特高壓輸電的絕緣配合電網(wǎng)中電氣設(shè)備的絕緣，在運(yùn)行中會(huì)受到以下幾種電壓的作用：工作電壓：具有工頻頻率，持續(xù)地作用在絕緣上。其最大值，相間為系統(tǒng)最高電壓，對(duì)地為系統(tǒng)最高相電壓。暫時(shí)過(guò)電壓：因電網(wǎng)操作或故障引起的，較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的工頻過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓。后者包括持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的工頻、含有高次或低次諧波的諧振過(guò)電壓。操作過(guò)電壓：因電網(wǎng)操作或故障引起的持續(xù)時(shí)間數(shù)毫秒、高阻尼振蕩或非振蕩過(guò)電壓。雷電過(guò)電壓：來(lái)自電網(wǎng)外部、大自然的雷電放電引起的過(guò)電壓。

2004-12-141特高壓輸電的絕緣配合電氣設(shè)備的絕緣，在上述各種電壓作用下呈現(xiàn)出相應(yīng)的絕緣強(qiáng)度(一般以其放電電壓來(lái)表征)。絕緣配合技術(shù)則是在考慮運(yùn)行環(huán)境和過(guò)電壓保護(hù)裝置特性的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)備上可能出現(xiàn)的電壓，科學(xué)合理的選擇其絕緣水平。在此過(guò)程中，應(yīng)權(quán)衡設(shè)備造價(jià)、維修費(fèi)用和故障損失，力求用較為合理的成本獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著電網(wǎng)電壓等級(jí)的提高，特別是在特高壓電網(wǎng)中，空氣間隙的放電電壓在操作過(guò)電壓下呈現(xiàn)飽和特性，這些使得電氣設(shè)備的絕緣占據(jù)設(shè)備總投資的份額愈來(lái)愈大。而超/特高壓電網(wǎng)因其輸送容量巨大，絕緣故障后果將非常嚴(yán)重。因此，絕緣配合問(wèn)題在超/特高壓輸電領(lǐng)域，更值得關(guān)注。

2004-12-142特高壓輸電的絕緣配合特高壓輸電絕緣的電氣特性特高壓輸電絕緣的分類(lèi)

特高壓架空輸電線路絕緣可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是導(dǎo)線與桿塔或大地之間的空氣間隙，而另一類(lèi)則是絕緣子?？諝忾g隙有：導(dǎo)線對(duì)桿塔之間的空氣間隙、導(dǎo)線之間的空氣間隙、檔距中間導(dǎo)線對(duì)地的空氣間隙、檔距中間導(dǎo)線對(duì)地面上運(yùn)輸工具或傳動(dòng)機(jī)械間的空氣間隙。特高壓變電所絕緣的分類(lèi)：如特高壓變電所采用敝開(kāi)式高壓配電裝置（AIS），那么空氣也是特高壓變電所的主要絕緣介質(zhì)。導(dǎo)線與懸掛導(dǎo)線的架構(gòu)之間采用絕緣子實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線與地之間的絕緣。

2004-12-143特高壓輸電的絕緣配合特高壓輸電絕緣的電氣特性特高壓輸電絕緣的分類(lèi)如特高壓變電所采用半封閉組合電器(HGIS)或全封閉組合電器(GIS)，則其GIS部分有六氟化硫（SF6）氣體絕緣和內(nèi)部合成絕緣子外，GIS尚有引入引出套管等絕緣元件。特高壓變電所電氣設(shè)備，諸如電力變壓器、高壓并聯(lián)電抗器、電流互感器等為油紙非自恢復(fù)絕緣設(shè)備。2004-12-144特高壓輸電的絕緣配合特高壓架空輸電線路的絕緣子

特高壓輸電工程對(duì)絕緣子提出了更多更高的要求。如高機(jī)械強(qiáng)度、防污閃、提高過(guò)電壓耐受能力和降低無(wú)線電干擾等。作為特高壓架空輸電線路的絕緣子，由于其懸掛的相導(dǎo)線根數(shù)多、截面大，加之風(fēng)力、復(fù)冰等極苛刻的運(yùn)行條件，因此必須有足夠大的機(jī)械荷載能力。一般要有210、330和540kN。

絕緣子運(yùn)行中需要承受工作電壓和操作過(guò)電壓的作用，前者與絕緣子表面的爬電距離有關(guān)，后者則與絕緣子的結(jié)構(gòu)高度有關(guān)。設(shè)計(jì)特高壓輸電線路絕緣子的造型，應(yīng)充分注意這一特點(diǎn),以使絕緣子串在承受上述兩種電氣荷載的特性方面能有較好的配合。

2004-12-145特高壓輸電的絕緣配合特高壓架空輸電線路的絕緣子

鑒于目前我國(guó)大氣環(huán)境條件尚不夠良好，研究開(kāi)發(fā)自清洗能力強(qiáng)、耐污閃的特高壓輸電線路用絕緣子，確是當(dāng)務(wù)之急。基于國(guó)內(nèi)外超高壓架空輸電線路復(fù)合絕緣子在污穢地區(qū)的良好運(yùn)行特性，在較重污穢地區(qū)的特高壓架空輸電線路也宜采用復(fù)合絕緣子。前蘇聯(lián)的1150kV特高壓架空輸電線路大約采用了700多支復(fù)合絕緣子目前，國(guó)內(nèi)合成絕緣子廠家，如山東泰光公司，已經(jīng)研制出1000kV線路用復(fù)合絕緣子。2004-12-146特高壓輸電的絕緣配合特高壓架空輸電線路空氣間隙的放電特性

空氣間隙的放電電壓與作用的電壓種類(lèi)、極性(操作/雷電過(guò)電壓)、波形(操作過(guò)電壓的波頭長(zhǎng)度)、構(gòu)成空氣間隙電極的形狀、距離以及所在地區(qū)的空氣氣象參數(shù)等因素有關(guān)。正極性操作/雷電過(guò)電壓作用時(shí)，空氣間隙呈現(xiàn)出較小的放電電壓。

沖擊波的波頭長(zhǎng)度與放電電壓的關(guān)系非常密切。當(dāng)沖擊波波頭長(zhǎng)度在數(shù)百微秒左右，有最小的放電電壓（參見(jiàn)圖7-3）。當(dāng)間隙長(zhǎng)度增加時(shí)，相應(yīng)于最小放電電壓的沖擊波波頭長(zhǎng)度也變大。

2004-12-147特高壓輸電的絕緣配合特高壓架空輸電線路空氣間隙的放電特性特高壓電網(wǎng)中操作過(guò)電壓的研究表明，操作過(guò)電壓的波頭長(zhǎng)度為600到4500μs。線路上全部過(guò)電壓中，有90%以上的波頭長(zhǎng)大于1000μs?？紤]到這些數(shù)據(jù)，前蘇聯(lián)學(xué)者推薦試驗(yàn)沖擊電壓的波頭長(zhǎng)度等于1000μs。

當(dāng)沖擊波波頭在1000～5000μs范圍內(nèi)變化時(shí)，長(zhǎng)空氣間隙的試驗(yàn)結(jié)果基本是相同的。中國(guó)電科院針對(duì)500kV電網(wǎng)的研究表明，操作過(guò)電壓的波頭在絕大多數(shù)的情況下都超過(guò)2000μs。近期武高所對(duì)我國(guó)特高壓1000kV示范工程的研究顯示，操作過(guò)電壓的波頭都超過(guò)3000μs。2004-12-148特高壓輸電的絕緣配合導(dǎo)線對(duì)地的空氣間隙

曲線1～7—正極性；8～10—負(fù)極性；1～6、9—操作沖擊；7、10—雷電沖擊；1～3、7、8、10—線下無(wú)運(yùn)輸工具的模型；4～6、9—線下有運(yùn)輸工具的模型；曲線1、4—導(dǎo)線型號(hào)為2×AC-300/66及4×AC-300/66；2、5、8、9—導(dǎo)線型號(hào)為8×AC-400/51，rp=0.6m；3～6—導(dǎo)線型號(hào)為8×AC-400/51，rp=1.5m導(dǎo)線（檔中）對(duì)地空氣間隙與其放電電壓關(guān)系曲線

正極性操作放電電壓2004-12-149特高壓輸電的絕緣配合導(dǎo)線對(duì)桿塔的空氣間隙

1—分裂導(dǎo)線根數(shù)n=2，rp=0.2m；2—n=8，rp=0.6m；3—n=12,rp=1.5m導(dǎo)線對(duì)桿塔間隙的距離與其間隙的工頻放電電壓（幅值）關(guān)系曲線2004-12-1410特高壓輸電的絕緣配合平行導(dǎo)線之間的空氣間隙

（導(dǎo)線束布置在兩個(gè)平行面內(nèi)，相鄰導(dǎo)線距離d=0.55m，每相的分裂導(dǎo)線為12根）1—50%放電電壓；2—平均放電場(chǎng)強(qiáng)50%放電電壓、平均放電場(chǎng)強(qiáng)與平行導(dǎo)線束的間隙距離關(guān)系

2004-12-1411特高壓輸電的絕緣配合絕緣配合的方法

慣用法

慣用法絕緣配合，通常是使得氣設(shè)備的絕緣水平（BIL，SIL等）與作用的電壓最大值之間保留一定裕度，即配合系數(shù)，以保證電氣設(shè)備運(yùn)行的安全。實(shí)質(zhì)上，該系數(shù)是用于補(bǔ)償在估計(jì)最大過(guò)電壓和確定最低耐受電壓時(shí)的誤差。目前對(duì)電氣設(shè)備非自恢復(fù)型內(nèi)絕緣采用慣用法進(jìn)行絕緣配合。

統(tǒng)計(jì)法

對(duì)于絕緣子和是空氣間隙類(lèi)自恢復(fù)型絕緣而言，其絕緣閃絡(luò)電壓是一個(gè)隨機(jī)變量。而且作用于絕緣的過(guò)電壓也是一個(gè)隨機(jī)變量。當(dāng)獲知它們的信息之后，即可通過(guò)概率論理論應(yīng)用統(tǒng)計(jì)法來(lái)進(jìn)行絕緣配合設(shè)計(jì)。

2004-12-1412特高壓輸電的絕緣配合絕緣配合的方法

統(tǒng)計(jì)法

統(tǒng)計(jì)法絕緣配合是在充分掌握絕緣放電電壓和作用的過(guò)電壓二者的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)各種因素的敏感性分析，按可靠性指標(biāo)(可接受的絕緣閃絡(luò)放電次數(shù))作出一個(gè)經(jīng)濟(jì)可靠的絕緣配合設(shè)計(jì)。

目前，在330kV及以上的超/特高壓輸電線路工程中絕緣配合的統(tǒng)計(jì)法已被廣泛的應(yīng)用。

此外，對(duì)于超/特高壓變電所的空氣間隙選擇時(shí)則一般采用半統(tǒng)計(jì)法。該方法的前提是對(duì)于操作/雷電過(guò)電壓不再視為隨機(jī)變量，而是采用變電所內(nèi)安裝的金屬氧化物避雷器(MOA)的相應(yīng)保護(hù)水平。但是對(duì)于空氣間隙的放電電壓則視為隨機(jī)變量，且為安全起見(jiàn)采用其50%放電電壓比MOA的保護(hù)水平低3倍的空氣間隙放電電壓標(biāo)準(zhǔn)偏差。此種配合方法保證了空氣間隙閃絡(luò)放電概率僅為0.00135。2004-12-1413特高壓輸電的絕緣配合特高壓輸電絕緣子的選擇

超/特高壓架空輸電線路的研究和工程經(jīng)驗(yàn)表明，隨著操作過(guò)電壓的深度降低和環(huán)境污穢情況的加重，絕緣子串的片數(shù)主要由工作電壓決定。

國(guó)外1000kV特高壓輸電線路絕緣子串形及片數(shù)的選擇2004-12-1414絕緣子串前蘇聯(lián)日本懸垂串串形I串和V串I串材料和材料盤(pán)形，玻璃盤(pán)形，瓷盤(pán)徑（mm）300320390320340380額定機(jī)械破壞負(fù)荷（kN）210300400330420540片數(shù)44－5543－4549－61403832絕緣子串?dāng)?shù)/相1－21－22－422－32串長(zhǎng)（m）8-1010－1412－147.87.97.68耐張串形狀和材料盤(pán)形，玻璃盤(pán)形，瓷盤(pán)徑（mm）320320340380額定機(jī)械破壞負(fù)荷（kN）300330420520片數(shù)47－57403832絕緣子串?dāng)?shù)/相4444串長(zhǎng)（m）12－147.87.797.68前蘇聯(lián)和日本特高壓輸電線路絕緣子串配置

2004-12-1415特高壓輸電的絕緣配合特高壓輸電絕緣子的選擇美國(guó)EPRI污閃耐受電壓法的外絕緣設(shè)計(jì)污穢等級(jí)等值鹽密串長(zhǎng)1345kV500kV765kV1100kV很輕污穢0.03I串-182I串-262V串-222V串-332V串-502V串-46防霧型3輕污穢0.03～0.06I串-222V串-282V串-422V串-36防霧型3V串-57防霧型3中等污穢0.06～0.1I串-252V串-222V串-342V串-43防霧型3V串-69防霧型3V串-60半導(dǎo)體釉4V串-60合成絕緣5重污穢>0.1V串-302V串-422V串-53防霧型3V串-64半導(dǎo)體釉42004-12-1416特高壓輸電的絕緣配合特高壓輸電絕緣子的選擇國(guó)內(nèi)750kV輸電工程研究的成果及工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)我國(guó)1000kV特高壓輸電線路絕緣子串形及片數(shù)的選擇1000kV輸電線路絕緣子片數(shù)選擇結(jié)果和國(guó)外的比較特高壓架空輸電線路的絕緣子串形與片數(shù)選擇的匯總變電所用絕緣子的污穢閃絡(luò)特性2004-12-1417特高壓輸電的絕緣配合特高壓架空輸電線路空氣間隙的選擇工作電壓下特高壓架空輸電線路導(dǎo)線對(duì)桿塔空氣間隙的選擇操作過(guò)電壓下特高壓架空輸電線路導(dǎo)線對(duì)桿塔空氣間隙的選擇空氣間隙(m)統(tǒng)計(jì)操作過(guò)電壓(p.u.)海拔高度(m)10002000塔窗中V串1.66.58.21.77.39.2塔窗外V串1.66.27.71.76.98.6塔窗外I串1.65.06.11.75.56.8操作過(guò)電壓要求的導(dǎo)線對(duì)桿塔的空氣間隙2004-12-1418特高壓輸電的絕緣配合雷電過(guò)電壓下特高壓架空輸電線路導(dǎo)線對(duì)桿塔空氣間隙的選擇雷電電壓要求的線路導(dǎo)線對(duì)桿塔的空氣間隙

絕緣子串塔窗中V串塔窗外I串絕緣子X(jué)WP-300XSP-300XWP-300XSP-300空氣間隙(m)7.46.66.45.82004-12-1419特高壓輸電的絕緣配合特高壓架空輸電線路導(dǎo)線對(duì)桿塔的空氣間隙特高壓架空輸電線路導(dǎo)線對(duì)桿塔的空氣間隙(m)國(guó)別工作電壓操作過(guò)電壓雷電過(guò)電壓V串I串V串I串中國(guó)3.06.5(7.3)/6.2(6.9)5.0(5.5)7.4/6.66.4/5.8前蘇聯(lián)2.58.0-9.06.0-7.0——日本3.09/3.21—6.0/6.555.69/6.75—6.626.22004-