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文檔簡介

1、1 絕緣子選型絕緣子材質(zhì)我國主要生產(chǎn)的絕緣子主要有盤形瓷絕緣子、盤形玻璃絕緣子及復(fù)合絕緣子各類絕緣子特性絕緣子的性能比較表1-1不同類型線路絕緣子的性能比較常見故障盤形瓷絕緣子盤形玻璃絕緣子棒形復(fù)合絕緣子雷擊閃絡(luò)電壓高,可能出現(xiàn) 零值”幾率決定于生 產(chǎn)商,無招弧裝置可能 發(fā)生元件破損閃絡(luò)電壓高,無招弧裝 置可能造成兀件爆裂, 幾率決疋丁生產(chǎn)商閃絡(luò)電壓略低,裝均壓環(huán)一般可使絕緣子免受電弧灼傷污穢耐污差,雙傘型可改善自清洗性能,調(diào)爬方便耐污差,防霧型可提高耐鹽霧性能,調(diào)爬方便表面憎水性,耐污閃性能好,一般不需調(diào)爬風(fēng)偏柔性”好,風(fēng)偏小柔性”好,風(fēng)偏小柔性較好,風(fēng)偏大斷串概率大小決定于生產(chǎn)商概率極小概

2、率大小決疋于生產(chǎn)商劣化劣化速率決定于生產(chǎn)商基本不存在劣化硅橡膠老化速率和芯棒蠕變”決定于生產(chǎn)商和使用條件外力易損壞,殘垂強(qiáng)度大易損壞,殘垂強(qiáng)度較大不易損壞常見故障盤形瓷絕緣子盤形玻璃絕緣子棒形復(fù)合絕緣子現(xiàn)場維護(hù)檢測維護(hù)工作量大,雙傘型 易人工清掃,檢零”麻 煩清掃周期短、工作量大維護(hù)簡便,缺陷檢測困難3污區(qū)劃分沿線污穢調(diào)查走廊沿線污源分布情況本次對待建1000kV特高壓中線工程線路走廊沿線進(jìn)行了污染情況 調(diào)查。湖北省境內(nèi)絕大部分地區(qū)為自然污穢,包括生活污染、公路揚(yáng)塵、農(nóng)村施用農(nóng)藥、化肥以及燒山積肥的灰塵;工業(yè)污穢主要集中在宜城市 板橋鎮(zhèn),分布有石灰廠、水泥廠、采石場等重點(diǎn)污源。河南省境內(nèi)線路

3、附近分布較多鄉(xiāng)鎮(zhèn),主要的自然污穢來自居民區(qū)的生活污染和農(nóng)田施用 的化肥等,線路跨越鐵路、高速公路、土路若干,加上風(fēng)沙揚(yáng)塵等也會 對線路造成一定的污染;工業(yè)污源主要有采石場、石灰廠、水泥廠、鋁 鐵廠、煉鋼廠、火電廠等。山西省境內(nèi)沿線分布儲煤廠、煉焦廠、煉鐵 廠、火電廠、磚廠等,小型煤礦區(qū)和煉鐵高爐更是星羅棋布,大氣污染 十分嚴(yán)重。另外1OOOkV特高壓中線工程線路平行或跨越的500kV線路有:斗樊線、雙玉I、回、樊白I、回、姚白線、白鄭線、牡嵩線、 沁獲線、榆臨線;跨越鐵路七條、已建成高速公路六條、國道和省道若 干。(1)化工污穢 該線路走廊附近的化工污源主要集中在河南省和山西省,主要有沁陽市碳

4、素有限公司(1500萬kg/a)、孟縣化肥廠(6000萬kg/a)、偃師市山化縣化工廠、南陽石蠟精細(xì)化工廠(12000萬kg/a)、南陽市金馬石化有限 公司(600萬kg/a)、長治化工有限公司、鐘祥市華毅化工有限公司(18000 萬kg/a)等。另外晉城市規(guī)劃中的野川、馬村化工園區(qū),工廠十分集中, 規(guī)模現(xiàn)在大約為 30000 萬 kg/a ,隨著發(fā)展,其規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大。(2)冶金污穢 冶金污穢主要包括鋁廠、煉鐵廠、煉鋼廠等。根據(jù)調(diào)研情況,主要有鞏義市回鍋鎮(zhèn)的鋁加工基地、焦作市西向鎮(zhèn)的沁陽鋁試驗廠 (5000 萬 kg/a)、西向鎮(zhèn)宏達(dá)煉鋼廠、晉城市澤州縣弘鑫冶煉公司 (3000萬kg/a)

5、以 及晉城分布廣泛的小型煉鐵廠等。(3)火電廠 主要集中在河南省和山西省,有以下大型火電廠:沁陽鋁電集團(tuán)電廠(31萬kW)、孟州電力股份有限公司(49萬kW)、偃師市首陽山電廠(100 萬kW)、洛陽華潤熱電有限公司(25萬kW)、南陽市鴨河口電廠(現(xiàn)有70 萬kW,總體規(guī)劃310萬kW)、陽城電廠(現(xiàn)有容量235萬kW,在建的二 期規(guī)模將達(dá)到355萬kW),晉城和長治規(guī)劃中將建成趙莊電廠、高河電 廠、沁水電廠和鄭莊電廠四個大型火電廠,規(guī)模都在240萬kW以上,這將大大增加污染的嚴(yán)重程度。(4) 其它工業(yè)污穢沿線走廊附近除上述類型污穢外,還包括如水泥廠、石灰廠、煤礦 區(qū)等。主要有宜城市水泥廠、

6、汝州水泥公司、南陽航天水泥廠、趙莊煤 礦、成莊煤礦等。另外沿線有許多小型采石場、 磚廠、 煤礦和儲煤廠等, 污染比較嚴(yán)重。(5) 自然污穢 自然污穢主要是由大氣降塵、風(fēng)沙、農(nóng)藥以及化肥產(chǎn)生的污染。待 建特高壓線路沿線多數(shù)地段附近工業(yè)并不發(fā)達(dá),大氣環(huán)境污染狀況相對 較輕。湖北省境內(nèi)地勢多為平地和丘陵,沿線主要是農(nóng)田和旱地,雜樹 林覆蓋面積較大,植被較多,雨水比較充沛,在一定程度上減輕了自然 污穢的影響。河南省境內(nèi)地勢以平原為主,全年以東北風(fēng)為主,雨水較 少,灰塵、風(fēng)沙較大,自然污穢影響比較大。山西省境內(nèi)主要以高山大 嶺和山地為主,待建特高壓線路將跨越太行山脈,全年以西北風(fēng)為主, 降雨較少,粉塵污

7、染嚴(yán)重。(6) 部分污穢物化學(xué)成分分析 對沿線走廊不同類型的污源點(diǎn)的污穢物進(jìn)行了取樣以及化學(xué)成分 分析,分析結(jié)果見表 3-1。樣品名稱Na+K+Mg2+Ca2+Cl-NO3-SO2-洗煤廠煉焦廠水泥廠火電廠煉鋼廠煉鐵廠化肥廠化學(xué)成分口 Na+ K+口 Mg2+口 Ca2+ Cl-口 NO3- SO42-o o o o O1 8 5 2 92 111)L/anv量含肥化電 火60300圖3-6污染物的化學(xué)成分從測量結(jié)果和上圖可知,污穢物中Ca+離子含量遠(yuǎn)大于 Na+、K+、Mg2+離子含量,尤其是煉焦廠、水泥廠和化肥廠,都大于100mg/L。污穢物中的Na+和K+含量基本相等,其中以火電廠和煉鋼

8、廠最為嚴(yán)重。負(fù) 離子中SQ2-離子含量最高,其中水泥廠和火電廠都超出了100mg/L,化 肥廠甚至超過200mg/L??梢?,沿線污染源的排放物主要以粉塵污染和 鹽類污染為主。氣候條件和污濕特征根據(jù)調(diào)查收資,沿線與污穢閃絡(luò)相關(guān)的降雨量、小雨天數(shù)、降霧日數(shù)及最長霧日數(shù)、平均溫度和相對濕度及污閃季節(jié)的風(fēng)等氣象條件的調(diào) 查統(tǒng)計結(jié)果如下:沿線02-04年降雨情況1 02年降雨日 03年降雨日n 04年降雨日102年連續(xù)無雨日 匚03年連續(xù)無雨日 04年連續(xù)無雨日圖3-7降雨日數(shù)從調(diào)查情況來看,2002年-2004年三省的降雨主要集中在 6月-9月,這四個月的平均月降雨日數(shù)為15天-22天。占到全年降雨日

9、數(shù)的 52%-68%。降水量以荊門、襄樊、南陽和平頂山等地居多,山西省降水量在三省中為最少,呈從南向北逐漸減少的趨勢。連續(xù)無降雨日主要集 中在10月至來年3月,平均連續(xù)無降雨日數(shù)呈從南向北逐漸遞增的趨 勢。毛毛雨是引發(fā)污閃的主要原因,湖北地區(qū)以及河南省南部毛毛雨較 多,為18天-39天;河南北部及山西省相對較少,為12天-29天。綜合上述情況,沿線從南向北利于積污的氣象條件遞增的趨勢,但 誘發(fā)污閃的外部條件例如毛毛雨則反之,降霧氣象以南陽、長治境內(nèi)較 為嚴(yán)重。表3-2污閃季節(jié)的風(fēng)速、主導(dǎo)風(fēng)向和靜風(fēng)頻率統(tǒng)計f地點(diǎn) 項目f、荊門襄樊南陽平頂山洛陽焦作晉城長治2002-2004平均風(fēng)速主導(dǎo)風(fēng)向NNW

10、NWNNWNEENENEENENENEENEWNWSE靜風(fēng)頻率(%)2120192281723232002-2004年的污閃季節(jié)的風(fēng)速均在 2m/s左右,靜風(fēng)頻率在23%以 下,不利于污染物的擴(kuò)散。沿線現(xiàn)狀污區(qū)情況現(xiàn)有污區(qū)圖的情況 現(xiàn)場實測污穢狀況圖3-16山西段路徑與電網(wǎng)相對關(guān)系圖表3-5部分線路閃絡(luò)跳閘統(tǒng)計時間桿塔號故障點(diǎn)污源情況備注絕緣配置/爬電比距(cm/kV)污區(qū)圖污級蘇丹線39#C相長治煤礦、焦化覆冰14X XWP-7出漳寺線38#A相長治煤礦、焦化覆冰14X XWP-7出陽東二、三線40#、 58#、 62#距電廠1832km冰閃30 X FC16P/155出注:斗樊線144#桿

11、塔絕緣子串在霧濕天氣下有放電現(xiàn)象。本工程沿線污區(qū)劃分污區(qū)劃分原則(1) 參照GB/T16434-1996高壓架空線路和發(fā)電廠、 變電所環(huán)境污 區(qū)分級及外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。(2) 有關(guān)文件的要求;(3) 結(jié)合特高壓線路具體情況及污區(qū)劃分運(yùn)行經(jīng)驗、污濕特征、現(xiàn)場等值附鹽密度”三要素來確定。當(dāng)三者不一致時,應(yīng)以運(yùn)行經(jīng)驗為主;(4) 對既沒有運(yùn)行經(jīng)驗、又沒有鹽密測量值的地區(qū),暫按污濕特征, 并結(jié)合各省最新污區(qū)分布圖的定級來確定污穢等級。建議本工程特高壓線路污區(qū)劃分參照GB/T16434-1996中對各污穢等級下的爬電比距分級數(shù)值作出的規(guī)定,如表3-6所示表3-6特高壓線路各污穢等級下的爬電比距分級數(shù)

12、值污穢等級鹽密值爬電比距,cm/kV線路220kV及以下330kV及以上1000kV0VI注:爬電比距取額定電壓計算值晉東南 一南陽段線路污區(qū)劃分山西省境內(nèi)線路全長約118k m,地形以丘陵為主,跨越太行山脈;省內(nèi)污染源主要有煤礦、煉焦廠、煉鐵廠、化工廠以及大型電廠等,另外規(guī)劃中的野川、馬村化工園區(qū)以及陽城電廠二期、趙莊電廠、高河電 廠、沁水電廠、鄭莊電廠等重污染源將使大氣污染愈加嚴(yán)重;全年干旱 少雨,小雨日數(shù)約為12天-21天,平均濕度僅為61%左右;污閃季節(jié)降 霧日數(shù)達(dá)到18天-32天;主導(dǎo)風(fēng)向為西北風(fēng),風(fēng)力較大,污穢物的擴(kuò)散 能力很強(qiáng)。山西省境內(nèi)與特高壓線路平行或跨越的500kV線路有陽

13、東線(山級中、上限設(shè)計、爬電比距、榆臨線 級下限設(shè)計、爬電比距 kV)。河南 境內(nèi)與特高壓線路平行或跨越的 500kV線路有樊白雙回(H級上限設(shè)計、 爬電比距kV)、白鄭線(H級中限設(shè)計、爬電比距 kV)、姚白線(H級中限 設(shè)計、爬電比距 kV)、牡嵩雙回(山級中限設(shè)計、kV)、沁獲線(山級上限 設(shè)計、爬電比距kV)。根據(jù)ESDD測量結(jié)果,結(jié)合線路運(yùn)行經(jīng)驗和污濕特 征,晉東南 南陽段特高壓輸電線路污穢等級劃分如下:我國500kV輸電線路一般按泄漏比距法確定絕緣子片數(shù),從而確定 串長。對于我國來說,由于大氣污染嚴(yán)重,現(xiàn)有500kV線路,絕緣子串長一般均由工頻條件下的污閃特性決定。由爬電距離來決定

14、絕緣子的串 長,這種方法首先根據(jù)輸電線路所經(jīng)地區(qū)的污穢情況,鹽密和灰密的測 量值,以及已有輸電線路的運(yùn)行經(jīng)驗,確定污穢等級,再依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 16434-1996高壓架空線路和發(fā)電廠、變電所環(huán)境污區(qū)分級及外絕 緣選擇標(biāo)準(zhǔn)來決定該污區(qū)所對應(yīng)的爬電比距,根據(jù)所選絕緣子的爬電 距離計算所需絕緣子的片數(shù)。此種方法簡單易行,可操作性強(qiáng),在工程 設(shè)計中被廣泛采用,并且經(jīng)過很多工程實際的考驗,是一種可被接受的 工程設(shè)計方法。按爬電比距法選擇懸垂串的絕緣子片數(shù)工頻過電壓條件下絕緣子串片數(shù)由爬電距離來決定絕緣子的串長,在工程設(shè)計中被廣泛采用。由工頻電壓爬電距離要求的線路每串絕緣子片數(shù)應(yīng)符合下式要求:Ke

15、Lo式中:m 每串絕緣子片數(shù);Um 系統(tǒng)額定電壓,kV;入一爬電比距,cm/kV,列于表鹽密與爬距配置表;L0 每片懸式絕緣子的幾何爬電距離,cm;Ke 絕緣子爬電距離的有效系數(shù),主要由各種絕緣子爬電距離在 試驗和運(yùn)行中提高污穢耐壓的有效性確定。(1)絕緣子爬電距離的有效系數(shù) Ke絕緣子爬電距離的有效系數(shù) Ke定義為在相同的自然條件下,在相同 的積污時間內(nèi)被試絕緣子與基準(zhǔn)絕緣子沿單位泄漏距離的污閃電壓之 比。Ke不能僅根據(jù)人工污穢閃絡(luò)電壓的試驗結(jié)果確定,還必須考慮絕緣 子的自然積污能力。我國幅員遼闊,各地的地理氣象條件差別很大,不 同形狀的絕緣子在不同地區(qū)的運(yùn)行效果也有差別。目前還很難確定各種

16、 形狀絕緣子的Ke值。電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 620-1997交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配 合中指出:幾何爬電距離 290mm的XP-160型絕緣子的 忑暫取為1 米用其它型式絕緣子時,應(yīng)由試驗確定。KeL01U 50%.2L02U 50%.1式中:L01、L02 分別為XP-160型及其它型絕緣子的幾何泄漏距離;U5O%.1、U50%.2 分別為XP-160型及其它型絕緣子的50%污閃電壓,kV為分析研究不同型式絕緣子的有效系數(shù);參考了西北電網(wǎng)750kV輸電線路絕緣子在高海拔低氣壓條件下的污閃特性研究報告,該報告 提供了 750(2#)和 750(4#)試驗 U50%值(ESDD ;NSD

17、D cm2)。表4 5西北電網(wǎng)污閃特性研究的瓷絕緣子 U50%值編號材料盤徑(mm)傘形結(jié)構(gòu)高度(mm)爬距(mm)表面積(cm2)機(jī)械強(qiáng)度(kN)單片絕緣子U50%(kV)750(2#)瓷300雙傘170459210750(4#)瓷340三傘170530210武漢高壓研究所1000kV交流輸電線路絕緣子長串污穢特性及污穢外絕緣設(shè)計的研究報告,報告中提供的常壓下絕緣子的單片U50%值;具體數(shù)據(jù)和相應(yīng)絕緣子的有效系數(shù)Ke計算值如表4-6。表4-6有效系數(shù)Ke的計算序號數(shù)據(jù)來源型式ESDD/NSDD2 (mg/cm )U50%(kV)串長(片)單片絕緣子U50%(kV)(T(%)有效系數(shù)Ke1武高

18、所XP-16020828-12武高所FC-400205483武高所CA590-EZ484武高所FC300/195485武高所CA596-EZ486武高所CA887-EZ487750(2#)雙傘(459)-3-8750(4#)三傘(530)-3-上表中盤型(鐘罩型)絕緣子的有效系數(shù) Ke的計算值基本在之間,由 于3#-6#絕緣子為灰密cm2條件下U50%直,其值偏大,因此,絕緣子的 有效系數(shù)Ke計算值偏大;7#-8#雙傘和三傘絕緣子的有效系數(shù)Ke的計算值基本在之間,由于其U50%無法進(jìn)行灰密修正,且7#和8#絕緣子的U50% 值為短串試驗得到,其值偏大,因此,有效系數(shù)Ke的計算值也偏大。雙層傘絕

19、緣子在我國500kV及以下線路中已大量使用,積累了大量 試驗數(shù)據(jù)和運(yùn)行經(jīng)驗。通過對雙層傘絕緣子和普通型(XP-300)絕緣子在同 樣條件下的污閃電壓和積污狀況的比較,以及對大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析, 由運(yùn)行部門總結(jié)出,雙層傘型絕緣子的Ke值為。西北750kV線路絕緣子爬電距離的有效系數(shù) Ke的取值,普通型??; 防污型(雙傘型和三傘型)?。环牢坌停ㄧ娬中停┤?。本報告暫推薦在輕污區(qū)普通型、雙傘和三傘絕緣子的有效系數(shù)Ke取值為;防污型絕緣子的有效系數(shù)Ke取值為;中等及以上污穢區(qū)普通型盤型、雙傘和三傘型絕緣子的有效系數(shù)Ke取值為;防污鐘罩型絕緣子的有效系數(shù)Ke取值為。(2)絕緣子片數(shù)計算計算工頻電壓下所要求

20、的爬電距離和絕緣子串片數(shù)進(jìn)行計算,其結(jié) 果如表4-7。絕緣子型式污區(qū)及爬電距離mm絕緣子片數(shù)(片)絕緣子串長mm配置水平1000m及以下1500m1000m及以下1500m1000m及以下1500m普通型485mm2500257452541014010530普通型505mm25002574505197509945普通型550mmn級2500257451531045510865三、雙傘型485mmcm22500257452541014010530三傘型635mmkV25002574404178007995鐘罩型690mm250025744142984010080合成型25002574普通型485

21、mm3200329570721365014040普通型 505mm3200329567691306513455普通型 550mm川級3200329562641271013120三、雙傘型485mmcm23200329566721287014040三傘型635mmkV3200329554551053010725鐘罩型690mm3200329555571320013680合成型32003295普通型 485mm3800391383851618516575普通型 505mm3800391380821560015990普通型 550mm級3800391373751496515375三、雙傘型485mm

22、 cm23800391383851618516575三傘型635mmkV3800391363651228512675鐘罩型690mm3800391365671560016080合成型38003913由表4-7可知,級污區(qū)可選用 54片單片爬距485mm普通型絕緣 子和雙傘、三傘型絕緣子;絕緣子串長 10530mm ;山級污區(qū)可選用 54 片單片爬距635mm三傘型絕緣子或山級和W級污區(qū)選用合成絕緣子。按操作過電壓選擇絕緣子串片數(shù)操作過電壓要求的線路絕緣子串正極性操作沖擊電壓波50%放電電壓U50應(yīng)符合下式要求:U 50 Ki Us式中:Us線路相對地統(tǒng)計操作過電壓,kV;Ki線路絕緣子串操作過

23、電壓統(tǒng)計配合系數(shù),根據(jù)電力科學(xué)研究院“1000k姣流輸變電工程過電壓與絕緣配合研究 ”(200年6月),操作過 電壓統(tǒng)計配合系數(shù)取為。U50 Ki Us1000kV輸電線路統(tǒng)計操作過電壓倍數(shù)取。系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓取1100kV。正極性操作沖擊電壓波 50%放電電壓U50為:U501.25 1.72 1100/.3 1909(kV)根據(jù)電力科學(xué)研究院“ 500kV交流和直流輸電線路桿塔絕緣強(qiáng)度和作用電壓”(199年6月),在臨界波頭長度下絕緣子串 50%閃絡(luò)電壓與串 長的關(guān)系:對于邊相:U 50 cr44607 .6對于中相:U 50 cr式中:40207.2U50cr 臨界波頭長度下絕緣子串50

24、%閃絡(luò)電壓,kV;l 絕緣子串長,m。對于實際波頭長度的操作波,其閃絡(luò)電壓要高于臨界波頭情況,可按下式修正:U 50U 50 cr21 .220.841crcr20.75cr式中:T Tr 實際波頭長度和臨界波頭長度,a s實際波頭長度取 250asU50、U50cr 波頭長度為 T和T時的絕緣子串50%閃絡(luò)電壓,kV對于不同的絕緣子串長,上式中的臨界波頭長度由下式計算:cr 35l50由于以上的計算公式均按標(biāo)準(zhǔn)氣象條件給出,故應(yīng)進(jìn)行氣象修正:UK tU 0式中:U、U。實際狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的外絕緣放電電壓,kV;Kt 空氣密度修正系數(shù)。Kt/ n2 T11式中:H T 4.26a空氣溫度梯度

25、,c /m ;H 海拔高度,m;T 絕對溫度,取293 C ;n 特性指數(shù),取n=。操作過電壓要求的線路絕緣子串片數(shù) (以普通型300kN絕緣子計算)列于表4-8。表4-8操作過電壓要求絕緣子串片數(shù)/絕緣長度(mm)操作過電壓(kV)海拔高度(m)0100020003000邊相32620032/620035/670038/7350中相37715037/715040/780045/8650考慮2片零值絕緣子后操作電壓要求的1000kV交流輸電線路絕緣子串片數(shù)(以普通型300kN絕緣子計算)列于表4-9。表4-9絕緣子串片數(shù)操作過電壓(kV)海拔高度(m)0100020003000邊相343437

26、40中相39394247本工程不存在在0級、I級污穢區(qū),當(dāng)污穢等級大于等于 時,操 作過電壓對絕緣子串片數(shù)的選擇已不起作用,絕緣子串片數(shù)由工頻電壓 決定。表4-100級污穢區(qū)普通型絕緣子串片數(shù)操作過電壓(kV)-海拔二0100020003000邊相34343740中相39394247操作過電壓(kV)-海拔高度(m)0100020003000邊相37-4137-4139-4341-45中相39-4139-4142-4347按雷電過電壓的要求進(jìn)行校驗一般來說,雷電過電壓與運(yùn)行電壓無直接關(guān)系,在特高壓系統(tǒng)中,由于輸電線路本身的外絕緣水平很高,對外絕緣設(shè)計而言,雷電過電壓不起決定作用。1000kV線

27、路絕緣子串具有很高的沖擊絕緣水平(U5o% 4MV,)雷擊桿塔只能在很大的雷電流 (lo=2OO-25OkA)下才有可能引起絕緣子串反擊閃 絡(luò),出現(xiàn)這種雷電流的概率是很小的 (數(shù)量級及以下)。日本1OOOkV線路盡管線路走廊大多通過海拔1000m以上的山地,但是由于1OOOkV電壓等級引弧角間隙長,線路的雷害事故率比500kV約減少1/2。1OOOkV防雷設(shè)計考慮以下條件:(1) 雙回路鐵塔采用2條具有負(fù)屏蔽角的架空地線;(2) 引弧角間隙從減少雷擊事故次數(shù)考慮,應(yīng)盡可能加大,同時為了不使線路裝置直接受害,應(yīng)保持良好的通路特性;(3) 從減少雷擊事故次數(shù)考慮鐵塔接地電阻應(yīng)盡可能降至10Q以下。

28、但在雷電過電壓下,絕緣子串仍應(yīng)滿足一定的耐雷水平。在0級污穢區(qū)、海拔1000-3000m時,按絕緣子串雷電沖擊絕緣水平 U50%4MV考 慮,耐雷水平Ii計算結(jié)果見圖4-14-4。由此可以看出ZB塔的耐雷水平 高于ZM塔,三相V串的耐雷水平與中相 V串的基本相當(dāng)。且耐雷水平 均隨塔高、接地電阻的增加而降低。由于 1000kV 線路要求的對地距離 大,桿塔高度相應(yīng)增加,一般在 60m 以上,因此為了獲得較高的耐雷水 平,其接地電阻設(shè)計值應(yīng)盡量減??;或增加絕緣子提高絕緣子串雷電沖 擊絕緣水平。.5 按污耐壓法選擇懸垂串的絕緣子片數(shù)污耐壓法是根據(jù)試驗得到絕緣子在不同污穢程度下的污穢耐受電 壓,使選定

29、的絕緣子串的污穢耐受電壓大于該線路的最大工作電壓。該 方法和實際絕緣子的污耐受能力直接聯(lián)系在一起,是一種較好的絕緣子 串長的確定方法,但人工污穢試驗結(jié)果同自然污穢條件下的污耐受電壓 值存在等價性問題。前蘇聯(lián)、美國、美國、日本、武漢高壓研究所和中國電力科學(xué)研究院主要是以U50%進(jìn)行污穢外絕緣設(shè)計。U50%以長串絕緣子試驗來確定。不同國家污穢外絕緣設(shè)計原則相同,僅是設(shè)計參數(shù)取值不同。不同 的國家確定污耐壓和污穢設(shè)計目標(biāo)電壓值也不同。前蘇聯(lián)取標(biāo)準(zhǔn)偏差 為8%,校正系數(shù)1-4 0-;美國取彷為10%,校正系數(shù)1-3武漢高壓研 究所和中國電力科學(xué)研究院按試驗來計算0取7%,污耐壓校正系數(shù)為1-30。日本

30、單片絕緣子最大耐受電壓 Umax 按長串絕緣子試驗來確定,前蘇聯(lián)還考慮爬電距離有效系數(shù)對不同型絕緣子串的Umax進(jìn)行校正;污穢設(shè)計目標(biāo)電壓值均取系統(tǒng)最高運(yùn)行相電壓Umax Umax校正系數(shù)原蘇聯(lián)、美國、美國、日本分別為 1、1、。絕緣子串片數(shù)N由校正后 的Umax與Umax 之比確定,即:N = U ma/Umax不同國家污穢外絕緣設(shè)計基本參數(shù)如表4-12所示表4-12不同國家污穢外絕緣設(shè)計基本參數(shù)對比國家污耐壓求取方法標(biāo)準(zhǔn)偏差(b)污耐壓校正系數(shù)(k)試品布置目標(biāo)電壓值U max原蘇聯(lián)U50%8%4真型布置1美國U50%10%3P真型布置1日本Umax/真型布置中國U50%試驗確定(推薦7%

31、)真型布置(推薦注1、500kV及以下線路設(shè)計污耐壓校正系數(shù)取 3(對應(yīng)單串閃絡(luò)概率為,查正態(tài)分布表得出);注2、1000kV線路設(shè)計污耐壓校正系數(shù)?。▽?yīng)單串閃絡(luò)概率為 15%,查正態(tài)分布表得出)。根據(jù)國網(wǎng)武漢高壓研究院編制的 1000kV交流輸變電工程設(shè)備外絕緣特性研究報告中推薦的污耐壓設(shè)計方法如下(海拔1000m以下): 確定現(xiàn)場污穢度 SPS(ESDD/NSDD) 將現(xiàn)場污穢度SPS(ESDD/NSDI校正到附鹽密度SDD可簡稱試 驗鹽密SDD)單片絕緣子最大耐受電壓Umax的確定 污穢設(shè)計目標(biāo)電壓值 Umax的確定本工程按倍的最高運(yùn)行相電壓取值。 絕緣子串片數(shù)N的求取N= UmaJU

32、 max 按表4-13校核確定的N。表4-13不同性質(zhì)工作電壓確定絕緣子串片數(shù)不同性質(zhì)工作電壓計算方法備注長時間工作電壓N -w 3U耐/工頻過電壓NUmaxKV3U耐K 工頻過電壓倍數(shù)在直接接地系統(tǒng)通常取 倍,在消弧圈接地系統(tǒng)取操作過電壓NKU maxV 3U 耐K 操作過電壓倍數(shù),操作過電壓倍數(shù)在2倍時,由于操作波的耐受電壓與工頻耐受電壓之 比為2左右,操作波的片數(shù)與工頻片數(shù)是一致的。注:按污穢設(shè)計確定不同污穢等級的絕緣子片數(shù)滿足以上不同性質(zhì)工作電壓和條件對其要求。試驗鹽密(SDD的確定由武漢高壓研究所牽頭,湖北、河南、山西省電力公司參加的國家電網(wǎng)公司重點(diǎn)科研項目晉東南 一南陽一荊門待建1

33、000kV特高壓交 流輸電線路沿線走廊污穢特性的調(diào)研,課題對中線工程的沿線污穢參 數(shù)進(jìn)行了調(diào)研,沿線 CaSQ的含量約為30%-49%,分別取30%、41%、20%時,根據(jù)GB/T 16434-1996中的ESDD經(jīng)CaSQ校正換算成SDD如表4-14所示。表4-14GB/T 16434-1996中的ESDD經(jīng)CaSQ校正后換算成 SDDESDD2 (mg/cm )污穢等級SDD2(mg/cm )(CaSQ密度取41%)SDD2(mg/cm )(CaSQ密度取30%)SDD2(mg/cm )(CaSQ密度取20%)0In出IV單片絕緣子最大耐受電壓 Umax的確定根據(jù)武漢研究高壓院的研究,單片

34、絕緣子最大耐受電壓 Umax先要求出絕緣子串U50%并折算為單片值,然后進(jìn)行修正。單片絕緣子最大耐受電壓 Umaxi由GB/T 4585-2004附錄條規(guī)定的在 給定基準(zhǔn)污穢度SPS下的50%人工污穢耐受電壓的測定程序求出絕緣子 串U50%并折算為單片值。Umaxi = (1-k1 彷)Uo %Umax= k2 k3 k4 (1-ki(T )Uo %ki:正態(tài)分布系數(shù)k2:絕緣子上下表面不均勻比系數(shù)k3 :對NSDD的校正系數(shù)k4:對串型的校正系數(shù)修正后的結(jié)果見表4-15。污穢SDDCA-590EZCA-596EZFC-300/195等級2(mg/cm )U50%Umax2U50%Umax2U

35、50%Umax20In出IV注:SDD為附鹽密度(CaSQ按41%修正)。絕緣子片數(shù)(1)單I串絕緣子片數(shù)在外絕緣研究報告中,以 300kN絕緣子為例,得出的不同污穢等級F不同型式單片絕緣子Umax見表4-16。表4-16不同污穢等級下不同型式絕緣子所對應(yīng)的片數(shù)污穢等級ESDD2 (mg/cm )CA-590EZ瓷普誦型)FC-300/195(玻璃普誦型)NN1N2N3NN1N2N304848484851515151I5552535458555758n6056585965606264出66606264706466687366687178717375V7871737583757879注:1、ES

36、DD為等值附鹽密度(未修正);2、N為ESDD未進(jìn)行修正后的片數(shù), N1為ESDD按 41%CaSQ修正后的片數(shù),N2為ESDD按 30%CaSQ修正后的片數(shù), N3為ESDD按 20%CaSQ修正后的片數(shù)。本報告推薦CaSQ的含量按41%,在H級污區(qū),對于普通性的瓷絕 緣子需要56片,瓷件高度達(dá)到,整個串長達(dá)到13m多,導(dǎo)致塔頭增大, 桿塔重量增加較多,對投資影響較大,而采用普通性的玻璃絕緣子增加 投資更多。研究結(jié)果表明,雙傘型300kN瓷絕緣子在SDD/NSDD為cm2條件下, 單I串污耐壓值較相同污穢度和相同串型下的CA590-EZ普通型300kN瓷絕緣子提高約5%。美國特高壓試驗基地(

37、Project UHV)也曾對雙傘型絕 緣子與普通型絕緣子進(jìn)行過相同污穢度下的污耐壓對比試驗,試驗結(jié)果 顯示,在SDD為cm2時,雙傘型較普通型絕緣子污耐壓提高約7%。表4-17雙傘CA887-EZ型及異型絕緣子串污耐壓特性研究結(jié)果序號串型SDD2(mg/cm )U50%(kV)(T(%)1CA590-EZ普通 300kN 雙 I 串48片2CA887-EZ雙傘 300kN 單 I 串48片3CA590-EZ普通 300kN 單 V 串48片45CA887-EZ雙傘 300kN 單 V 串48片注:NSDD為 cm2分析原因如下:一是傘裙形狀對污耐壓特性的影響較大。具有較深的裙和較寬的裙 間距

38、、傘裙間距離設(shè)計得較窄,結(jié)構(gòu)高度較大和外部的裙比防污型更深, 盡管其設(shè)計不同,其污耐壓特性并不比雙傘型污耐壓特性優(yōu)良。對我國 外污閃工作具有重大啟示意義的是如只改變絕緣子的形狀而不顯著增 大系數(shù),那么在污穢性能上只能得到有限改進(jìn)。二是由傘裙形狀不同造成的。普通型絕緣子局部放電短接了部分爬 電距離。三是在重污穢條件下絕緣子傘形對污耐壓的影響比輕污穢條件下大,原因是局部放電更易短接部分爬電距離。CA887-EZ雙傘型300kN瓷絕緣子在SDD/NSDD為cm2條件下,單I 串污耐壓值較相同污穢度和相同串型下的 CA590-EZ普通型300kN瓷絕 緣子提高約5%。即在相同污穢度 SDD/ESDD為

39、cm2下,雙傘單I串的片 數(shù)較CA590-EZ普通型單I串的片數(shù)應(yīng)減少5%。雙傘型絕緣子串片數(shù) N按以下公式計算。N = U ma/(k6 Umax)式中 U maX 1100/=;k6:;Umax;單片絕緣子的最大耐受電壓值;求得CA887-EZ雙傘型300kN瓷絕緣子單I串在不同污穢等級下的絕 緣子串片數(shù)如表4-18所示。表4-18不同污穢等級下雙傘型絕緣子所對應(yīng)的片數(shù)單位:片污穢等級ESDD2 (mg/cm )N045I49n53出63IV67注:1) ESDD為等值附鹽密度(未修正);2) ESDD按 41%CaSQ修正后的片數(shù)。根據(jù)上表的計算結(jié)果,在污穢較輕地區(qū)(n級污區(qū)),雙傘型絕

40、緣子采用53片??紤]到特高壓線路的重要性和留有裕度,推薦采用54片雙傘型絕緣子。對于山級污區(qū),可以考慮選用三傘型絕緣子、瓷棒型絕緣子和合成 絕緣子。對于W級污區(qū),可以考慮選用合成絕緣子。(2)雙聯(lián)I串絕緣子片數(shù)有關(guān)研究表明,雙聯(lián)I串絕緣子的污耐壓值小于單聯(lián)I串絕緣子的污耐壓值。武漢高壓研究所對25片XP3-160絕緣子串單、雙串結(jié)構(gòu)的U50%試驗 結(jié)果如下:表4-19單、雙串結(jié)構(gòu)的U50%比較型式串長(片)污穢度mg/cmg2下值(kV)單串雙串450mm檔同型號雙串U50%比單串U50%XP3-16025XWP2-16025XWP5-16025型式串長(片)污穢度mg/cmg2下不同開檔距離

41、 U50%(kV)450mm550mm650mmXP3-16025U50%相對值上述試驗是基于500kV線路的絕緣子串U50%試驗條件,在開檔距離 550mm時,雙串絕緣子的凈距為 270mm,試驗得到的U50%為單串的倍, 且能夠防止絕緣子串間的串弧、跳弧現(xiàn)象。武漢高壓研究院的絕緣研究報告表明,CA590-EZ普通型300kN瓷絕 緣子,雙I串的單片污耐壓值較相同污穢度 SDD/NSDD為cm2下單I串 污耐壓而言,降低6%。即在相同污穢度SDD/NSDD為cm2下,雙I串的 片數(shù)較單I串的片數(shù)應(yīng)增加6%。女口 CA590-EZ普通型300kN瓷絕緣子,雙I串的單片污耐壓值在相 同污穢度SD

42、D/NSDD為cm2下與單I串污耐壓進(jìn)行了比對,其它污穢度 SDD/NSDD和不同于CA590-EZ普通型絕緣子的其它型式普通型絕緣子來 進(jìn)行比對性研究,在求取雙 I串的片數(shù)時取修正系數(shù) k4為,N雙i按以下 公式計算。N 雙 I = U maJ(k4 Umax)式中 U maX 1100/=;k4:;Umax;單片絕緣子的最大耐受電壓值。分析原因是雙I串與單I串相比,受鄰近I串鄰近效應(yīng)的影響,更 易形成放電通導(dǎo)而導(dǎo)致雙 I串擊穿強(qiáng)度降低。根據(jù)西安交通大學(xué)所做的 1000kV線路絕緣子串均壓計算結(jié)果,當(dāng)雙串絕緣子間距 600mm時,單片絕緣子承受的最大電壓與 500kV線路 相當(dāng),因此,保證雙

43、聯(lián)絕緣子串絕緣子間凈距 270mm左右,基本可以 保證絕緣子串的U 50%值不降低。因此,推薦雙聯(lián)I串與單I串采用相同的絕緣配置,雙 I串的間距按600mm取值。(3)復(fù)合絕緣子串長的選擇復(fù)合絕緣子由于具有優(yōu)異的憎水性,已在全國各地不同電壓等級的線路上運(yùn)行,并在1990年后歷次大面積污閃中幾乎沒有復(fù)合絕緣子污 閃的記錄。因此,1000kV級特高壓輸電線路應(yīng)在污穢較重地區(qū)考慮使用 復(fù)合絕緣子。根據(jù)300kN瓷絕緣子單I串推薦復(fù)合絕緣子在不同污穢度下的結(jié)構(gòu) 高度和爬電距離見表 4-21。表4-21不同污穢度下復(fù)合絕緣子的選擇污穢等級ESDD2 (mg/cm )CA590-EZ單I串片數(shù)(CaSQ按

44、20%修正)CA-590EZ單I串長(mm)復(fù)合絕緣子結(jié)構(gòu)高度(mm)爬電距離(mm)I54105301053027270n59115051053027270出6412480105302727071138451107628684IV75146251170030300注:ESDD為cm2下復(fù)合絕緣子結(jié)構(gòu)高度和爬電距離與CA-590EZ單I串相同,其他工況下結(jié)構(gòu)高度和爬電距離取80%,但不低于cm2下復(fù)合絕緣子結(jié)構(gòu)高度,爬電距離按比例計算。按污耐壓法推薦的基本絕緣配置按污耐壓法進(jìn)行絕緣配置是和實際絕緣子的污耐受能力直接聯(lián)系 在一起,是確定絕緣子串長好方法。但是,目前特高壓交流的污耐壓試 驗數(shù)據(jù)有限

45、,也缺乏運(yùn)行經(jīng)驗。綜上所述,考慮到工程的重要性,結(jié)合對沿線污穢和相鄰線路運(yùn)行情況的調(diào)研,結(jié)合污區(qū)的劃分,同時為簡化設(shè)計,在海拔 1000m以下推 薦的絕緣配置如下:H級污區(qū):采用54片雙傘型盤式絕緣子,單聯(lián) I串、雙聯(lián)I串片 數(shù)或長度相同。山級污區(qū):采用54片三傘型盤式絕緣子或合成、瓷棒絕緣子。合成、瓷棒絕緣子的結(jié)構(gòu)高度按10530mm,爬電距離按28864mm。單聯(lián)I串、雙聯(lián)I串片數(shù)或長度相同。W級污區(qū):采用合成絕緣子,結(jié)構(gòu)高度按10530mm,爬電距離按30300mm。單聯(lián)I串、雙聯(lián)I串片數(shù)或長度相同。懸垂串的絕緣子片數(shù)選擇兩種方法的懸垂串配置情況以300kN絕緣子為例,本工程按爬電比距法

46、和污耐壓法,在海拔1000m以下推薦的基本絕緣配置見表4 22。表4-22按爬電比距法和污耐壓法推薦的基本絕緣配置 (300kN)污區(qū)鹽密(mg/cm 2)爬電比距法污耐壓法雙傘(485mm)三傘(635mm)盤型絕緣子棒型絕緣子n52片40片54片(雙傘型)出54片54片(三傘型)合成、瓷:10530mm(高度)28864mm(爬電距離)IV合成:10530mm(高度)30300mm(爬電距離)由上表可以看出,雙傘和三傘盤型絕緣子在H和山級污區(qū),兩種方法選配的結(jié)果比較接近。V型串絕緣子的片數(shù)CA590-EZ普通型300kN瓷絕緣子,在 SDD/NSDD分別為cm2和cm2 條件下,V型串污耐

47、壓較單I串要分別提高6%和4%。CA887-EZ雙傘型 300kN瓷絕緣子單V型串在SDD/NSDD為cm2條件下的單片污耐壓為, 與雙傘型絕緣子單I串相比提高約13%。其結(jié)果與通用電氣的試驗結(jié)果 有較大差別。即結(jié)構(gòu)高度 盤徑 爬電距離為146mM 254mM 305mm 的 標(biāo)準(zhǔn)型懸式絕緣子V型串的污耐壓比懸垂串高20%30%。產(chǎn)生較大差別的原因主要是 CA590-EZ普通型300kN瓷絕緣子和 CA887-EZ雙傘型 300kN瓷絕緣子的盤徑分別為 320mm、330mm,遠(yuǎn)大于254mm。在合 理傘形前提下,大盤徑絕緣子可以起到阻弧作用而使電弧飄移絕緣子不 易形成線狀放電,使除盤徑外的傘

48、形狀不對污耐壓的影響較大而產(chǎn)生較 大差別。V型串污耐壓較單I串高的分析原因如下:一是本V型串的電弧較單I串易飄移絕緣子串表面不易形成線狀 放電,與單I串緊貼絕緣子串的電弧短接形式不同。二是V型串特殊的布置方式改善了絕緣子串的對地電容,使容性電 流對絕緣子串的影響減小, 提高了其污閃電壓,其次V型串發(fā)生閃絡(luò)時, 其電弧飄移遠(yuǎn)離絕緣子串,與單 I 串緊貼絕緣子串的電弧短接形式不 同。因此,V型串在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上占有一定優(yōu)勢,主要表現(xiàn)在可減少絕 緣子片數(shù),降低桿塔高度,節(jié)約走廊寬度,節(jié)省造價;其次,在合理的 污穢設(shè)計下, V 型串的積污特性要優(yōu)于懸垂串,僅為懸垂串的85%甚至更低。如果V串絕緣子片數(shù)按

49、I串的85%進(jìn)行修正,計算得到46片。 由于中相塔窗的影響,并為以后的防污留有裕度,在桿塔設(shè)計時中 相V串的絕緣子建議按與邊相 I串同樣的片數(shù)考慮,同時為了簡化設(shè) 計,建議本工程V型串與I串采用同樣的絕緣子片數(shù)。懸垂串的絕緣子片數(shù)本工程線路經(jīng)過地區(qū)大部分為口級和山級污區(qū), 部分地區(qū)為IV級污 區(qū)。根據(jù)導(dǎo)線荷載情況, 主要選用絕緣子的強(qiáng)度為 300kN、400kN(420 kN) 和550kN,其組裝型式有單聯(lián)I串、雙聯(lián)I串和V串。在海拔1000m以下,各種強(qiáng)度的懸垂串的絕緣子片數(shù)見表4 23。其中,400kN(420 kN)和550kN絕緣子的片數(shù)按300kN絕緣子串瓷件長度折算得出。表4-23懸垂串的配置污區(qū)鹽密2 (mg/cm )300kN絕緣子(單聯(lián)I串、雙聯(lián)I串、V串)400kN(420kN)絕緣子(單聯(lián)I串、雙聯(lián)I串、V串)550kN絕緣子(單聯(lián)I串、雙 聯(lián)I串、V串)54片(雙傘型、高度52片(雙傘型、高度44 片(高度n195mm、爬電距離205mm、爬電距離240mm、爬電距離485mm)550mm)700mm)合成絕緣子(纟口構(gòu)冋度合成絕緣子(結(jié)構(gòu)冋度合成絕緣子(結(jié)構(gòu)出10530m、爬電距離10

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