1000kV 特高壓交流輸電線路絕緣子片數選擇
根據近幾年科研試驗成果，文中列出了各型絕緣子的運行性能比較及其汙耐壓試驗數據及曲線，綜合歸納了按汙穢條件選擇絕緣子片數的方法，並在此基礎上，對當前 1000kV 線路絕緣配置進行了說明。
[關鍵詞]1000kV 特高壓輸電線路 汙穢試驗 絕緣子片數選擇
1 引言
1000kV 交流特高壓輸電線路是當前國際上交流最高電壓級的輸電線路。早在 1985 年，前蘇聯就建成一條 1150kV 單迴路輸電線路，總長達 1900km，其中約 900km 按 1150kV 電壓運行，至 1991 年由於前蘇聯解體和經濟衰退，導致該段線路降壓至 500kV 運行。日本於 1988 年開始建設 1000kV 線路。共建成兩段全長 238km 的 1000kV 雙迴路特高壓線路，建成後降壓為 500kV 運行。其它如美國、意大利和加拿大均建有該電壓級的試驗線路。
我國從 2005 年著手研究。並於 2007 年開始建設 1000kV 晉東南—南陽—荊州單迴路特高壓輸電線路，全長約 654km。現正設計 1000 淮南—上海雙迴路特高壓輸電線路，全長約 640km。
1000kV 交流特高壓單、雙回輸電線路的建設，塔頭絕緣設計是關鍵技術之一，而絕緣子片數選擇則是塔頭絕緣設計中的重要環節，為此，我國科研及設計單位進行了大量的調查研究及科學試驗，取得了一定的成果，為我國特高壓線路的設計提供了有力的科學依據。
本文綜合了近幾年來我國科研、製造及設計單位的研究成果，對 1000kV 線路絕緣片數的選擇進行了論述，供廣大讀者參考。
2 絕緣子型式選擇
目前我國輸電線路大量使用的絕緣子主要有盤型懸式瓷絕緣子、盤型懸式玻璃絕緣子及複合絕緣子三大類。現將其運行情況及汙閃性能簡介如下。
2.1 我國絕緣子運行情況淺述
2.1.1 盤型懸式瓷絕緣子
盤型懸式瓷絕緣子具有良好的絕緣性能、耐氣侯性能及耐熱性能。當然，隨著運行時間的增長，其機電性能會有所下降。此外，零值（老化）絕緣子的存在可導致絕緣水平降低，並可能因雷擊及汙閃等事故而導致絕緣子串斷裂，這就要求應經常檢除不良絕緣子。目前國產瓷絕緣子的平均年老化率低於 5/100000。
瓷絕緣子的一大優點是當需要採用防汙產品時，可設計成傘盤下表面光滑的雙傘型或三傘型，這種形式由於其良好的空氣動力學特性，十分有利於颳風條件下的自潔，積汙率低，有效地提高了防汙能力，特別適合於乾旱、少雨和風沙多的汙穢場合。
1.1.1 盤型懸式玻璃絕緣子
玻璃絕緣子在我國經過 40 多年的掛網運行，已逐漸佔有了一定的市場。玻璃絕緣子具有長期穩定的機電性能，以及良好的耐振動疲勞、耐電弧燒傷和耐冷熱衝擊的性能，此外，還具有零值自爆的特點，當然，尤其是投產初期的零值自爆率高是其不足之處。近幾年來，南京電瓷廠生產的玻璃絕緣子年自爆率可達萬分之一。
1.1.2 複合絕緣子
複合絕緣子具有機電強度高、重量輕、無零值、耐汙性能好等優點，在相同爬距及汙穢條件下，合成絕緣子的汙耐受電壓明顯高於瓷絕緣子和玻璃絕緣子， 而且複合絕緣子價格較瓷或玻璃絕緣子便宜，不易破損，不需零值檢測，不需清掃維護。
複合絕緣子在國際上已有 30 多年的運行經驗，經過長期的發展，材料配方
不斷改善，產品設計逐漸完善，生產工藝趨於成熟，據 2000 年國際大電網會議
公佈的調查報告表明，合成絕緣子的損壞率為 0.035%.
國家電網公司建設運行部和生產技術部於 2005 年 8 月提出的《棒形懸式複合絕緣子運行情況調研報告》中對我國複合絕緣在使用中與產品質量有關的事故情況統計見表 2-1 所示。
2.2 各型絕緣子汙閃性能比較
現將中國電力科學研究院《1000kV 級交流輸變電工程絕緣子選型研究》中所列各型絕緣子汙閃性能比較示於圖 2-1。由圖 2-1 可以看出，複合絕緣子耐汙閃性能最好，其次則是三傘型瓷絕緣子。
由以上所述可以看出，盤型懸式瓷絕緣子、盤型懸式玻璃絕緣子及複合絕緣子，其運行經驗及汙閃性能雖各有差異，但均可滿足 1000kV 工程的需要。
1 按汙穢條件選擇絕緣子片數
從我國當前的運行情況來看，絕緣子片數選擇主要決定於工頻汙穢條件。按工頻汙穢條件選擇絕緣子片數通常有兩種方法，即：洩漏比距法及汙耐壓
法。1000kV 線路絕緣子片數選擇亦按此選擇。
1.1 按洩漏比距法選擇絕緣子片數
由爬電距離來決定絕緣子的串長，在工程設計中被廣泛採用。由工頻電壓爬電距離要求的線路每串絕緣子片數應符合下式要求：
行中提高汙穢耐壓的有效性確定。
鑑於 1000kV 線路所選絕緣子片數較多，因此，合理選擇有效係數（Ke）值是至關重要的。
武漢高壓研究所在《1000kV 交流輸電線路絕緣子長串汙穢特性及汙穢外絕緣設計的研究》報告中列出了常壓下各型絕緣子單片 U50%值及有效係數（Ke） 值見表 3-1 所示。
根據表 3-1 所列試驗數據，在 1000kV 絕緣子片數選擇時推薦：
輕汙區（0、1 級汙區）：雙傘和三傘型絕緣子的有效 Ke 取值為 1.0 普通型絕緣子的 Ke 取值為 0.95；鐘罩防汙型絕緣子的 Ke 取值為 0.9。
中等及以上汙區（II 經及以上汙區），雙傘和三傘型絕緣子的有效係數 Ke 取值為 0.95；普通型絕緣子的 Ke 取值為 0.9；鐘罩防汙型絕緣子的 Ke 值為 0.85。
1.1 按汙耐壓法選擇絕緣子片數
1.1.1 現場汙穢度對附鹽密度的修正
用汙耐壓法選擇絕緣子片數需採用絕緣子串的汙耐壓試驗數據。鑑於在自然條件下難以取得有代表性的數據，因此，一般均採用實驗室的人工汙穢試驗數據。實際上，試驗室的人工汙穢試驗用的是純鹽（NaCl），而 NGK 公司經測試後認為。我國自然汙穢成分主要是石膏鹽（CaSO4·2H2O）等成份。
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