糯扎渡±800kV特高压直流输电线路绝缘配置研究

【摘 要】糯扎渡至广东±800kV直流输电线路是西电东送的重要通道。特高压直流工程运行经验较少。本文综合考虑已有类似线路的设计经验、爬电比距、污秽耐受电压等方法进行绝缘配置研究，并对内外过电压进行校核，分析了高海拔对绝缘片数的影响。

【关键词】±800kV；特高压直流；输电线路；绝缘配置

0 引言

糯扎渡至广东±800kV直流输电线路起于云南糯扎渡水电站，落点在广东江门市，途径云南、广西、广东三省。线路按双极设计，电压等级为±800kV，线路全长约1451km，沿线高山和山地占比近70%。绝缘子型式的选择及不同污秽地区的绝缘配置水平，不仅直接决定输电线路工程设计的结果，影响工程造价，而且，关系到特高压直流线路的安全可靠运行，因此，必须对线路绝缘子型式的选择及配置进行深入研究。

1 系统参数

根据统计[1-2]，以往±500直流工程的操作过电压倍数在1.6～1.8之间，±800kV工程中，云广直流工程操作过电压倍数为1.7，向上直流工程操作过电压倍数为1.74，锦苏直流工程操作过电压倍数为1.635。因此，本文操作过电压倍数为1.7，系统最高运行电压为816kV。

2 绝缘子选型

直流线路绝缘子积污速度快，污闪电压低，因此，直流线路绝缘子的串长主要取决于工作电压下绝缘子的污闪特性，目前，在国内外数十条直流高压线路中，瓷绝缘子、玻璃绝缘子、复合绝缘子和长棒形瓷绝缘子等四种型式的直流绝缘子均有采用，其中，应用得最广泛是玻璃绝缘子，约占直流线路绝缘子总数的80%，次之是瓷绝缘子，复合绝缘子的用量呈迅猛的增长趋势，长棒形瓷绝缘子目前用量最少，后两种绝缘子主要应用在重污秽区域及不便清扫的区域。不同绝缘子的性能比较如表1所示。

表1 不同类型线路绝缘子的性能比较

综上所属，并参考已有类似直流工程的经验[3]，线路绝缘子的选型建议如下：

（1）轻污区悬式绝缘子可采用盘式绝缘子或复合绝缘子。

（2）中污区和重污区悬垂绝缘子采用复合绝缘子。耐张绝缘子采用盘式绝缘子，部分可以试用复合绝缘子和长棒形瓷绝缘子。

3 绝缘配置

绝缘配置应同时满足工作电压，操作过电压和雷电过电压的要求。直流输电线路的绝缘子片数选择主要取决于工作电压下的污秽耐压特性。因此，一般是根据污秽性能选择绝缘子片数，再校核计算操作及雷电冲击特性[4]。

3.1 绝缘子片数选择

在相同污秽和潮湿条件下，直流电压下绝缘子污闪电压较交流下低。由于单向电场的影响，直流绝缘子的表面积污远高于交流绝缘子。随着污秽的增加，直流污闪电压下降的比率增大。根据国内外有关测试数据表明，悬式绝缘子串负极性污闪电压略低于正极性污闪电压[5]。

2003年设计的±500kV三广和贵广直流线路的绝缘配合设计参照了已建±500kV葛南线和龙政线调爬经验[6]，其基本绝缘配置为：一般地区和轻污区采用37片CA-735型瓷质绝缘子（结构高170mm，爬距560mm。若无说明，以下均指此型绝缘子）；中污区采用44片；重污区全部为复合绝缘子。自2004年投运以来，未发生过污闪事故。2000年日本开始建设的±500kV阿南纪北线，0级污区采用34片。

根据国内外对绝缘子的人工污耐压试验证明：在相同的盐密下，直流条件下的污耐压值较之交流低15～20%，因此，直流的爬电比距应是交流的2倍以上。参照交流线路的爬电比距，可以推算出直流线路的绝缘子数，在轻污区下需约62片。

根据不同污秽情况下绝缘子的耐受电压选择绝缘子片数，是确定绝缘配合的较好方法。根据NGK公司2007年提供的各型直流绝缘子污秽耐受电压数据[7]，在轻污区下需约62片。

综上所述，并结合已有的工程经验，本线路轻中重污区分别按64、73和90片配置。

3.2 按过电压条件校核

根据±500kV直流线路过电压研究，其操作过电压水平在1.5～1.8pu，最大操作过电压发生在线路中间。目前国内±800kV直流线路操作过电压水平计算结果在1.6～1.8 pu。根据美国EPRI试验验证，在同一污秽条件下，同型号的绝缘子的直流操作耐压为直流耐压的2.2～2.3倍。又根据大量试验研究证明，当预加直流电压时，其50%操作冲击电压是50%污闪运行电压的1.7～2.3倍。因此，操作过电压对绝缘子片数的选择不起控制作用。

由于污秽原因，直流线路的绝缘子片数（串长）较交流1000kV线路还多（长），其在雷电冲击电压下的绝缘裕度较大[8-9]，反击雷电流超过200kA，雷电过电压对绝缘子片数的选择不起控制作用。

3.3 高海拔的影响

试验表明[10]：随着海拔高度的增加，污秽（尘土和覆冰）绝缘子的闪络电压下降。标准DL/T 620-1997给出了海拔对外绝缘放电电压的影响关系。大体而言，海拔每升高500m，绝缘子应补偿3.1%。

4 总结

对±800kV线路绝缘配置的选择，综合考虑了已有类似线路的设计经验、爬电比距、污秽耐受电压等方法，并对内外过电压进行校核，分析了高海拔对绝缘片数的影响。今后随着运行数据的积累和试验研究的深入，特高压直流的绝缘配置合理性将进一步提高。

【参考文献】

[1]万帅，陈家宏，谭进，等.±500kV直流输电线路用复合外套带串联间隙金属氧化物避雷器的研制[J].高电压技术，2012，38（10）：2714-2720.

[2]周沛洪，修木洪，谷定燮，等.±800kV直流系统过电压保护和绝缘配合研究[J].电力建设，2007，28（1）：12-19.

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[4]李勇伟，周康，李力.±800kV直流特高压输电线路的设计[J].高电压技术，2009，35（7）：1518-1525.

[5]周刚，李力，刘仲全.±800kV直流架空输电线路绝缘选择[J].高电压技术，2009，35（2）：231-235.

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[8]朱文卫.特高压直流输电线路耐雷水平和雷击闪络率的研究[J].科技信息，2010（31）：751-752.

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