500kV输电线路绝缘设计分析

陈凯

摘要：当前电力企业为增加输电距离，满足广大客户供电需求，专门采取了500kV输电线路进行高压输电，同时也实现了对输电线路的稳定化优化，提出合理设计方案。本文中就将主要阐述500kV输电线路的绝缘设计原则，分析绝缘设计思路，并具体介绍其绝缘设计的各个技术步骤，旨在为电力工程的研究提供有效的参考。

关键词：绝缘设计;500kV;输电线路;设计原则

一、绝缘设计概论

500kV输电线路绝缘设计要保证做到科学合理，深度研究线路防雷水平优化，这对线路运行增稳很有帮助。就从设计原则看来，输电线路的耐雷能力一般是大于常规线路的，不过考虑到500kV输电线路相对特殊，设计方案内容相对复杂，所以需要对线路设备进行特别处理，例如解决跳闸问题，分析线路频繁出现事故的主要原因。在绝缘设计中还涉及绝缘配合内容，它表示结合电力设备的使用环节与周围环境来选择设备，明确电气绝缘特性，基于设备设计期望寿命来承受作用，优化电压强度，实现绝缘有机配合过程。一般来说，绝缘配合与电压关系密切，所需要考虑的技术内容相当丰富，比如说帮助设备产生持续电压等等。

绝缘设计主要利用绝缘体来有效强化电路防雷特性，良好的绝缘设计是能够降低输电线路安全防护成本的，且也能在一定程度上增加输电线路的稳定运行能力。就从输电企业层面看来，通过良好的设计方案可保护输电设备，为企业经济效益提升创造更多可能性。与此同时，在保护庞大规模输电线路过程中，也要分析其复杂工业生产环境以及设计参数差异性，利用合理绝缘设计降低其线路设计可能存在的诸多负面影响。

二、500kV输电线路绝缘设计的基本原则分析

500kV输电线路绝缘设计要保证做到科学合理，深度研究线路防雷水平优化，这对线路运行增稳很有帮助。就从设计原则看来，输电线路的耐雷能力一般是大于常规线路的，不过考虑到500kV输电线路相对特殊，设计方案内容相对复杂，所以需要对线路设备进行特别处理，例如解决跳闸问题，分析线路频繁出现事故的主要原因。大体来讲，500kV输电线路绝缘设计的基本原则应该包含以下两点：

首先是分析500kV输电线路在平原地区的设计原则。平原地区地域相对广阔，但周围树木高度偏高，所以受到雷击几率也相对较高，因此提高平原地区的绝缘耐力水平就成为关键。通常情况下，500kV输电线路的防雷要求较高，防雷水平要控制在220～75kA范围内，跳闸概率也要控制在0.35次/km.a。考虑到平原地区雷电发生频率相对较高，其破坏性是相当之大的，必须在平原地区加大对跳闸概率的有效控制。

其次是分析500kV输电线路在中平原地区的设计原则。中平原地区不同于平原地区，其周围山脉相对较多，由于地势关系树木高度较高，在一定程度上可有效起到避雷防雷效果，所以说在这种环境背景下500kV输电线路的绝缘设备绝缘水平是相对较低的。从数据层面来讲，500kV输电线路的防雷水平必须控制在110～66kA，跳闸概率要控制在0.92次/km.a。中平原地区的雷电发生频率是非常高的，但考虑到周边地势较高，避雷效果良好，所以对输电线路的破坏程度也有所降低。

结合两种地形分析了解到，500kV輸电线路在绝缘设计方面应该做到因地制宜，提出针对性原则，提出户外线路保护设计到位。同时考虑到外部环境影响较大，所以必须在设计过程中考虑其绝缘线路的抗干扰性与防污染性，如此可延长绝缘设备的整体使用寿命周期[1]。

三、500kV输电线路绝缘设计的基本思路提出

结合500kV输电线路绝缘设计的基本原则，需要提出其设计方案思路。当然，不同类型的500kV输电线路其在绝缘设计方案方面有所不同，下文简单介绍半波500kV输电线路的绝缘设计思路。

（一）半波500kV输电线路的绝缘设计基本思路

半波500kV输电线路中电磁波较长，该输电线路中的电压也会维持在一个相对平稳变化的状态中。可利用集中模型对输电线路状态进行有效描述，保证输电线路波长与电磁波长长度相等。在该过程中，输电线路电压就会出现剧烈波动问题，此时可能无法利用集中模型展开描述，这对半波500kV输电线路的绝缘设计是非常不利的，但可以采用分布模型展开描述。在分布模型分析过程中，需要假设半波输电线路中的各项参数内容，且保证参数相同，配合匀速传输模型描述可确保绝缘设计到位。在这里，要假设已获得线路终端电压与电流设置到位，同时对半波500kV输电线路的末端电压与电流进行设计分析，提出电压与电流方程如下：

在上述电压与电流方程中，需要对其末端电压进行分析，末端电压应该为正数，并证明电压未出现接地现象，提出电流方程，同时构建双端口网络方程，绘制严谨的末端电压网络等效图，如此可提高绝缘设计整体可识别性。上述方程中：为传输线末端电流、为传输线末端电压，为流出末端（正数），最终建成传输线二端口网络。此时要参考上述电流电压方程建立二端口网络方程，参考电路二端口理论，提高输电线路绝缘稳定性。

（二）半波500kV输电线路的绝缘设计稳定性

要对半波500kV输电线路的绝缘设计稳定性进行分析，主要对绝缘线路展开分点测试，主要测定阻抗内容与输电率。通常情况下，需要为半波500kV输电线路设置20个以上节点，它同时涉及20个以上的分段系统，测试长度控制在90～360mW范围内，并做好相应计算，需要对其正序、零序数据进行计算分析。举例来说，如果在360mW输送功率状态下，其半波500kV输电线路的沿线电压整体稳定性进行分析，了解其高低规则变化情况，整体看来变化幅度相对较大。

（三）半波500kV输电线路的绝缘设计配置

在半波500kV输电线路绝缘设计过程中，还需要对输电线路的绝缘配置进行分析，以确保线路优化稳定，实现对资源配置的全面统一。大体来讲，应该采用高性能绝缘配置，增加500kW线路投入成本，结合实际情况优化绝缘配置，保证绝缘效果测量到位[2]。

四、500kV输电线路绝缘设计的技术步骤要点

500kV输电线路绝缘设计的技术步骤要点包含了绝缘参数确定、线路划分以及线路划分，同时做好线路绝缘配合工作。

（一）绝缘参数的确定

在建立500kV输电线路绝缘设计体系过程中，需要对线路绝缘效果进行判断，提出具体判断依据，明确绝缘设计基础。就参数合理性分析过程中，应该判断其绝缘设计效果，有效降低线路的整体绝缘性与耐雷性，以此确定线路方向与规模，如此可确保线路设计遵循环境变化规律，达到线路设计最优化标准。

（二）输电线路的划分

要对半波500kV输电线路绝缘方案进行优化，做好多线路划分，了解方案数量过多可能影响绝缘设计效率这一问题。500kV绝缘设计线路的划分种类有二，第一是进行同区域输电线路的绝缘设计;第二是进行进行不同区域的输电线路绝缘设计，不同方案对提高输电线路的绝缘水平有一定帮助。

（三）输电线路的防雷防污设计

对输电线路的防雷防污设计必须到位，要确保输电线路稳定。在线路资源配置过程中，需要控制输电线路的整体耐力水平，将耐雷水平划分为高、中、低三级水平，保证线路耐雷设计合理。在方案设计过程中，需要采取循序渐进方式增加线路绝缘水平。在分析防污水平方面，则需要对线路绝缘所产生的影响情况进行分析，确保线路绝缘体与自然环境有效隔离，创造良好的线路运行环境，如此可避免线路被污染[3]。

（四）输电线路的绝缘配合

在对半波500kV输电线路的绝缘配合方面需要首先合理选择电气间隙。考虑到输电线路中电压增加较快，所以需要对电气间隙所产生的预期效应进行分析，例如了解其可能存在的电流击穿问题。而在线路绝缘配置方面，则需要对线路中的不同参数进行整体分析，了解设计过程中电气间隙设计合理性。

当然，也要做到科学设置爬电距离。因为500kV输电线路一般暴露在室外环境中，所处环境复杂，容易受到外界污染物严重影响，这些都能降低500kV输电线路绝缘水平与效果。这里需要分析超电压水平下输电线路的爬电距离，做到对爬电距离的科学设置，如此也能提高线路的绝缘效果，如此可降低污染物的影响率，确保输电线路运行安全。

再者就是要调整固体绝缘结构，需要结合普通绝缘、增强绝缘以及附带绝缘等等问题进行分析，了解绝缘方案所产生效果，结合实际情况选择绝缘设计方案。由于半波500kW输电线路绝缘结构中放热量相对偏高，非常容易出现短路问题。在实施固体绝缘设计过程中，必须分析线路自身运行环境，强化其绝缘技术操作步骤，然后再進行反复技术论证，保证固体绝缘安装到位[3]。

总结：

在对500kV输电线路构建技术体系中，需要对线路绝缘配置与设计内容进行分析，保证其设计方案安全稳定，探讨线路中可能存在的短路与跳闸问题。在分析500kW输电线路的绝缘优化过程中，要提高线路整体绝缘性，对输电线路的稳定基础进行有效分析，赋予其长距离传输条件，确保500kV输电线路输配电运行满足社会发展需求，提高社会经济发展水平。

参考文献

[1]李愿明. 500kV输电线路检修中红外诊断技术的运用[J]. 电子测试， 2019（20）：26-28.

[2]魏彤照. 500kV输电线路复合绝缘子断裂事故分析[J]. 门窗， 2019，164（08）：129-130.

[3]荆林国、荆仲毅、张韶晶、张韶颖. 500kV同塔双回输电线路绝缘子雷电冲击响应研究[J]. 电瓷避雷器， 2020，298（06）：204-209.

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