懸垂絕緣子串組

懸垂絕緣子串組是指帶有全部金具和附屬檔案，懸掛一條導線或分裂導線的絕緣子串組。1000kV瓷絕緣子串具有片數多、結構長、重量大的缺點；同時，由於電瓷材料憎水性較差，瓷絕緣子串在潮濕環境下(如雨霧天)容易發生閃絡，常採取配置足夠的零值絕緣子或額外增塗RTV或PRTV防污閃材料等措施以增加絕緣子串的爬電距離。

基本介紹

• 中文名：懸垂絕緣子串組
• 外文名：Suspension insulator string group
• 學科：電力工程
• 領域：工程技術
• 範圍：能源
• 套用：輸電線路

簡介

1000kV特高壓變電站用絕緣子要求更高的機械強度、良好的電氣性能和防污穢性能，同時由於1000kV絕緣子串更長，檢測和更換極不便利，因此要求有更高的運行可靠性。

1000kV瓷絕緣子串具有片數多、結構長、重量大的缺點；同時，由於電瓷材料憎水性較差，瓷絕緣子串在潮濕環境下(如雨霧天)容易發生閃絡，常採取配置足夠的零值絕緣子或額外增塗RTV或PRTV防污閃材料等措施以增加絕緣子串的爬電距離。但這也將進一步增加絕緣子串長度及維護工作量。而合成絕緣子具有污閃電壓高、爬電距離利用率高、積污特性好的優勢，合成絕緣子在電網中的套用也成為研究熱點。750kV及其以下電壓等級的部分變電站也已開始選用合成絕緣子(包括支柱絕緣子和懸式絕緣子)替代瓷絕緣子，1000kV變電站如荊門、皖南等站1000kVGIS套管也部分地選用了合成材料，且運行良好。

瓷絕緣子串發展現狀

已建或在建的特高壓變電站中，結合1000kV配電裝置的具體布置型式。站內跨線耐張絕緣子串選用了雙傘型或三傘型大爬距瓷絕緣子；對於懸垂絕緣子串，為控制串長、保證引下線對其下方設備的安全淨距，選用了三傘型瓷絕緣子。懸垂絕緣子用三傘型瓷絕緣子單片爬電距離取545mm。

絕緣子串片數依據變電站所在地區污穢等級。採用爬電比距法或污閃耐受電壓法進行確定：但當通過現場試驗確定絕緣子的耐污特性存在困難時，也採用按與線路絕緣子串的絕緣水平進行配合的方法確定或校核絕緣子串片數。

對位於國標d級污區的特高壓變電站，依據GB/T 26218.2—2010《污穢條件下使用的高壓絕緣子的選擇和尺寸確定第2部分：交流系統用瓷和玻璃絕緣子》規定的統一爬電比距取43.3mm/kV，並考慮零值絕緣子後，1000kV懸垂絕緣子串片數取59片。也有部分位於d2級污區的特高壓變電站。結合GB/T 26218．2—2010及電力運行公司關於絕緣配置的相關規定，統一爬電比距取48.5mm/kV。此時懸垂絕緣子片數也需相應增加。當污區等級進一步提高時，由於現有1000kV瓷柱式設備已難以滿足其外絕緣配置的要求，需採取其他措施，因此，單純增加絕緣子串的爬電距離已沒有意義。

據對1000kV導線的不同期搖擺研究結果，為限制導線風偏對相間距離的影響。1000kV配電裝置進出線跨線可採用單I、雙I或V型耐張絕緣子串，主母線絕緣子串一般採用V型絕緣子串，引下線及跳線可採用單I或V型懸垂絕緣子串。已建特高壓變電站中，1000kV懸垂絕緣子串主要採用了V型結構，以限制導線搖擺，減小構架寬度。d級污區的特高壓變電站，1000kV V型懸垂絕緣子串組串一般選擇160 kN三傘型瓷絕緣子片，單片結構高度為160mm、爬電距離為545mm，絕緣子片數為59片。

特高壓變電站中1000kV懸垂絕緣子串主要用於懸掛進出線引下至GIS套管的導線，絕緣子串配耐張線夾。通過計算發現，只有當V型絕緣子串的夾角大於導線最大風偏搖擺角時，才能避免導線最大風偏時絕緣子串受壓鬆弛，防止絕緣子脫落或受壓損壞。

懸垂絕緣子組串方案

特高壓交流變電站中1000kV懸垂絕緣子串採用V型懸掛結構。絕緣子質量按160kN考慮。對於合成絕緣子的爬電距離確定。依據GB/T26218.3—2010《污穢條件下使用的高壓絕緣子的選擇和尺寸確定第3部分：交流系統用複合絕緣子》規定，由於形狀和材料的特點，矽橡膠傘套絕緣子在爬電距離相同時其耐污性能通常會優於瓷絕緣子或玻璃絕緣子，若單純從污穢耐受或閃絡的角度來看，使用合成絕緣子時可減少其爬電距離，但與傳統瓷材料相比，矽橡膠材料在環境、電場和電弧的作用下更易於劣化，在特定條件下會降低絕緣子污穢性能和使用壽命，因此，推薦選用與瓷或玻璃絕緣子爬電距離相同的合成絕緣子以兼具避免劣化、閃絡問題及改善污穢性能的優點。對於國標d級污穢條件下，1000 kV合成懸垂絕緣子的爬電距離建議按不小於545x59=321.55(mm)選擇。依據該技術條件，參考瓷絕緣子組串方案，通過向廠家調研。

合成絕緣子串的組裝金具與瓷絕緣子串基本保持一致。受質量限制，合成絕緣子串組裝用U型掛環、延長環、聯板、調整環、耐張線夾等與瓷絕緣子串相同；考慮到合成材料同電瓷材料電氣性能上的差異．絕緣子串用均壓環和禁止環可能有所不同，這需對組裝連線方案進行具體的電場分析後確定。由於合成絕緣子串帶硬連線芯棒，為整體連線結構。現場組串安裝施工方便，在安裝完成後不會出現瓷絕緣子串長度較長帶來的“U”形效果，因此，採用複合絕緣子串後。V型懸垂串的均壓環有可能由馬鞍環改為更為簡易的跑道環。

“ V”型懸垂絕緣子串

緊湊型和緊縮型輸電線路採用“V”型絕緣子串可以有效限制導線擺動幅度，從而減小塔頭尺寸及走廊動靜態寬度, 由於三相導線距離較近，線路自然輸送功率及電磁環境均優於普通線路。“V”型絕緣子串的夾角大小直接影響塔頭尺寸和絕緣子串的受力情況。根據收集的大量國內外研究和設計資料，“V”型串的夾角基本處在70°～ 120°之間。“V”型絕緣子串的荷載複雜，不但與垂直荷重有關外，還與“ V”型串的夾角、水平荷重和縱向荷重有關。“V”型絕緣子串的夾角越大，垂直、水平、縱向荷重越大。

技術經濟性分析

採用合成材料後，1000kV懸垂絕緣子串長可縮短近1m。在1000kV配電裝置布置及連線方案的基礎上，進出線構架高度可由41m降低至40m。同時，考慮單串合成絕緣子串質量較瓷絕緣子串質量可降低約1.2t，通過對進出線構架的重新最佳化設計，每榀進線構架(寬度為49m)可節省鋼材約2t，每榀出線構架(寬度為51m)可節省鋼材約2.5t。按鋼材1萬元/t的價格計算，每榀進線構架可節省投資約2萬元，每榀出線構架可節省投資約2.5萬元。結合絕緣子材料投資估算和廠家報價。單片瓷絕緣子片價格為139元，單支合成絕緣子價格為4600元，若考慮絕緣子串組裝金具相同，則每串合成絕緣子串較瓷絕緣子串將節省投資約7200元。

雖然1000 kV合成絕緣子串較瓷絕緣子串具有一定的技術經濟性優勢，但合成絕緣子掛網運行時間較短，如何延遲合成材料的老化作用、提高絕緣子的製造和工藝水平 ，仍是制約合成絕緣子能否在特高壓站中推廣套用的重要因素．需要持續跟蹤研究。此外，1000kV合成絕緣子串的套用還需結合電場分析進一步最佳化絕緣子串均壓環和禁止環的設計。就國際上近年來的研究成果看。合成絕緣子並非一種免維護產品。運行經驗表明，合成絕緣子在臭氧、紫外光、潮濕、高低溫和電應力等外界因素作用下，運行一定年限後，其憎水性會出現不同程度下降，這是複合絕緣子在運行中發生“不明閃絡”的主要原因。因此，合成絕緣子的大規模套用後。如何做好對其運行性能的線上監測也是值得關注的問題。

總結

1000kV合成懸垂絕緣子串絕緣子重量按160kN考慮，仍採用V型懸掛結構，對於國標d級污穢條件下，絕緣子的爬電距離按不小於32155mm選擇。考慮1000kV懸垂絕緣子串重量和連線方式，1000kV合成絕緣子串和瓷絕緣子串可採用相同的組裝方式。V型串的夾角仍按65°考慮，絕緣子串不會受壓損壞，滿足設計要求。

1000kV合成懸垂絕緣子串豎直方向上的高度較瓷絕緣子串可縮短約1m，因此，採用合成絕緣子串後，節省了構架投資。