±800kV特高压直流输电线路空气间隙选择_图文

维普资讯 http://www.cqvip.com

20 0 7年 8月  

吉  林  电  力 
Jl   e ti  we  i n ElcrcPo r i

Au 2 7 g. 00  

第3 5卷  第 4 ( 期 总第 1 1 ) 9期  

Vo _ 5 No 4 ( e . . 9 ) l3  . S r No 1 1 

±8 0k 特 高压 直 流输 电线 路 空气 间 隙选 择     V 0
S lc in o   rGa si ± 8 0 k U HV  ee to   n Ai   p  n 0   V  DC  a s iso   n s Tr n m s i n Li e 

纪 新 元 
( 东北 电力设计 院 , 吉林  长春


1 02 ) 3 0 1 

要 : 据 国 内外 有关 技 术 规 程 、 验 数 据 , 照 ±5 0k 直 流 输 电线 路 的试 验 数 据 、 计 及 运 行 经 验 , 过 直 流  根 试 参 0 V 设 通

击 穿 场 强 、 头 间 隙 的 计 算 , 出 了 ± 8 0k 特 高 压 直 流 输 电 线 路 在 各 工 况 下 空 气 间 隙 的计 算 方 法 , 各 工 况 下  塔 提 0 V 对

不 同海拔的空气间隙计算结果进行 了修正 。通过对仿真塔试验结果 的分析 比较 , 提出 了各工况下设计 的推荐参数 。  
通 过 合 理 选 取 操 作 过 电压 工 况 下 的空 气 间 隙 , 而 保 证 线 路 安 全 运 行 , 制 工 程 投 资 。 从 控   关 键 词 : 气 间 隙 ; 流 特 高 压 输 电线 路 ; 拔 修 正  空 直 海
Ab t a t Re e i g t   h   e t d t s r c : frn   o t e t s  a a,d sg s a d o e a i n e p r n e o e i n   n   p r to   x e e c   f± 5 0 k U HV  0   V  DC r n mi so  i e , h   ta s s i n l s t e n

c lu a in me h d   n ar g p   n e   i e e t wo k n   o d t n   f± 8 0 k UHV  a c lto   t o s o   i  a s u d r d f r n   r i g c n a i s o f o 0   V  DC  r n miso   i e   r   ta s s i n l s a e n
p o o e   h o g   a c l tn     r a — o   il  n e st   n   o rt p g p,a c r i g t  h   e a e   e h ia  r p s d t r u h c lu a i g DC b e k d wn f d i t n i a d t we   o   a e y c o d n  o t e r l t d t c n c l
r gultonsa  e td t e a i   nd t s  a a,a d hec lul ton r s t  de   fe en   o ki   o aton   n t   a c a i   e uls un rdif r tw r ng c nd i sanddif e   e g sa ove   fer nth i ht   b   s a lv   e a en d. T h   e o m e de   r m e e s ar   t f r a d t r gh t   om p i g  d a l ss oft   e  e elar  m de e rc m n d pa a t r   e pu   o w r   h ou   he c arn an   na y i   he

t s  aao h   i ltdt we .Th   aeo e ain o h  r n miso  ie sg a a te   n  h   r jc  o ti  etd t  ft esmua e  o r es f  p r t   ft eta s s in l si u r n e d a dt ep oe tc s s o n  
c t old b m e ns o   ee tng a rga s r a on bl y un r s ic n   u geope a i   od   on r e   y  a   fs lc i   i  p   e s a el  de   w t hi g s r   r tng m e. K e wor y ds: i  R ar ga s;U H V  DC  r s ison ln s;am e     ihtab e s a lv   tan m s i  i e nd ofheg   ov   e  e el

中 图 分 类 号 : M 7 6 1 TM 8 3 T 2. ; 5 

文 献 标 识 码 :  B

文 章 编 号 :0 950 (0 70 —0 10  1 0 —3 6 2 0 ) 40 0—4

塔 头 空气 间 隙 的选 定 , 接影 响特 高 压输 电线  直 路 安 全运 行 及 杆 塔 重量 等 指 标 , 确 、 理 地 选 择  正 合
±8 0k 0  V特 高 压直 流 输 电线 路 各 工 况 下 的 空 气 间  隙 , 进行 杆塔 规划 的前 提 。 是 由于 目前世 界上 还没 有  建成 这一 电压等 级 的输 电线路 , 集不 到运 行资 料 , 收  

( 罗) 。 保 线   1 2 国内外超 高 压直 流输 电空气 间 隙研究  .  目前 , 内外 对 ±5 O 0   V 电压 等级 的直  国 O ~6 0k 流输 电研究 较 多且 已经 成熟 , 对 ±8 0k 直 流 系  但 0 V 统 的外绝缘 研究 相对 较少 。随着相 关 理论研 究 的深  入, 以及 试 验 数据 的进 一 步 完 善 , 0   V 直 流 输  ±5 0k 电线 路 塔 头空气 间 隙取 值 已基 本 趋 于 一致 , 体 参  具 见 DL T4 6 2 O 《 压 直流 架 空送 电线 路技 术 导  / 3— O5高 则 》 目前 , 国正在 规划 设计 向家 坝至 上海 、 。 我 楚雄 至 

因此 , 合理 选择 确定 不 同海 拔高 度 空气 间 隙 的计  应 算方法 , 结合试 验数 据进 行分 析论 证 。 并  

1 国 内外 现 有超 高 压 直 流 输 电系 统   
1 1 国 内外 现有 超高 压直 流输 电线 路  .  我国于 2 0世 纪 8 0年 代 初 开 始 , 陆 续 建 成  已 ±5 0k 0  V葛 ( 坝 ) 上 ( 南 桥 ) 等 6条 超 高 压  州 一 海 线

穗 东 ±8 0k 特 高压 直 流线 路 。对 于 ±8 0k 直  0  V 0  V
流 系统 的外 绝缘 研究 也正 在逐 步深 入 。  

2 ± 8 0k 特 高 压 直 流塔 头 空 气 间 隙 计 算    0 V
选 择 
2 1 直流击 穿场 强 的确定  . 空 气 间 隙击 穿 电 压 和 电 场 不 均 匀 程 度 关 系 极 

直 流输 电线路 , 总输送 容量 达到 1  6  23 0Mw 。  
国外 比我 国早 2 0年开 始 陆 续 建设 了多 条 直 流 

输 电线 路 。 目前运 行 的最 高 电压 等级 直流 输 电线 路 
为 巴西 1 9 年 建成 投产 的 ±6 0k 伊 ( 普 ) 圣  90 0  V 泰 一
收 稿 日期 : 0 7 0 — 5 2 0 —51 

作者简介 : 纪新元(9 O , 高级 工程 师 , 1 7 一) 男, 现从事送 电线路 的设 计及研 究工作 。  

维普资讯 http://www.cqvip.com

20 0 7年 8月  

吉  林  电  力 
Jl   e ti P we  i n Elc rc o r i  

A ug 0   .2 07

第3 5卷  第 4期 ( 总第 1 1期 ) 9  

V0 . 5 No 4 ( e . . 9 ) 1 3  . S r No 1 1  

大, 电场越 均匀 击 穿 电压 越高 。 导线 一杆 塔构 件 的放  电特性 与 棒一 板 间 隙类 似 , 一 板 间 隙 电场 属 极 不  棒
均匀 电场 , 击穿 电压 分散 性很 大 。  

1 0 40 0 , 2 /  0  s 叠加 在直 流分量 之上 。叠 加 的直 流分 

量 对 于 棒一 板 间 隙击 穿 电压 有 较 大影 响 , 闪络 电  其 压 可 提 高 1  , 少 量 的 试 验 数 据 表 明 , 于 导  0 但 对 线一 塔 身 间隙 , 直流分 量 的叠加 影 响甚微  。   D / 3 —2 0 L T4 6 0 5规 定 , 绝缘 子 串风偏 后 导线 对  杆 塔 空 气 间 隙 的正 极 性 5  操 作 冲 击 放 电 电 压  0
。  

2 1 1 棒一 板 间 隙  .. 美 国 B A 的研究 结果 表 明 , 极性 空气 间 隙的  P 正
直 流击 穿 电压较 负 极 性低 , 极 性 的 临界 直 流 击 穿  正

电压 与 间 隙距 离呈 线 性关 系 , 间隙 的平 均 击 穿 场 强  为 4 8k c .   V/ m。瑞 典试 验 数据 也 表 明 , 一 板 间 隙  棒
的直流 击穿 场强 为 4 8k c   .  V/m。

应 符合 式 ( )  3:
u5    一  二   。 0 U  () 3 

中 国 电力科 学 研 究 院 对 ±5 0k 葛 南线 拉 线  0  V
空气 间 隙放 电特 性 进行 的试 验 , 出正 极 性 直 流击  得 穿 电压 也 与 空气 间 隙距 离 呈 线性 关 系 , 均 击 穿场  平
强 为 4 6k e 。 .  V/r   a

式 中: 为 最 高运 行 电压 8 6k K 为操 作 冲击    1  V;
电压 下 间隙放 电 电压 的空气 密度 校 正 系数 ; K 为操  作 冲击 电压下 间 隙 放 电 电压 的 空气 湿 度 校正 系 数 ;   为 空气 间隙 在操 作 冲击 电压下 放 电电压 的变异 系  数 , 5 。K  为   为操作 过 电压倍 数 。   操作 过 电压 的大小 及沿线 分 布与线 路 端部 阻抗  等多 种 因素有关 , 工程 具体情 况 不 同 , 作过 电压  各 操

2 1 2 导线一 塔 身 间隙  .. 导线 一塔 身 间隙 由于受 导线 金具 结构 及塔 材布  置 影响 较大 , 因此 电场分 布 不均匀 。 国 E RI 美 P 近期 

的实验 表 明 , 线一 塔 身 间隙 其 直 流闪 络 梯度 可 下  导
降 到 4 0k m, 建 议 直 流 运 行 电 压 的临 界 闪 络  2  V/ 故 梯度 采用 4 0k m  。 0  V/  

的大 小 也各 不 相 同 。本 文 以操作 过 电压 倍 数 K  取 
17 . 7为例 进行 计算 ,   一16 5k   U 。   0  V。 % 参 照 GB T3 1 2 2 0 《 缘 配 合  第 2部  / l. — o2 绝 分 : 压 输 变 电设 备 的 绝 缘 配 合 使 用 导 则 》 录 G 高 附   ( 式 G3 , 照 试 验 总 结 出 的操 作 过 电压 下 间 隙  公 )按
与  。 放 电 电压 的关 系 : %  
U5 0  一 k 1 0 0 I 0 4 ×   8 × n( . 6× S + 1   2 ) () 4 

2 2 塔头 间 隙计算  . 以 下均 为标 准 气 象 条 件 下 的各 工 况 的  。  计  算值 。  
2 2 1 运行 电压工 况  ..

D T4 6 2 0 L/ 3 - 0 5规 定 ,绝 缘 子 串风 偏 后 导 线  对杆 塔 空气 间隙 的 5   直流 放 电电 压  。 符合  0  应 式 () 1 的要求 :  
Us =  二   o, ■   U  u  () 1 

式 中: 间隙形 状参 数 , k为 根据 对 中国 电力科 学 研究 
院的试 验数据 分 析 , 一1 2 , : k . 7则  
S2 4. 3 n   — 8 l

2 2 3 雷 电 过 电 压 工 况  ..

中国 电力 科 学研 究 院 曾在 5 0k 直 流线 路 塔  0 V 头上 进行 了直 流叠 加雷 电冲击波 的绝 缘子 串 闪络试  验, 其复合 闪 络 电压 ( +Ua 见 表 1   i   ) 。
表 1 绝 缘 子 串的 雷 电 波 闪络 电压  +U —   a   k V 

式 中: 为额 定工 作 电压 8 0k   为空气 间隙直   。 0  V;
流 放 电 电压 的变 异 系 数 , 0 9 ; 为空 气 密 度  取 .   K。 校 正 系 数 , 1 K  空 气 湿 度 校 正 系 数 , 1 K。 取 ; 为 取 ;   为安 全 系数 , 围为 1 1 . 5 取 1 1 。 范 . ~1 1 , . 5 

则运 行 电压下 塔头 空气 间隙  。 : 为 
S】 L 5   一下 o / ̄ () 2 
O  

96 4 1.  

式 中: 为 直 流 运 行 电压 的 临 界 闪 络 梯 度 , E 取 
4 0 k m。 0   V/  

1O 7 
3O 3  50 0 

96 .7 9   93 .6 2  

经计算 S 一2 3  l . 6m  2 2 2 操作 过 电压工 况  .. 直流 线路 的操 作 过 电压 , 产 生 机理 及 出现 的  其
频 度 与交 流 系统 有 所 不 同 , 主要 波形 为直 流 分量 上 

从 表 1可知 , 合 闪 络 电压 与 单 独雷 电冲 击基  复

本一 致 。 因此 , 以用单 独施 加雷 电波时 的试 验数据  可 进行 防雷 计算 。  
对 于高 压 直 流线 路 而 言 , 般不 考 虑 雷 电过 电  一

叠 加一 冲击 波 。 当然交 流操 作波形 更 复杂 , 虽千 差万 
别 , C的统 一试 验标 准操作 波 为 2 0 25 0 。目 I E 5 /  0  s   前 尚无直 流操 作 波形 的规定 , 验也不 多 。 试  
国际上 多 引 用瑞 典 试 验数 据 , 的试 验 波形 为  它
?

压情 况 。 因为 直流换 流 阀在直 流线 路遭 受 电击 时 , 换 
流 阀很 快 动作 , 由换 流状 态转 换 为逆变 状 态 , 对线 路 

2。  

维普资讯 http://www.cqvip.com

20 0 7年 8月  

吉  林  电  力 
Jl   e ti  o r i n ElcrcP we  i

Au 20 7 g. 0  

第3 5卷  第 4期 ( 总第 1 1期 ) 9  

Vo . 5 No 4 ( e . . 9 ) 13  . S r No 1 1 

进行抽 能 和去 空气游 离 电子作 用 , 然后 重新 启动 , 时  间极 短 , 过 程 不 超 过 1 0ms 基 本 不 影 响 线 路 连  全 0  ,
续运行 。  

1  . 0

、    \

\  \ 

I  
、    、
、  

\ \ c      \\  
\  h  \\  
\、    、\   

2 2 4 带 电作业 工 况  .. 以往 超 高压 输 电线 路设 计 时 , 需 要带 电作 业  对 的杆塔 , 应考 虑带 电作 业所 需 的安全 空气 间 隙距 离 。   由于 带 电作 业 的方 式 是灵 活 多 样 的 , 据 多年 的设  根 计 及 运行 经 验 , 在一 般 情 况下 不 会 也 不 宜 因考 虑 带  电作业 而增 大塔 头尺 寸 。 过 , 设计 中应 尽 可 能从  不 在 塔 头 结构 及 构件 布 置 上 为带 电作业 创 造 方 便 条件 。   =  

\ 
\ 

、\    

\ 

\ 

‘. \ 

\  

d \  \ 
\ 
、  

、  
\  

±8 0k 线 路如 何进行 带 电检 修 尚待 研究 , 0  V 目前 暂 
按 操 作过 电压 间隙 选择 , 将 标 准偏 差 倍 数 由 2改  仅

。  
U l  

为 3 代入 式 ( ) : , 3即  
U5 o  一 1 9    6 9 kV 
a .相 一 地 绝 缘 间 隙  c .相 一 相 绝 缘 间 隙 b .纵 绝 缘 间 隙  d .棒~ 板 绝缘 间 隙 

则 : 3 . 3m S —5 3   

对 操作 人 员需 要 停 留工作 的部 位 , 应 考虑 增  还 加 0 5m 人体 活动 范 围 。 .   

图 1 指 数 m 与 操 作 冲击 电压 的 关 系 曲 线   

=一 H二二..一 二二 二二 = 二 二二 == 二 二 == 一. 二 = H =

咖 姗    

枷  

3 空 气 间 隙 海拔 修 正 
r  

H  
> 

3 1 空气 间隙海 拔修 正计 算  . 空 气 间 隙 海 拔 修 正 可 按 照 I C6 0 12 1 9  E 0 7— : 96 《 缘 配 合第 二 部 分 : 用 导 则 》 以下 简 称 I C) 绝 应 ( E 方  法进 行修 正 。  
I C规定 了空气 间隙耐 受 电压从 标 准气 象 条件  E 校 正至 20 0m 的海 拔校 正 因数  计 算公 式 :   0   
K  e ‘   一 m丽 H () 5 

专  

【  
} 

/  
/  

I/    
/  /  
空气间隙,   m

式 中 : 为海 拔 高 度 高 度 ; 为 与 电压 类 型 和 间 隙  H m 结 构 有 关 的 校 正 因 子 , 于 工 频 及 雷 电 冲 击 电 压  对

m= 1 0 对 于 操 作 冲 击 电 压 【 ., ,  可 由 图 1曲 线 中  
查到。  

图 2 ±8 0 k 0   V直 线 塔 空气 间 隙 操 作 冲 击 放 电 特性 曲线 

综 合 考 虑理 论 计 算 与试 验 结 果 , 2给 出了各  表

根 据 上述 计 算 方法 , 工 况 不 同海 拔高 度 的 空  各
气 间隙距 离计 算结 果见 表 2  。 3 2 塔 身宽 度影 响修 正  .

工 况下 不 同海拔 高度 的空 气间 隙推 荐值 。表 2中操  作及 带 电作业 工 况下 的空气 间 隙推荐 值 已考虑 了直 
流 电压 叠加 的影 响 。  

±8 0k 直流 输 电线路 塔 身及 横担 宽 度较 大 , 0 V   研 究 表 明 , 塔 截 面 越大 , 杆 空气 间隙 击 穿 电压 越 低 ,  
因此 , 空气 间 隙的选 取 尚应 计 及塔 身宽 度 的影 响 。 关  于 ±8 0k 直 流输 电线 路 塔 身 宽 度 对 空气 间 隙操  0 V

3 3 导 线绝 缘子 串型 式对 空气 放 电间隙 的影 响  . 对 于 特 高 压 直 流 线路 , 线 塔 导 线 采 用 “ 型  直 V” 绝 缘 子 串 , 张塔 导 线 采用 ?J 绝缘 子 串 , 缘 子  耐 I型 , , 绝 型式 采用 合成 绝缘 子及 瓷或 玻璃 绝缘 子 。中 国电力  科 学 研 究 院对 ±8 0k 直流 输 电线 路 导线 采 用 合  0  V

作 冲击 5  击 穿 电压 的影响 , 国电力 科 学研 究 院  0 中
20 0 6年 初 做 了试 验 , 果 表 明 , 结 当考 虑 塔 身 宽 度 影 

成 绝 缘 子 串及 瓷 绝 缘 子 串 分别 进 行 了操 作 冲 击 试 
验。 采用 不 同绝缘 子 串型 式 的±8 0 V 直 线塔空 气  0  k

响时 ,0 操 作 冲击 放 电电压将 降 低 6 6 左右 。 5  .  考 
虑 塔 身 宽度 影 响 后 的 ±8 0k 直 线 塔 空 气 间 隙 操  0 V 作 冲击 放 电特性 曲线 如 图 2所 示  。  

间隙 冲击 5   击 穿 电压试 验结 果见 表 3  0 。
?3 ‘  

维普资讯 http://www.cqvip.com

第 3 5卷

20 0 7年 8月   第 4期 ( 总第 1 1期 ) 9  

吉  林  电 力     Jl   l ti P we  inEe r   o r i c c

Au . 0 7 g 2 0  Vo. 5 No 4( e. . 9 ) 13  . S rNo 1 1 

注 : 电作 业 工 况 已考 虑 人 体 活 动 范 围 0 5m。 带 .   

表 3 直 线塔 空气 间 隙 冲 击 5  击 穿 电压 试 验  k O V 

间隙 , 分别 比 由整 支 合 成 绝缘 子 组 成 的 “ 型 绝 缘  V”
子 串多 0 2 .  I . ~0 8I 。 T 

4 结 论 
对 于特 高 压 直 流线 路 , 工作 电压 及 雷 电过 电压  对塔 头 空气 间隙 不起 控 制作 用 , 操 作过 电压 工况  而

由表 3可 以看 出 , 2支 串联 合成 绝 缘子 组 成  由
的“ V”型 绝 缘 子 串 , 由于 受 中 间 均 压 环 的影 响 , 导 

线 对铁 塔 5  操作 冲击 耐 受 电压 最低 , 次 为玻 璃  0/ 9 5 其
绝 缘 子 及整 支 合成 绝缘 子 组 成 的“ V”型绝 缘 子 串 。  

直接影 响塔 头规 划设 计 。 因此 , 合理选 取操 作过 电压 
工况下 的空 气 间隙 , 对保证 线 路安全 运行 , 控制 工 程 

经 折算 , 在操 作 冲击 电压下 , 2支 串联合 成绝 缘子  由
及 玻璃 绝 缘 子 组成 的“ V”型绝 缘 子 串所 需 的 空 气 

投 资 十分重 要 。根据 计算 并结 合 中国 电力科学 研 究 
院 的试 验结 果 , 定 塔头 空气 间隙 的选取 见表 4  确 。
m 

表 4 各 工 况 不 同 海 拔 高 度 空 气 间 隙 计 算 结 果 

注 : 电 作 业 工 况 已 考 虑 人体 活 动 范 围 0 5m。 带 .   

起 始 一 止 页 码  终

参考 文献 :  

(] 孙昭英 , 2 李庆峰 , 宿志一. 0  V直 流输 电空气间隙  ±8 0k
外 绝 缘 特 性 研 究 U] 中 国 电力 ,0 6 3 (0 :75 . . 2 0 , 9 1 )4 — 1  

(1 ] Ha ad, Hi . 文 题 [ ] r l L. l 1 A HVDC  a s s in Lie Trn miso   n  

Reee c  o k C3 出 版 地 : P   R一 0 7 4 1 9 . frn eB o C . E RI T 1 2 6 ,9 3  
?4 ?  

( 辑 编

刘 文千)  


相关文档

±800kV特高压直流输电线路工程导线选型
交流特高压输电线路空气间隙的选择
±800kV直流输电空气间隙外绝缘特性研究
±800kV特高压直流输电线路合成电场研究
±800kV特高压直流输电线路验收质量分析
±800kV特高压直流输电线路极间距离优化研究
±800kV特高压直流输电线路电磁环境参数的计算研究
±800kV特高压直流输电线路污秽绝缘设计及配置研究
±800kV特高压直流输电线路带电作业工器具研制及应用
电脑版