关于输电线路绝缘配合设计方法的探讨

南通市海安县供电公司 吴厚宽

关于输电线路绝缘配合设计方法的探讨

南通市海安县供电公司 吴厚宽

输电线路的绝缘配合能够有效的提高线路的防雷水平。本文主要对输电线路绝缘配合设计的方法进行探讨，首先对绝缘配合的设计原则进行了介绍，其次分析了绝缘配合的设计流程，最后从电气间隙、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。输电线路的绝缘配合的设计对提高输电线路的安全运行具有重要的意义。

绝缘配合；设计流程；电气间隙；爬电距离

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。

1 绝缘配合设计原则

输电线路的绝缘水平需要同时考虑设备的防雷和防污能力。电网输电线路规程对输电线路的防雷水平进行了规定，要求耐雷能力要大于或者等于常规线路的最高要求，并且要控制雷击跳闸的概率。电网输电线路规程对输电线路的耐雷水平规定如下：

（1）对处于中平原地区的输电线路，当电压等级为220KV时，其耐雷水平的数值范围为110-76KA，同时，遭受雷击而跳闸的概率以0.25次/(km·a)为标准，最优值可以选取0.315次/(km·a)。

（2）对处于中平原地区的输电线路，当电压等级为110KV时，其耐雷水平的数值范围为41-63KA，同时，遭受雷击而跳闸的概率以0.83次/(km·a)为标准，最优值可以选取0.525次/(km·a)。

由此可见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，可以通过同塔回线配合的方式实现。

2 绝缘配合的设计流程

根据绝缘配合的设计原则来对电网输电线路的绝缘配合进行设计，主要分为以下几个步骤，具体如下：

（1）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。

（2）针对输电线路参数的不同进行路段划分。对设计电路不能为了简单而采取一种绝缘配合的设计方式，应该根据输电线路物性参数的不同进行细致的划分，针对不同的路段，选择不同的绝缘方式。同时，划分的路段也不是越多越好，因为划分过多会降低方案的适用性。

（3）根据防污和耐雷要求对线路的绝缘水平进行初设。线路的绝缘水平包括了低压线路的绝缘水平和高压线路的绝缘水平。一般是先确定低压线路的绝缘水平，高压线路的绝缘水平通过不断递加来达到绝缘要求。

（4）避雷线的安装。避雷线的安装需对避雷线的保护角进行设置，具体步骤为：初设，主要参考规程规定值；确定保护角，保护角的确定方法为递减的方法；侧向避雷针的设置，侧向避雷针装设的位置为最外侧导线的横担端侧，其主要目的是增强防绕击的性能。

3 输电线路的绝缘配合设计

上文对绝缘配合设计的原则和流程进行了介绍，绝缘配合设计最主要参照的是周围的环境因素，也可以说环境因素是影响绝缘配合设计的最主要的因素。本文主要从三个方面对绝缘配合设计的内容进行分析和研究，即绝缘配合中电气间隙的选择、绝缘配合中爬电距离的设置以及固体绝缘结构的设计。这三个方面中，绝缘配合中的电气间隙的选择是保证不放电的最小的间隙，其它的间隙值都要比它大；绝缘配合中的爬电距离的设置是防止绝缘材料表面发生爬电的最小的距离；而绝缘材料的设计要保证有足够的绝缘性能，保证材料的穿透距离，防止击穿。

（1）绝缘配合中的电气间隙的选择。最小不放电的电气间隙主要是保证电气间隙在两种情况下不被击穿，情况一是输电线路中存在过电压的情况，因为当过电压产生的瞬间，电气间隙两端的电压值会突然增大，此时如果电气间隙两端的距离没有足够大的话，很容易被电流击穿；情况二是当输电线路的负载处于峰值时，此时输电线路中的电压也处于最高水平，此时电气间隙如果距离不够大的话，同样很容易被击穿。GB/T 16935.1-1997中给出了不同输电线路绝缘配合时电气间隙的推荐值，但是在实际选取时还应该考虑其它方面的因素：比如输电线路附近电场的形式，是属于均匀的还是不均匀的；当地的地理环境，其中海拔高度是一个重要的影响因素，对于处于较高海拔的输电线路，比如2000米以上的距离则应考虑修正系数。

（2）绝缘配合中的爬电距离的设置。当输电线路在工作电压时，设置的爬电距离应保证在存在一定的污染物时不会产生击穿的现象。爬电距离的尺寸以输电线路长期的工作电压的有效值为准，因为对于瞬态的过电压现象对爬电距离没有影响，所以可以不予考虑。GB/T 16935.1-1997中同样给出了爬电距离的推荐值，但是同样在实际选取时需要考虑其它方面的因素：首要影响的因素就是周围环境的污染，环境的污染等级对爬电距离具有直接的影响；其次是绝缘材料的结构设置等。

（3）绝缘配合中固体绝缘的结构的设计。绝缘设计不仅包括基本绝缘还应该包括附加的绝缘和加强绝缘。在固体绝缘使用期间主要受两种因素的影响，一是输电线路本身会产生热量，会对绝缘的寿命造成不利影响，二是环境因素的影响。

4 总结

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。本文所做研究对输电线路绝缘配合设计方法的研究具有重要的知道意义。

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吴厚宽（1964—）,江苏南通人，大专，海安供电公司电气工程设计主管。