绝缘子片数选择参考文档
高海拔地区500kV线路绝缘配合设计中导线绝缘子片数的选择
收稿日期∶2011-08-08 作者简介∶杨文斌（1979-），男，湖北孝感人，工程师，硕士，主要从事电力设计工作，E-mail∶yangwenbin999@。
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杨文斌：高海拔地区 500 kV 线路绝缘配合设计中导线绝缘子片数的选择
以普通型、双伞形、三伞形绝缘子为例，绝缘子 的爬电距离的有效系数取 1.0；另外，根据文献［5］， 当海拔超高 1 000 m 时，悬垂绝缘子的片数宜按下 式进行修正：
Abstract： The pieces of insulator under power frequency voltage are calculated and corrected through leakage distance ratio based on pollution class of transmission line at high altitude area，then the pieces are checked under the conditions of operating over-voltage and lightning over-voltage，finally the pieces of insulator are determined by comparisons of the pieces under power frequency voltage， operating over voltage and lightning over-voltage. Key words：high altitude；500kV transmission line；insulation coordination；insulator
3 高海拔地区绝缘子片数的计算
根据西南地区云南、贵州地形情况，线路经过 地区的海拔一般在 2 200 m 以下，因此，本文在进 行绝缘子片数的选择时按海拔 2 000 m 以下以及 海拔高度 2 000～2 200 m 进行选择。 3.1 按工频电压泄漏比距要求确定每串绝缘子片数
高海拔地区绝缘子串片数的选择
表 ３ 操作过电压下的绝缘 子串片数 选择结果
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６５ ・
贵州电力技 术
第１ ４卷
从表 ３可 看 出 ： 在操 作过 电压 条件下 ， 当单 片 结 构 高度 为 １０ ｍ 的悬 垂 串在 海 拔 ２０ ｍ（ ２０ ７ｒ ａ ００ ２０ ｍ） 时， 其绝 缘子 片数 为 ２ ０片 （２片 ） 少 于工 频 电压 条 ２ ，
地 区海 拔 高 程 为 １ ０ Ｉ ～２ ５ ｍ， 简 化 配 置 ， ６ ０Ｔ Ｉ １０ 为
ｍ 一特征指数 ；
结合上述两式 ， 高海拔地 区悬垂绝缘子片数 的 计算式为 ：
ｒ，
凡≥． ｅ１ｍＨ） Ｈ １（１ Ｊ Ｌ 争Ａ ２ ｌ－ ５
ｃ
上 叼
以海拔 ２ ０ ｍ和 ２ ０ ｍ为界 进行 计算 ， 拔 ≤ ００ ２０ 海 ２ ０ ｍ 的 按 ２ ０ ｍ 配 置 ； 拔 超 过 ２ ０ ｍ 的按 ００ ００ 海 ００
２ １ ７月 第 ｌ ０ １年 ４卷 第 ７期
２ １ ，Ｖｏ． １ ０ １ １ ４，Ｎｏ ７ ．
贵州 电力技术
ＧＵＩ ＺＨＯＵ ＥＬＥＣＴＲＩ ＯＷ ＥＲ ＣＰ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ
专题研讨
Ｓ ｅ ｉｌＲｅ ｏｔ ｐ ｃａ ｐ ｒ ｓ
高海 拔 地 区绝 缘 子 串片 数 的选 择
黄学 明
（ 广西鑫盟工程咨询有限公 司， 西 南宁 广 ５０ ２ ） ３０ ３
摘
要： 高海 拔 地 区 气压 低 、 气 密度 小 ， 缘 配合 设 计 须进 行 修 正 ， 线 绝 缘 子 片 数 应 按 工频 、 作 过 电压 及 雷 电 空 绝 导 操
过 电压 三种情况的安 全要 求来确定 ， 通过对 工频 、 操作过 电压及 雷电过 电压三 种工况 下绝缘子 片数选择 的分析 、 计 算， 校验 ， 阐述 了绝缘 子片数 选择 的计算方法 ， 同时通过 比较得 出， 高海拔地 区， 在 操作过 电压对绝缘子 片数 不起控 制作 用 ， 雷电过 电压也不作为绝缘子片数选择 的决定 因素 ， 绝缘 子片数主要 由工频 电压 泄漏比距要 求控 制。 关键词 ： 高海拔 ； 绝缘 子 ； 片数 ； 选择
直流输电架空线路绝缘子选型及片数确定课件
选定λdc后，按下式确定绝缘子片数：
n dcUdc
l
式中 l ——一片绝缘子的表面几何泄漏距离（cm）； Udc——线路额定直流电压（kV）。
例：某500kV直流输电线路，采用CA－735EZ型直流瓷质绝缘子，用
于一般地区，求一串绝缘子中的绝缘子片数。
n 4 500 37 54.5
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2、绝缘子片数确定
绝缘子片数确定步骤： ① 绝缘子片数受污秽情况下的正常电压控制，按污秽条件选择绝缘
子片数后，再按操作过电压进行校验。 ②大气过电压用来估计已选定绝缘水平的线路的耐雷性能，仅在个别
高塔、大跨越和需要提高耐雷水平的情况下，适当考虑耐受大气过电压 的需要，酌情增加绝缘子片数。
3）在某些工程中，当污染特别严重，气候又特别恶劣时，还曾试用 “降压运行”这样的应急措施来避免污闪事故的发生。
显然，上述几种辅助措施都会给运行单位带来麻烦，而且它们的作用 也是有限的。所以，在建设直流输电工程时，应注意把换流站站址和线 路路径选得离工业区和其他染源远一些。
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谢谢大家！
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不足：当所埋微粒达到某一饱和状态时，硅脂将突然丧失其限制表面电 导的性能。所以，涂层必须定期清除和更换，其周期可为数月到数年，这取 决于该地区的污秽程度。
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2）加强停电清洗或带电清洗。美国±400kv太平洋联络线的南段(该 地区雨水较少、干燥期较长)，投运后曾因汽车废气污染而导致频繁的污 闪，后来采取补救措施，除将绝缘子从27片增加到30片，使泄漏比距增 大为3.43cm／kV外，还把绝缘子的清洗周期缩短到60天左右。
常用绝缘子技术参数
绝缘子（1）常用电压等级杆塔绝缘子串的片数（2）线路和发电厂、变电所设备外绝缘各污秽等级和对应盐密、爬电比距。
表1 线路和发电厂、变电所污秽等级表2 各污秽等级下的爬电比距分级数值注：线路和发电厂、变电所爬电比距计算时取系统最高工作电压。
表3 额定电压与系统最高工作电压（3）常用绝缘子主要数据：表1-1 标准型钢化玻璃绝缘子型号和参数（自贡厂）表1-2 标准型钢化玻璃绝缘子型号和参数（自贡厂）表2-1 耐污型钢化玻璃绝缘子型号和参数（自贡厂）表2-2 耐污型钢化玻璃绝缘子型号和参数（自贡厂）表2-3 耐污型钢化玻璃绝缘子型号和参数（自贡厂）表3 标准型钢化玻璃绝缘子型号和参数（南京厂）4表5 普通型悬式瓷质绝缘子型号参数表6 防(耐)污型悬式瓷质绝缘子型号参数表7-1 JB/T8460-1996标准：棒形悬式复合绝缘子主要尺寸与特性表7-2 MPC国际电工棒形悬式复合绝缘子主要尺寸与特性表7-3 保定厂棒形悬式复合绝缘子技术性能指标注：按部颁标准规定要求，将原复合绝缘子HXS2型号改为FXBW。
复合绝缘子结构示图：图5-1复合绝缘子表示方法：FXB W 3-110/70 （球窝连接不表示）--------- -额定机械拉伸负荷70kN---------- 额定电压110kV--------- - -------- ■设计序号（序号1、2指爬电比距为201n l ii/kV序号3、4指爬电比距为25nlm/kV）- ----------- 大小伞----------------------- --- 高压线路用棒形悬式复合绝缘子。
线路绝缘子片数的确定方法
线路绝缘子片数的确定方法一、确定线路绝缘子片数的重要性线路绝缘子片数的确定直接关系到绝缘子的绝缘性能和机械强度。
过少的绝缘子片数可能导致绝缘性能不足，无法承受线路的电压和机械荷载，从而引起绝缘子破损和导线击穿等故障。
而过多的绝缘子片数则会增加工程成本，降低线路的经济效益。
因此，合理确定线路绝缘子片数对于维护线路的安全和经济运行具有重要意义。
二、基于绝缘子的电压等级确定线路绝缘子片数1. 绝缘子的电压等级是确定线路绝缘子片数的重要依据。
绝缘子的电压等级应与线路的额定电压相匹配。
一般情况下，绝缘子的电压等级应大于等于线路的额定电压，以保证绝缘子能够承受线路的电压。
2. 根据绝缘子的电压等级确定线路绝缘子片数的一种常用方法是根据绝缘子串并联的原则。
绝缘子串并联时，串联的绝缘子片数应满足以下条件：- 串联绝缘子的电压等级大于等于线路的额定电压；- 绝缘子串的绝缘子片数应能够满足线路的绝缘要求，即绝缘子串的绝缘水平应大于等于线路的绝缘要求。
三、基于绝缘子的机械强度确定线路绝缘子片数绝缘子的机械强度是确定线路绝缘子片数的另一个重要依据。
绝缘子在线路中不仅要承受电压的作用，还要承受线路的机械荷载，如风载、冰载、短路荷载等。
因此，绝缘子的机械强度应能够满足线路的机械要求。
根据绝缘子的机械强度确定线路绝缘子片数的方法主要有以下几种：1. 根据绝缘子的机械强度指标，如绝缘子的抗拉强度、抗弯强度等，确定绝缘子的安全荷载。
根据线路的机械荷载，计算出绝缘子的最大受力，进而确定绝缘子的机械强度。
2. 根据绝缘子的机械强度和线路的机械荷载，采用经验公式或计算方法计算出绝缘子的安全荷载。
四、其他影响线路绝缘子片数的因素除了绝缘子的电压等级和机械强度，还有一些其他因素也会影响线路绝缘子片数的确定，如线路的长度、导线的类型和布置方式等。
1. 线路的长度：线路的长度对绝缘子片数的确定有一定影响。
一般来说，线路长度较长时，为了保证绝缘子的绝缘性能和机械强度，需要增加绝缘子片数。
常用绝缘子技术参数
绝缘子（2）线路和发电厂、变电所设备外绝缘各污秽等级和对应盐密、爬电比距。
（3）常用绝缘子主要数据：35 FXBW2-500/300 3 500 300 24 4450±50 4000 12000 2250 1300 78036 FXBW3-500/300 3 500 300 24 4030±50 3600 13750 2050 1300 78037 FXBW4-500/300 3 500 300 24 4450±50 4000 13750 2250 1300 780表7-3 保定厂棒形悬式复合绝缘子技术性能指标产品型号额定电压(kV)额定机械拉伸负荷(kN)最小电弧距离(mm)结构高度(mm)爬电距离(mm)雷电全波冲击试验电压(kV)操作冲击湿试验电压(kV)1min工频湿试验电压(kV)端部附件耐受50%闪络耐受50%闪络耐受50%闪络联接标记markFXBW-35/70 35 70 470 680 770 ≥230 ＞260 / / ≥120 ＞160 16 FXBW-66/70 66 70 730 940 1452 ≥410 ＞440 / / ≥200 ＞250 16 FXBW-110/70 110 70 1030 1240 2420 ≥550 ＞580 / / ≥270 ＞340 16 FXBW-110/100 110 100 1010 1240 2420 ≥550 ＞580 / / ≥270 ＞340 16 FXBW-110/120 110 120 1010 1240 2420 ≥550 ＞580 / / ≥270 ＞340 16 FXBW-110/160 110 160 1000 1290 2420 ≥550 ＞580 / / ≥270 ＞340 20 FXBW-220/100 220 100 1910 2150 4840 ≥1000 ＞1175 / / ≥560 ＞650 16 FXBW-220/120 220 120 1910 2150 4840 ≥1000 ＞1175 / / ≥560 ＞650 16 FXBW-220/160 220 160 1900 2210 4840 ≥1000 ＞1175 / / ≥560 ＞650 20 FXBW-500/100 500 100 4110 4360 11000 ≥2050 ＞2400 ＞1240 ＞1550 ≥740 ＞1425 16 FXBW-500/120 500 120 4100 4360 11000 ≥2050 ＞2400 ＞1240 ＞1550 ≥740 ＞1425 16 FXBW-500/160 500 160 4050 4360 11000 ≥2050 ＞2400 ＞1240 ＞1550 ≥740 ＞1425 20 FXBW-500/180 500 180 **** **** 11000 ≥2050 ＞2400 ＞1240 ＞1550 ≥740 ＞1425 20 FXBW-500/210 500 210 4050 4360 11000 ≥2050 ＞2400 ＞1240 ＞1550 ≥740 ＞1425 20 FXBW-500/240 500 240 4320 4680 9450 ≥2050 ＞2550 ＞1240 ＞1675 ≥740 ＞1550 24 FXBW -500/300 500 300 4320 4680 9450 ≥2050 ＞2550 ＞1240 ＞1675 ≥740 ＞1550 24 注：按部颁标准规定要求，将原复合绝缘子HXS2型号改为FXBW。
常用绝缘子技术参数讲解
kV 50 50 50 45 45 45 55 55
125 125 125 110 110 110 140 140
kV 130 130 130 130 130 130 130 130
kg 5.8 5.8 5.8 4.6 4.6 4.6 7 7
±15 1000 3150 550 — 230
FXB4-110/70 1 110 70 16
±15 1000 3150 550 — 230
FXB1-110/100 1 110 100 16
±15 1000 2520 550 — 230
FXB2-110/100 1 110 100 16
±15 1000 2520 550 — 230
kg 8.9 7.3 10.2 10.4 15.3 8 8.4
3 标准型钢化玻璃绝缘子型号和参数（南京厂）
号 机械破
公称结构高度圆盘 直径公称爬电距离钢脚 直径工频湿闪电压工频击穿电压净重（kg）
kN） （mm） （mm） （mm） （mm） （kV） （kV）
-70
(mm) 16 16 16 16 20 20 24
(mm) 400 400 450 400 450 432 432
(kN) 70 100 100 100 160 210 210
(kV) 45 45 45 45 50 50 50
(kV) 120 120 120 120 120 120 120
320 320 320 320 320 320 400 400
N 16A 16A 16A 16A 16A 16A 20 20
kV 70 70 70 70 70 70 75 75
输电线路绝缘子选择及计算
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，主要有巩义市回锅镇的铝加工基地、焦作市西向镇的沁阳铝试验厂(5000万kg/a)、西向镇宏达炼钢厂、晋城市泽州县弘鑫冶炼公司(3000万kg/a)以及晋城分布广泛的小型炼铁厂等。
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四、绝缘子片数的选择
在工频电压作用下，选择绝缘子片数的方法一般有两种：① 按各类污秽条件下的绝缘子串的成串污闪电压来选择；②按各类 污秽条件下绝缘子串的爬电距离（λ）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）。
T—分别取绝缘子承受的最大使用荷载、断线荷载、断联
荷载、验算荷载或常年荷载（kN）。
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℃。
1、悬垂绝缘子串选择
Ⅰ、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
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。
Ｒ２＝２Ｒ１－Ｒ１２
（3-2）
式中：Ｒ１一串绝缘子的可靠度，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）。
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 (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；
(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；
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。
2、耐张绝缘子串的选择
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。
Ⅰ、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35—350kV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。
1、按泄露比距要求选择绝缘子型式与片数
据《110—750kV架空输电线路设计规范》推荐采用的一种方法， 其公式为:
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ｍ片绝缘子相互串联后，整串绝缘子的 可靠度（Ri）为
Ri＝Riｍ
（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Ｒ１，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（Ｒ２）为
Rn=R1n+nR1n-1R1'+[n(n-1)R1n-2R1'2/2]+…+{n!R1n-rR1'r/[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。
Ⅲ、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。
Ⅳ、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。
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。
表一
情况
最大使用荷载
常年荷载 验算
断线
断联
安全系数 盘型绝缘子 棒型绝缘子
4.0
1.5
1.8全系数K1应按下式计算
K1=TR/T
式中：TR —绝缘子额定机械破坏负荷（kN）；
Ⅱ、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Ⅰ中对耐张绝缘子串的要求。
3、绝缘子串的可靠度
绝缘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
外荷载，并考虑一定的安全系数来选择绝缘子型式。
Ⅱ、在正常运行电压作用下，绝缘子应该具有足够的电气强度。 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。
(3)架空线路处于野外，受环境温度影响较大，要求绝缘子能耐 受较大的温度变化而不破裂；
(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；
(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