高海拔地区架空输电线路绝缘子选型综述
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ISSN1672-9064CN35-1272/TK作者简介:钟志庆(1991~),毕业于西安交通大学,本科,学士学位,研究方向:水电站、新能源建设管理。
高海拔地区输电线路绝缘子选型分析研究钟志庆(青海黄河上游水电开发有限责任公司工程建设分公司青海西宁810000)摘要针对高海拔地区110~750kV 输电线路绝缘子的选型进行了分析,主要内容有:绝缘子机械强度计算分析;绝缘子片数的计算;防止污闪、雾闪、风偏、冰闪措施。
最后,假定青海茶卡盐湖地区(2900~3200m )有1条330kV 输电线路,对其绝缘子的选型进行计算分析。
关键词高海拔输电线路绝缘子机械强度片数中图分类号:TM85文献标识码:A文章编号:1672-9064(2019)03-031-030引言目前我国超高压电力系统中,送电线路经常使用的绝缘子型式主要有以下3种,即:瓷绝缘子、玻璃绝缘子、复合绝缘子,其中,瓷绝缘子成本低,原料充足,加工生产工艺成熟,具有良好的绝缘性能、耐气候性和组装灵活等特点,分普通型和耐污型2种;钢化玻璃绝缘子具有优良的机电性能和抗拉强度、耐振动疲劳、耐电弧烧伤、耐冷热冲击和耐电击穿性能,此外还具有零值自爆的特性;复合绝缘子是一种新型的防污绝缘子,具有很强的憎水性和抗污闪特性。
本文针对高海拔地区110~750kV 输电线路绝缘子的选型进行了分析。
主要内容有:绝缘子选型分析,包括:绝缘子额定机械破坏负荷的选择和绝缘子片数的计算,防止污闪、雾闪、风偏、冰闪措施;假定茶卡盐湖地区有1条330kV 输电线路,对其绝缘子选型进行分析计算。
1绝缘子的选型分析1.1绝缘子机械破坏负荷的选择绝缘子的机械强度计算对输电线路的安全运行具有非常重要的意义。
①根据导线的机械特性、当地气象条件、规划塔形的使用条件等,分别计算耐张与悬垂绝缘子在最大使用载荷、常年载荷、断线载荷、断联载荷工况下的机械破坏负荷;②对绝缘子额定机械强度进行选择,其值应不小于绝缘子在不同工况下的机械强度安全系数(如表1所示)与机械破坏负荷乘积。
架空输电线路的绝缘子选择与设计随着社会的发展和电力需求的增加,架空输电线路日益成为城市与乡村电力的主要供应方式。
而在架空输电线路中,绝缘子作为一种重要的元件,扮演着保障输电安全和稳定的关键角色。
因此,绝缘子的选择与设计成为了架空输电线路维护和升级的重要环节。
首先,在绝缘子的选择上,需考虑多种因素。
其中一项重要因素是绝缘子的耐电压能力。
架空输电线路常常面临着复杂多变的外界电力环境,包括雷电、电磁干扰以及传输功率的变化等。
因此,绝缘子需具备足够的耐电压能力,能够有效抵御来自外界的电力冲击,确保输电线路的稳定运行。
此外,绝缘子的机械强度也是选择的重要因素。
考虑到架空输电线路所处地域的地质条件、季节性的气候变化等因素,绝缘子需要具备能够抵御自然环境影响的能力,防止外力或自然灾害导致的线路中断和事故发生。
在绝缘子的设计上,应根据特定的输电环境和条件进行具体的方案设计。
首先,绝缘子的材质选择是设计的关键。
目前市场上常用的绝缘子材料包括陶瓷、玻璃纤维增强塑料和硅橡胶等。
陶瓷绝缘子具有耐高温、耐电弧、耐腐蚀等优点,适用于高电压和恶劣环境下的输电线路。
而玻璃纤维增强塑料绝缘子具有重量轻、绝缘性能好的特点,适用于中低压输电线路。
硅橡胶绝缘子则具有耐候性强、耐油性好的特点,适用于高寒地区的输电线路。
因此,在架空输电线路的设计中,需要根据具体条件选择适宜的绝缘子材料。
其次,在绝缘子的结构设计上,需考虑到多种因素。
绝缘子的设计既需要满足电气性能的要求,还需要具备良好的机械强度。
在此基础上,还需尽量减少绝缘子的尺寸和重量,以降低成本和便于安装。
因此,绝缘子的结构设计需要兼顾多个因素,包括材料的选择、连接方式的设计等等。
此外,在绝缘子的选择与设计中,还应考虑到环境保护和可持续发展的要求。
随着社会对清洁能源的需求的不断提高,选用环保材料和采用可循环利用的设计方案已成为了绝缘子设计的新趋势。
例如,采用具有良好生物降解性的材料,或开发出可回收再利用的绝缘子产品,对于推动电力行业的可持续发展具有积极的意义。
高原电气设备的选型电气设备在选型中,因海拔高而考虑降容,要选择比低海拔容量更大的设备,比如空气开关,低海拔能通过50A 电流,在2000米以上要除以80%,每上升100米减低1%,不理解是为什么!我想可能是这样,海拔高,通常是一种温度比较低,而通常的绝缘材料在低温下会发生一系列的物性变化。
另外温度的变化也会引起湿度的变化,还有空气的稀薄,也会降低绝缘。
因此要考虑。
答案补充海拔高100米,温度降低0.6度。
温度的降低直接导致了绝缘材料的绝缘性能下降,如脆化,强度贬低等。
另外,海拔高的地方温差教大,容易产生凝结雾气,降低绝缘。
还有温度下降,海拔高导致空气稀薄,相当于绝缘空气层薄了,同时湿度会相应变大。
因为这些原因,防止过流击穿,要降低容量。
海拔高度超过1000m 的地区称为高原地区。
高原地区气候的主要特征是:气压、温度、湿度随海拔的增高而减小,太阳幅射随海拔增高而增高。
于是给电器元件的运行带来了许多不利的影响。
而我国的一般电器元件则是按海拔≤1000m 的环境条件设计的。
因此研究高原环境对采金船电气产品及设备的影响及其所采取的措施,对今后指导采金船电气设计和低压电器元件的选型是有着一定的意义。
不同海拔高度的大气压、空气密度和湿度海拔高度(m) 0 1000 1500 2000 2500 3000 3500 相对大气压 1 0.888 0.835 0.786 0.741 0.695 0.655 相对空气密度1 0.9085 0.865 0.824 0.784 0.745 0.708 绝对湿度(g/m3) 11 7.64 6.37 5.33 4.42 3.68 3.08 从上表可以看出,在3500m 处的大气压仅为海平面大气压的65.5%。
日温差大、风沙大,引起热胀冷缩变化剧烈,使设备密封不易保持,密封材料老化快,产生渗漏。
由于低温、昼夜温差大,使仪表中的线性元件特性发生线性变化,测试仪表(包括压力表、液压表、流量计等)普遍存在精度降低、重复性差,零点漂移严重。
浅谈高压架空送电线路绝缘子设计选型摘要:送电线路绝缘子的正确选择和使用,可保证绝缘子的安全稳定运行,从而减少停电和线路的运行维护。
为此,对送电线路绝缘子的种类及特点进行了分析、介绍,提出了正确选择和使用绝缘子的建议。
1.前言近年随着电网发展迅速,35kV以上新建及改造线路工程增长迅猛。
线路使用的绝缘子种类繁多,线路绝缘子性能的优劣直接影响到送电线路运行的可靠性和经济性。
如何科学合理地选用线路绝缘子成为供电运行部门极其关注的问题,也是设计、科研部门研究分析的重要课题。
2.绝缘子作用绝缘子是送电线路绝缘的主体,其作用是悬挂导线并使导线与杆塔、大地保持绝缘。
绝缘子不但要承受工作电压和过电压作用,同时还要承受导线的垂直荷载、水平荷载和导线张力。
因此,绝缘子必须有良好的绝缘性能和足够的机械性能。
3.绝缘子种类送电线路用绝缘子的种类很多,它可以根据绝缘子的结构型式、绝缘介质、连接方式和承载能力大小分类。
按结构型式分为盘形绝缘子和棒形绝缘子。
按绝缘介质分有瓷质绝缘子、玻璃绝缘子、半导体釉和复合绝缘子四种。
按连接方式分有球型和槽型两种。
按承载能力大小分为40、60、70、100、160、210、300、420、550kN等多个等级。
每种绝缘子又有普通型、耐污型、空气动力型和球面型等多种类型。
我国目前在架空送电线路上使用的绝缘子主要有三种,即瓷绝缘子、钢化玻璃绝缘子和复合绝缘子。
3.1瓷绝缘子悬式瓷绝缘子分为普通型(标准伞形)和防污型(钟罩形、双伞形及三伞形)。
绝缘子用瓷是由石英、长石、粘土和氧化铝焙烧而成。
瓷是一种脆性材料,它的抗压强度比抗拉强度大得多。
瓷件表面通常以瓷釉覆盖,以提高其机械强度,防水浸润,增加表面光滑度。
瓷绝缘子特点是机械性能、电气性能良好,产品种类齐全,使用范围广。
缺点是在污秽潮湿情况下,绝缘子在工频电压作用时绝缘性能急剧下降,常产生局部电弧,严重时会发生闪络;绝缘子串或单个绝缘子的分布电压不均匀,在电场集中的部位常发生电晕,产生无线电干扰,并容易导致瓷体老化。
高压输电线路绝缘子的选型和应用摘要:在实际的高压输电线路中,绝缘子的使用要注意控制其选择的关键,从而保证其选择的科学化。
本文简单介绍了高压电线上的绝缘子类型,并对其选用的关键问题进行了分析,指出了其在实际中的使用注意事项。
关键词:高压输电线路;绝缘子;选型应用引言目前,电能是一种重要的经济来源,它直接关系到人们的日常生活和生产,因此,在电力的生产和传输中,高压传输是必不可少的。
它的任务是输送电能,在实际的线路中,必须对高压输电线路进行适当的调控,以确保其整体的运行安全性。
为了提高高压输电线路的运行管理水平以及操作管理水平,确保其使用的安全。
1、高压输电线路绝缘子简要概述高压输电线是电网中的一个关键环节,它直接影响着高压输配电系统的正常运转,在某一程度下,它是由输电线和绝缘子系统构成的。
在高压电线上,绝缘子又称为高电压绝缘子,它是一种用于架空线的绝缘设备。
在高压输电线路的实际操作中,绝缘子扮演着非常关键的角色。
在工作中,绝缘子的工作能是对载流导线进行可靠的支撑和稳定,使其与地面保持较好的隔离。
绝缘器(俗称瓷瓶子)包括陶瓷部件和金属部件,在金属部件之间以水泥胶粘结,陶瓷部件可以确保绝缘子具有较高的电绝缘性能。
在由于电压的撞击而产生的电弧放电时,会造成局部过热,但不会造成绝缘体的爆炸。
在高压输电线路工作的同时,还要对各种故障进行有效的处置,以保证各种作业安排得更为科学,同时提高了高压输电线路的工作效率。
2、高压输电线路绝缘子的常见选型及标准2.1常见选型一般采用复合橡胶绝缘子、钢化玻璃绝缘子、陶瓷绝缘子等。
陶瓷绝缘子是我国最早期的一种绝缘子,随着我国电力行业的发展,至今已得到广范围的使用,例如普通的圆盘悬挂陶瓷绝缘子,既能达到耐热、灵活性等要求,又能降低生产成本。
但是,随着电网规模的持续扩大、容量的提高、智能化和自动化程度的提高,陶瓷绝缘子的缺点越来越多,其中最突出的问题就是,在长时间的机械负载和环境的影响下,陶瓷绝缘子的老化和绝缘性能下降,从而引起了功率传输的规律性。
高海拔地区户内设备器件选型和结构设计要求1 高海拔地区的特征一般来说,对于低压配电系统海拔在2000m 以上,高压配电系统海拔在1000m以上的地区统称为高海拔地区。
据测算,我国高海拔地区面积占全国总面积65%。
高海拔地区具有的自然气候条件较恶劣,其特征为:(1) 空气密度及气压较低。
(2) 空气温度较低,温度变化较大。
(3) 空气绝对湿度小。
(4) 太阳辐射强度较高。
(5) 降水量较少。
(6) 大风日多。
(7) 土壤温度较低,且冻结期长。
2 高海拔地区户内中压开关柜的设计要求2.1 气压及空气密度的降低,引起了外绝缘强度的降低2.1.1 对绝缘介质强度的影响空气的介质绝缘强度是随着气压的升高而增加,在空气稀薄或真空状态下又随着真空度的提高而增加。
试验表明,海拔每升高1000 m,平均气压则降低7.7~10.5 kPa,外绝缘强度降低8%~13%。
2.1.2 对电气间隙击穿电压的影响对于设计定型的产品,由于电气间隙已固定,随着空气压力的降低,击穿电压也下降。
为了保证产品在高海拔地区使用时有足够的耐击穿能力,必须增大电气间隙和爬电距离。
在不同海拔海拔高度,不同电压等级以空气作为绝缘介质柜内各相导体间及对地净距如下表 (单位:当海拔在2000要求。
通常断路器和隔离开关的相间距决定了柜中铜排的相间距,所以断路器和隔离开关的相间距应该根据海拔高度选用。
12kV的断路器和隔离开关相间距有210,230,250,275mm四种,通常采用的铜排宽度有50,60,80,100mm三种,在不同的断路器、隔离开关相间距和铜排宽度下,铜排相间距如下:210mm,铜排宽度不大于80mm时,电气间隙能够满足要求;铜排宽度为100mm时,海拔超过1000m就应该选用230mm相间距的断路器和隔离开关。
对于12kV,不同海拔高度和铜排宽度,断路器和隔离开关相间距选择如下表:选用。
注意,KYN28-12柜型如果选择了相间距为275mm的断路器,柜宽应选用1000mm。
电力系统中的高压输电线路的绝缘材料选型与维护方法高压输电线路是电力系统中的重要部分,为了确保电力的高效传输和系统的安全运行,绝缘材料的选型和维护至关重要。
本文将就高压输电线路的绝缘材料的选型和维护方法进行详细介绍。
1. 高压输电线路的绝缘材料选型:绝缘材料的选型对电力系统的安全运行和电力传输效率有重要影响。
在选择绝缘材料时,需考虑以下几个方面:(1)耐电压能力:绝缘材料应能承受高电压的作用,确保电力传输的稳定性和安全性。
(2)耐候性:绝缘材料应能适应各种气候条件,不受阳光、风雨等自然因素的损害。
(3)机械强度:绝缘材料应具备足够的机械强度,以抵御外界的冲击和振动。
(4)防腐蚀性:绝缘材料应能抵御空气中的污染物和化学物质的侵蚀,不易老化和变质。
2. 高压输电线路的维护方法:(1)定期检查:定期检查高压输电线路的绝缘材料的状况,包括查看绝缘材料表面是否有电晕、油污、悬挂物等。
(2)除尘清洗:高压输电线路的绝缘材料表面有积尘时,应及时进行清洗,保持绝缘材料的干净。
(3)防护措施:采取适当的防护措施,如安装防鸟器、避雷针等,防止外部因素对绝缘材料的损坏。
(4)绝缘子串联:对于高压输电线路,采用绝缘子串联可以增加绝缘性能,提高线路的可靠性和安全性。
(5)绝缘材料更换:当绝缘材料出现明显老化、损坏等情况时,应及时更换,以确保电力系统的正常运行。
3. 高压输电线路绝缘材料选型的案例分析:(1)陶瓷绝缘子:常用于高压输电线路中,具有耐电压、耐候性和机械强度好的特点,广泛应用于各种气候条件下。
(2)复合绝缘子:由绝缘材料和金属件组成,具有良好的耐候性、机械强度和防污性能。
(3)玻璃纤维增强塑料绝缘子:具有轻质、耐疲劳性能好等特点,适用于长距离输电线路。
(4)硅橡胶绝缘子:具有良好的耐温性能和耐候性,适用于高温地区的电力输送。
综上所述,高压输电线路的绝缘材料选型和维护方法对于电力系统的安全运行和电力传输效率至关重要。
架空输电线路设计绝缘子选型分析发布时间:2021-11-18T07:54:49.996Z 来源:《当代电力文化》2021年6月18期作者:架空输电线路设计绝缘子选型分析潘兰[导读] 线路设计绝缘子性能的优劣直接影响到输电线路运行的可靠性和经济性。
潘兰福建鑫仁和电力发展有限公司福建福州350001摘要:线路设计绝缘子性能的优劣直接影响到输电线路运行的可靠性和经济性。
输电线路绝设计缘子的正确选择和使用,可保证绝缘子的安全稳定运行,从而减少停电和线路的运行维护。
为此,对我省110kV输电线路绝缘子设计的使用情况及特点进行分析。
关键词:架空输电线路;绝缘子选型;LCC经济比较1.概述随着输电线路工程建设项目越来越多、规模越来越大,110kV及以上新建及改造线路的日益增长,线路使用的绝缘子种类较多,架空线路设计绝缘子的性能优劣直接影响到输电线路运行的可靠性和经济性,本文结合工程设计实际情况,从污秽区划分、绝缘子选型、绝缘子电气强度选择、绝缘子机械强度、绝缘子LCC分析等方面分析,给出适合工程实际使用、综合性能较优的绝缘子使用方案。
2.绝缘子自然使用环境拟建福建省某110kV线路,线路总长为21.5公里(同塔双回路架设),导线截面为300mm2。
路径所经区域主要为山区,海拔在200.0~650.0m范围,平均海拔在360m,线路所经气象组合条件如表1所示。
3.绝缘配合和绝缘子设计选型分析3.1绝缘子作用绝缘子是用来支撑和悬挂导线,并使导线和杆塔绝缘,它应具有足够的绝缘强度和机械强度,同时对化学物质的侵蚀具有足够的抵御能力,并能适应大气条件的变化。
3.2绝缘子污闪分析由于送电线路周围的大气污染,绝缘子表面附着污秽物质,在大雾或比较潮湿的情况下,积附在绝缘子表面的污秽物质中可溶性盐类被水分溶解,形成一种导电水膜。
从而使绝缘子的表面电阻下降,泄漏电流增大,产生局部放电,当绝缘子电阻下降到不能承受线路运行电压时,绝缘子就会发生闪络,使线路跳闸,造成供电中断。
高压输电线路绝缘子的选型和应用摘要:绝缘子是输电线路中的主要构件,选择正确的绝缘子型号,会直接关系到高压输电线路的安全运行。
研究绝缘子的选型和应用,主要是为了增加导体与电线之间的距离,从而可以防止电路导体距离过近,避免接触引发的输电线路短路。
本文分析了目前高压输电线路中绝缘子的分类和应用,从而给未来工作一个借鉴。
关键词:高压输电线路;绝缘子;选型和应用随着社会生产力的提高,科学技术也得到了显著的进步。
在高压输电线路运行的过程中,绝缘子的类型一直在不断增加,也在完善和优化绝缘子的各项功能和性能。
正确选择绝缘子能够为高压输电线路提供稳定的运行保证,这也是目前电力公司在实际工作中,应当不断探索的问题。
一、高压输电线路绝缘子的性能分析由于高压输电线路长期保持户外运行,线路中的绝缘子经常会受到外界因素的干扰,从而影响正常工作。
绝缘子需要承受强电场的作用力,还要有防止雷电冲击电流的作用。
由于绝缘子必须承受大量的工作荷载,所以必须选择合适性能的绝缘子。
1.盘式瓷绝缘子瓷材料是用石英砂和长石等材料制作而成的,在原材料经球磨成瓷后,显微结构就成为了多晶体的非均质材料。
绝缘性能主要根据晶相的数量决定。
盘式瓷绝缘子的特性优点是,有非常好的绝缘性能,而且可以抵抗恶劣的气候条件。
可以抗高温,组装过程也非常灵活方便。
盘式瓷绝缘子的缺点是容易被击穿,从而破坏了线路的安全运行。
而且这种绝缘子的重量比较大,运输非常不方便。
不是特别污性,在挂网之前,必须一一检查耐压性能和绝缘性能。
2.玻璃绝缘子玻璃是由石英砂和化工原料组成的,在高温以后形成液体,冷凝后就会变成结构致密的玻璃材料。
通常会把玻璃绝缘子经钢化处理,从而形成均匀的内应力,能上机电强度更加稳定。
这种绝缘子具有更好的机电性能,而且几乎不会自爆能力。
经过长期运行后,机电性能还是非常稳定,有更长的寿命。
玻璃材料也可以反复利用,工业污染非常小。
但是玻璃绝缘子没有稳定的耐污闪能力。
在闪络发生后,也没有任何的颜色变化,工作人员很难及时难以发现。
高原电气设备的选型电气设备在选型中,因海拔高而考虑降容,要选择比低海拔容量更大的设备,比如空气开关,低海拔能通过50A电流,在2000米以上要除以80%,每上升100米减低1%,不理解是为什么!我想可能是这样,海拔高,通常是一种温度比较低,而通常的绝缘材料在低温下会发生一系列的物性变化。
另外温度的变化也会引起湿度的变化,还有空气的稀薄,也会降低绝缘。
因此要考虑。
答案补充海拔高100米,温度降低0.6度。
温度的降低直接导致了绝缘材料的绝缘性能下降,如脆化,强度贬低等。
另外,海拔高的地方温差教大,容易产生凝结雾气,降低绝缘。
还有温度下降,海拔高导致空气稀薄,相当于绝缘空气层薄了,同时湿度会相应变大。
因为这些原因,防止过流击穿,要降低容量。
海拔高度超过1000m的地区称为高原地区。
高原地区气候的主要特征是:气压、温度、湿度随海拔的增高而减小,太阳幅射随海拔增高而增高。
于是给电器元件的运行带来了许多不利的影响。
而我国的一般电器元件则是按海拔≤1000m的环境条件设计的。
因此研究高原环境对采金船电气产品及设备的影响及其所采取的措施,对今后指导采金船电气设计和低压电器元件的选型是有着一定的意义。
不同海拔高度的大气压、空气密度和湿度海拔高度(m) 0 1000 1500 2000 2500 3000 3500相对大气压 1 0.888 0.835 0.786 0.741 0.695 0.655相对空气密度 1 0.9085 0.865 0.824 0.784 0.745 0.708绝对湿度(g/m3) 11 7.64 6.37 5.33 4.42 3.68 3.08从上表可以看出,在3500m处的大气压仅为海平面大气压的65.5%。
日温差大、风沙大,引起热胀冷缩变化剧烈,使设备密封不易保持,密封材料老化快,产生渗漏。
由于低温、昼夜温差大,使仪表中的线性元件特性发生线性变化,测试仪表(包括压力表、液压表、流量计等)普遍存在精度降低、重复性差,零点漂移严重。
高海拔地区输电线路绝缘子性能研究摘要:本文主要针对高海拔地区输电线路绝缘子性能问题展开研究,首先分析了高海拔地区气候条件对绝缘子性能的影响,以及绝缘子常见故障类型和造成原因。
接着介绍了高海拔地区常用的绝缘子材料及其特点,并提出了提高高海拔地区输电线路绝缘子性能的方法。
其中包括加强绝缘子表面处理、改进绝缘子材料、利用纳米材料等新技术提高绝缘子性能。
最后,本文阐述了高海拔地区对输电线路绝缘子性能的要求,以期为相关研究提供参考和借鉴。
关键词:高海拔;输电线路;绝缘子;性能1前言随着国家电网的不断发展,越来越多的输电线路被建设在高海拔地区,如西藏、青海等地。
然而,由于高海拔地区的特殊气候和环境条件,输电线路的绝缘子容易遭受各种损伤,导致输电线路故障率增加。
因此,研究高海拔地区输电线路绝缘子性能,提高其可靠性和稳定性,具有重要意义。
2高海拔地区2.1气候条件对绝缘子性能的影响高海拔地区气候条件的特殊性,如低气压、低温、低湿度和强紫外线辐射等,对输电线路绝缘子的性能有很大的影响。
首先,低气压会导致局部电晕放电的发生,加剧绝缘老化;其次,低温和低湿度会使得绝缘子表面积聚的污秽物质变得更加致命,增加电晕放电的概率,对绝缘子表面材料和耐污性能要求更高;最后,强紫外线辐射会加速绝缘子表面老化,导致电晕放电和绝缘性能下降。
2.2输电线路绝缘子故障分析绝缘子老化是高海拔地区最常见的绝缘故障之一,长期的紫外线辐射和气候变化导致绝缘子表面老化、开裂,降低了其绝缘性能,从而导致线路跳闸和停电事故的发生。
此外,在高寒地区,冰雪形成的电子障碍物容易沉积在绝缘子表面,形成污秽层,导致绝缘子表面击穿和跳闸故障。
同时,高海拔地区由于气候干燥,空气绝缘性能较差,加之长期暴露于强烈紫外线、高温、强风等自然环境下,电力系统中的绝缘子更容易出现断裂、龟裂、爆裂等故障。
这些故障会导致电流短路,使输电线路中断,给电网带来极大的危害。
3高海拔地区绝缘子材料选择和性能要求3.1常用的绝缘子材料在高海拔地区,由于气候条件的影响,输电线路绝缘子容易受到气候因素的影响而出现各种故障。
高海拔地区330kV架空输电线路绝缘子片数选择发表时间:2017-12-06T09:54:24.003Z 来源:《电力设备》2017年第23期作者:刘澜[导读] 摘要:讨论了330kV交流输电线路绝缘子串片数选择的方法提出了330kV交流输电线路由工频电压下爬电比距法来确定绝缘子串片数一般可满足线路在污秽条件下及操作冲击电压、雷电冲击电压条件下不发生闪络现象。
(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 710065)摘要:讨论了330kV交流输电线路绝缘子串片数选择的方法提出了330kV交流输电线路由工频电压下爬电比距法来确定绝缘子串片数一般可满足线路在污秽条件下及操作冲击电压、雷电冲击电压条件下不发生闪络现象。
关键词:输电线路绝缘子爬电比距闪络电压海拔修正。
0 引言架空送电线路的绝缘配合设计目的是要解决杆塔上和档距中各种可能放电途径的绝缘选择和相互配合的问题,在工程设计中,一般依据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》(GB/T 50064-2014)、《110~750kV架空输电线路设计规范》(GB50545-2010)、《电力工程高压送电线路设计手册》中的研究结论和方法进行绝缘配合。
其中最关键的便是绝缘子串(联)的片数(串长)选择,应满足在长期工作电压下不发生污闪,在操作过电压下不发生湿闪,并具有一定的雷电冲击耐受强度,使线路能在工频电压、操作过电压和雷电过电压等各种条件下安全可靠运行。
1 不同工况下选取绝缘子串片数方法1)按工频电压选择绝缘子片数在工频电压作用下,选择绝缘子片数的方法一般有两种:一种是按各类污秽条件下绝缘子串的爬电比距(l)来选择;一种是按各类污秽条件下绝缘子串的成串污闪电压来选择。
这两种方法的出发点都是以一定的线路允许的污闪事故率为基础。
而且这两种方法都需要先确定线路所处地区的污秽等级。
在工程设计中,污区划分和绝缘配合执行《电力系统污区分级与外绝缘选择标准》Q/GDW 152-2006,根据各省电力公司电力系统污区分布图来确定线路所处地区污秽等级。
高海拔地区架空输电线路绝缘子选型综述
摘要:本文分析了国内的架空输电线路所采用的各类绝缘子特性,总结高海拔地区绝缘子运行情况及老化试验结果,结合地形、气象特点,形成了对高海拔地区架空输电线路绝缘子稳定运行和便于施工建设的若干建议性结论。
关键词:高海拔;输电线路;绝缘子
0 引言
迄今为止,我国高海拔地区电网建设工程是世界上海拔最高、最具挑战性的输变电工程,施工环境极其恶劣,道路交通极其艰险,后勤保障极其困难,环保要求极其严格,输电线路塔位平均海拔超过4000米,最高海拔超5000米,沿线气候恶劣、强紫外线、含氧量仅为内地50%~60%、平均气温0度左右、昼夜温差达25摄氏度以上,这就要求架空输电线路绝缘子既要满足电网长期安全稳定运行又要便于施工建设和检修维护,结合运行经验和施工经验选择合理的绝缘子意义重大。
1 架空输电线路绝缘子型式
1.1 盘形瓷绝缘子
目前,瓷绝缘子仍是电力系统中使用最广泛的绝缘子,高强瓷是由石英、长石、粘土和氧化铝焙烧而成。
瓷件表面通常以瓷釉覆盖,以提高其机械强度、防水浸润、增加表面光滑度。
盘形绝缘子主要优点是机械强度高,长串柔性好,单元件轻,易于运输与施工,造型多样易于选择使用。
瓷是一种脆性材料,它的抗压强度比抗拉强度大得多,为了使电瓷有较高的机械强度,设计时应尽可能使瓷承受压应力。
由于盘形绝缘子属可击穿型绝缘子,绝缘件要求电气强度高,瓷绝缘子出现劣化元件后检测工作量大,一旦未及时检出可能在雷击或污闪时断串。
1.2 盘形玻璃绝缘子
玻璃盘形绝缘子多采用钢脚与铁帽的球窝式连接,钢脚应选用优质稳定的钢材,铁帽通常采用热镀锌的可锻铸铁或球磨铸铁制成。
玻璃绝缘子具有与瓷绝缘子同样的环境稳定性,生产工艺简单,较易实现机械化,生产效率高。
玻璃绝缘子与瓷绝缘子相比,容易引起由于表面污秽泄漏电流而造成的侵蚀。
玻璃绝缘子存在“零值自爆”现象,重污秽导致的表面泄漏电流可能加重“自爆率”,但自爆有利于线路维护和防止掉线事故的发生
1.3 长棒形瓷绝缘子
长棒形瓷质绝缘子由双层伞实心绝缘子发展而来,它继承了瓷的电稳定性,消除了盘形瓷绝缘子头部击穿距离远小于空气闪络距离的缺点,同时也改变了头部应力复杂的帽脚式结构。
长棒形绝缘子有良好的耐污和自清洁性能,在同等长度和污秽条件下,其电气强度较盘形瓷绝缘子高10~25%。
长棒形瓷绝缘子是一种不可击穿结构,避免了瓷质绝缘子发生钢帽炸裂而出现的掉串事故。
但长棒形瓷质绝缘子是由数节串接而成,节间设有均压环或招弧角,每一节间距离被短接约30cm,其干弧距离较其他绝缘子同等长度下的短。
另外,由于安装了节间保护环,使其串长增加,可能增大塔窗距离。
在施工方面,由于长棒瓷绝缘子重量大,山区运输困难和易受损,伞裙受损同时影响机械强度和电气性能。
1.4 长棒形复合绝缘子
复合绝缘子主要结构由伞裙护套、玻璃钢芯棒和端部金具三部分组成。
其中伞裙护套一般由高温硫化硅橡胶、乙丙橡胶等有机合成材料制成;芯棒一般是玻璃纤维作增强材料、环氧树脂作基体的玻璃钢复合材料;端部金具一般是有热镀
锌层的碳素铸钢或碳素结构钢。
复合绝缘子具有强度高、重量轻、耐污性能好、
易于安装和维护工作量小等优点,在同样爬距及污秽条件下,其污耐压明显高于
瓷和玻璃绝缘子,在重污秽地区采用合成绝缘子可以明显减小塔头尺寸、高度和
走廊,价格便宜,不容易破坏,不需要检测“零值”,不需要清扫,有利于线路的
运行维护。
棒形复合绝缘子存在界面内击穿和芯棒“脆断”的可能,而且有机复合
材料的使用寿命和端部连接区的长期可靠性尚未取得共识。
1.5 半导体釉绝缘子
半导体釉绝缘子是一种新型绝缘子,在绝缘子外层包含半导体釉,这种半导
体釉的功率损耗使表面温度比环境温度高,从而在雾与严重污秽环境中可以防止
由瓷凝聚所形成的潮湿,以此可以提高污秽绝缘子在潮湿环境下的工频绝缘强度。
我国研发的锑锡半导体釉绝缘子,目前已取得良好的效果。
半导体釉绝缘子是为
提高瓷绝缘子耐污闪性能而开发的,但釉层寿命尚待长期考验,它的主要缺点是
较多的电量损失。
1.6 瓷复合绝缘子
瓷复合绝缘子端部连接金具与瓷芯盘牢固胶装结构,保持了原瓷绝缘子的稳
定可靠的机械拉伸强度,在瓷芯盘表面注射模压成型硅橡胶复合伞裙,又使其具
备了憎水性好、抗老化性能好、耐电蚀能力强、防污闪、质量轻等特点。
端部连
接金具与相同规格的盘形悬式瓷、玻璃绝缘子一致,可以互换。
瓷复合绝缘子,
因为运用包裹的材料是硅橡胶复合的外套,所以可以抵抗一定的冲击。
2 复合绝缘子运行及老化试验情况
在国际上,复合绝缘子已有超过30年的运行经验,经过长期的发展,材料配方不断改善,产品设计逐步完善,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,复合绝缘子的损坏率为0.035%。
在我国不同污秽地区也大量采用了复合绝缘子,并取得了成功的运行经验。
国内学者调研了复合绝缘子在青藏地区的使用情况,其中,青海地区运行经验较
为丰富,其在1992年11月首次在某110kV输电线路直线塔上使用(处在Ⅲ级污
秽区),1994年后大范围挂网运行,随后又进一步在110kV耐张串及330kV耐张跳线引流串上使用。
总结后发现,青海高海拔地区(包括甘肃)复合绝缘子运行
问题主要有内绝缘击穿与芯棒折断、雷击闪络、鸟粪闪络(包括鸟害)、“不明”
闪络等。
目前全世界长棒形绝缘子质量处于领先的国家是日本和德国,近年来我
国在长棒形绝缘子生产方面也得到了发展,已研制生产出适用于 500kV 电压等级
的高强度棒式绝缘子,在我国华东地区的线路上运行。
而西藏地区由于大部分为
清洁区,因此复合绝缘子使用很少,运行后的抽检试验少,因此该地区复合绝缘
子的运行和使用经验仍非常有限。
国内学者对硅橡胶材料进行了加强紫外照射人
工加速老化试验与IEC5000h标准老化试验的对比,结果表明,强紫外线照射并不会显著增加复合绝缘子的老化。
3 结论
1)结合高海拔地区架空输电线路运行经验,悬垂串(含跳线串)在轻冰区可以采用瓷或复合绝缘子,耐张串推荐采用盘形绝缘子。
根据各种绝缘子的特点和
导线选型对绝缘子强度的要求,以及污区划分情况,选用高质量的绝缘子。
2)在复合绝缘子的使用上,由于其优异的耐污闪能力,可以大大缩短绝缘子串长度、减小杆塔尺寸、便于运输施工以及降低工程造价,技术经济性优良。
3)从整体讲,复合绝缘子在西部高海拔地区的使用情况是可靠的,高海拔强紫外运行条件不应成为复合绝缘子推广使用的障碍。
参考文献:
[1]GB50545-2010 110kV~750kV架空输电线路设计规范[S].
[2]GB50233-2014 110kV~750kV架空输电线路施工及验收规范[S].
[3]GB50150-2016 电气装置安装工程电气设备交接试验标准[S].
[4]张殿生.电力工程高压送电线路设计手册[M].北京:中国电力出版社,2003.
作者简介:
王婷婷(1985),女,硕士研究生,工程师,主要从事电力系统发输电方向教学及研究工作。