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输电线路绝缘配合设计方法研究

徐玮环

中国电建集团江西省电力设计院有限公司,江西南昌,330000

摘要: 绝缘配合在输电线路中起着非常重要的作用,它能够影响输电线路的稳定性以及机器设备的安全,它所带来的效果相当显著,而且又非常经济实用。通过以上分析和研究出的关于输电线路绝缘配合的设计方法,收获颇多,因此得出以下结论:在设备绝缘设计中不能缺少耐雷水平和遭受雷击的跳闸概率;探析查找路线、划分路段、初涉绝缘水平、安装避雷针是绝缘配合的流程步骤;绝缘配合设计的方法从电气间隙、爬电距离、固体绝缘这三大方面进行探究。
关键词: 输电线路;绝缘配合;设计方法
DOI:10.12721/ccn.2021.157046
基金资助:
文章地址:https://ccnpub.com/wenzhangd-2-19114

引言

绝缘配合是提高输电线路以及输电设备防雷水平经济而有效的方法,本文主要对输电线路绝缘配合的设计方法进行了研究。主要得出以下结论:耐雷水平和遭受雷击的跳闸概率是设备绝缘设计需要满足的两个方面;绝缘配合的设计流程可以分为线路查找分析、路段划分、绝缘水平初设、避雷线的安装四个方面;从电气间隙、爬电距离和固体绝缘三个方面对绝缘配合设计的方法进行了研究。

一、绝缘配合的设计原则

在操作输电线路的绝缘水平中,不仅要考虑到机器设备的防雷能力,还要考虑到机器设备的防污能力。在输电线路的防雷水平方面,根据电网输电线路规程的相关规定,耐雷能力的最高要求必须大于或等于常规线路,同时,还要控制好由于雷击跳闸而出现的概率问题。在电网输电线路和耐雷水平之间,其规定有以下两方面:

(一)中平原地区的输电线路,电压等级在220kV时,它的耐雷水平保持在110-76KA数值的范围中,如果要判定遭受雷击导致跳闸的情况是否发生,其概率标准应该是0.25次/km.a,以0.315次/km.a作为它的最优值。

(二)以中平原地区的输电线路的状况来看,电压等级在110kV时,它的耐雷水平保持在41-63KA数值的范围,如果要判定遭受雷击导致跳闸的情况是否发生,其概率标准应该是0.83次/km.a,以0.525次/km.a作为它的最优值。因此,如果要更好的完成对设备绝缘体的设计,要注意耐雷水平和遭受雷击的跳闸概率这两大方面,利用同塔回线的配合来达到目的。

二、绝缘配合的流程步骤

在进行电网输电线的绝缘配合中,应当以绝缘配合的设计原则为依据。以下是设计流程的四大步骤:

(一)通过对已有线路的查找和分析,得到计算参数。计算参数包括设备的物理性质参数,如铁塔的高度、地面的电阻,还包括当地的环境参数,如落雷的概率和密度。

(二)为了找到计算参数,应该查找和分析已经存在的线路,物理性质的参数和当地的环境参数都属于计算机参数。

(三)由于输电线路参数不一样,需要进行路段划分。只采用一种绝缘配合的设计方法是不可行的,必须具体划分,在输电线路参数不一样的基础上,路段不一样,选择绝缘的方式也不同。但是,如果划分过多也会减少使用方案的次数,所以,并不是划分的越多就越有利。

(四)第一次设置线路的绝缘水平要符合耐雷和防污的要求。线路的绝缘水平有两种:一是高压线路的绝缘水平,二是低压线路的绝缘水平。一般情况下,都是先确定低压线路的绝缘水平,再根据不断递加的方法来达到高压线路绝缘水平的要求。

(五)安装避雷针。设置避雷线的保护角,详细操作如下:第一次设置时一定要参考规程的规定数值;确定保护角是否正确,用递减的方式来确定;设置侧向避雷针时,最外边的侧导线的横端就是其位置,这样做能够提高防雷击的功能。

三、设计输电线路的绝缘配合

绝缘配合设计受环境因素影响作用很大。在绝缘配合中如何选择空气间隙、怎样设置爬电距离、如何设计固体绝缘的结构,这三方面需要分析和探究。其中,要确保不用放电的最小间隙,就要做好绝缘配合中电气间隙的选择,它比其他的间隙值都要小;要想不发生绝缘材料表面出现爬电的最小距离,就要提前设置好距离;要想确保一定的绝缘性能,就要认真做好绝缘材料的设计,为了保障不被击穿,一定要认真检查材料的穿透距离。

(一)选择绝缘配合的电气间隙

1在输电线路运行过程中会存在超电压状况,因为电气间隙两侧的电压会随着电压的输出瞬间变大,这时候如果间隙不够大,就容易导致电流击穿。

2当输电线路已经严重超出最大值时,如果间隙没有预期的大,就会轻而易举被击穿。虽然相关规定给出了相对应的推荐值,但是,要具体问题具体分析,不能盲目跟定。例如,受海拔高度的影响,输电线路的电场不稳定,数值也会随之变化。

(二)设置绝缘配合中的爬电距离

在系统运行中,如果出现很多的污染物,为了防止被击穿,应该设置好输电线路的爬电距离。根据工作电压的数据来确定其爬电距离的大小,不用考虑突然超出的电压,因为不会受其影响。与此同时,还要具体问题具体分析,要考虑到周边环境污染以及绝缘材料的构成,这些因素都能对其造成影响。

(三)设计绝缘配合中固体绝缘的结构

基本绝缘、附加绝缘、加强绝缘都是绝缘设计的一种。在使用过程中,会受到输电线路自身和环境因素两方面的影响。例如,如果输电线路产生了很高的热量,就会缩短绝缘的使用寿命。绝缘体对于输电线路和输电设备,能够既经济又有效的提高其防雷水平。在绝缘配合过程中,要对输电线路的防雷水平进行评测预估,可从以下几个方面考虑:

1在采取防雷过程中产生的费用。

2在防雷设备日常维护中产生的费用。

3在设备绝缘破坏时所承担的损失。

为了尽可能的减少这些花费,应该选择绝缘体水平的方式。电力系统中,各种各样的机器设备会随着电压耐受的程度而在绝缘水平上产生不同差异。在电网输电线路中,要对各种设备的绝缘水平展开检测评定。在操作过程中,利用耐压实验进行操作,利用 lmin 工作频率的方式进行评定,评定结果出来后就能知道该设备检测的绝缘性能。机器设备的实施和其产生的维护费用,需要输电线路绝缘配合的设计,能对绝缘故障所出现的损失进行亏损弥补,使其大大减少支出费用。所以,研究探讨输电线路绝缘配合的设计方法,不仅有利于提高线路的防雷水平,对经济发展也有着非常重要的促进作用。

结束语

综上述,绝缘配合是提高输电线路以及输电设备防雷水平经济而有效的方法。绝缘配合时从多个方面对输电线路的防雷水平进行评估,包括采用防雷措施的费用,防雷设备日常维护的费用,设备绝缘损坏所造成的损失。通过合理的选择绝缘水平,使得上述方面的花费的费用最小。在电力系统中,不同的电气设备的绝缘水平有差异,因而对电压的耐受能力也不同,为此需要对电网输电线路中不同设备的绝缘水平进行测定。在实际操作中可以采用耐压试验来确定电网输电线路中不同设备的绝缘水平,测试的主要方式是用1min的工频进行测定,根据测定结果来确定设备的绝缘性能。通过对输电线路的绝缘配合设计可以降低设备的建设和维护费用,减少绝缘故障所造成的损失,因此对输电线路绝缘配合的设计方法进行研究具有重要的现实意义。

参考文献

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