1100kV交流SF6组合电器用空心复合绝缘子的设计及实现

2006年6月Power System Technology Jun. 2006 文章编号：1000-3673（2006）12-0098-04 中图分类号：TM 215.92 文献标识码：A 学科代码：470⋅4037

1100kV交流SF6组合电器用

空心复合绝缘子的设计及实现

马斌

（南通市神马电力科技有限公司，江苏省南通市，226553）

Implement and Design of Hollow Composite Insulators Used

in AC 1100 kV GIS Filled with SF6

MA Bin

（Nantong Shenma electric scientific and technical Co.Ltd.，Nantong 226553，Jiangsu Province，China）

ABSTRACT: According to the requirement of 1000kV AC UHV power transmission project in China, the product design in which the hollow composite insulators should be applied to the outlets of AC 1000kV GIS filled with SF6 and corrsponding technological executive plan are determined. The feasibility of designing above-mentioned product as well as the measures to ensure the quality and reliability of the produce are expounded. It is also pointed out that under correct design and reliable technology the produced hollow composite bushing insulaors ought to suit the requirement of domestic AC UHV power transmission project.

KEY WORDS: UHV；Hollow composite insulator；design；manufacturing technology

摘要：针对我国1 000 kV特高压输电工程的技术要求，确定了SF6组合电器出线用空心复合绝缘子的产品设计及其工艺实施方案，阐述了设计方案的可行性、技术质量的可靠性及其保证措施。最后指出在正确的设计方案和可靠的工艺保证下生产出的复合空心套管应该能够符合我国特高压输电工程的需要。

关键词：特高压；空心复合绝缘子；设计方案；制造工艺

0 引言

我国已经规划建设的1 000 kV特高压交流输变电工程存在着众多的技术难题[1-10]，其中绝缘子技术是该工程的重大关键技术之一[11-14]。神马电力科技有限公司利用其在空心复合绝缘子制造方面在国内外的技术优势，积极参与特高压工程配套项目的开发，已研发出技术性、经济性优良的复合绝缘子，为特高压工程建设提供了条件。

根据国家电网公司1 000 kV交流特高压示范工程的需要，南通神马电力科技有限公司首先选定适用于1100 kV交流SF6组合电器(GIS)出线套管的空心复合绝缘子进行研发。从2005年开始配置特高压复合绝缘子的生产条件，根据1100 kV组合电器用空心复合绝缘子的基本尺寸与技术参数，进行产品的研发和生产。

1 产品设计方案

1.1 产品使用环境

根据国家电网公司对特高压设备的要求和设备实际运行情况，空心复合绝缘子的产品使用环境条件见表1 [15]。

表1空心复合绝缘子使用环境

Tab. 1 Operation condition of hollow composite insulators 参数使用条件

环境温度−40℃~+50℃

海拔高度≤3 000 m

最大日温差≤25℃

最大相对湿度(日平均) ≤95%

最大风速35 m/s

地震设防烈度9度

阳光辐射 1 000 W/m2

覆冰厚度不超过10 mm

安装方式与地平线垂直或倾斜10°~20°安装1.2 产品主要技术参数

按照国家电网公司特高压设备技术规范的相关要求，空心复合绝缘子主要技术参数见表2。

表2空心复合绝缘子主要技术参数

Tab. 2 Main technical parameter of

hollow composite insulators 技术参数具体数据

额定电压 1 100 kV

额定频率50 Hz

5 min工频耐受电压 1 100 kV

雷电冲击耐受电压(峰值) 2 250 kV

操作冲击耐受电压(峰值) 1 800 kV

内压力强度破坏内压力(5 min)≥5 MPa 逐个内压力(5 min) ≥2 MPa

弯曲强度破坏弯曲强度≥480kNm(维持1min)四向逐个弯曲负荷≥300 kNm(维持1min)规定弯曲负荷(F MML=20 kN)下中心偏移量＜90 mm

2 产品基本尺寸

2.1 外绝缘爬电距离

根据IV级污区所需的爬电比距以及系统最高工作电压和各种修正系数，空心复合绝缘子所需的外绝缘爬电距离[16]为

L t=R·U·K1·K2·K3=31×1100×1.2×1.2×0.9=44193.6mm 式中：R为爬电比距；U为最高工作电压；K1为直径修正系数；K2为海拔修正系数；K3为硅橡胶耐污缩小系数。

2.2 干弧距离

根据第2.1节确定的爬电距离，复合绝缘子的干弧距离为

S t=L t/

CF

α=44 193.6/4=11 048.4 mm

式中，

CF

α为复合绝缘子爬电系数。

2.3 产品结构高度

复合绝缘子干弧距离加上法兰高度可得其结构高度，即

H=S t+L1+L2=11 048.4+400+400=11 848.4 mm 式中L1和L2分别为上下法兰高度。

2.4 产品内径

为保证出线套管电场分布均匀和内绝缘有足够的裕度，根据分析计算，产品内径D取1 000~1 100 mm为宜。本文取D=1 100 mm。

2.5 伞形设计

2.5.1 伞形形状及尺寸

采用耐污型大小伞结构，其主要尺寸如下：伞间最小距离c=96 mm；伞间距与伞伸出之比s/p= 96/92= 1.04>0.8；大小伞伸出差p1−p2=92−72=20mm> 15mm；大伞上倾角10°，下倾角6°，小伞上倾角13°，

下倾角7°；按IV级污秽选取的爬电系数

CF

α<4；剖

面形状系数

CF

β=(2p1+2p2+s)/I=(2×92+2×72+96)/ 396=0.838>0.7。2.5.2 伞形设计特点

该伞形形状尺寸的设计符合文献[17]等相关标准的规定且具有以下优点：

（1）伞间距较大，更有利防止雨闪、湿闪；

（2）伞倾角大，伞间距/伞伸出数值较大，伞表面自洁性好；

（3）大小伞伸出之差较大，避免了淋雨条件下两相邻伞间的桥接。

因此，该伞形结构在给定的干弧距离内具有更大的爬电距离，避免了大伞、密伞的设计，大大提高了复合绝缘子的耐污闪、耐湿闪性能。

2.6 产品结构及外形尺寸

产品结构及尺寸如图1所示。