广东电网公司悬式绝缘子选型及爬电比距配置导则

广东电网公司悬式绝缘子选型及爬电比距配置导则
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广东电网公司悬式绝缘子选型及爬电比距配置导则
1总则
本导则规定了选择悬式绝缘子形状和类型及爬电比距配置时所遵循的原则。

本导则适用于玻璃绝缘子、复合绝缘子和瓷绝缘子。

设计单位、基建单位和运行单位在35kV及以上线路选择绝缘子时必须严格执行本导则。

运行线路调爬时可参照本导则选择绝缘子。

2规范性引用文件
《Selection and dimensioning of high-voltage insulators for polluted conditions -Part 1: Definitions, information and general principles》(IEC 60815:2006) 《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》(GB/T 16434-2010) 《高压输变电设备的绝缘配合》(GB311.1-1997)
《架空送电线路运行规程》(DL/T741-2001)
《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T620-1997)
《标称电压高于1000V交流架空线路用复合绝缘子使用导则》(DL/T864-2004)
《盘形悬式绝缘子劣化检测规程》(DL/T626-2005)
《污秽地区绝缘子使用导则》(JB/T5895-1991)
《高压线路用棒形悬式复合绝缘子一一尺寸与特性》(JB/T8460-1996)
《110〜500kV架空送电线路设计技术规程》(DL/T5092-1999)
《高压架空线路和变电站污区分级与外绝缘选择标准》(Q/GDW152-2006)
3术语和定义
3.1爬电距离有效系数K
钟罩型、深棱型等防污型绝缘子的污耐受电压要高于普通型绝缘子，但污耐受电压提高的程度不一定与爬电距离成正比。

爬电距离有效系数表示爬电距离的有效性，与绝缘子外形、污秽程度等因素有关(参见GB/T 16434-1996附录D)。

3.2复合绝缘子干弧距离
指绝缘子两电极间沿空气放电最短距离，须考虑均压引弧装置影响。

3.3复合绝缘子爬电系数C.F.
C.F.二，（，绝缘子总的爬电距离。

5 一电弧距离（不考虑均压引弧装置影响）。

4绝缘子选用原则
4.1绝缘子采购
输变电工程采购的绝缘子必须选用经过部级以上鉴定（技术鉴定和产品鉴定）的产品。

宜选用在广东电网公司范围或南方电网公司范围内具有成功运行经验的产品，考虑各供电局运行经验兼顾绝缘子质量、造型和综合使用成本（包括产品的采购价格和劣化率检测工作、抽检工作、劣质绝缘子更换工作和维护工作等维护成本）以及安全性风险，选用优质的玻璃绝缘子、复合绝缘子或瓷绝缘子。

4.2悬垂串绝缘子选择
d、e级污区：除重冰区外，新建线路应选用复合绝缘子，不宜使用钟罩型、深棱型绝缘子; 对于已运行线路，调爬时应考虑防污型绝缘子的爬电距离有效系数。

a、b、c级污区：可根据运行经验选用玻璃、复合或瓷绝缘子；若选用防污型玻璃或瓷绝缘子，配置时应考虑绝缘子爬电距离有效系数。

如在跳线串使用复合绝缘子，应校核风偏间隙。

4.3耐张串绝缘子的选择
宜选用玻璃绝缘子或瓷绝缘子，结合工程实际可以使用复合绝缘子。

4.4伞形选择
根据运行经验（附录B），选用玻璃绝缘子或瓷绝缘子时，建议尽量选择普通型或外伞型绝缘子，尽量少用钟罩型、深棱型绝缘子。

4.5比距配置原则
5.1爬距配置到位，留有裕度
玻璃和瓷绝缘子的爬电比距的配置必须根据GB/T16434《高压架空线路和发电厂、变电站环境污区分级及外绝缘选择标准》，并以经省公司批准发布的最新的污区分布图为基础，
配置要到位，且适当留有裕度。

5.2不同污区爬距配置
a、b级污区新建线路绝缘子要求按照c级污区等级的爬电比距的下限来配置。

c级、d 级污区新建线路绝缘子要求按照所在污区等级的爬电比距的中限或上限来配置，特殊污秽地段按照提高一个污秽等级来配置。

e级污区新建线路绝缘子要求按照所在污区等级的爬电比距的中限或上限来配置。

5.3爬距等效系数
悬垂串玻璃和瓷绝缘子的外绝缘配置应按绝缘子的爬电比距与该绝缘子爬电距离有效系数的乘积值来考虑。

各种典型的玻璃和瓷绝缘子的爬电距离有效系数(K)如下：
普通型、双伞型、三伞型绝缘子：K取1.0；
钟罩型、深棱型绝缘子：a、b、c级污区，K取0.9〜0.95； d、e级污区，K取0.8〜
0.85。

建议根据实际绝缘子的自然积污特性、污闪电压梯度及污秽等级计算具体绝缘子爬电距离有效系数。

耐张串玻璃和瓷绝缘子不考虑爬电距离有效系数。

5.4明确各级污区的爬距配置
广东省现阶段各级污区悬式绝缘子的爬电比距配置明确如表1、表2所示：
表1玻璃和瓷绝缘子爬电比距配置要求
亏区等、、% 爬
电比距'
110kV、220kV 系统500kV系统
a、b级c级d级e级a、b级c级d级e级
按系统最高工
作电压计算三1.74
1.96〜
2.17
2.48〜
2.78
3.04〜
3.30
三1.82
2.05〜
2.27
2.59〜
2.91
3.18〜
3.45
表2复合绝缘子爬电比距配置要求
、污区等
、、级爬电比
距、\
110kV、220kV 系统500kV系统
a、 b、 c 级d、e级a、 b、 c 级d、e级
按系统最高工
作电压计算
三2.00 三2.50 三2.00 三2.5 注：绝缘子爬电比距要求按照系统最高工作电压计算。

5.5双联串爬距配置
玻璃或瓷绝缘子双悬垂串绝缘子宜采用下列措施（之一）提高防污能力:采用丫型或八字型布置；当并联悬垂串的轴心距小于500mm （对220kV等级以下）和600mm （对500kV等级）时，应提高爬电比距10%。

5.6绝缘子串长应校核耐雷水平
在满足风偏校验的前提下，瓷、玻璃绝缘子的片数和复合绝缘子的长度宜适当增加并校核耐雷水平，以提高线路绝缘性能，实现防风偏、防雷、防污的综合治理。

5.7试用并联间隙
绝缘子串可试用并联间隙，并联间隙应达到避免工频电弧烧伤绝缘子表面的目的，实现一定程度上避免线路跳闸后线路频繁停电更换闪络绝缘子的目的。

5.8子入网必备条件
6.1玻璃绝缘子
6.1.1试运行数量不少于2000片，试运行时间不少于2年。

6.1.2入网产品必须经过有效库存期，库存期不少于3个月。

6.1.3年自爆率＜0.02%。

6.2复合绝缘子
6.2.1新产品批量使用之前，试运行时间不得少于1年。

220kV及以下产品试运行数量不小于200支年；500kV产品试运行数量不小于90支年。

6.2.2端部金具：采用压接方式，不宜采用内、外或内外楔连接工艺。

6.2.3护套成型工艺：采用整体注射成型技术，不宜采用挤包护套工艺。

6.2.4芯棒采用抗拉强度高于1000MPa的ECR改进型环氧树脂芯棒或ECR改进型耐酸高温芯棒。

6.2.5伞形结构的选择一一从防雨闪角度考虑推荐选用大小伞结构的复合绝缘子，相邻两大伞间距应不小于70mm。

复合绝缘子的爬电系数C.F.应不大于3.5。

6.2.6均压引弧装置安装形式：均压引弧环应安装于金具上靠近球头和球窝的部位，不宜安装于护套上或金具端部与护套连接部位上。

均压引弧环应可靠引弧，达到避免工频电弧烧伤绝缘子伞裙和保护绝缘子端部连接的目的。

均压引弧环应具有一定抬高距，110kV〜220kV 绝缘子抬高距不小于10mm, 500kV绝缘子抬高距不小于35mm,不宜采用水平形均压环。

6.2.7复合绝缘子干弧距离的选择及均压引弧装置配置：为了降低使用复合绝缘子线路的雷击跳闸率，要求复合绝缘子的干弧距离应不小于相应的盘型绝缘子串的串长。

500kV、220kV 复合绝缘子两端装设均压引弧环；年平均雷暴日超过40的多雷区和强雷区，110kV绝缘子要求两端装设均压引弧环。

6.2.8额定机械负荷：复合绝缘子的额定机械拉伸负荷宜从下列等级中选取：70、100、120、160(180)、210(240)、300、400和530kN。

复合绝缘子承受的最大负荷一般应不大于其额定负荷的1/3。

6.2.9互换性：瓷、玻璃绝缘子更换为复合绝缘子时，除应考虑尺寸、机械负荷及电气性能的等效互换外，还应校核复合绝缘子的风偏距离、导线对地距离和交叉跨越物的安全距离。

6.3瓷绝缘子
6.3.1试运行数量不少于2000片，试运行时间不少于2年。

6.3.2年劣化率＜0.005%。

6.3.3通过2500kV /u s陡波冲击检测。

6.3.4运行线路投运2年内年劣化率大于0.04%, 2年后检测周期内年均劣化率大于0.02%, 或年劣化率大于0.1%，或机电性能明显下降的，应分析原因，并考虑淘汰该批次瓷绝缘子。

附录A广东省电力系统绝缘子运行经验
A1 1995-2003年绝缘子永久故障情况
统计自1995年1月以来广东省电力系统范围内发生绝缘子永久故障（掉串或失去绝缘性能）83次（见表B1：1995年以来绝缘子掉串故障统计）。

瓷绝缘子永久故障72次，其中掉串70次，失去绝缘性能（整串击碎）2次，引起导线掉线62次（另外有8次靠双串或跳线绝缘子拉住而未引起掉线）。

玻璃绝缘子永久故障3次（掉串2次、整串自爆1次，引起掉线2次）。

复合绝缘子永久故障8次，其中掉串5次（引起掉线3次），失去绝缘功能（内绝缘击穿）3次。

历年绝缘子永久故障分布见表B1。

表A1广东省1995-2003年以来绝缘子永久故障分类（次数）
年
瓷绝缘子玻璃绝缘于复合绝缘子
合计
掉串永久
故障
其中
掉线
永久故障
其中
掉线
永久故障
其中
掉线
1995 6 5 0 0 1（内绝缘击
穿）
0 7
1996 10 10 0 0 0 0 10
1997 17 15 0 0 0 0 17
1998 9 9 0 0 0 0 9
1999 11 7 0 0 2 2 13
2000 5 0 0 0 0 5
2001 2 2 1 1
2（内绝缘击
穿1次）
1 5
2002 7 7 1（整串自爆）0
2（内绝缘击
穿1次）
1 10
2003 5 5 1（安装错误） 1 1 0 7
合计72 62 3 2 8 4 83 绝缘子永久故障87%是瓷绝缘子掉串或失去绝缘性能引起，玻璃绝缘子掉串（2次）和失去绝缘性能（整串自爆1次）占全部永久故障的3.6%，复合绝缘子掉串（5次）和失去绝缘性能（内绝缘击穿3次）占全部永久故障的9.64%。

从安全性水平来说，玻璃绝缘子掉串的概率极低（掉串或失去绝缘功能占3.6%，但运行绝缘子串数量占64.3%）。

表A2瓷绝缘子70次掉串故障按原因分类
年污闪
引起
雷击
引起
其他原因合计备注
1995 5 0 6
1996 2 7 0 9 雷击整串粉碎1次
1997 0 16 0 16 雷击整串粉碎1次
1998 0 6
钢脚锈断掉串1次沾接不良掉
串2次
9
1999 8 3 0 11
2000 2 2 钢脚锈断掉串1次 5
2001 0 0
挂环连接断掉串1次无安装弹
簧销脱落掉串1次
2
2002 1 6 0 7
2003 1 2 钢脚锈断1次、连接脱落1次 6
合计15 47 8 70
雷击和污闪引起瓷绝缘子掉串62次（占瓷绝缘子全部70次掉串故障的88.6%）,其他原因（机械连接问题，包括钢脚锈蚀、水泥与铁帽脚沾接不良等）引起瓷绝缘子掉串8次。

A2绝缘子维护强度计算
以500kV绝缘子串（28片）为例，1年运行中1串玻璃绝缘子出现n片自爆的概率为：其中p为绝缘子的年自爆率，根据二项分布公式计算，结果见表B3。

表A3玻璃绝缘子串（28片）中自爆绝缘子存在概率
年自爆
率不含自爆绝缘子概
率
含1片自爆绝缘子概
率
含多于1片自爆绝缘子概
率
0.01% 0.9972 0.0028 3.7735e-006
0.02% 0.9944 0.0056 1.5068e-005
0.04% 0.9889 0.0111 6.0062e-005
0.1% 0.9724 0.0273 3.7151e-004
以100km线路、1500串绝缘子为例，当绝缘子年自爆率在0.02%时，每年需要停电更换的绝缘子串数约为8.4串；当绝缘子年自爆率在0.01%时，每年需要停电更换的绝缘子串数约为4.2串；绝缘子年自爆率在0.04%时，每年需要停电更换的绝缘子串数约为16.7串；
绝缘子年自爆率在0.1%时，每年需要停电更换的绝缘子串数约为41.4串。

未加装引弧装置的瓷绝缘子掉串概率主要决定于劣化率。

1串瓷绝缘子串（28片）中含1 片劣化绝缘子的概率见表A4。

表A4瓷绝缘子串（28片）中劣化绝缘子存在概率
检测周期年劣化率
不含劣化绝缘
子概率含1片劣化绝缘子
概率
含多于1片劣化绝
缘子概率
1年0.001% 0.9997 2.7992e-004 3.7793e-008 0.005% 0.9986 0.0014 9.4418e-007 0.01% 0.9972 0.0028 3.7735e-006 0.02% 0.9944 0.0056 1.5068e-005 0.04% 0.9889 0.0111 6.0062e-005 0.1% 0.9724 0.0273 3.7151e-004
5年0.001% 0.9986 0.0014 9.4418e-007 0.005% 0.9930 0.0070 2.3523e-005 0.01% 0.9861 0.0138 9.3685e-005 0.02% 0.9724 0.0273 3.7151e-004 0.04% 0.9455 0.0531 0.0015 0.1% 0.8691 0.1223 0.0087
以检测周期为5年估计，100km线路、1500串绝缘子为例，当绝缘子年劣化率在0.001% 时，存在劣化绝缘子的串数为2.1串（占运行绝缘子串数的0.14%）；当绝缘子年劣化率在
0.01%时，存在劣化绝缘子的串数为20.9串；当绝缘子年劣化率0.02%时，存在劣化绝缘子的串数为41.4串，此时劣化绝缘子的串数占运行绝缘子串数的2.76%。

以广东省每年绝缘子闪络（雷击、污闪或其他因素）300次估计（假设闪络绝缘子全部是500kV瓷绝缘子），如劣化绝缘子的串数小于运行绝缘子串数的0.14%,则每年掉串绝缘子串数将小于0.42次；如劣化绝缘子的串数达到运行绝缘子串数的2.76%,则每年掉串绝缘子串数将达到不可接受的8.3 次。

只有年劣化率小于0.001%的绝缘子在检测周期放宽到5年时才能满足实际运行安全需要。

已运行的复合绝缘子存在一定程度上机械强度下降和憎水性减弱现象，复合绝缘子除每2〜3年选点登杆检查一次，还应按照表A5的项目进行抽检。

表A5运行复合绝缘子抽检数量及检验项目项
号试验名称
抽
样
数
量
样本大小
试验方法
NW
300
300WN
<2000
2000WN
<5000
5000<N
<10000
E1 协
商
4 8 12
E2 3 4 6
1 憎水性试验E1+E
2 DL/T864—2004
2 湿工频耐受电压
试验
E1中取3
3 水煮试验E2 IEC61109
4 陡波冲击耐受电
压试验
E2 IEC61109
5 密封性能试验 1 IEC61109
6 机械破坏负荷试
验b
E1 DL/T864—2004 运行绝缘子的性能检验周期为3〜5年一次，憎水性及机械特性检测周期如表B6。

表A6运行绝缘子憎水性机械特性检测周期
运行绝缘子憎水性检验周期绝缘于憎水性级别
HC
检测周期
（年）
试品数量
（只）
判定准则HC1〜HC2 3〜5 E1+E2 继续运行
HC3〜HC4 2〜3 E1+E2 继续运行HC5 1 E1+E2
继续运行，须跟踪
检测HC6 / 退出运行
运行绝
缘子机械特性机械破坏负荷值 kN
检测周期
（年）
试品数量
（只）
判定准则
0.85SML 3〜5 E1 继续运行
检验周
期
(0.75〜0.85) SML 1〜3 E1 继续运行
(0.65〜0.75) SML 1 E1
继续运行,须跟踪
检测
0.65 SML / / 退出运行
a：机械破坏负荷低于65%SML时，则判不合格，该批次复合绝缘子退出运行。

b：投运8〜10年内的每批次绝缘子应随机抽样3只试品进行机械拉伸破坏负荷试验。

A3钟罩型、深棱型绝缘子的运行
理论分析表明钟罩型、深棱型绝缘子对盐雾和快速积污比较适应，但对粉尘污秽和长期积污适应性较差。

运行经验也表明钟罩型、深棱型绝缘子清抹困难清扫效果有限。

当考虑绝缘子串有可能长期不清扫时，该因素对绝缘子耐污性能影响较大。

绝缘子选型时应针对不同污秽类型确定伞型形状。

附录B推荐的均压引弧装置
均压环的选择应注意园管半径r、均压环外径R、屏蔽深度H。

均压环管径越大，均压环外曲率半径越大，均压效果越显著；均压环外径越大，均压效果越好；均压环屏蔽深度应足够，避免金具端部产生电晕。

建议均压环配置型式见下表B1。

表B1推荐的复合绝缘子均压引弧装置配置
电压等级配置
110kV
园管半径r=33mm,高压端@250外径，抬高市10mm；
低压端@250外径，抬高市10mm
220kV
园管半径r=33mm,高压端@305外径，抬高市20mm；
低压端@250外径，抬高市10mm
500kV
高压端：园管半径r=50mm,@370外径，抬高市50mm；
低压端：园管半径r=30mm,@350外径，抬高市35mm。