在清洁区,绝缘子的串长将不到 6 -7 .        .6 m 2. 不满足操作过电 压的 要求, 不可能 采用。 因此本文 3 节中 . 1 不考虑 清洁区的原则 自 然得到满足。若用 双串 绝缘子, 还应该另外 考虑双串 降低 5 左右污 % 闪电 压的因 素而增加绝缘子片数。
42 按照污耐压法 . 日本在 10k        10V线路设计 时, 对各种吨位 的防

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3 k      2 0  415  4 .   5 0 N  3 .   .   8 9  7

雾型绝缘子进行 了大量的人工污秽试验 , 出了悬 给

垂串防 雾型绝缘子的 单片耐受电 24 见表 4 压p1, - 7 上
半部分 。对此数据进行分析 ,将耐受 电压 除以各绝 缘子 的几何爬 电距 离,计算 出沿面污秽耐受梯度见 表4 下半部分及 图 1 。 可见 随着 污秽度        的增 加,沿面污 耐受梯度 明 显下降。另一个明显可见的趋势为 ,绝缘子吨位越 大,虽然单 片耐压提高了,但同等污秽度下沿面的
3 0k 0 N 2 k 10 N

表 6 不同污秽度下防雾型绝缘子的 片数、爬距、串长及重量     
污区最大盐密

(g '   m) m/ c
片数    爬距 m 串长 m 重量 k g 片数   
爬距 m

0    0 0    0 0 1  . 3  .6

。 1702 782 386

5        9  69

9    3 3 4 4[

:::::: ; : : : ) :

1.1 5 8 7 1    8 8    0
3 _80 6 1 60 5. 1 60 1

4    0
8. 40

5 6 6 7 8 8 0 0 0
:::: ; : { )
4    9
32 2 0 13 65 .

污耐受梯度却越低 ,说 明爬距利 用越来 越不充分
表 4 日本 防雾型绝缘子的单片设计耐受 电压及        沿面耐受梯度                   
污区最大附盐密度 m/m        gc' 设计耐受 电压   
k/   片 V 20 10 30N 0k 40N 0k 50N 3k 20N 1k 30N 0k 90N 0k
5 kN 30

串长 m 重量 k g 片数   
爬距 m
4 k 00 N

78 .  0
5 80

、 『 恻 608

_ 8 5 7 0
:; { :
4    9 1.  28 3 1.  17 6
1 3 01

11 05 6    7 3 .8 51 1.  37 4

7 篮 巧 12

6 朋 58 16

0 0   0 0     . 6  0 1    .5 . 1  . 3  0 0     . 2  0 2

2 .  57 3 1.5 04 74    8
42    2 I 8 4

{ :

{ ; ; :
H l l3


5 。 6 4

串长 m 重量 k g 片数   
爬距 m

; ; :
{ 1 ;

1 72 0

巧 8     1. 36 1 .    1. 8 5  57

3    2
21 4 . 

沿面耐 受 梯度   
k/   . V

4. 59       . 3 1  5      . 3 3  0      . 2 7  5      . 2 4 2 4. 24       . 3 6  2      . 2 0  8      . 2 9  3      . 2 9 0 3. 90       . 3 1  0     59  2.      . 2 1  2     92 1. 3. 58       . 2 6  7      . 2 4  3      . 2 0  0      . 1 3 7

串长 m 重量 k g

76 .8
72    0

1 .8 00 95    4

::}; : ; ; :
1 05  3      1 0 58

4 两 . 种不同 3 方法选 择的综 比 合 较
将表 3      6的20N绝缘子 的爬 电距 离进行 与表 1k 对比可见两者基本一致,见表 7 这一 很有意思, 。 点 说 明在爬 距利 用比较 充分 的情 况下 两种方 法选择 的结果基 本上是一样的 ( 高吨位深棱型绝缘 子爬距 利用的效果就不如相应低吨位 的绝缘子 ) 。
表 7两种方法选择 的爬            电距 离的比较
饱和污秽度 0 3以下 . 0
清洁    区 00 -.6 .3 0 0 1    区 级 0 601 . - .2 0 I级区 I 让1- . 20 5 2 I 级 区 I I

注:带* 的数据为根据表 中其他数据拟 合出的数值



共布牙
- 21 0kN

, { 认

+ 30 N -  k 0

一 40N 护 0k 于 50N 3k

\之 三二全 : 之之
一 ̄ = 之二 士

(g m/ -)
按爬 电比距法确 定 的爬距 m      按污耐压法 的爬距

1 .    2 .       .        . 7 6  2 0  2 5  7 3 2 5

1 .   2 .- 5 5  2 . - 0 0  3 . - 4 7 0  1 8 2 .  5 5 3 .  003 沪                                        污 <扩- 移度 . 0 (1k m      20N) 

图 1 沿面耐受梯度          与污秽度 的关系曲线

对于表 7的结果有几点必须强调。首先是污秽      度 ,我国 目前的污区划分是按照一年一清扫来进行 盐密测量和 污区划分的。然而 ,各地实际土 已经越

按照 78V的污耐      6k 压要求以 及表 4 的单片耐
受电压 ,可以计算出防雾型绝缘子在不 同污秽度 下 需要 的片数 ,见表 5 。按照 N K 公司试验 时所用 G 的绝缘子参数 ( 见附表 2 ,将片数取整后 , ) 计算 出 相应 的爬距 、串长 、重量 ,见表 6 . 可见 在同等污秽度 下不 同吨位 瓷绝缘子 的串        长基本相 同,而爬距则随吨位 的增 加而增加。这就 是 大吨位绝 缘子 沿面污 耐受梯 度随 吨位增 加而 下

来越难以 执行线路绝 缘子的 清扫, 况且, 人工上塔
清扫 的质量 也难 以保证 。因此 ,国家 电网公司正在 推广用饱和盐密进行污 区划分 。 表 7中的污秽度若 是一年一清扫污秽度 ,      则难 以保证线路 的安全。因此 ,表 7 中的污秽度指 的是 绝缘 子的饱和污秽度 。 于电网中不断发生 的污闪 对 事故 ,应该按照饱和污秽 度确定污区 以正确反映实 际绝缘子 的污秽状况 ,即应调整污区 。而不是维持 现有污区 ,去调整绝缘子 的爬 电比距 。 绝缘子 的污      闪电压 随污秽度 的增加 而降低,在 低盐密时这一 点尤其 明显 。另外考虑到在线路运行 的若 干年 内有可 能环境污 秽在一 段时 间内还会 继

降的 结果, 此下文中讨论污耐受法的爬电 因 距离时
只取 20N绝缘子的爬距 。 1k
表 5 防雾型绝缘 子在不同污秽度下需要的片数 ( 未取整 ) 污区最大盐密/ gm) 0   3 00 ( / ' .1 00 m c  0 .    6 .
78V下 6k
片数    4 .     5      6 5 2  9  6 . 8 3 .     1 2  5 . 9 4  5 .    9 5 3 .     8 6  5 5 7 5  4 .    6 

仪 -80 69 6

59280 2760

20 05年 4月 2 -2 5 8日

特 高压输电技术国际研讨会

中国 ? 北京

续 增加, 因此在推荐绝缘子的爬电距离时不考虑清
洁区,即对 清洁区和轻污秽区都推荐采用轻污秽区 的爬距 ,见表 8 0

电比 距,相当 于瓷绝缘子爬距的 8% 8 :对于 I 级 I I
污区,推荐推荐 2m k 的爬 电比距,相当于瓷 5 m/ V 绝缘子爬距 的 7%0 8 为优化合成 绝缘子 的伞 形结构 ,避 免在 给定        的绝缘距离 内片面追求过 多的爬 电距 离,我们推荐

对于 I级及 I      I 级污区,继续使用瓷绝缘子将 I I 导 致串 长过长, 大超过操作过电压要求的间隙距 大
离 。因此 ,对于 I级及 I 级污区,推荐使用合成 I I I 绝缘 子 ,将绝缘 子 串的总长度 控制在 合理 的范 围 内, 并大大减轻绝缘子 串的重量 , 减轻铁塔 的承重 。
表 8 推荐的双伞型瓷绝缘子 的爬 电距离         
饱和污秽度

合成绝缘子爬电距离与其两端金具间绝缘距离的 比 值一般在 3 左右。 据此表 9 同时给出了推荐的合
成绝缘子的绝缘距离,以及加上 两端金具后的安装 高度。
表 9 推荐的合成绝缘子参数             
瓷绝缘子的饱和

( /) mgm c
推荐的爬电比距
.-&V       

00 .3以 下

00-.   00-.2  01-.5 .30 6  .601  . 02 0 2
25           2 3

污秽度(gm m/ ) c
合成绝缘子 爬电比距 mm/V k 合成绝缘子与瓷 绝缘子爬距之比 合成绝缘子爬距/ m 合成绝 缘子 绝缘距 离/ m 合成绝缘子 安装 高度加

00 .3以下 00-.    . -.2  01-.5 . 00 3 6  00 01   . 0 6 2 2

推荐 的爬 电距离 m          2 .           20  2.     . 75  3 2 5
备注

可以使用瓷/ 玻璃 或合
成绝缘子       

推荐使用合成绝缘子

5 特高压线路合成绝缘子的选择
我 国合成 绝缘子的选择 一般是参照 瓷绝缘 子        污区 图的污秽度来选择爬距 的,因此通常用瓷绝缘 子爬距的 比例来描述合成绝缘子 的爬 电距 离。 基于 8 年代英        国、德 国、加拿 大等国在英国 0

24.         7 2  2

7. 一 7 2 0 .

76一8 0  . .   8 6 . 一9 0 .

4 5一7 6      5 . 5  8 0 一8 4   9 0 一9 4 . . 5  . 5 .5

随着合成绝缘子机械吨位的        加大,玻璃钢芯
棒的直 径也需要相应加粗 ,两端连接金具的长度 ,

Bi t 然污秽试验站长达 4 试验结果以及 rh n自 go 年的 我国的试验结果和运行经验,1 3 源部 4 号 9 年能 9 5
文提出,合成绝缘子的爬距可 以采用瓷绝缘 子爬距 的 34 /,即 0 5 。 . 倍 7

即安装高度与绝缘距离之差也逐渐加大。 1k 对20N 的 合成绝缘子, 芯棒直径一般为 2m , 4 m 而对50N 3k
的合成绝 缘子,其芯棒 直径也仅增加到 3mm就足 8

19 年的机械行业标准J/86- 9 则        96 BT  0 96 将 4 1
合 成 绝 缘 子 的爬 电 比 距 简 化 为 2mmk 及 0 / V 2m /V两种 。前者对于瓷绝缘子 2m k 的爬 5 mk 5 m/ V 电比距,相当与 0 , 8倍的爬距 。后者对于 瓷绝缘 子 3nn V 的爬 电比距 ,相当于 0 8 2u/ k . 倍的爬距 。 7

够了。 吨位的加大对合成绝缘子伞形及等效 直径的
影响不大,但对连接金 具的长度 却有明显影响。对

20N的 1 k 合成绝 缘子, 安装高 度与绝缘距离 之差一 般在 。 5 对50N的 .m, 3k 合成 2 绝缘子, 其安装高度 与 绝缘距离之差则需要达0 m 以 . 5 上。
因此我 们对特 高压合 成绝 缘子仍 建议 采用单      节结构 ,不希望用两节 串联结构。对于特 高压合成 绝缘子 的电压 分布 与场 强控制,需要进行认真 的电

美国 35V及以        上输电 4k 线路设计手册中 对合 成绝 缘子也采取了比瓷绝缘子更短的爬电 距离[ [ 1 0 1
近年来 ,国内也有不少人提 出希望合成绝缘       

子采用与瓷绝缘子相同的爬电 距离。 但是,毕 竟有
相当数 量的合 成绝缘 子运行 在 比瓷绝缘子 短的爬 电距离下,而且十几年来 ,我 国合成绝缘子在运行 中都是不清 扫的,即合成绝缘子在短爬距下经受 了 饱和污秽度 的考验。 基于 上述考虑,表 9给 出了用于我 国交流特       

场分析与计算。 根据前期对西 70V ( 北 5 k 最高电 压
90V)线路合成绝缘子 的电场计 算,我们认为特 0k

高 压合成绝缘子的电 场控制问 题是可以解决的。 至 于 7 m 长的合成绝缘子的运输安装问 - 9 题,由 于前
期 已有 50V紧凑型线路相间 间隔棒 , 5k 0k 70V单节 合成绝缘子 ,以及 30V线路相 间间隔棒 的经验, 3k 这一 问题也是 可以解 决的。

高压 线路的 硅橡胶 合成绝缘子推荐参数。 于特高 由 压绝 缘子的长 度比 超高压时要长很多,因 此对于不 同污区 推荐了三种 爬电距离。 对于清洁区 及轻污秽
区,推荐 2mmk 的爬 电比距,与瓷绝缘子的爬 0 /V 距相同;对 于 1级污 区,推荐推荐 2mmk 1 2 /V的爬

6 合成绝缘子的老化与脆断
合成绝缘子的老化与脆断是电力部门      经常关心 的 两大问 题, 人员也进行了多年深入细致的研 研究 究[1。 [ 8 对硅橡胶合成绝缘子的 11 5 - 老化性能, 加速老

20 年 4月 2 2 05 5 8日

特 高 压 输 电技 术 国际 研 讨 会 Cog s,  .1p2-2       11, 94 nr s20 e 0 p

中 国 ?北 京

化试验方法 , 运行检测 , 芯棒脆断机理 与试验方法 , 避免脆断的措施等方面都取得 了相应的进 展。只要 采取相应的试验检测方法 , 把好 合成绝缘子的材料 关和制造质量关 ,合成绝缘子长期机械 、电气性能 是完全有保证的,我 国合成绝缘 子十凡年的成功运 行 经验也证明了这一点 。限于篇幅 ,此处不再展开
论述。

[ ] ltc we R sac Istt, rnmiin ie frne 1 Ee r P r  erh  tue " as so Ln R eec 0 ci o e ni T s e Bok , k a A v/ cn E tnU Ma 1 3      35V d oe eod io, A. y 8 o I' 4 r n b S di S 9 [1 11徐通训 ,徐喜佑,“电力设备 防污 闪技术 ” ,能源部 电力司 ,19. 955

[1能源部武汉高压研究所,“ 1 2 特高压技术前期研究 ( 辑) 交流 第八 特高压绝缘子和瓷套管的      污秽耐 压特性” 91 ,1 9
[3 1]能源部 武汉高压研究所。“ 高压技术前期研究 ( 四辑 ) 特 第 :关于 交流特 高压输 电绝缘 问题的基础研究 ,(      日)电力 中央研 究所报 告” 9 1        ,19 [ 1 电力工业部科学技术司,“ 高压输变电技术 ( 1 4 特 第九辑 ) :特高压 的设各 问题 ,19      ” 95

7 参考文献
[ 中国电 机工程学会, 中国机械工程学会, 中国电 力顾问集团公司 “ 压交直流输变电相关技术标准和规范研讨会” 05.        特高 ,20.1 42
IOk      O OV交流输电线路’ 94 , 9 ,1 [] 广东省广 电集 团有 限公司,“ 3 广电集团 20 05年 I月线路污 闪情况 及原因分析和对策 ” 053      ,20 [1 国家 电力公司发输 电部,"0 1年初 辽宁、 4 20 华北和河 南电网大面积 污闪事故调查报告 ” 0 1      ,20. 5 [] 国家 电力公司防污专 家组会议 资料," 6 底 9 5 9年 7年初各 电网污 闪 事故报告 ,19      ” 97 [] 全国 防污 闪工作 会议资料," 0年华 北大面积污闪事故调查报 6 19 9 告” 9 .     05 ,19 []  ING  dn, AN Saw ,  Z i, xeine  t 7 LA   Xiog W G ho u S U hy " pr c wi i E e h C mps H DC  H     e V ad  AC sltr i C ia fm ei t o oi t n V i ua s  hn:  D sn  n o n  o r g o Oprtn,  ceig  03  r ofrne  nu o     " Poedn o 20 Wol C neec o Islt, e i a o r f  d  n  a r Ars r n B hns 0 .1p1-2     ad sig. 31, 52 r ts  u ee 20 p  [] I E ohr 5, k r 3.40,  ltd slts A 8 CGR b cu 18 Ts F c 3 .1"ole I uao :    r e a o e  0 P u n r Rve o C r t  wl e, e  0     f rn K o eg"Jn 20 ei w  ue n d u 0

[ ]梁曦东, 超高压合成绝缘子综合老化与脆断的基础研究” 1 5 “ ,国家
杰 出青年科学基金资助项 目结题报 告,20.      052

[1 电力工 业部 科学 技术 司,“ 高压 输变 电技 术 ( ) 日本 的 2 特 二

[ ]殷禹, 硅橡胶合成绝缘子人工加速老化试验及方法的研究” 1 6 “ ,清
华大学工学博士论文 ,20.      046 1 1王绍武 ,“ [7 污秽地区有机外绝 缘特性的研究” ,清华大学工学博士 论文,2 1     0. 0 6 [8 1]范矩 ,“ 复合绝缘子脆 断与机 械特性的研究 ” ,清华大学工学博土 论文 ,2 16     0. 0

附表 1大连电瓷厂双伞型绝缘子参数            绝缘子强度    盘径 m m 高度 m m 爬k m .m 重 k I  g
2 0 N                                    8 1k   30  6 10  7 5 5  4 1. 3 3 0 N                            5  0k   30  6 15  9 5        3 4 1. 6 4 0 N                            0  0k   4 0  0 2 5  0 6         0 2 1

附表2日 N K公司    本 G 被试验的深棱防雾型绝缘子参数
绝缘子强度    直径m n l 高度, 爬距m m 重量k g
5 t         4       0  3        0  8 2        0  4 6         5 7 2. 2 4 t         2       0  3        5  4 2         5  0 5         0 2 1. 6 3 t         3       0  3        5  2 1         0  9 4         5 6 1. 4 2 t         1       0  2        0  8 1        0  7 3        4 7 8 .

[  Ln Xdn, n Saw,  pctn d aao o 9 ig  og Wa hou "plao a E ltn  ] a i g  A i i n v ui f
C m oi I ua r i     e slos  Chn" Poedn o Wol Islo ops n t t n  ia,  ceig  r f  r nua r d  t


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