输电线路绝缘配合设计方法

摘要：输电线路的绝缘性能直接影响区域供电水平，且与输电线路与设备的故障发生率存在密切联系。输电线路绝缘配合设计是重要环节，也是影响输电线路运行稳定性的关键因素，设计人员应提高对绝缘配合设计方法的重视程度。主要总结了输电线路绝缘设计的基本原则与常用方法，明确了绝缘配合设计流程与设计要点，旨在提升绝缘配合设计的科学性、可靠性，进而提升输电线路与输电设备的防雷水平，降低线路跳闸等故障的发生概率，为电力行业的长远可持续发展奠定良好基础。

关键词：输电线路绝缘配合设计方法防雷水平

中图分类号：TM62

MethodsfortheInsulationCoordinationDesignofTransmissionLines

TUKaile

NanruiElectricPowerDesignCo.，Ltd.，Nanjing，JiangsuProvince，211100China

Abstract：Theinsulationperformanceoftransmissionlinesdirectlyaffectstheregionalpowersupplylevelandiscloselyrelatedtotheoccurrencerateoffaultsintransmissionlinesandequipment.Theinsulationcoordinationdesignoftransmissionlinesisanimportantlinkandakeyfactoraffectingthestabilityof ;transmissionlineoperation，sodesignersshouldincreasetheirattentiontothemethodofinsulationcoordinationdesign.Thisarticlemainlysummarizesthebasicprinciplesandcommonmethodsoftheinsulationcoordinationdesignoftransmissionlines，andclarifiesitsprocessandkeypoints，aimingtoimproveitsscientificityandreliablility，therebyenhancingthelightningprotectionleveloftransmissionlinesandequipment，reducingtheprobabilityoflinetrippingandotherfaults，andlayingagoodfoundationforthelong-termsustainabledevelopmentofthepowerindustry.

KeyWords：Transmissionline;Insulationcoordination;Designmethod;Lightningprotectionlevel

输电线路绝缘配合过程中，能立足多个层面综合评估输电线路的防雷水平，还能了解防雷设备的日常运行情况与产生的所有相关费用，且可以估算设备绝缘损坏带来的经济损失。因此，设计人员应加大输电线路绝缘配合设计方法研究力度，明确各类方法的应用要点，结合输电线路工程设计要求与区域供电需求合理选择设计方法，以获得理想的输电线路绝缘配合效果。

1输电线路绝缘配合设计的基本原则

输电线路的日常运行中，绝缘配合设计直接影响输电线路的防雷性能，立足设计原则层面，相关部门及设计人员应严格按照规定要求进行设计，需保证与常规线路相比，输电线路耐雷能力相对较高，以增强输电线路绝缘配合设计的可靠性。从深入设计层面出发，受到雷击影响，输电线路发生设备跳闸的概率较高，因此，导致频繁发生电力事故的主要原因之一为输电线路跳闸。因此，设计人员在进行输电线路绝缘配合设计的过程中，应重点分析与控制线路跳闸次数，进而强化输电线路实际运行的安全性与稳定性。

相关部门进行输电线路绝缘配合设计时，对于不同输电线路的防雷性能水平有明确规定，尤其在中原地区，当输电线路电压达到220kV时，要求对应的防雷性能水平不超出110～76kA。同时，应加强输电线路跳闸控制，目的是降低电力事故的发生概率，确保发生频率能维持在0.25次/（km·a），而最佳频次则为0.315次/（km·a）；针对电压为110kV的输电线路，对应的防雷性能水平应处于41～63kA范围内，而进行跳闸事故控制的过程中，通常需维持在0.83次/（km·a），而最佳频率为0.525次/（km·a）。基于以上分析与总结，可明确输电线路绝缘配合设计原则，能为设计人员的实际工作提供参考标准，要求设计人员重点考虑输电线路的防污性能，减少外界环境带来的干扰与侵蚀，进而延长输电设备使用寿命与满足区域用电需求。

2输电线路上常用的绝缘子类型与性能分析

针对现阶段输电线路中的常用绝缘子类型，主要包含钢化玻璃绝缘子、瓷质绝缘子与棒型复合绝缘子3种。以上3种绝缘子在基本性能、主体结构、安装方式与工程造价等多个方面存在差异。

2.1钢化玻璃绝缘子基本性能

钢化玻璃绝缘子在输电线路的绝缘配合设计中较为常用，这种类型的绝缘子拥有良好的机械和电气性能，相对而言，它具有很强的抗振动疲劳性、抗拉强度和抗电弧冲击性。钢化玻璃4pzFWJXLS3lJPHLyRurKDbM9uU8pK1294899xvy4bAg=绝缘子的优势中还有零值自爆，同时适用范围广泛。但钢化玻璃绝缘子也有缺点，如钟罩型钢化玻璃绝缘子的自洁性较差，一定程度上限制了绝缘子的使用范围。

2.2瓷质绝缘子基本性能

瓷质绝缘子在输电线路绝缘配合设计中的利用率较高，主要因为此种绝缘子的价格较低、绝缘性能良好，且瓷质绝缘子的结构简单，可进行现场组装。虽然瓷质绝缘子在传统的输电线路绝缘配合设计中得到广泛应用，但因瓷质绝缘子易老化等问题，增加了闪络事故的发生概率，如果得不到及时发现与维修，则容易引发较大的恶性事故，如导线脱落或绝缘子断串等，因此，电力行业中逐渐取消了瓷质绝缘子的应用。

2.3棒型复合绝缘子基本性能

棒型复合绝缘子的整体质量相对较高，主要依靠金属端部附件的支持维持高效运行，且在截面尺寸方面占据一定优势，附件与芯棒间有较高的连接质量。同时，棒型复合绝缘子可保护芯棒，能够提供相应的爬电距离，对绝缘子的抗气温变化、憎水性等方面有严格要求，需保证具备良好的抗撕裂强度。其缺点包括机械强度降低、伞裙老化、疏水性降低、运行后出现不明原因的闪络、结冰和积雪，这些都会影响复合绝缘子的安全运行。在风沙大、紫外线辐射强、干旱少雨的气候恶劣地区应慎重考虑。

3输电线路绝缘设计的常用方法

3.1日常经验法

通常情况下，日常经验法在输电线路绝缘设计中的利用率较高，设计人员应积极参考现阶段的输变电工程绝缘子爬电比距，主要用于判断线路的外绝缘水平。采用日常经验法进行绝缘设计，能提高输电线路绝缘设计利用率，通过借鉴已完成的高压直流输电工程建设经验，能有效提高输电线路绝缘设计质量。但此种方式存在一定不足，即要求两项输电工程拥有相似的基础条件与设计要求，进而保证设计方法的适用性。此外，设计人员需重点考虑已完成建设输电工程中绝缘子爬电比距的合理性与匹配性，并通过利用已建成输电工程检验设计成果。

3.2污耐压法

在设计输电线路的绝缘配合时，设计者可以选择污染耐受电压法，具体是指在设计前使用绝缘体测量不同污染条件下的污染耐受电压。基于所获得的数据信息，确定绝缘子串的污染耐受电压。设计人员应确保污染耐受电压高于输电线路的最大工作电压。污染耐压法的优点是精度相对较高，但也存在一定的缺点，即需要进行大规模的绝缘子污染试验。设计人员应在试验前施加恒定电压，以明确避免人工污染和自然污染之间的过度偏差，即确保人工污染中灰尘的分布与灰尘密度一致。此外，污耐压法对应的输电线路绝缘子串长合理性更强，需要逐渐加强推广与扩展应用范围。

4输电线路绝缘配合设计要点分析

4.1合理选择参数创建半波输电线路参数模型

在输电线路比电磁波波长短的情况下，可以让输电线路的电压维持在相同变化状态，能利用集中模型描述以上状态；若输电线路长度与电磁波长度相差无几，则容易引发输电线路电压的剧烈波动，因此，无法利用集中参数进行描述，集中模型在此种条件下不适用，此时适用分布参数模型。针对半波输电线路参数模型的设计来说，假设半波输电线路的沿线参数均相等，则需利用均匀传输线完成模拟，本次设计中假设已知线路终端电流与电压，可得距离末端I处的电压、电流方程为：

以上公式中，U2和I2指传输线末端的电压与电流，其中I2流出末端为正，结合对以上电流方式的分析，能够建立相应的二端口网络的网络方程，基于电路二端口理论，可得到最终的半波输电线路参数模型。

4.2重点分析与掌握半波长输电线路的稳态特性

在创建半波输电线路参数模型的基础上，分析半波长输电线路的稳态特性，分别计算180、360、750MW三种线路输送功率，得到的结果为：针对750MW的线路输送功率，未出现较大的线路沿线电压变化；而对于180、360MW的线路输送功率，电压发生明显变化，特点为中高、端低。以此为基础进行绝缘配置，在电压变化不大的情况下，应利用统一形式的绝缘配置形式，当电压变化呈中高、端低特点时，若依然采用高性能配置，则容易增加成本、浪费资源，因此，要求设计人员重点考察实际参数，将考察结果作为绝缘配置的依据。

4.3输电线路绝缘配合设计流程

4.3.1合理选择计算参数

针对输电线路的绝缘配合实际，计算参数确认是重要环节，也是关键影响要素，如果缺少计算参数，则容易造成绝缘配合设计不合理等问题，还容易出现绝缘配合设计形式化，很难充分发挥绝缘配合设计的实际效用。因此，应提高对计算参数的重视程度，设计人员需依托于对应的系统查找，并进行功能分析，明确具备实际环境属性与物理属性的参数作为计算参数。

4.3.2科学进行路段划分

设计人员进行输电线路绝缘配合设计的过程中，离不开与实际情况的结合，因为多数输电线路的参数均存在不同程度的差异，所以，无法采用相同的绝缘配置完成设计，要求设计人员进行路段划分。设计人员应明确路段划分的要点，即依据参数值范围进行划分，可以得到多路段绝缘配合设计方案，同时，严禁进行过多路段的划分，容易降低方案使用频率，设计人员可采用同一区域路段划分、多区域路段划分的方法。

4.3.3明确基本的防雷、防污要求

目前影响输电线路稳定运行的主要因素包括自然雷电。因此，在实施绝缘配置工作的过程中，设计者应更加关注防雷性能。输电线路一般包括高压输电线路和低压输电线路。设计人员可以在低压条件下进行绝缘配合设计，确定相应的绝缘水平，然后在此基础上对高压线路进行绝缘协调设计，主要是通过提高线路的绝缘水平。同时，注意分析防污染要求，减少自然环境的污染，减少输电线路绝缘子与自然环境直接接触的机会，确保线路运行环境的清洁，有助于达到良好的防污染效果。

4.4 输电线路绝缘配合设计方法的具体应用

4.4.1绝缘配合电气间隙选择环节设计要点

在现代发展环境下，各行业用电需求和民生发展需求不断增加。因此，在输电线路的实际运行中很容易产生过电压问题。由于在电压输出过程中，电间隙两侧的电压会瞬间增加，当电间隙之间的距离不合理时，电源故障电流击穿的概率很容易增加。同时，如果输电线路的电压明显超过规定的最大值，将导致电气间隙难以满足实际要求，并容易增加电流击穿的概率。因此，设计人员在进行输电线路绝缘配合设计工作时，应重点考虑具体参数，合理选择绝缘配合电气间隙，严禁出现设计形式化这种情况

4.4.2绝缘配合爬电距离设置环节设计要点

无论是高压输电线路还是低压输电线路，多数输电线路处于室外环境中，均容易受到运行环境影响，导致线路上有大量的污染物累积，很难保证线路运行的安全性，无法实现高质量绝缘配合设计。因此，应结合实际情况采取有效措施预防环境污染，设计人员需科学设计绝缘配合的爬电距离，因为电路运行中突然超出的高压不会对线路造成严重不良影响，所以，在爬电距离设置中无须考虑此类情况。

4.4.3绝缘配合中固体绝缘结构设计要点

对于输电线路的绝缘配合设计，通常有3种类型的绝缘设计结构，即基本绝缘、附加绝缘和加强绝缘。通过以上3种设计形式获得的绝缘效果可能有所不同，但它们都是固体绝缘设计类型。然而，固体绝缘有一定的缺点，具体来说，它会占用一定的空间。如果存在设计不合理等问题，也很容易导致相邻绝缘结构之间的冲突，增加绝缘设计操作失败的概率，如短路或电路发热过高，设计人员应加强固体绝缘结构的设计，关注运行环境和输电线路本身的特点，严禁未经设计直接安装。同时，在设计安装方案的过程中，应合理使用固体隔热结构，以保证绝缘配合设计质量。

5结语

输电线路的绝缘配合是为了提升输电设备的防雷水平，通过科学合理的绝缘配合设计，有助于提高输电线路的跳闸风险防范能力。因此，设计人员需重点研究输电线路的运行特点，明确引发线路跳闸的具体原因，合理选择设计方法与制定设计方案，构建健全的输电线路绝缘配合设计体系，以充分发挥绝缘系统的实际效用，强化对输电线路的有效保护，创造更多经济效益与社会效益。

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