常用电压等级杆塔绝缘子串的片数
绝缘子片数电压等级直线杆耐张杆110 千伏7, 8. 220 千伏13,14. 500 千伏25,27.
1 绝缘子选型 1.1 绝缘子材质 我国主要生产的绝缘子主要有盘形瓷绝缘子、盘形玻璃绝缘子及复合绝缘子 1.2 各类绝缘子特性 绝缘子的性能比较 表1-1 不同类型线路绝缘子的性能比较 3 污区划分
3.1 沿线污秽调查 3.1.1 走廊沿线污源分布情况 本次对待建1000kV特高压中线工程线路走廊沿线进行了污染情况调查。湖北省境内绝大部分地区为自然污秽，包括生活污染、公路扬尘、农村施用农药、化肥以及烧山积肥的灰尘；工业污秽主要集中在宜城市板桥镇，分布有石灰厂、水泥厂、采石场等重点污源。河南省境内线路附近分布较多乡镇，主要的自然污秽来自居民区的生活污染和农田施用的化肥等，线路跨越铁路、高速公路、土路若干，加上风沙扬尘等也会对线路造成一定的污染；工业污源主要有采石场、石灰厂、水泥厂、铝铁厂、炼钢厂、火电厂等。山西省境内沿线分布储煤厂、炼焦厂、炼铁厂、火电厂、砖厂等，小型煤矿区和炼铁高炉更是星罗棋布，大气污染十分严重。另外1000kV特高压中线工程线路平行或跨越的500kV线路有：斗樊线、双玉Ⅰ、Ⅱ回、樊白Ⅰ、Ⅱ回、姚白线、白郑线、牡嵩线、沁获线、榆临线；跨越铁路七条、已建成高速公路六条、国道和省道若干。 (1) 化工污秽 该线路走廊附近的化工污源主要集中在河南省和山西省，主要有沁阳市碳素有限公司(1500万kg/a)、孟县化肥厂(6000万kg/a)、偃师市山化县化工厂、南阳石蜡精细化工厂(12000万kg/a)、南阳市金马石化有限公司(600万kg/a)、长治化工有限公司、钟祥市华毅化工有限公司(18000万kg/a)等。另外晋城市规划中的野川、马村化工园区，工厂十分集中，规模现在大约为30000万kg/a，随着发展，其规模将进一步扩大。 (2) 冶金污秽 冶金污秽主要包括铝厂、炼铁厂、炼钢厂等。根据调研情况，主要
电力系统的电压等级与规定 1、用电设备的额定电压 要满足用电设备对供电电压的要求，电力网应有自己的额定电压，并且规定电力网的额定电压和用电设备的额定电压相一致。为了使用电设备实际承受的电压尽可能接近它们的额定电压值，应取线路的平均电压等于用电设备的额定电压。 由于用电设备一般允许其实际工作电压偏移额定电压±5%，而电力线路从首端至末端电压损耗一般为10%，故通常让线路首端的电压比额定电压高5%，而让末端电压比额定电压低5%。这样无论用电设备接在哪一点，承受的电压都不超过额定电压值的±5% 2、发电机的额定电压 发电机通常运行在比网络额定电压高5%的状态下，所以发电机的额定电压规定比网络额定电压高5%。具体数值见表4.1-1的第二列。 表4.1-1 我国电力系统的额定电压 网络额定电压发电机额定电压 变压器额定电压 一次绕组二次绕组 3 6 103.15 6.3 10.5 3及3.15 6及6.3 10及10.5 3.15及3.3 6.3及6.6 10.5及11 13.8 15.75 18 20 13.8 15.75 18 20 35 110 220 330 500 35 110 220 330 500 38.5 121 242 363 550 3、变压器的额定电压 根据功率的流向，规定接收功率的一侧为一次绕组，输出功率的一侧为二次绕组。对于双绕组升压变压器，低压绕组为一次绕组，高压绕组为二次绕组；对于双绕组降压变压器，高压绕组为一次绕组，低压绕组为二次绕组。 ①变压器一次绕组相当于用电设备，故其额定电压等于网络的额定电压，但当直接与发电机连接时，就等于发电机的额定电压。 ②变压器二次绕组相当于供电设备，再考虑到变压器内部的电压损耗，故当变压器的短
输电线路绝缘子及其连接金具计算 河北兴源工程建设监理有限公司许荣生 最大使用应力=计算拉断力×新线系数×40%÷导线截面积 年平均使用应力=计算拉断力×新线系数×年平均系数÷导线截面积 实际使用应力=计算拉断力×新线系数÷安全系数÷导线截面积 一、已知条件见下图 该图为JL/G1A-240/30导线35kV输电线路的双联耐复合绝缘子串组装图。根据GB/T 1170-2008国家标准《圆线同心绞架空导线》，JL/G1A-240/30的额定拉断力为75.19kN,由于线路导线上有接续管、耐张管、补修管，而使得导线的计算拉断力降低，故设计使用的导线保证计算拉断力为其实际额定拉断力95%；根据2009年5月编制的“河北省南部电力系统污秽区分布图”该线路处于Ⅳ级污秽区，其线路标称电压爬电比距为3.2~3.8cm/kV。试选择该线路的绝缘子及其连接金具，满足设计规范要求的机械强度及电气强度。 二、计算依据 1.《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB50061-2010； 2. 《圆线同心绞架空导线》GB/T 1170-2008； 3.《110kV~750 kV架空输电线路设计规范》GB 50545-2010。
三、计算 1．导线最大使用张力 根据《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB50061-2010的第5.2.3“导线或地线的最大使用张力不应大于绞线瞬时破坏张力的40%”的要求，JL/G1A-240/30的导线最大使用张力为 75.19kN×95%×40%=28.572kN。 2．绝缘子及连接金具的机械强度 根据《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB50061-2010的第5.36.1 ”。 “绝缘子和金具的机械强度应按下式验算：kF
1000kV特高压交流输电线路绝缘子片数选择 纪新元 [摘要] 根据近几年科研试验成果，文中列出了各型绝缘子的运行性能比较及其污耐压试验数据及曲线，综合归纳了按污秽条件选择绝缘子片数的方法，并在此基础上，对当前1000kV线路绝缘配置进行了说明。 [关键词]1000kV特高压输电线路污秽试验绝缘子片数选择 1 引言 1000kV交流特高压输电线路是当前国际上交流最高电压级的输电线路。早在1985年，前苏联就建成一条1150kV单回路输电线路，总长达1900km，其中约900km按1150kV电压运行，至1991年由于前苏联解体和经济衰退，导致该段线路降压至500kV运行。日本于1988年开始建设1000kV线路。共建成两段全长238km的1000kV双回路特高压线路，建成后降压为500kV运行。其它如美国、意大利和加拿大均建有该电压级的试验线路。 我国从2005年着手研究。并于2007年开始建设1000kV晋东南—南阳—荆州单回路特高压输电线路，全长约654km。现正设计1000淮南—上海双回路特高压输电线路，全长约640km。 1000kV交流特高压单、双回输电线路的建设，塔头绝缘设计是关键技术之一，而绝缘子片数选择则是塔头绝缘设计中的重要环节，为此，我国科研及设计单位进行了大量的调查研究及科学试验，取得了一定的成果，为我国特高压线路的设计提供了有力的科学依据。 本文综合了近几年来我国科研、制造及设计单位的研究成果，对1000kV线路绝缘片数的选择进行了论述，供广大读者参考。 2 绝缘子型式选择 目前我国输电线路大量使用的绝缘子主要有盘型悬式瓷绝缘子、盘型悬式玻璃绝缘子及复合绝缘子三大类。现将其运行情况及污闪性能简介如下。 2.1 我国绝缘子运行情况浅述 2.1.1 盘型悬式瓷绝缘子
国内电网电压等级划分 局民用电是220V，工业用电是380V，为什么同样是变电站出来的电，到了用户端就不同呢？高压与低压有什么不同呢？ 工业用电与居民用电 工业用电其实就是我们经常提到的三相交流电（由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差 120 °角的交流电路组成的电力系统），而民用电采用的是单相220V对居民供电。 三相交流电可以使电机转动，当三相交流电流通入三相定子绕组后，在定子腔内便产生一个旋转磁场。转动前静止不动的转子导体在旋转磁场作用下，相当于转子导体相对地切割磁场的磁力线，从而在转子导体中产生了感应电流(电磁感应原理)。这些带感应电流的转子导体在磁场中便会发生运动，因此工业用电都是三相交流电。 民用电的火线与零线之间电压为220V ，工业用电则是各相线间电压380V ，相地之间电压220V。民用电其实就是三相之中的一相。电厂到居民变电站都是3相5线，变电站的作用之一就是把电分成很多个1相3线给居民使用。 高压与低压的分界线 根据GB/T 2900.50-2008中定义2.1规定，高[电]压通常指高于1000V（不含）的电压等级，低[电]压指用于配电的交流电力系统中1000V及以下的电压等级；国际上公认的高低压电器的分界线交流电压则是1000V（直流则为1500V）。 在工业上也有另外一种说法，电压为380V或以上的称之为高压电，因此我们习惯上所说的220V、380V都是低压，高于这个电压都是高压；再之前的电业规程中规定分界线为250V，虽然新的《电业安全工作规程》已经出台，但很多地方执行的还是以前的标准。 高压电器的通俗分类 1、所谓的高压、超高压、特高压并无本质区别（随着电压增高，绝缘要求、安全要求会有不同），只是人们的叫法不同而已，其分界线也是约定俗成，并无明确规定。 2、电网就是指整个供配电系统，包括发电厂，变电站，线路，用电侧。
K48 备案号：7771—2000 中华人民共和国电力行业标准 DL/T 487—2000 330kV及500kV交流架空送电线路 绝缘子串的分布电压 The distribution voltage along insulator string on A.C. overhead transmission line with rated voltage of 330kV and 500kV 2000-11-03 发布 2001-01-01实施 中华人民共和国国家经济贸易委员会发布 前言 本标准是由原电力工业部综科教［1998］28号文下达的任务。本标准为原标准DL ／T 487—1992《330kV及500kV交流架空送电线路绝缘子串的分布电压》的修订版，修订目的主要是考虑到原标准自1992年颁布以来，时间已长，我国电力建设发展十分迅速，原标准已不适应新的国情。 本标准在原标准DL／T 487—1992的基础上增加了500kV交流架空送电线路绝缘子片数为25片、26片、29片、30片的分布电压典型数据和典型曲线。同时，根据GB／T1.1—1993《标准化工作导则第1单元：标准的起草与表述规则第1部分：标准编写的基本规定》对原标准中的文字结构作了规范化的修改。本标准代替原标准DL／T 487—1992的全部。 本标准由电力行业绝缘子标准化技术委员会提出修订。 本标准由电力行业绝缘子标准化技术委员会归口。 本标准由武汉高压研究所负责起草。 本标准主要起草人：丁一正、张俊兰、陈雄一、罗真海。 本标准由武汉高压研究所负责解释。 目次 前言 1 范围
2 定义 3 单位 4 测量仪器 5 测量条件 6 判据 7 绝缘子串分布电压实测值的数据处理 8 330kV及500kV交流架空送电线路绝缘子串的分布电压典型数据 中华人民共和国电力行业标准 330kV及500kV交流架空送电线路 绝缘子串的分布电压 DL/T 487—2000 代替DL/T 487-1992 The distribution voltage along insulator string on A.C. overhead transmission line with rated voltage of 330kV and 500kV 1 范围 本标准规定了330kV及500kV交流架空送电线路绝缘子串上各片绝缘子在正常运行电压下承受到的分布电压参考值(有效值，不同)。 本标准适用于各地区、各种环境温度和海拔高度、各种塔型、各种型号的瓷质或钢化玻璃悬垂绝缘子边相单串，其与导线的连接金具为下垂式。中相和耐张绝缘子单、双串可参照执行。但绝缘子串的元件需全部属于同一型号和同一材质的绝缘子，其表面应干燥且无严重污秽。 本标准不适用于发生电晕放电时的绝缘子串，也不适用于由不同型号绝缘子组成的混合型绝缘子串。 2 定义 本标准采用下列定义。 2.1 分布电压(u i)* distribution voltage 绝缘子串在系统运行电压下，每一片绝缘子所承受到的电压值。 2.2 电压换算系数(a) coefficient of transferred voltage 被测绝缘子串上实际承受到的系统运行电压值与测量值之比。 2.3 最大分布电压(u max) maximum distribution voltage 绝缘子串承受电压最高的一片绝缘子上所承受到的电压值。 2.4 相别系数(k p) coefficient of difference between phases 中相与边相绝缘子串靠导线侧第一片绝缘子上最大分布电压值之比。 3 单位
电力系统的电压等级 额定电压：各用电设备、发电机、变压器都是按一定标准电压设计和制造的。当它们运行在标准电压下时，技术、经济性能指标都发挥得最好。此标准电压就称为~。 一、电力系统的额定电压等级 1、电力系统的额定电压等级（输电线路的额定线电压） 220，kV 3，kV 6，kV 10，kV 35，kV 60，kV 110，kV 220，kV 330，kV 500，kV 750，kV 1000一般来说：110kv 以下的电压等级以3倍为级差：10kv 35kv 110kv 110kv 以上的电压等级，则以两倍为级差：110kv 220kv 500kv 确定额定电压等级的考虑因素： 三相功率S 和线电压U 、线电流I 的关系是UI S 3=。 当输送功率一定时，输电电压越高，电流越小，导线等载流部分的截面积越小，投资越小；但电压越高，对绝缘的要求越高，杆塔、变压器、断路器等绝缘的投资也越大。所以，对应于一定的输送功率和输送距离应有一个最合理的线路电压。 但从设备制造的角度考虑，线路电压不能任意确定。规定的标准电压等级过多也不利于电力工业的发展。 2、发电机、变压器、用电设备的额定电压的确定 1）用电设备的额定电压=线路额定电压 允许其实际工作电压偏离额定电压% 5±2）线路的额定电压： 指线路的平均电压（Ua+Ub ）/2， 线路首末端电压损耗为10%；因为用电设备允许的电压波动是±5%，所以接在始端的设备，电压最高不会超过5%；接在末端的设备最低不会低于-5%； 3）发电机的额定电压 总在线路始端，比线路额定电压高5%；3kv 的线路发电机电压为3.15kv。
4）变压器的额定电压 一次侧：相当于用电设备 A、直接与发电机相连，额定电压与发电机一致。 B、直接与线路相连，额定电压与线路额定电压相同； 二次侧：相当于电源 A、二次侧位于线路始端，比线路额定电压高5%。计及自身5%的电压损耗，总共比线路额定电压高10%。 B、二次侧直接接用电设备（负荷）时，只需考虑自身5%的电压损耗。
电网公司悬式绝缘子选型及爬电比距配置导则 1 总则 本导则规定了选择悬式绝缘子形状和类型及爬电比距配置时所遵循的原则。 本导则适用于玻璃绝缘子、复合绝缘子和瓷绝缘子。 设计单位、基建单位和运行单位在35kV及以上线路选择绝缘子时必须严格执行本导则。运行线路调爬时可参照本导则选择绝缘子。 2 规性引用文件 《Selection and dimensioning of high-voltage insulators for polluted conditions -Part 1: Definitions, information and general principles》（IEC 60815:2006）《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》（GB/T 16434-2010）《高压输变电设备的绝缘配合》（GB311.1-1997） 《架空送电线路运行规程》（DL/T741-2001） 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997） 《标称电压高于1000V交流架空线路用复合绝缘子使用导则》（DL/T864-2004） 《盘形悬式绝缘子劣化检测规程》（DL/T626-2005） 《污秽地区绝缘子使用导则》（JB/T5895-1991） 《高压线路用棒形悬式复合绝缘子――尺寸与特性》（JB/T8460-1996） 《110～500kV架空送电线路设计技术规程》（DL/T5092-1999） 《高压架空线路和变电站污区分级与外绝缘选择标准》（Q/GDW152-2006） 3 术语和定义 3.1 爬电距离有效系数K 钟罩型、深棱型等防污型绝缘子的污耐受电压要高于普通型绝缘子，但污耐受电压提高的程度不一定与爬电距离成正比。爬电距离有效系数表示爬电距离的有效性，与绝缘子外形、污秽程度等因素有关（参见GB/T 16434-1996附录D）。
绝缘子在线检测方法及规定 摘 要:评述绝缘子在线检测的各种方法的测量原理、信号处理手段及判别方法的特点,并提出几种信号处理的方法及实际测量装置的设计构想。 1 引言 安装在输电线路上的绝缘子,在运行过程中因长期经受机电负荷、日晒雨淋、冷热变化等作用,可能出现绝缘电阻降低、开裂甚至击穿等故障,对供电可靠性带来潜在威胁,因此,绝缘子在线检测意义重大。 线路绝缘子的在线检测,因其安装位置的特殊性及分布区域的广泛性,向来是绝缘在线监测的一个难点。若干年来,国内外一直在寻找有效的解决办法［1］［2］,至今已有以超声波检测法、激光多普勒振动法及红外热象仪法为代表的非电量测量法和以电压分布检测法、绝缘电阻法及脉冲电流法为典型的电量测量法,被尝试用于解决绝缘子在线检测问题。 2 非电量测量法 激光多普勒振动法是利用已开裂的绝缘子的振动中心频率与正常时不同的特点,通过外力如敲击铁塔或将超声波发生器所产生的超声波用抛物型反射镜对准被测绝缘子,或用激光源对准被测绝缘子,以激起绝缘子的微小振动,然后将激光多普勒仪发出的激光对准被测绝缘子,根据对反射回来的信号的频谱的分析,从而获得该绝缘子的振动中心频率值,据此判定该绝缘子的好坏。 超声波检测法是基于当超声波从一种介质进入到另一种介质的
传播过程中,在两介质的交界面发生反射、折射和模式变换(纵、横波转换)的原理实现的。通过接收超声波发生器(称为换能器)发出的脉冲超声波在进入绝缘子介质和穿出绝缘子介质时的反射波来限定绝缘子的位置区间。当绝缘子出现“开裂”时,则在接收到的反射波的时间轴上将出现该缺陷的反射波,由时间轴上的该缺陷波的大小及位置,即可判断出缺陷在绝缘子中的具体情况。 超声波检测法和激光多普勒振动仪法可检定出开裂绝缘子,对于具有“零值自爆”特性的玻璃绝缘子的在线检测确有高效。日本在这一领域研究较多,也取得了一定的进展［3］-［6］;但超声波检测法存在的耦合和衰减及超声波换能器的性能问题在远距离遥测上目前未有大的突破,尚处于摸索阶段,该类设备目前主要用于企业生产的在线检测及实验室检定。激光多普勒振动仪体积庞大、笨重、使用及维修复杂、造价高等缺点及两种检测法对未开裂的劣值绝缘子检测无效的问题,限制了这两种检测法的适用范围。 利用绝缘子表面的热效应原理进行在线检测的红外热象仪法［7］,对于涂有半导体釉的耐污绝缘子的遥测相当有效。因为此类绝缘子在线带电运行时,正常绝缘子的表面电流较大、温升较高,而劣值绝缘子的表面温度比正常绝缘子低好几度,用红外热象仪易于识别;但对于玻璃绝缘子或普通釉的瓷绝缘子,其正常的表面温度比劣值的表面温度仅相差1℃左右, 在复杂的现场环境下,测量极其困难,而红外热象仪高昂的造价亦令众多用户对其性能价格比难以接受。基于此,下面我们将重点讨论电量法绝缘子在线检测技术。
电压等级（voltage class）电力系统及电力设备的额定电压级别系列。 额定电压是电力系统及电力设备规定的正常电压，即与电力系统及电力设备某些运行特性有关的标称电压。 电力系统各点的实际运行电压允许在一定程度上偏离其额定电压，在这一允许偏离范围内，各种电力设备及电力系统本身仍能能正常运行。 在我国电力系统中，把标称电压1kV及以下的交流电压等级定义为低压，把标称电压1kV以上、330kV以下的交流电压等级定义为高压，把标称电压330 kV及以上、1000 kV以下的交流电压等级定义为超高压，把标称电压1000 kV及以上的交流电压等级定义为特高压，把标称电压±800 kV以下的直流电压等级定义为高压直流，把标称电压±800 kV及以上的直流电压等级定义为特高压直流。通常还有一个“中压”的名称，美国电气和电子工程师协会（IEEE）的标准文件中把2.4 kV至69 kV的电压等级称为中压，我国国家电网公司(SG)的规范性文件中把1 kV 以上至20 kV 的电压等级称为中压。 目前我国常用的电压等级：220V、380V、6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV、500kV。
电力系统一般是由发电厂、输电线路、变电所、配电线路及用电设备构成。 通常将35kV及35kV以上的电压线路称为送电线路。（35KV、60KV 线路为输电线路，110KV、220KV线路为高压线路，330KV以上线路称为超高压线路。把60KV以下电网称为地域电网，110KV、220KV电网称为区域电网，330KV以上电网称为超高压电网。把电力用户从系统所取用的功率称为负荷。） 10kV及其以下的电压线路称为配电线路。 将额定1kV以上电压称为“高电压”，额定电压在1kV以下电压称为“低电压”。 我国规定安全电压为36V、24V、12V三种。
绝缘配合设计 爬电比距法其实是泄露比距法： n≥γU e01 注：n-海拔1000m时每联绝缘子所需片数； γ-爬电比距（cm/kV）； 参照：《110kV-750kV架空输电线路设计规范》GB 50545-2010 P55 附录B 高压架空线路污秽分级标准例：三级：（2.50-3.20），四级：（3.20-3.80） U-系统标称电压（kV）; 参照：《标准电压》GB/T 156-2007 P1 3.3 系统标称电压：用以标志或识别系统电压的给定值（及额定电压）：例：110kV Le-单片悬式绝缘子的几何爬电距离（cm）； 参照：1.《污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定第1部分：定义、信息和一般原则》GBT 26218.1-2010 P2 绝缘子正常承载运行电压的两部件间沿绝缘件表面的最短距离或最短距离的和。 2.参照招标物料U70B/146(玻璃)=320mm U70B/146D(瓷质双伞)=450mm Ke-绝缘子爬电距离的有效系数，主要由各种绝缘子几何爬电距离在实验和运行中污秽耐压的有效性来确定；并以XP-70、XP-160型绝 缘子为基础，其中： 1.普通型、草帽型Ke值取为1； 2.双层伞型、大小伞型Ke值取为1； 3.钟罩防污型、深棱伞≤C级时Ke 值取为0.9；≥C级时Ke值取为0.8
统一爬电比距法：爬电距离与绝缘子两端最高运行电压之比。 n≥KγU 3K e L01 K-系数110-220kV系统K为1．15， 330-500kV系统K＝1．1。 相电压为线电压/3 参照： 1.k值参考《标准电压》GB 156-2007 P.3/4 2.对于三相交流系统，相关标准的爬电比距系指线电压为计算技术的值，而统一爬电比距系指绝缘子两端的电压。因此，对于交流系统，应按相对电压为计算基础。 ：
第1页共4页 页本工程绝缘子配合按Ⅲ级污秽区设计，泄漏比距取Ⅲ级区的 21.7 mm kv 。 一、绝缘子串数的确定： 1、悬垂绝缘子串： （1）按导线最大综合荷载计算： 按《电力工程高压送电线设计手册》 310 页 5-3-2 计算公式 n k 1 G T 。 n ——悬垂绝缘子串数 k 1——悬式绝缘子在运行情况下的机械强度的安全系数， k 1= T ——绝缘子额定机械拉伸负荷 T=100kN G ——作用在绝缘子串上的综合荷载（ N ） G G n G j 本工程气象条件不考虑覆冰 2 2 G n g 4 sl h g 1sl v G n ——导线无覆冰时的综合比载
xxx计算纸 第2页共4页 g4——导线无冰时风比载 N m mm 2 页 S ——导线计算截面积mm2 l h——水平档距 m g1——导线自重比载N m mm2 l v——垂直档距 m 2 3 N 其中： S=275.96mm l h =350m g 1=32.7495 10 2 m mm g 4=45.221 103 N m mm 2 l v=650m G n g4 sl h 2 g1 sl v 2 =(N) 绝缘子串的综合荷载不计风载取自重荷载 即： G j 41.201 9.8 403.71( N ) G G n G j 7724( N ) 7724 ? n 2.0 0.15 1串。 100000 （2）按导线断线条件计算： 根据 5-3-3 计算公式 n k 2 T D T 。 n——悬垂绝缘子串数 k2——悬式绝缘子在断线情况下的机械强度的安全系数，k2=
发电厂升压站绝缘子串电压分布实测 【摘要】交流电压作用下，由于绝缘子对杆塔和导线有杂散电容，绝缘子串电位分布不均匀，一般情况下导线端承受较高电压。长期的高电压环境容易导致绝缘子污闪、起晕和劣化，对绝缘子的绝缘水平和电力系统的安全稳定可靠运行带来影响。本文通过实测不同电压等级绝缘子串的电压分布，得到绝缘子串的电压分布规律，同时提出了针对电压分布情况的改进措施。 【关键词】升压站；绝缘子串；杂散电容 引言 绝缘子的绝缘水平对电力系统的安全稳定运行有很大的影响，而绝缘子通常都通过组合成绝缘子串进而运用到系统实际中。近年来，由于绝缘子串的污闪造成的事故不容忽视，这往往是由于绝缘子串电压分布的不均匀导致。因此研究绝缘子串电压分布的规律和影响因素对于电力系统意义重大，目前的研究也主要通过数值计算和实测两种途径来进行，这两种方法各有优点，而实测方法由于跟实际较为接近而更加具有实际意义。 1发电厂升压站绝缘子串特点 1.1 绝缘子结构 目前发电厂使用的绝缘子大多为悬式绝缘子，悬式绝缘子的组成部分包括：钢帽，钢脚，绝缘介质和填充料。绝缘子的主体是介质，该介质在机械强度和电气强度方面必须满足线路或者升压站的要求，同时，绝缘介质必须在变化较为剧烈的大气条件下满足热机稳定性。电瓷和钢化由于具有较好的上述特性从而成为工业中应用较为广泛的材料。 瓷质绝缘子表面均匀光亮瓷釉是由塑性粘土、石英砂和微晶花岗岩混合而成的。瓷盘下表面有3～4个棱是为了增长闪络路径和泄露距离，为了在组成绝缘子串时悬式绝缘子的盘径最小且充分地利用空气放电距离，绝缘子的瓷盘直径和结构高度的比值一般分布在0.5～0.65范围之内。 悬式瓷绝缘子由高标号水泥作为其填充料，其膨胀系数需配合钢脚钢帽和绝缘元件。绝缘子的钢帽和钢脚所使用的材料为高硅可铸铁和结构钢，钢帽的破坏强度需在0.4～0.6MPa之间，而钢脚的破坏强度要更大。为了保证绝缘子的正常可靠安全运行，绝缘子需要有耐腐蚀性且钢脚承力面需带大弧度。 1.2 绝缘子串电压分布原理 绝缘子金属部分与接地铁塔以及绝缘子与带电导体见得的电容是导致沿绝缘子串电压分布不均匀的主要原因。而绝缘子对地电容和对高压导线的电容是同
（2010年版） 国家电网公司物资采购标准 （绝缘子卷盘形悬式、针式、线路柱式绝缘 子册） 10kV～35kV盘形悬式瓷绝缘子 专用技术规范 （编号：1405020/1-0000-01） 国家电网公司 二〇一〇年十二月
目录 1. 标准技术参数表 (1) 2.1 图纸资料提交单位 (3) 2.2 工程概况 (3) 2.3 使用条件 (4) 2.4 项目单位技术差异表 (4) 3. 投标人提供信息 (4) 3.1 投标人技术偏差表 (4) 3.2 投标人应提供的其他资料 (5)
1. 标准技术参数表 投标人应根据“表2 货物需求及供货范围一览表”中项目单位要求的型式、规格，认真逐项填写表2的投标人响应值，以及相应的技术参数响应表1中的投标人保证值，不能空格，也不能以“响应”两字代替，不允许改动招标人要求值。如有偏差，请填写投标人技术偏差表7。技术参数表1中带“*”项为关键参数，投标资料不详实、严重漏项或不满足带“*”项将视为实质性不响应。 1）绝缘子代号的命名方法如下： 例：1. U70B/146：U—悬式、70kN，B—球窝型连接，普通型，146—结构高度； 2U70BP/146D：U—悬式、70kN，B—球窝型连接，D－双伞形，146—结构高度； 3U70BP/155T：U—悬式、70kN，B—球窝型连接，T－三伞形，155—结构高度； 2) 关于技术参数和性能要求响应表中“招标人要求值”变更的说明： √已变更—如果项目单位经正常审批手续，提出了与专用范本规定不同的产品型号和技术参数，则应在标准技术参数表的“招标人要求值”中相应的格内填写“√已变更”，并将变更了的数据填写在项目单位差异表中。投标人应在“投标人保证值栏”内相应的格内对变更后的参数进行响应。
实验四绝缘子串电压分布的测量 一、实验目的 1．验证绝缘子串电压分布不均匀现象； 2．了解改善绝缘子串电压分布的措施； 3．掌握绝缘子串电压分布的测量方法。 二、实验内容 1. 用“小球法”测量绝缘子串在无均压环时的电压分布； 2. 用“小球法”测量绝缘子串装有均压环时的电压分布。 （不同电压等级线路绝缘子串的绝缘子（以X-4.5为例）片数：≥14片/220kV；≥8片/110kV；≥4片/35kV。X-4.5绝缘子单片耐压强度为56kV。可根据各学校实验室现实情况，选取合适的绝缘子片数及小球（直径可选0.3-0.5cm）间距。） 三、理论概述 在交流电压作用下，绝缘子串可以等效为电容的串联，由于杂散电容的存在且分布不均衡，使得各片绝缘子上流过的电容电流不相等，因而电压分布不均匀。绝缘子串上绝缘子片数量越多，电压分布越不均匀。 通常当表面比较清洁时，绝缘本身的电容和杂散电容决定了这一电压分布，而当表面因污染而绝缘电阻下降时，则电压分布主要决定于表面的电导。如果绝缘中某一部分因损坏而绝缘电阻急剧下降，则表明电压分布会有明显的改变。因此测量绝缘表面的电压分布可以发现绝缘子绝缘的缺陷。 四、实验接线与实验方法 将一间隙距离固定不变的小球间隙S依次挂接在绝缘子串各片绝缘子片的两端，调节电源电压使小球间隙击穿，测量绝缘子串的总电压U i（为减小小球放电的分散性，针对每片绝缘子的测量重复三次，求取三次的平均值为U i）。如果试验中保持小球的放电电压ΔU不变，那么对于由n片绝缘子构成的绝缘子串，
第i 片绝缘子上的电压承担率为 i i U U α?= 并且有：1122n n U U U U ααα?====……及1 1n i i α==∑， 由上两式可以得到，111n i i U U =?= ∑，故 111 i n i i i U U α== ∑ 因此，可以得出整个绝缘子串的电压分布曲线。 给绝缘子串加装均压环，重复测量，比较均压环加装前后，电压分布的区别，验证均压环改善电压分布的作用。 五、试验记录与试验报告 试验过程中应记录时间、地点、气象条件，特别是气压、温度、湿度等。将试验结果填入下列表格。试验后完成试验报告，报告应包括试验目的、试验主要设备、接线、分析、结论等。 表2 加装均压环测量数据
电压等级划分 我国的电力网额定电压等级（KV）： 0.22，0.38，3，6，10，35，60，110，220，330，500。 习惯上称10KV以下线路为配电线路，35KV、60KV线路为输电线路，110KV、220KV线路为高压线路，330KV以上线路称为超高压线路。把60KV以下电网称为地域电网，110KV、220KV电网称为区域电网，330KV以上电网称为超高压电网。把电力用户从系统所取用的功率称为负荷。另外，通常把1KV以下的电力设备及装置称为低压设备，1KV以上的设备称为高压设备。 电压等级（voltage class）电力系统及电力设备的额定电压级别系列。额定电压是电力系统及电力设备规定的正常电压，即与电力系统及电力设备某些运行特性有关的标称电压。电力系统各点的实际运行电压允许在一定程度上偏离其额定电压，在这一允许偏离范围内，各种电力设备及电力系统本身仍能正常运行。 我国最高交流电压等级是750KV（兰州---官亭线），其下有500、330、220、110、（60）、35、10KV，380/220V，国家电网公司正在实验1000KV特高压交流输电。 我国最高直流电压等级为正负500KV（葛洲坝---上海南桥线、天生桥---广州线、贵州---广东线、三峡---广东线），另有正负50KV（上海---嵊泗群岛线），100KV（宁波---舟山线），南方电网公司将建设正负800KV特高压直流输电线。
目前我国常用的电压等级：220V、380V、6KV、10KV、35KV、110KV、220KV、330KV、500KV。电力系统一般是由发电厂、输电线路、变电所、配电线路及用电设备构成。通常35KV及以上的电压线路称为送电线路。10KV及以下的电压线路称为配电线路。将额定1KV以上电压称为“高电压”，额定电压在1KV以下电压称为“低电压”。我国规定安全电压为36V、24V、12V三种。 我国规定的额定电压为：42V、36V、24V、12V、6V五种。 我国高压为：750KV、500Kv、220KV、110KV、35KV、10Kv、6KV。我国低压为：380V、220V、110V、36V、24V、12V。
哈尔滨电业局(以下简称哈局)现管辖的66kV及以上线路103条，总长度2765.384k m，杆塔总数为10870基，各类绝缘子457269片。自哈尔滨地区在1980年发生大面积污闪事故以后，哈局采取监测盐密、调整线路爬距、涂硅油及定期清扫等措施，取得了较好的防污闪效果。但春、秋两季的防污清扫不但消耗大量人力、物力，而且要安排停电，既影响工农业生产及人民生活用电，又降低了线路的供电可靠率指标。为了防止线路发生污秽闪络事故，减少线路绝缘清扫的停电次数，有必要对线路的绝缘配合设计进行探讨。 1 输电线路绝缘子的积污规律 哈局送电线路大多采用X-4.5绝缘子。污区采用XWP-7型防污绝缘子，近年来在II、III级污区开始采用合成绝缘子。 文献［1］介绍了华东地区多年试验的X-4.5和XWP-7型绝缘子的长期积污规律。指出两种绝缘子的积污规律基本相似：约在运行2a后积污达到饱和值，运行1a的盐密值基本是饱和值的50%，饱和后污秽绝缘子的表面积污受雨水冲刷及风吹的影响，盐密呈现波动，但一般不会超过饱和值。 合成绝缘子在我国运行时间较短，对积污规律的探索及实验工作有待加强，文献［2］介绍了抚顺防污实验站做的近3a的X-4.5型和合成绝缘子积污对比实验结果。结果表明，运行近1a的合成绝缘子的盐密值为普通X-4.5绝缘子盐密值的2.25倍，运行近1.5a为2.54倍，运行2.5a时为2.10倍，运行2.5a的合成缘子与运行1.5a的合成绝缘子盐密比较接近，说明合成绝缘子的积污规律与普通绝缘子的积污规律相近，即运行约2a的积污达到饱和值，合成绝缘子的盐密可取为普通悬式绝缘子的2.5倍。 2 线路外绝缘设计原则 目前，我国线路绝缘设计是按输电线路1a进行1次人工清扫的原则设计的。按《架空送电线路设计规程》设计的哈局66kV及220kV线路直线塔绝缘子片数分别为5片和1 3片，并据此确定塔头尺寸。 而美国、日本等国家的线路绝缘是按长期有效的原则来设计的，设计的线路一般不需要绝缘清扫。以日本500kV线路在不同污秽区的绝缘配合设计为例，绝缘子使用个数见表1。 表 从表1可知，日本的500kV送电线路是根据线路所在地区的污秽程度确定线路绝缘子的 使用片数，然后根据绝缘子串的片数来确定塔头尺寸。 哈局已运行的送电线路杆塔的塔头尺寸已经确定，受塔头尺寸限制，仅靠增加绝缘子数
实验三：绝缘子串电压分布测量 一﹑实验目的 了解绝缘子串在电力系统中的作用，理解输电线路绝缘子串上电压分布不均匀的原因，理解测量绝缘子串上电压分布的意义，掌握电压分布的测量方法，知道在实际工作中如何发现输电线路上已损坏的绝缘子。 二﹑实验原理 1 绝缘子串上的电压分布 35kV以上的电压输电线路使用由悬式绝缘子组成的绝缘子串来构成具有高电位的导线与具有地电位的杆塔之间的绝缘。绝缘子串上的每片悬式绝缘子结构，尺寸完全相同，若每片绝缘子承受的电压相同，则利用率最高。但是由于绝缘子的金属部分与接地的铁塔和带电的导线之间存在杂散电容，使绝缘子串的电压分布不均。设绝缘子自身电容为C，若只考虑对地杂散电容C E,则等值电路如图10－1（a）所示。当C E,两端有电位差时，必然有一部分电流经C E,流入接地铁塔，而流过C E,的电流都是由绝缘子串分流出去，因此靠近导线的绝缘子流过电流最多，电压降△U也最大。如果只考虑对导线的杂散电容C L,则等值电路如图10－1（b）所示，流过C L的电流都汇入下一片绝缘子中，因此靠近铁塔的绝缘子流过的电流最多，电压降△U最大。实际上C E与C L两种杂散电容同时存在，综合考虑两者影响时，绝缘子串的电压分布位图10－1（c）所示。一般C为30－60μF，C E为4－5μF，C L只有0.5－1μF，所以C E的影响比C L大，绝缘子串中靠近导线的绝缘子的电压降最大，远离导线的绝缘子电压降逐渐减小，当靠近铁塔横担时，C L的作用显著，电压降又升高。由此可知，绝缘子串的长度越长，片数越多，电压分布越不均匀。绝缘子本身电容C大，则对地和对导线杂散电容的影响要小一些。绝缘子串的电压分布就比较均匀。增大C L能在一定程度上补偿C E的影响，使电压分布不均匀程度减小，例如可采用增大导线截面积和分裂导线，还可采用均压环，以增加绝缘子对导线的电容，达到改善电压分布的目的。 2 电压分布的测量 （1）电压分布测量的意义 在工作电压作用下沿绝缘子串表面有一定电压分布，当绝缘子表面比较清洁
电网电压等级的确定，是与供电方式、供电负荷、供电距离等因素有关的。 有关资料提供了供电电压与输送容量的关系： 当负荷为2000KW时，供电电压易选6KV，输送距离在3-10公里； 当负荷为3000KW-5000KW时，供电电压易选10KV，输送距离在5-15公里； 当负荷为2000KW-10000KW时，供电电压易选35KV，输送距离在20-50公里； 当负荷为10000KW-50000KW时，供电电压易选110KV，输送距离在50-150公里； 当负荷为50000KW-200000KW时，供电电压易选220KV，输送距离在150-300公里； 当负荷为200000KW以上时，供电电压易选500KV，输送距离在300公里以上。 但近年来，随着电气设备的进步及电力技术的发展，输送容量及距离有了很大进步。 电力系统电压等级与变电站种类 电力系统电压等级有220/380V（0.4 kV），3 kV、6 kV、10 kV、20 kV、35 kV、66 kV、110 kV、220 kV、330 kV、500 kV。随着电机制造工艺的提高，10 kV 电动机已批量生产，所以3 kV、6 kV已较少使用，20 kV、66 kV也很少使用。供电系统以10 kV、35 kV为主。输配电系统以110 kV以上为主。发电厂发电机有6 kV与10 kV两种，现在以10 kV为主，用户均为220/380V（0.4 kV）低压系统。 根据《城市电力网规定设计规则》规定：输电网为500 kV、330 kV、220 kV、110kV，高压配电网为110kV、66kV，中压配电网为20kV、10kV、6 kV，低压配电网为0.4 kV（220V/380V）。 发电厂发出6 kV或10 kV电，除发电厂自己用（厂用电）之外，也可以用10 kV电压送给发电厂附近用户，10 kV供电范围为10Km、35 kV为20~50Km、66 kV为30~100Km、110 kV为50~150Km、220 kV为100~300Km、330 kV为200~600Km、500 kV为150~850Km。 2.变配电站种类 电力系统各种电压等级均通过电力变压器来转换，电压升高为升压变压器（变电站为升压站），电压降低为降压变压器（变电站为降压站）。一种电压变为另一种电压的选用两个线圈（绕组）的双圈变压器，一种电压变为两种电压的选用三个线圈（绕组）的三圈变压器。 变电站除升压与降压之分外，还以规模大小分为枢纽站，区域站与终端站。枢纽站电压等级一般为三个（三圈变压器），550kV /220kV /110kV。区域站一般也有三个电压等级（三圈变压器），220 kV /110kV /35kV或110kV /35kV /10kV。终端站一般直接接到用户，大多数为两个电压等级（两圈变压器）110kV /10 kV 或35 kV /10 kV。用户本身的变电站一般只有两个电压等级（双圈变压器）110 kV /10kV、35kV /0.4kV、10kV /0.4kV，其中以10kV /0.4kV为最多。 3.变电站一次回路接线方案 1）一次接线种类 变电站一次回路接线是指输电线路进入变电站之后，所有电力设备（变压器及进出线开关等）的相互连接方式。其接线方案有：线路变压器组，桥形接线，单母线，单母线分段，双母线，双母线分段，环网供电等。
500k V输电线路绝缘子的选择和应用 薛 彬＊ 李晓红 藏国民 (内蒙古超高压供电局,内蒙古 呼和浩特 010080) 摘 要:主要论述了瓷绝缘子、钢化玻璃绝缘子及硅橡胶复合绝缘子的优缺点,并对比三种材质绝缘子之间的各项电气、机械性能。根据三种绝缘子自身特点及性能对比分析来确定在不同地区绝缘子的选择。 关键词:送电线路;绝缘子;污秽等级;击穿电压 送电线路运行中发生事故,除了倒杆塔、断线、外力破坏,就是从绝缘子串上发生事故了,根据运行统计,发生在内蒙古500k V输电线路的故障90%以上是从绝缘子上引发的,如雷击、污闪、鸟害、掉串等等。因此合理、有效地选用绝缘子种类、型号是线路运行减少事故和工作量的有效途径。 目前内蒙古500k V输电线路上使用的绝缘子主要有硅橡胶复合绝缘子、瓷质绝缘子、钢化玻璃绝缘子三种,各类绝缘子产品都有自己的优、缺点、电气及污秽特性和合适使用范围等,因此在线路上正确选用绝缘子种类和型号,是减少绝缘子故障跳闸概率和检修清扫维护工作量的有效措施。下面将几种常用绝缘子的特性和适用范围描述如下。 一、硅橡胶复合绝缘子的特性 1.优点 (1)强度高、质量轻。合成绝缘子所用的玻璃钢芯棒的纵向抗拉强度很高,一般在600M P a以上,是瓷的5～10倍,与优质碳素钢的强度相当。另外,芯棒材料的比重仅为2.0,比钢轻得多;伞裙材料的比重也小于2.0,一次合成绝缘子能比较容易地制造出规定机械负荷数千牛的强度等级,质量仅有盘形绝缘子的10%～15%。尤其500k V输电线路多在山区,在检修更换及事故抢险工作中,合成绝缘子的重量轻,不怕摔损的特点是其它绝缘子无法比拟的。 (2)无零值。合成绝缘子属于棒形绝缘子结构,其内、外极间距几乎相等,一般不发生内部绝缘击穿,也不需要检修零值检测工作。 (3)污闪电压高。合成绝缘子的伞裙护套材料都是有机高分子材料,表面能低,有很强的增水性。落在裙表面的水份都凝成许多彼此分离的细小水珠,而不形成连续的水膜导电层,因而泄露电流小,难以形成局部电弧,不容易发生沿面污秽闪络。另外由于芯棒强度高,合成绝缘子的杆径和伞径都比瓷绝缘子串小得多,形状系数大,在表面同样脏污和表面电导率相同的条件下,它的表面电阻比形状系数小的瓷绝缘子串高。绝缘子污闪电压和表面电阻有直接关系,表面电阻大,泄漏电流小,相应的污闪电压也就高。试验室试验结果和运行经验都证实合成绝缘子的污闪性能提高,很少发生污闪事故。 (4)运行维护简便。污闪性能高,不用进行污秽清扫,也不用检测零值,使维护工作量大大地减少。 2.缺点 (1)耐雷水平低。由于复合绝缘子必须靠两端安装金属均压环来改善绝缘子串的分布电压,保护过电压短路、闪络时电弧对硅橡胶伞裙灼伤,保护两端芯棒、金具连接处不因漏电起痕及电蚀损破坏密封性能,以及绝缘子伞盘直径较小等因素,因此在同等结构高度情况下,复合绝缘子的耐雷水平要比瓷质、玻璃绝缘子低10%～30%左右 。 图1 复合绝缘子芯棒脆断照片 (2)使用寿命难以评定。硅橡胶伞裙材料在气候因素和电弧作用下易发生老化、材料电蚀损和漏电起痕等质变,会导致因界面的电击穿、损坏密封及芯棒脆断掉串事故,目前还缺乏在线和离线检测手段,它的运行寿命也难以评估,目前估计其运行寿命只能达到瓷质、玻璃绝缘子的二分之一(早期的复合绝缘子有的运行3～5年就出现脆化、硬化、粉化、开裂等现象,或在雾雨等湿沉降气候下发生放电、憎水性减弱等)。到了运行寿命进行全部更换的工作量也是相当大的。 497 中国电力教育 2008年研究综述与技术论坛专刊＊作者简介:薛彬,男,内蒙古超高压供电局丰镇输电所,助理工程师。