高海拔地区500kV线路绝缘配合设计中导线绝缘子片数的选择

收稿日期∶2011-08-08 作者简介∶杨文斌（1979-），男，湖北孝感人，工程师，硕士，主要从事电力设计工作，E-mail∶yangwenbin999@。
38
杨文斌：高海拔地区 500 kV 线路绝缘配合设计中导线绝缘子片数的选择
以普通型、双伞形、三伞形绝缘子为例，绝缘子 的爬电距离的有效系数取 1.0；另外，根据文献［5］， 当海拔超高 1 000 m 时，悬垂绝缘子的片数宜按下 式进行修正：
Abstract： The pieces of insulator under power frequency voltage are calculated and corrected through leakage distance ratio based on pollution class of transmission line at high altitude area，then the pieces are checked under the conditions of operating over-voltage and lightning over-voltage，finally the pieces of insulator are determined by comparisons of the pieces under power frequency voltage， operating over voltage and lightning over-voltage. Key words：high altitude；500kV transmission line；insulation coordination；insulator
3 高海拔地区绝缘子片数的计算
根据西南地区云南、贵州地形情况，线路经过 地区的海拔一般在 2 200 m 以下，因此，本文在进 行绝缘子片数的选择时按海拔 2 000 m 以下以及 海拔高度 2 000～2 200 m 进行选择。 3.1 按工频电压泄漏比距要求确定每串绝缘子片数
工频电压下绝缘子片数的选择可采用爬电比 距法[5]。当采用爬电比距法时，绝缘子片数按下式 计算：
第 30 卷第 6 期 2红01水1河年21021月1 年第 6 期
红水河 HongShui River
Vol.30，No.6 Dec.2011
高海拔地区 500 kV 线路绝缘配合设计中 导线绝缘子片数的选择
杨文斌
（广西电力工业勘察设计研究院，广西 南宁 530023）
摘 要：文章主要根据高海拔地区线路经过的污秽等级，通过泄漏比距计算出了工频电压条件下所要求的绝缘子片 数，并进行海拔修正，然后根据操作过电压及雷电过电压对该绝缘子片数进行复核，最终确定导线绝缘子片数。 关键词∶高海拔；500 kV 线路；绝缘配合；绝缘子 中国分类号∶TM853 文献标识码∶B 文章编号∶1001-408X（2011）06-0038-04
39
红水河 2011 年第 6 期
3.2 操作过电压要求 根 据 文 献［6］，绝 缘 子 串 的 正 极 性 操 作 冲 击 电
压波 50％放电电压应满足操作过电压的要求。本文 线路所经地区海拔高度分别按 2 000 m 和 2 200 m 进行换算。公式如下：
Us.l.i≥K1KU0
式中 K1—— —操作过电压统计配合系数，取 1.25； U0—— —相对地统计操作过电压； Um———系统运行最高电压，取 550 kV； K—— —海拔修正系数； 在海拔高度分别为 2 000 m 和 2 200 m 时，在
为了减小绝缘子串长度，缩小塔头尺寸，绝缘 子串的片数尽量按最少配置选择，通过选用大爬距 的绝缘子来达到相应要求的爬距比值；但若选用的 绝缘子片数过少，会造成整串绝缘子长度过短，难 以满足山区段耐雷水平的要求。因此，经综合分析， 按工频电压泄漏比距所要求的绝缘子片数初步选 择结果见表 2。
串型
跳线悬垂串
0.44，法国和 IEC82 取 0.32，清华大学取 0.44，重庆
大学为漫昆线路做的试验推荐取 0.5。由于绝缘子 闪络试验尚无公认的方法和数据，不同的研究单位 对 m1 的取值也不同，为了安全起见，工程设计中一 般根据文献［5］附录 D 中的参考值，对于瓷质绝缘 子和玻璃绝缘子均取 0.6。
根据污区划分所采用的爬电比距，按上式计算 选择的绝缘子片数如表 1 所示。
雷水平和防雷指标能否满足安全运行的要求，并据 此综合决定选择绝缘子串片数。
当绝缘子串采用单片结构高度 170 mm 绝缘 子 30 片、31 片时 （单片高度 195 mm 时绝缘子为 28 片、29 片），按文献［6］表 F1 推荐的杆塔上绝缘 子串在冲击电压波下的放电电压计算方法，可分别 算得的标准气象条件下 50％雷电正极性冲击放电 电压，然后据此验算耐雷水平和雷击跳闸率。结果 如表 4 所示。
1 前言
送电线路绝缘配合的正确选择是影响线路长 期安全运行的一个重要问题，由于线路绝缘子暴露 在大气环境中，外绝缘的选择除了考虑它本身外， 更要考虑外部环境（气候、污染）的作用。绝缘配合 是在考虑采用过电压保护措施后，决定设备上可能 作用电压并根据设备绝缘特性及可能影响绝缘特 性的因素，从安全运行和技术经济合理性两方面来 确定设备的绝缘水平。送电线路绝缘配合主要是选 择绝缘子型式、绝缘子串的片数（合成绝缘子的特 性参数）和空气间隙，它们应同时满足工作电压，操 作过电压和雷电过电压的要求。若送电线路位于高 海拔地区，高海拔地区由于气压低、空气密度小，使 得处于这些地区线路的绝缘子串实际放电电压低 于标准气象条件下的放电电压，在进行高海拔地区 线路绝缘配合设计时须进行修正，以保证高海拔地 区线路的运行安全[1~4]。
类别
导线悬垂串 导线耐张串 跳线悬垂串
表 2 工频电压泄漏比距条件下绝缘子片数初步选择结果表
绝缘子型号/结构高度
≤2000
海拔高度 m
U160BLP/170
30
U210BP/170
30
U300BP/195
28
U300BP/195
28
U420BP/205
25
U70BLP/146
34
2000～2200 31 31 29 29 25 35
34
2.53
35
2.57
U70BLP
450
30
2.51
31
2.56
U160B
400
34
2.53
35

2.57
155
U160BP
450
30
2.51
31
2.56
U160BL
400
34
2.53
35
2.57
U160BLP
170
450
30
2.51
31
2.56
U160BLP
550
25
2.56
25
2.52
U210B
n≥ λUN KeL0
式中 n—— —每串绝缘子片数； λ—— —系统标称电压下的爬电比距，cm/kV； UN—— —系统标称电压，500 kV； L0— ——单片绝缘子几何爬电距离，cm； Ke— ——绝缘子爬电距离的有效系数，普通型、双 伞形、三伞形绝缘子取 1.0，钟罩型、深棱 形取 0.9（Ⅱ级污秽区）。
合［S］．
Selection of Wire Insulator Pieces in Insulation Coordination Design for 500kV Transmission Line at High Altitude Area
YANG Wen-bin
（Guangxi Electric Power Industry Investigation Design and Research Institute，Nanning 530023）
400
34
2.53
35
2.57
U210BP
170
450
30
2.51
31
2.56
U210BP
550
25
2.56
25
2.52
U300B
485
28
2.53
29
2.58
U300BP
195
550
25
2.56
25
2.52
U300BP
635
22
2.60
22
2.56
U420B
205
550
25
2.56
25
2.52
注：海拔不大于 2 000 m 的地段按海拔高度 2 000 m 进行修正；海拔在 2 000～2 200 m 的地段按海拔高度 2 200 m 修正；
特性及绝缘配合［J］．高电压技术，2010，（5）∶8-12． ［4］ 张福增，赵 锋，等．高海拔地区直流输电线路外绝缘特
性研究［J］．高电压技术，2008，（10）∶40-43． ［5］ GB50545-2010，110 kV～750 kV 架空输电线路设计
规范［S］． ［6］ DL／T620-1997，交流电气装置的过电压保护和绝缘配
表 4 耐雷水平和雷击跳闸率表
海拔高度 m
绝缘子串片数 170 mm
绝缘长度 mm
标准气象条件下 50％正极性冲击放电电压 kV
海拔修正后 50％正极性冲击放电电压 kV
2000 30
5100 2647.9 2029.3
代表档距
档距 m
冲击接地电阻 Ω
雷击杆塔时耐雷水平 kA
跳闸率 次/年
400 450 7～15 159.4～117.0 0.644
从表 3 可看出：在操作过电压条件下，当单片结 构高度为 170 mm 的悬垂串在海拔 2 000 m （2 200 m）时，其绝缘子片数为 20 片（22 片），少于工频电压 条件下要求的绝缘子片数，因此在目前系统运行电 压条件下，操作过电压对绝缘子片数不起控制作用。 3.3 雷电过电压要求