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【摘 要】绝缘子选型是送电线路设计的主要内容之一，关系到线路安全可靠经济地运行。文章从污秽区划分、绝缘子型式、破坏负荷、强度、片数等方面对该500kV线路绝缘子进行比选，确定合适该工程使用的绝缘子。
【关键词】500kV线路；绝缘子；选型
0.引言
绝缘子作为输电线路最主要部件之一，首先需保证线路能在工频电压、操作过电压、雷电过电压等各种条件下安全可靠地运行，且在经济上要合理。本文结合工程实际情况，从污秽区划分、绝缘子型式、破坏负荷、强度、片数等方面比选，给出适合工程实际使用、综合性能较优的绝缘子使用方案。
1.污秽区划分
参照2011版广西污区分布图及现场调查，线路所经地区分布有c、d、e级污秽区，统一爬电比距分别按不小于39mm/kV、44mm/kV和50mm/kV考虑。
2.导线绝缘子选型
2.1导线绝缘子型式
目前国内高压架空线路绝缘子常用盘式钢化玻璃、瓷及棒式硅橡胶合成三种，各有优缺点，其中玻璃绝缘子在广西具有成熟的运行经验，深得运行单位欢迎，从机械性能、防污性能、运行经验上考虑，c级污区采用玻璃绝缘子。在d、e级污区，若采用盘形绝缘子，所需片数较多，串长较长，造成塔头尺寸较大，经济性差。合成绝缘子爬距大，结构高度适中，适合在污秽严重地区使用，因此 d、e级污区采用合成绝缘子。
2.2绝缘子额定机电破坏负荷
2.2.1悬垂绝缘子串强度
悬垂绝缘子串承受的机械荷载，除考虑自重引起的垂直分量外，还应考虑风荷载和角度荷载引起的水平分量，计算公式如下：
G=
直线塔悬垂串推荐采用210kN、300kN级单联、双联绝缘子串。本工程在大风工况下导线使用荷载最大，详见表3-2。
表3-2 盘型绝缘子串允许垂直档距
2.2.2耐张绝缘子串强度
由导线特性曲线知，大风工况下导线的应力最大。最大应力为86.37N/mm2，因此每相最大使用张力为230280N。断联时根据规范，取无风、无冰、-5℃时的荷载，最大应力为69.23N/mm2，断联工况每相最大使用张力为184581N。年平最大应力为53.98N/mm2，则常年荷载下每相导线最大使用张力为143922N。当耐张绝缘子串采用420kN级双联绝缘子串时，最大使用荷载时其安全系数为3.47，断联时其安全系数2.16，常年荷载下安全系数为5.55，均满足规范要求。
2.3悬垂绝缘子串片数的选择
2.3.1工频电压要求
在工频电压下，绝缘子串片数按爬电距离要求确定。计算公式如下：
n≥
本工程c级污区推荐采用玻璃绝缘子，d、e级污区推荐采用合成绝缘子。根据污区划分所采用的爬电比距，按上式计算选择的玻璃绝缘子最小要求片数如表3-3所示。合成绝缘子使用情况见表3-4。
表3-3 不同爬电距离下盘型绝缘子串的最小片数
表3-4 不同爬电距离下合成绝缘子使用情况
本工程210kN级绝缘子用量较多，因此先确定210kN绝缘子的配置方案，并以此为基准选择其他等级的绝缘子。分析表3-3中210kN绝缘子的配置，各种方案的特点如下：
①采用32片单片爬距400mm的绝缘子，将造成整串长度过长，必须相应加大铁塔的塔头尺寸，从工程角度考虑不经济，但其耐雷水平较高。
②采用25片单片爬距550mm的绝缘子，整串长度较短，缩小了铁塔尺寸，降低投资，但由于串长较短，难以满足山区段耐雷水平的要求。
③采用28片单片爬距450mm的绝缘子，则铁塔尺寸和耐雷水平适中，且广西大部分500kV线路绝缘均按此配置，运行情况良好，运行经验丰富。
综上，c级污区210kN绝缘子按28片（爬距450mm）配置，300kN绝缘子按23片（爬距550mm）配置，70kN绝缘子按32片（爬距400mm）配置。耐张串易受雨水冲洗，自清洁能力较强，可不增加片数，即采用26片400kN级玻璃绝缘子。采用合成绝缘子时，导线悬垂串按南网反措采用双联，耐张串均采用双联，每联1支。
2.3.2操作过电压要求
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。公式如下：
≥KKU
根据上式计算所得的操作过电压值大于1123kV，查规程DL/T 620-1997图F2曲线可得绝缘间隙为3.5m左右。而规范规定在海拔l000m以下地区，操作过电压要求的悬垂绝缘子串最（下转第145页）（上接第109页）少片数为25片（单片绝缘子高度为155mm時）。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。
2.3.3雷电过电压要求
规程规定在海拔1000m以下地区，雷电过电压要求500kV线路悬垂绝缘子串的绝缘子（高度155mm）片数不得低于25片，即绝缘高度为25×l55=3875mm。本工程d、e级污区采用的合成绝缘子绝缘高度均为4200mm， c级污区210kN绝缘子按28片单片爬距450mm配置，300kN绝缘子按23片单片爬距550mm配置，70kN绝缘子按32片单片爬距400mm配置。均满足雷电过电压要求的绝缘子高度。
3.结论
综合本线路对工频污闪、操作过电压及雷电过电压的要求，并参照广西地区500kV线路的运行经验，本工程c级污区导线悬垂串推荐采用210kN、300kN级玻璃绝缘子，耐张串采用双联400kN级；d、e级污区导线悬垂串推荐采用双联210kN、300kN级合成绝缘子，耐张串推荐采用双联400kN级合成绝缘子。变电站进出线档耐张串推荐采用210kN双联单挂点绝缘子串。跳线绝缘子串采用100kN级合成绝缘子。
【参考文献】
[1]GB 50545-2010.110kV～750kV架空输电线路设计规范.
[2]DL/T 620-1997.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合.
[3]GB/T 26218.1-2010.污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定 第1部分：定义、信息和一般原则.
[4]GB/T 26218.2-2010.污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定 第2部分：交流系统用瓷和玻璃绝缘子.
【关键词】500kV线路；绝缘子；选型
0.引言
绝缘子作为输电线路最主要部件之一，首先需保证线路能在工频电压、操作过电压、雷电过电压等各种条件下安全可靠地运行，且在经济上要合理。本文结合工程实际情况，从污秽区划分、绝缘子型式、破坏负荷、强度、片数等方面比选，给出适合工程实际使用、综合性能较优的绝缘子使用方案。
1.污秽区划分
参照2011版广西污区分布图及现场调查，线路所经地区分布有c、d、e级污秽区，统一爬电比距分别按不小于39mm/kV、44mm/kV和50mm/kV考虑。
2.导线绝缘子选型
2.1导线绝缘子型式
目前国内高压架空线路绝缘子常用盘式钢化玻璃、瓷及棒式硅橡胶合成三种，各有优缺点，其中玻璃绝缘子在广西具有成熟的运行经验，深得运行单位欢迎，从机械性能、防污性能、运行经验上考虑，c级污区采用玻璃绝缘子。在d、e级污区，若采用盘形绝缘子，所需片数较多，串长较长，造成塔头尺寸较大，经济性差。合成绝缘子爬距大，结构高度适中，适合在污秽严重地区使用，因此 d、e级污区采用合成绝缘子。
2.2绝缘子额定机电破坏负荷
2.2.1悬垂绝缘子串强度
悬垂绝缘子串承受的机械荷载，除考虑自重引起的垂直分量外，还应考虑风荷载和角度荷载引起的水平分量，计算公式如下：
G=
直线塔悬垂串推荐采用210kN、300kN级单联、双联绝缘子串。本工程在大风工况下导线使用荷载最大，详见表3-2。
表3-2 盘型绝缘子串允许垂直档距
2.2.2耐张绝缘子串强度
由导线特性曲线知，大风工况下导线的应力最大。最大应力为86.37N/mm2，因此每相最大使用张力为230280N。断联时根据规范，取无风、无冰、-5℃时的荷载，最大应力为69.23N/mm2，断联工况每相最大使用张力为184581N。年平最大应力为53.98N/mm2，则常年荷载下每相导线最大使用张力为143922N。当耐张绝缘子串采用420kN级双联绝缘子串时，最大使用荷载时其安全系数为3.47，断联时其安全系数2.16，常年荷载下安全系数为5.55，均满足规范要求。
2.3悬垂绝缘子串片数的选择
2.3.1工频电压要求
在工频电压下，绝缘子串片数按爬电距离要求确定。计算公式如下：
n≥
本工程c级污区推荐采用玻璃绝缘子，d、e级污区推荐采用合成绝缘子。根据污区划分所采用的爬电比距，按上式计算选择的玻璃绝缘子最小要求片数如表3-3所示。合成绝缘子使用情况见表3-4。
表3-3 不同爬电距离下盘型绝缘子串的最小片数
表3-4 不同爬电距离下合成绝缘子使用情况
本工程210kN级绝缘子用量较多，因此先确定210kN绝缘子的配置方案，并以此为基准选择其他等级的绝缘子。分析表3-3中210kN绝缘子的配置，各种方案的特点如下：
①采用32片单片爬距400mm的绝缘子，将造成整串长度过长，必须相应加大铁塔的塔头尺寸，从工程角度考虑不经济，但其耐雷水平较高。
②采用25片单片爬距550mm的绝缘子，整串长度较短，缩小了铁塔尺寸，降低投资，但由于串长较短，难以满足山区段耐雷水平的要求。
③采用28片单片爬距450mm的绝缘子，则铁塔尺寸和耐雷水平适中，且广西大部分500kV线路绝缘均按此配置，运行情况良好，运行经验丰富。
综上，c级污区210kN绝缘子按28片（爬距450mm）配置，300kN绝缘子按23片（爬距550mm）配置，70kN绝缘子按32片（爬距400mm）配置。耐张串易受雨水冲洗，自清洁能力较强，可不增加片数，即采用26片400kN级玻璃绝缘子。采用合成绝缘子时，导线悬垂串按南网反措采用双联，耐张串均采用双联，每联1支。
2.3.2操作过电压要求
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。公式如下：
≥KKU
根据上式计算所得的操作过电压值大于1123kV，查规程DL/T 620-1997图F2曲线可得绝缘间隙为3.5m左右。而规范规定在海拔l000m以下地区，操作过电压要求的悬垂绝缘子串最（下转第145页）（上接第109页）少片数为25片（单片绝缘子高度为155mm時）。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。
2.3.3雷电过电压要求
规程规定在海拔1000m以下地区，雷电过电压要求500kV线路悬垂绝缘子串的绝缘子（高度155mm）片数不得低于25片，即绝缘高度为25×l55=3875mm。本工程d、e级污区采用的合成绝缘子绝缘高度均为4200mm， c级污区210kN绝缘子按28片单片爬距450mm配置，300kN绝缘子按23片单片爬距550mm配置，70kN绝缘子按32片单片爬距400mm配置。均满足雷电过电压要求的绝缘子高度。
3.结论
综合本线路对工频污闪、操作过电压及雷电过电压的要求，并参照广西地区500kV线路的运行经验，本工程c级污区导线悬垂串推荐采用210kN、300kN级玻璃绝缘子，耐张串采用双联400kN级；d、e级污区导线悬垂串推荐采用双联210kN、300kN级合成绝缘子，耐张串推荐采用双联400kN级合成绝缘子。变电站进出线档耐张串推荐采用210kN双联单挂点绝缘子串。跳线绝缘子串采用100kN级合成绝缘子。
【参考文献】
[1]GB 50545-2010.110kV～750kV架空输电线路设计规范.
[2]DL/T 620-1997.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合.
[3]GB/T 26218.1-2010.污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定 第1部分：定义、信息和一般原则.
[4]GB/T 26218.2-2010.污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定 第2部分：交流系统用瓷和玻璃绝缘子.