绝缘子片数选择

1、 绝 缘 子 的 选 择 随着我国输电线路的不断发展，输电网络的不断完善以及对特 高压输电工程的深入研究，未来我国的输电线路行业无论在技术还 是在应用方面都会有突飞猛进的发展，作为线路不可或缺的一部 分绝缘子的选择，将会是影响线路是否能够正常运行的的关键 所在。 下面就从绝缘子的概念、选择绝缘子时的要求、如何选择绝缘子 串和绝缘子片数来论述一下绝缘子的选择。 一、什么是绝缘子一、什么是绝缘子 绝缘子俗称瓷瓶，它是用来支持导线的绝缘体。绝缘子可以保 证导线和横担、杆塔有足够的绝缘。它在运行中应能承受导线垂直 方向的荷重和水平方向的拉力。它还经受着日晒、雨淋、气候变化 及化学物质的腐蚀。因此， 绝

2、缘子既要有良好的电气性能， 又要 有足够的机械强度。绝缘子的好坏对线路的安全运行是十分重要的。 绝缘子按结构可分为支持绝缘子、悬式绝缘子、防污型绝缘 子和套管绝缘子。架空线路中所用绝缘子， 常用的有针式绝缘 子、蝶式绝缘子、悬式绝缘子、瓷横担、棒式绝缘子和拉紧绝缘 子等。 二、选用绝缘子应满足哪些要求二、选用绝缘子应满足哪些要求 n (1)要有良好的绝缘性能，使其在干燥和阴雨的情况下，都能承 受标准规定的耐压； n (2)绝缘子不但承受导线的垂直荷重和水平荷重，还要承受导线 所受的风压和覆冰等外加荷载，因此要求绝缘子必须有足够的机 械强度； n (3)架空线路处于野外，受环境温度影响较大，要求

3、绝缘子能耐 受较大的温度变化而不破裂； n (4)绝缘子长期承受高电压和机械力的作用，要求其绝缘性能的 老化速度要比较慢，有较长的使用寿命； n (5)空气中的腐蚀气体会使绝缘子绝缘性能下降，要求绝缘子应 有足够的防污秽和抵御化学气体侵蚀的能力。 三、绝缘子串的选择三、绝缘子串的选择 绝缘子机械强度的安全系数应符合（表一）的规定。双联及多 联绝缘子串应验算断一联后的机械强度，其荷载及安全系数按断 联情况考虑。 n 表一 情况 最大使用荷载常年荷载 验算 断线 断联 安全系数 4.0 1.5 1.8 1.5 盘型绝缘子棒型绝缘子 2.7 3.0 n 绝缘子机械强度的安全系数K1应按下式计算 n

4、K1=TR/T n 式中：TR 绝缘子额定机械破坏负荷（kN）； n T分别取绝缘子承受的最大使用荷载、断线荷载、断联 n 荷载、验算荷载或常年荷载（kN）。 n 注：常年荷载是指年平均气温条件下绝缘子所承受的荷载。验算荷载是验算条件下绝 缘子所承受的荷载。断线的气象条件是无风、有冰、-5，断联的气象条件是无风、 无冰、-5。 n 1 1、悬垂绝缘子串选择、悬垂绝缘子串选择 n 、在正常运行电压下，绝缘子应该有足够的机电破坏强度，也 就是说应该按线路的运行电压、绝缘子的机械强度以及拟承受的 外荷载，并考虑一定的安全系数来选择绝缘子型式。 n 、在正常运行电压作用下，绝缘子应该具有足够的电气强度

5、。 因为在正常工频电压作用下，特别是在绝缘子表面基有一定的污 秽时，有可能沿绝缘子串表面发生闪络，为了防止这类故障所需 要的电气绝缘强度，通常以绝缘子串的爬电距离来表示，根据所 要求的爬电距离，并根据所选绝缘子单片的爬电距离数值即可确 定所需绝缘子片数。 n 、绝缘子串还应能耐受内过电压的作用，即绝缘子片数的选择 尚应满足操作过电压要求。 n 、一般不按外过电压（雷电过电压）的要求来选择绝缘子串的 强度，而是根据已选定的绝缘子水平来估计线路的耐雷水平。仅 在个别高塔、大跨越，需要提高耐雷水平的情况下或个别高接地 电阻杆塔上，才适当考虑耐受雷电过电压的需要，酌量增加绝缘 子片数。 n 2 2、耐

6、张绝缘子串的选择、耐张绝缘子串的选择 n 耐张绝缘子串，由于其承受的机械应力比悬垂绝缘子串大， 出现零值绝缘子的概率比悬垂绝缘子串高且检修困难，因此，其 电气强度应略高于悬垂绝缘子串。 n 、当耐张绝缘子串所用的绝缘子型式和悬垂绝缘子串的绝缘子 型式相同时，根据66kV及其以下架空输电线路设计规范和 110-750kV架空输电线路设计规范，对于35350kV线路，耐 张绝缘子串片数应比悬垂串多一片，500kV线路应多两片。 n 、当耐张绝缘子串所用的绝缘子型式和悬垂绝缘子串的型式不 同时，其整体的机电性能应不低于中对耐张绝缘子串的要求。 n 3 3、绝缘子串的可靠度、绝缘子串的可靠度 n 绝缘

7、子串一般由多片绝缘子串联组装而成，只有每只绝缘子 都能可靠运行，整串绝缘子才能可靠运行，只要其中一片断掉， 整串绝缘子就会产生故障。因此，整串绝缘子的可靠性与串中每 片绝缘子的可靠性有关。根据可靠性理论，并假定单片绝缘子的 可靠度均相等且为Ri,则片绝缘子相互串联后，整串绝缘子的 可靠度（Ri）为 n RiRi （3-1） 若采用双联绝缘子串（即两个单串并联），令每串绝缘子的可 靠度为，并假定当一串绝缘子断裂（失效）后，另一串绝缘 子仍能继续工作，则其可靠度（）为 （3-2） 式中：一串绝缘子的可靠度，按式（3-1）计算。 在超高压送电线路上，特别对耐张绝缘子串，设计者有时需要 考虑三联、四联

8、乃至更多联绝缘子串组合的方案进行比较，此时， 其可靠度可按如下公式进行计算。 设有n串绝缘子并联组成n联绝缘子串，若允许其中有r串绝缘子 断裂，则可按下式将前r+1项加起来计算n联绝缘子串的可靠度 （Rn）。 Rn=R1n+nR1n-1R1+n(n-1)R1n-2R12/2+n!R1n-rR1r/r!(n-r)! （3-3） 式中 R1-串绝缘子的可靠度，可按式（3-1）计算； R1-串绝缘子的失效（断裂）概率，R1=（1-R1）。 对于跨度比较大的档距和重要的跨越物（铁路、高速公路等）， 在单联绝缘子的机械满足的情况下，为了其线路提高安全性建议 使用双联或多联绝缘子串。 n 四、绝缘子片数的

9、选择四、绝缘子片数的选择 n 在工频电压作用下，选择绝缘子片数的方法一般有两种： 按各类污秽条件下的绝缘子串的成串污闪电压来选择；按各类 污秽条件下绝缘子串的爬电距离（）来选择。这两种方法的基 本出发点都是以一定的线路允许的污闪事故率为基础，都需要首 先确定线路所处地区的污秽等级。污秽等级确定见手册（P81）。 n 1 1、按泄露比距要求选择绝缘子型式与片数、按泄露比距要求选择绝缘子型式与片数 n 据110750kV架空输电线路设计规范推荐采用的一种方法， 其公式为: n nUm/Le=Um/(Ke*Lg) n 式中 n-每串绝缘子所需要的片数； n Um-系统的最高电压，kV ； n 不同污

10、秽条件下所需要的爬电距离，其值按手册（P81） n 表2-6-5中选取。 n Le单片绝缘子有效爬电距离； n Lg单片绝缘子几何爬电距离； n Ke绝缘子爬电距离的有效系数，以XP-70、XP-160为基础，其 n Ke取值为1。 n 由于这种选择方法是以实际线路运行经验及事故率为依据的， 零值绝缘子的影响已包含在内，所以不需要考虑可能出现的零值 绝缘子而再增加片数。 n 2 2、按绝缘子串的污闪电压选择绝缘子片数、按绝缘子串的污闪电压选择绝缘子片数 n 测试单片绝缘子的污闪电压（U50%），标准偏差系数取%=8%， n 耐压值(UR)取为系统的最高运行相电压。 n 可用 UR=U50%(1

11、-4%)=0.68U50%选取。计算中，对于高压线路不 同于-A、C6-A的绝缘子，还要引入校正系数Ke,Ke一般取 1.1-1.2。 n 绝缘子串中绝缘子片数的选择除应符合工频电压的泄露距离 要求外，尚应符合操作过电压要求，其选择方法如下： n 、电压较低的线路，当绝缘子串缺乏合适的操作冲击闪络电压 时，可用工频湿闪络电压数据作为选择依据。 n 此时，绝缘子串的工频50%湿闪络电压峰值UNh应满足下式要 求： n UNh= KK0Upm kV n K-湿闪络电压综合校正系数，海拔1000及米以下取1.1； n Upm-线路的最高运行相电压有效值，kV ; 2 n K0-操作过电压倍数，35k

12、V及其以下低电阻接地系统K0取3.2， n 66kV及其以下K0取4.0，110kV和220kV K0取3.0， n 330kV K0取2.2，500kV K0取2.0。 n 、按绝缘子串操作冲击闪络电压数据选择绝缘子片数 n 对绝缘子串的干、湿闪络电压均分别按下式： n Usub= K0Upm/(1-n%)Kd n Usua= KhUpm/(1-n%)Kd n 式中 Usub-绝缘子的操作冲击50%湿闪络电压（峰值），kV； n Usua-绝缘子的操作冲击50%干闪络电压（峰值），kV； n Kd-空气密度校正系数，按手册（P72表2-6-2）选取； n %-标偏系数；n-标偏系数的倍数；

13、2 2 n 1/(1-n%) 表示操作冲击50%闪络电压和耐受电压间的裕度， n 220kV及以下的线路取1.17，3300kV及以下上的线路 n 取1.25。 n 按照上面计算出来的Usub、Usua后分别查相应的绝缘子串湿、 干闪络电压曲线可得出所需要的绝缘子片数。 n 、对于零值绝缘子，考虑到规程规定，建议选出绝缘子后，尚 应再增加1-2片绝缘子以补偿出现零值绝缘子的影响。 n 3 3、雷电过电压作用下绝缘子片数选择、雷电过电压作用下绝缘子片数选择 n 一般不按雷电过电压的要求来选择绝缘子串的绝缘强度。但 应根据已选定的绝缘子水平来检验线路的耐雷水平，并应符合相 应的规程规定。如果在某些情况下雷击跳闸率太高，可根据具体 情况酌量增加绝缘子片数。 对装有地线的杆塔，全高大于40米后，每增加10米增加一片绝 缘子；全高超过100米后，绝缘子数量应结合运行经验，通过雷 电过电压的计算来确定。 对无地线的大跨越档，应比规程规定增加1片绝缘子。 4 4、特殊情况、特殊情况 高海拔地区悬垂串的选择 nH=ne0.1215m1