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7.3 特高压电网绝缘子选择


讲解内容
7.0 特高压电网绝缘的电气特性

7.1 绝缘配合的方法

7.3 特高压绝缘子选择 7.4 特高压架空输电线路空气间隙的选择

第三节 特高压电网绝缘子的选择

襄樊国网合成绝缘子股份有限公司 特高压线路棒形悬式合成绝缘子

第三节 特高压电网绝缘子的

选择
一、国外特高压架空输电线路绝缘子串形及片数的选择

① 绝缘子串形选择与杆塔的型式和三相导线布臵的形式(
水平或三角)有关。 ② 目前国外特高压线路杆塔的绝缘子串主要为 V串和I串 其中较多的杆塔中相使用可减小塔窗宽度的V串,两边 相则用I串,此种线路绝缘子串悬挂方式也被称为M形 ③ 污秽条件下绝缘子耐受工作电压的能力决定了其串长。

1) 前苏联1150kV线路绝缘子

①线路全部采用钢化玻璃绝缘子。当绝缘子为零值时,瓷 裙自爆,只剩铁脚和铁帽,巡线时容易发现。

②直线塔全采用单串绝缘子。 边相为悬垂串,平均每串45片,绝缘子为ⅡC-300型, 有效串长7.8m; 中相为V型串,每边平均49片,绝缘子为ⅡC一400一A型 耐张串为4串并联,每串47片; 架空地线每串采用4片绝缘子,均为ⅡC一300型。

③绝缘子的串长: 主要考虑耐受污秽电压的能力,因此对不同地区考虑不 同的污秽分级。乌拉尔一哈萨克斯坦一西伯利亚线路,通过 的大部地区为一般粉尘污秽,泄漏路径按λ=1.5~1.8cm/kV 计算。 ④1150kv线路绝缘子的机械强度分别为30t和40t,考虑了 两种与机电破坏载荷有关的系数,对于设计载荷安全系数 取2.7,对平均运行载荷安全系数取5。

2) 日本

① 日本1992年4月建成了新群马至东山梨138km双回1000kV 特高压线路。1993年10月建成了柏崎至新群马 50km双 回 1000kV线路。线路全部采用瓷绝缘子。 ② 日本 1000k V线路仍根据500kV线路耐盐害设计方法求出 所需悬式绝缘子片数。

前苏联和日本特高压输电线路绝缘子串的配臵如表所示

二、美国电力研究院(EPRI) 污耐受电压法的外绝缘设计
美国关于345-1100kV线路的污秽外绝缘设计见表7-7。

美国1100kV线路采用 V串,瓷/玻璃绝缘子(或玻璃绝缘子)串长
1)在清洁地区取7.3m;

2)轻污秽地区取8.3 m;
3)中等污秽地区取10.1 m 或

采用8.8m长的复合绝缘子或半导体釉绝缘子;
4)重污秽地区使用9.3 m长的半导体釉绝缘子。 从表7-7中的数据可以得知: ① 半导体釉绝缘子的爬电比距仅为传统瓷绝缘的1/2; ② 复合绝缘子的爬电比距取传统瓷绝缘的4/5

三、国内750kV特高压输电工程研究的成果及工程设计经验
中国电力科学研究院对清华大学的部分短中以及长串绝缘

子污闪电压试验数据进行了灰密以及上下表面不均匀修正,并
采用绝缘子串污闪电压与串长的线性规律推算出绝缘子串片数 计算得出750kv所需不同绝缘子的中长如表7—8所示。

结论: ① V串的污闪电压比悬垂串至少可提高10%, ② 在污秽区宜采用复合绝缘于,复合绝缘子具有良好的耐污

闪性能,即使在其憎水性丧失的情况下相同结构高度的复
合绝缘子的污闪电压比瓷绝缘于也高出20%左右。 ③ 目前,美国已在交流765kv线路上使用了悬式复合绝缘子, 这种新型输电线路的造价比传统瓷绝缘子线路还低。

四、 我国特高压架空输电线路绝缘子串形及片数的选择 (一) 1000 kV特高压输电线路绝缘子串形、型式的选择
① 综合考虑我国1000 kV特高压输电线路杆塔中相采用 V串,边相采用I串是比较适宜的。 ② 而对同塔双回的情况,若采用V串,杆塔横担较长, 投资要高。参考日本的设计, 我国1000 kV输电线 路同塔双回情况也宜采用I串 ③ 根据我国西北地区750kV输电工程绝缘子选型研究, 三伞型瓷绝缘子的耐污闪性能最好,双伞型瓷绝缘 子的耐污闪性能次之。研究还表明,双伞型和三伞 型绝缘子在高海拔地区也有较好的耐污闪性能

( 二) 1000kV特高压输电线路绝缘子片数的选择方法 第一种方法:爬电比距法 是根据线路所经地区不同污秽级别要求的相应的爬电

比距(GB/T 16434-1996),来决定绝缘子的串长,此法
简单易行。

第二种方法:污耐受电压法 根据试验得到绝缘子在不同污秽程度下的耐污闪电压,使

选定的绝缘子串的耐污闪电压大于该线路的最大工作电压,
并留有一定的裕度。 中国电力科学研究院对双伞型XWP2-160型绝缘子进行过长 串绝缘子在4种等值盐密(ESDD,简称盐密) 和单一灰密 (NSDD)下的人工污秽试验,试验结果如表





和表7-9 按爬电比距法所得的双伞型绝缘子串片数相比, 对160kN绝缘子而言,用污耐受电压方法选取的片数要 多。而对300kN的双伞绝缘子,用污耐受电压法选取的 片数要少。 造成这种差别的主要原因是用爬电比距的方法获得串长 无法准确得到绝缘子爬电距离的有效系数,由此推荐采 用由污耐受电压法所选取的绝缘子串片数。

其中有关V串片数的选择,其长期积污按I串的3/4计,利 用式(7-27)和式(7-30)对其进行盐密校正和灰密的校正,同 时参照了美国EPRI的研究成果,所得结果如表7-12所示。

通过爬电距离的换算,可以得出1000kV输电线路需要300kN 三层伞型绝缘子串片数和串长,如表7-13 所示

五、 国内外特高压架空输电线路绝缘子片数选择结果比较 ①

美国1100kV线路采用V串,瓷/玻璃绝缘子串长在轻污秽地区 取8.3m;中等污秽地区取10.1m或采用8.8m长的复合绝缘子或 半导体釉绝缘子; 重污秽地区使用9.3m长的半导体釉绝缘子。 ② 我国采用双伞型绝缘子v串时,轻污秽地区可取38片7.41m; 中等污秽地区可取44片8.58m,重污秽地区可采用9.1m复合 绝缘子。 ③ 根据同吨位下长串标准绝缘子和双伞型绝缘子污闪电压的比 值,大致换算出相当于标准型绝缘子轻污秽地区用9.6m和中 等污秽地区用11.15m,大于美国的v形串绝缘子串长8.3m和 10.1m。 ④ 重污秽地区的我国复合绝缘子的推荐串长9.1m也大于美国的 8.8m。而且由于双层伞的伞型和标准型绝缘子相比,不容易 积污,所以,目前这样选择的片数还留有一定的裕度。





日本采用I串,采用钟罩型绝缘子,串长最大为7.9m。 我国双伞型绝缘子在轻污秽地区为8m,中等污秽地区为 9.36m。按污闪电压之比推算,大致推算出目前采用的 串长相当于钟罩型绝缘子在轻污秽地区采用8m,在中等 污秽地区采用9.2m 。 我国的I形串绝缘子选择,大致相当于标准型绝缘子轻 污秽地区的10.4m和中等污秽地区的12.09m; V形串绝缘 子的选择,大致相当于标准型绝缘子轻污秽地区9.6m和 中等污秽地区11.15m。这都比前苏联的1150kV输电线路 选择的长一些(参见表7-6)。 从上面讨论中可以看出,目前根据工作电压选取的 1000kV级输电线路所需绝缘子片数和国内外数据相比基 本是合理的。

六、 特高压架空输电线路的绝缘子串形与片数的选择 综上所述,对特高压架空输电线路的绝缘子串形与片数 的选择汇总如下: 1. 综合考虑国内外特高压输电工程经验, 1000kV级输电

线路杆塔中相可采用V串,边相采用I串,而对同塔双
回的情况,则宜采用I串。 2. 对于1000kV输电线路绝缘子的选型,在轻污秽地区和 污染不太重的地区,应采用300kN和400kN的双层伞型 和三层伞型瓷绝缘子。海拔高度1000M及以下地区绝缘 子的具体选择如表7-14所示。

3. 在重污秽和很重污秽地区(3、4级污区),应采用复合 绝缘子,其额定机械破坏符合去300kN和400kN。V串和I

串的复合绝缘子的结构高度都为9.1m。
4. 对于更高海拔地区的绝缘子片数的选择,将根据已有试 验数据进行比较选择。 5. 绝缘子串长除应考虑上述工作电压的要求外,还应考虑 运行中作用于其上的操作过电压要求以及绝缘子串和同

时受到该电压的杆塔上空气间隙的绝缘协调的问题,以
最终确定绝缘子串的长度。


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