高海拔地区输电线路绝缘子选型分析研究

ISSN1672-9064
CN35-1272/TK
作者简介:钟志庆(1991～),毕业于西安交通大学,本科,学士学位,研究方向:水电站、新能源建设管理。

高海拔地区输电线路绝缘子选型分析研究
钟志庆
(青海黄河上游水电开发有限责任公司工程建设分公司
青海西宁
810000)
摘要针对高海拔地区110～750kV 输电线路绝缘子的选型进行了分析,主要内容有:绝缘子机械强度计算分析;绝缘子片数的计算;防止污闪、雾闪、风偏、冰闪措施。

最后,假定青海茶卡盐湖地区(2900～3200m )有1条330kV 输电线路,对其绝缘子的选型进行计算分析。

关键词高海拔输电线路绝缘子机械强度片数中图分类号:TM85
文献标识码:A
文章编号:1672-9064(2019)03-031-03
0引言
目前我国超高压电力系统中,送电线路经常使用的绝缘
子型式主要有以下3种,即:瓷绝缘子、玻璃绝缘子、复合绝缘子,其中,瓷绝缘子成本低,原料充足,加工生产工艺成熟,具有良好的绝缘性能、耐气候性和组装灵活等特点,分普通型和耐污型2种;钢化玻璃绝缘子具有优良的机电性能和抗拉强度、耐振动疲劳、耐电弧烧伤、耐冷热冲击和耐电击穿性能,此外还具有零值自爆的特性;复合绝缘子是一种新型的防污绝缘子,具有很强的憎水性和抗污闪特性。

本文针对高海拔地区110～750kV 输电线路绝缘子的选型进行了分析。

主要内容有:绝缘子选型分析,包括:绝缘子额定机械破坏负荷的选择和绝缘子片数的计算,防止污闪、雾闪、风偏、冰闪措施;假定茶卡盐湖地区有1条330kV 输电线
路,对其绝缘子选型进行分析计算。

1绝缘子的选型分析
1.1
绝缘子机械破坏负荷的选择
绝缘子的机械强度计算对输电线路的安全运行具有非常
重要的意义。

①根据导线的机械特性、当地气象条件、规划塔形的使用条件等,分别计算耐张与悬垂绝缘子在最大使用载荷、常年载荷、断线载荷、断联载荷工况下的机械破坏负荷;②对绝缘子额定机械强度进行选择,其值应不小于绝缘子在不同工况下的机械强度安全系数(如表1所示)与机械破坏负荷乘积。

1.2绝缘子片数的计算
1.2.1
爬电比距的确定
爬电比距指电力设备外绝缘的爬电距离与设备最高工作电压有效值之比,其值应当根据当地污秽等级来确定,110～750kV 输电线路的爬电比距如表2所示。

1.2.2
绝缘子片数的确定
绝缘子片数的计算应当同时满足工频过电压、操作过电压、雷电冲击过电压要求。

(1)按工频过电压要求的绝缘子片数计算方法。

其计算公
式如式(1):
n ≥λU m
K e L g
(1)
式中:n —绝缘子片数;λ—爬电比距;U m —系统标称电压;
K e —绝缘子爬电距离有效系数;L g —单片绝缘子的几何爬电距离。

对于海拔1000m 以上地区,应对绝缘子片数进行修正[1],其修正计算公式如式(2)所示:
n H ≥ne 0.3215m1(H-1)
(2)
式中:n H —高海拔地区每串绝缘子所需片数;H —海拔高度;m 1—特征指数,反映气压对于污闪电压的影响程度。

这种方法是以实际线路运行经验和事故率为依据的,零
值绝缘子已包含在内,所以不需要考虑可能出现的零值绝缘子而再增加片数。

(2)按操作过电压要求的绝缘子片数的计算方法。

对于高
压输电线路,按操作冲击闪络电压数据选择绝缘子片数[2],其干、湿闪络电压计算公式如式(3)和(4):
U sub =2√K 0U pm
(1-n σ%)K d
(3)U sua =2√K 0K h U pm
(1-σ%)K d
(4)
式中:U sub —绝缘子的操作冲击50%湿闪络电压(峰值)
/kV ;U sua —绝缘子的操作冲击50%干闪络电压(峰值)/kV ;K 0—操作过电压倍数;K d —空气密度校正系数
[3]
;K h —空气湿度校
正系数;U pm —线路最高运行相电压有效值;σ%—标准偏差系
31
数;n—标准偏差系数的倍数;1/(1-nσ%)—表示操作冲击50%闪络电压和耐受电压间的裕度,220kV及以下线路取1.17,330kV及以上线路取1.25。

按照上式计算出来的U sub和U sua分别查找相应的绝缘子串湿、干闪络电压曲线可得出所需要的绝缘子片数,对于零值绝缘子,考虑到规程规定,建议选出绝缘子后,尚应再增加1～2片绝缘子以补偿出现零值绝缘子的影响[4]。

(3)按雷电冲击过电压要求的绝缘子片数的选择方法。

由于输电线路本身的外绝缘水平很高,对外绝缘设计而言,雷电过电压一般不起作用,所以一般不按雷电过电压的要求来选择绝缘子的绝缘强度。

但应根据已选定的绝缘子水平来检验线路的耐雷水平,并应符合相应的规程规定[5]。

如果在某些情况下由于雷击,出现跳闸率太高的情况,可根据具体情况适当增加绝缘子片数。

1.3防止污闪、雾闪、风偏、冰闪措施
防止污闪[6]、雾闪的措施主要有:①由技术人员将防污涂料喷涂在电瓷表面,提高绝缘子表面的憎水性;②由运行维护人员定期清扫绝缘子,是目前防污闪、雾闪技术的主要形式之一,包括带电高压水冲洗、绝缘机械带电清擦、停电人员清擦3种。

防风偏[7]的措施主要有:①加装重锤,此种方法所起效果有限,需与其它措施配合使用;②装防风拉线,一般采取边相引流或者中相引流这2种防风拉线,来达到预防作用;③采用复合绝缘子,这种绝缘子随风摆动的幅度比较小,能够有效预防风偏。

防冰闪[8]的措施主要有:①在线路重点区域设置观冰点,监测输电线路导、地线覆冰情况;②结合输电线路运行情况和气候环境特点,绘制冰区分布图,以指导雨雪冰冻灾害防治工作;③条件允许情况下尽量采用V形串或倒V形悬垂绝缘子串。

倾斜的绝缘子不易形成连续覆冰情况,而且能够提高绝缘子串的自洁性能;④合理配置输电线路融冰装置,防止导、地线发生覆冰断线情况。

2实例计算分析
2.1已知条件
假设,青海茶卡盐湖地区有1条电压等级为330kV的输电线路,需对其所用耐张与悬垂绝缘子进行选型分析。

该地区海拔高度为2900～3200m,输电线路所用导线为LGJ-300/40钢芯铝绞线,分裂数n=1,最大代表档距L d=400m,最大垂直档距L v=1050m,最大水平档距L p=1000m,当地气象条件如表3所示。

2.2绝缘子机械强度的分析计算
(1)耐张绝缘子机械强度的计算。

根据输电线路机械特性、当地气象条件等情况,计算出导线双联耐张时,耐张绝缘子在最大使用载荷、断联、常年载荷时的最小机械强度如下:最大使用载荷时:NT d=52.0344kN;
断联时:NT di=52.50kN;
常年载荷时:NT e=48.13kN。

(2)悬垂绝缘子的机械强度计算。

计算出悬垂绝缘子在最大使用载荷、断联、断线、常年载荷时的最小机械强度如下:
最大使用载荷时:
单联:XT d1=69.4456kN;双联:每联受力XT d2=39.6117kN;双联断联时:XT d1=23.3997kN。

断线时:
单联:XT dx1=41.4922kN;双联:每联受力XT dx2=22.3089kN。

常年载荷时:
单联:XT c1=56.912kN;双联:每联受力XT c2=35.0755kN。

根据以上计算出的绝缘子受力情况,以及当地的污秽等级,导线双联耐张绝缘子可选用120kN级的双伞形瓷质耐污绝缘子XWP2-120,悬垂绝缘子采用双伞耐污型盘型悬式瓷质复合绝缘子FXWP-100。

2.3绝缘子片数的计算
(1)按工频过电压要求的绝缘子片数的选择。

根据式(1),取K g=1,λ=3.2cm/kV,U m=330kV,查得双伞形瓷质耐污绝缘子XWP2-120几何爬电距离L g=45cm,双伞耐污型盘型悬式瓷质复合绝缘子FXWP-100几何爬电距离L g=44cm。

计算出耐张绝缘子所需最小片数为23.47片,悬垂绝缘子所需最小片数为24片。

高海拔地区还需对以上计算出的绝缘子片数进行修正,根据式(2),查得耐张绝缘子特征指数m1=0.38,悬垂绝缘子特征指数m1=0.30,海拔H设计值按3500m选取,计算出耐张绝缘子在茶卡盐湖地区所需最小片数为26.34片,悬垂绝缘子所需最小片数为26.29片。

(2)按操作过电压要求的绝缘子片数的选择。

根据式(3),取操作过电压倍数K0=2.2,空气密度校正系数K d=0.68,空气湿度校正系数K h=1.0,线路最高运行相电压有效值U pm=296. 38kV,1
(1-nσ%)=1.25,计算出绝缘子的操作冲击50%湿、干闪络电压(峰值)U sub=U sua=1695kV。

根据计算出的绝缘子操作冲击50%干、湿闪络电压(峰值),再考虑到出现零值绝缘子的影响,选择耐张绝缘子最小片数为26片,悬垂绝缘子最小片数为26片。

综上,茶卡盐湖地区330kV输电线路耐张绝缘子应选用双伞形瓷质耐污绝缘子XWP2-120,片数为27片,悬垂绝缘子应选用双伞耐污型盘型悬式瓷质复合绝缘子FXWP-100,片数为27片。

3结论
本文首先对青海茶卡盐湖地区330kV输电线路绝缘子的额定破坏负荷进行了分析,通过验算在最大使用载荷、常年载
(下转第34页) 32
(上接第32页)
荷、断线、断联工况下的机械强度,得出耐张绝缘子额定破坏负荷应选择120kN级,悬垂绝缘子额定破坏负荷应选择100kN级,其次通过爬电比距法和操作过电压法对绝缘子的片数进行计算,得出耐张绝缘子和悬垂绝缘子的片数为27片。

通过以上研究,本文为高海拔地区输电线路的绝缘子的选型分析提供了参考。

参考文献
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2.4应急水质监测实施
(1)制定水质应急监测方案。

方案的内容主要有:明确监测项目、监测区域、选取监测点、确立监测频次、进行采样、保证监测过程的质量、整理数据、进行总结等,监测方案的实施强调工作人员要具备随机应变的能力,按照实际情况的发展来对方案进行微调。

(2)监测布点和采样。

在突发性水污染事故中,水体中的污染物常常表现出分布较为分散以及空间差异性的特征,因此,在对采样点进行选取与确立的阶段,必须考虑其能否得到污染物的种类、规模以及浓度。

通常说来,采样点的选取必须在事故发生地点的一定范围内,并按照该地区的自然地形状况和河流流向来进行选取。

在使用采样工具时,一定要注重保持采样工具的清洁性,不能在一次取样后随即开始下一次采样,因为受到上一次采样的影响,第二次采样的污染物浓度会偏高一些,与实际情况不相匹配。

在对河流、湖泊进行监测时,除了要在事故发生地建立采样点,还要在其下游增设采样点。

(3)监测项目、监测方法和监测仪器的选择。

上文已经提到了现场监测在判定突发性事故污染物的类别、规模以及程度上的重要作用。

合理地运用现场监测方法对所得到的结论具有关键影响,所以要引起高度重视。

因此,要掌握现有的调查资料,并综合突发性水污染事故的现场情况来制定监测项目,利用快速监测方法及其他分析方法来进行鉴别。

监测仪器必须要符合事故发生地的现实状况。

可从如下方面来判断监测仪器的有效与否:能否较为准确地得到污染物的类别、能否带来定性或者定量的监测结论、是否便于携带、操作是否简单快捷等。

(4)监测频次的确定。

监测频次受多种因素影响。

主要包括污染程度、该地区的发展状况以及事故的发生时间、地点等因素。

一般来说,事故发生的时间、地点与检测频次呈正向变动关系,较远的时间与较近的地点都对应着较高的采样频次。

3结语
通过上文的分析,可以发现应急水质监测在防治水污染事故中占据着突出地位,是一种合理、有效的治理方式。

在这种方式下,人们通过监测设备的使用来快速获得水体中污染物的类别、浓度以及规模,并在此基础上明确由于污染而导致的危害。

参考文献
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