1-09-1000kV特高压交流输电线路绝缘子片数选择

1000kV特高压交流输电线路绝缘子片数选择

纪新元

[摘要]

根据近几年科研试验成果，文中列出了各型绝缘子的运行性能比较及其污耐压试验数据及曲线，综合归纳了按污秽条件选择绝缘子片数的方法，并在此基础上，对当前1000kV线路绝缘配置进行了说明。

[关键词]1000kV特高压输电线路污秽试验绝缘子片数选择

1 引言

1000kV交流特高压输电线路是当前国际上交流最高电压级的输电线路。早在1985年，前苏联就建成一条1150kV单回路输电线路，总长达1900km，其中约900km按1150kV电压运行，至1991年由于前苏联解体和经济衰退，导致该段线路降压至500kV运行。日本于1988年开始建设1000kV线路。共建成两段全长238km的1000kV双回路特高压线路，建成后降压为500kV运行。其它如美国、意大利和加拿大均建有该电压级的试验线路。

我国从2005年着手研究。并于2007年开始建设1000kV晋东南—南阳—荆州单回路特高压输电线路，全长约654km。现正设计1000淮南—上海双回路特高压输电线路，全长约640km。

1000kV交流特高压单、双回输电线路的建设，塔头绝缘设计是关键技术之一，而绝缘子片数选择则是塔头绝缘设计中的重要环节，为此，我国科研及设计单位进行了大量的调查研究及科学试验，取得了一定的成果，为我国特高压线路的设计提供了有力的科学依据。

本文综合了近几年来我国科研、制造及设计单位的研究成果，对1000kV线路绝缘片数的选择进行了论述，供广大读者参考。

2 绝缘子型式选择

目前我国输电线路大量使用的绝缘子主要有盘型悬式瓷绝缘子、盘型悬式玻璃绝缘子及复合绝缘子三大类。现将其运行情况及污闪性能简介如下。

2.1 我国绝缘子运行情况浅述

2.1.1 盘型悬式瓷绝缘子

盘型悬式瓷绝缘子具有良好的绝缘性能、耐气侯性能及耐热性能。当然，随着运行时间的增长，其机电性能会有所下降。此外，零值（老化）绝缘子的存在可导致绝缘水平降低，并可能因雷击及污闪等事故而导致绝缘子串断裂，这就要求应经常检除不良绝缘子。目前国产瓷绝缘子的平均年老化率低于5/100000。

瓷绝缘子的一大优点是当需要采用防污产品时，可设计成伞盘下表面光滑的双伞型或三伞型，这种形式由于其良好的空气动力学特性，十分有利于刮风条件下的自洁，积污率低，有效地提高了防污能力，特别适合于干旱、少雨和风沙多的污秽场合。

2.1.2 盘型悬式玻璃绝缘子

玻璃绝缘子在我国经过40多年的挂网运行，已逐渐占有了一定的市场。玻璃绝缘子具有长期稳定的机电性能，以及良好的耐振动疲劳、耐电弧烧伤和耐冷热冲击的性能，此外，还具有零值自爆的特点，当然，尤其是投产初期的零值自爆率高是其不足之处。近几年来，南京电瓷厂生产的玻璃绝缘子年自爆率可达万分之一。

2.1.3 复合绝缘子

复合绝缘子具有机电强度高、重量轻、无零值、耐污性能好等优点，在相同爬距及污秽条件下，合成绝缘子的污耐受电压明显高于瓷绝缘子和玻璃绝缘子，而且复合绝缘子价格较瓷或玻璃绝缘子便宜，不易破损，不需零值检测，不需清扫维护。

复合绝缘子在国际上已有30多年的运行经验，经过长期的发展，材料配方不断改善，产品设计逐渐完善，生产工艺趋于成熟，据2000年国际大电网会议公布的调查报告表明，合成绝缘子的损坏率为0.035%.

国家电网公司建设运行部和生产技术部于2005年8月提出的《棒形悬式复合绝缘子运行情况调研报告》中对我国复合绝缘在使用中与产品质量有关的事故情况统计见表2-1所示。

与产品质量有关的复合绝缘子事故率

2.2 各型绝缘子污闪性能比较

现将中国电力科学研究院《1000kV级交流输变电工程绝缘子选型研究》中所列各型绝缘子污闪性能比较示于图2-1。由图2-1可以看出，复合绝缘子耐污闪性能最好，其次则是三伞型瓷绝缘子。

由以上所述可以看出，盘型悬式瓷绝缘子、盘型悬式玻璃绝缘子及复合绝缘子，其运行经验及污闪性能虽各有差异，但均可满足1000kV 工程的需要。 3 按污秽条件选择绝缘子片数

从我国当前的运行情况来看，绝缘子片数选择主要决定于工频污秽条件。 按工频污秽条件选择绝缘子片数通常有两种方法，即：泄漏比距法及污耐压法。1000kV 线路绝缘子片数选择亦按此选择。 3.1 按泄漏比距法选择绝缘子片数

由爬电距离来决定绝缘子的串长，在工程设计中被广泛采用。由工频电压爬电距离要求的线路每串绝缘子片数应符合下式要求：

o

e m

L K U m l ³

（3-1）

式中：

m ——每串绝缘子片数； U m ——系统额定电压，kV ； λ——爬电比距，cm/kV ；

L o ——每片悬式绝缘子的几何爬电距离，cm;

K e ——绝缘子爬电距离的有效系数，主要由各种绝缘子爬电距离在试验和运

行中提高污秽耐压的有效性确定。

鉴于1000kV线路所选绝缘子片数较多，因此，合理选择有效系数（Ke）值是至关重要的。

武汉高压研究所在《1000kV交流输电线路绝缘子长串污秽特性及污秽外绝缘设计的研究》报告中列出了常压下各型绝缘子单片U50%值及有效系数（K e）值见表3-1所示。

有效系数K e的计算

根据表3-1所列试验数据，在1000kV绝缘子片数选择时推荐：

轻污区（0、1级污区）：双伞和三伞型绝缘子的有效K e取值为1.0普通型绝缘子的K e取值为0.95；钟罩防污型绝缘子的K e取值为0.9。

中等及以上污区（II经及以上污区），双伞和三伞型绝缘子的有效系数K e取值为0.95；普通型绝缘子的K e取值为0.9；钟罩防污型绝缘子的Ke值为0.85。

3.2 按污耐压法选择绝缘子片数

3.2.1 现场污秽度对附盐密度的修正

用污耐压法选择绝缘子片数需采用绝缘子串的污耐压试验数据。鉴于在自然条件下难以取得有代表性的数据，因此，一般均采用实验室的人工污秽试验数据。实际上，试验室的人工污秽试验用的是纯盐（NaCl），而NGK公司经测试后认为。我国自然污秽成分主要是石膏盐（CaSO4·2H2O）等成份。武高所等单位也曾对我国的炼钢（铁）厂、化肥厂、火电厂、水泥厂、炼焦厂等单位排出物的化