架空线路绝缘配合计算

引言

      绝缘子片数配置一直是设计工作的重点内容。也是注册电气工程师考察的重点对象。对刚刚入行的设计人员难度较大，最近有朋友询问过这个问题，便梳理一下知识点，在最后给大家提供一个算例作为探讨，该算例为2013年注册电气工程师案例题。

      架空输电线路的绝缘配合设计，应使线路在工频（运行）电压、操作过电压、雷电过电压等各种条件下安全可靠地运行。架空输电线路的防污绝缘设计，应依照审定的污秽分区图划定的污秽等级，并结合线路附近的污秽和发展情况，综合考虑环境污秽变化因素，选择合适的绝缘子型式和片数，并适当留有裕度。绝缘子片数的确定可采用爬电比距法，也可采用污耐压法；因500kV及以下通常采用爬电比距法进行计算，故本次以爬电比距法为主要讲解方法，污耐压法在以后在公众号中公布。

规定及计算公式

      先明确爬电距离和统一爬电比距的定义，在《污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定 第1部分：定义、信息和一般原则》(GB/T 26218.1-2010)规范中明确定义如下：

      爬电距离：在绝缘子正常施加运行电压的导电部件之间沿其表面的最短距离或最短距离之和。

      统一爬电比距(USCD)：绝缘子的爬电距离与绝缘子两端最高运行电压有效值的比值，即统一爬电比距计算公式如下：

      爬电比距：绝缘子的爬电距离与绝缘子两端运行电压(标称电压)的比值，即爬电比距计算公式如下：

      注：上面两个公式的单片绝缘子爬电距离均需考虑有效系数，单为了方便直观，式中未进行表达。

      系统运行最高电压在《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》(GB/T50064-2014)中明确如下：

      现场污秽等级与统一爬电比距的关系：

 

      当前各网省公司对绝缘配置的要求根据当地有不同的要求，比如成都地区是按照统一爬电比距50mm/kV进行配置。

      根据电力系统污区分布区结合《110kV~750kV架空输电线路设计规范》(GB50545-2010)给出的爬电比距法如下：

      GB50545-2010根据电气距离(操作过电压和雷电过电压)确定悬垂串最少使用片数如下：

       GB50545-2010根据杆塔高度进行修正：全高超过40米有地线的杆塔，高度每增加10米，应比上表增加相当于高度为146mm的绝缘子，全高超过100米的杆塔，绝缘子片数应根据运行经验结合计算确定。

      GB50545-2010还规定高海拔地区(1000米以上)悬垂绝缘子串的片数，宜按下式计算：

      绝缘配合计算一般过程：

算例(2013年注电真题)

      某500kV架空输电线工程：导线采用4×JL/G1A-630/45，子导线直径33.6mm，导线自重荷载为20.39N/m，基本风速33m/s，计算覆冰10mm。(提示，最高运行电压是额定电压的1.1倍)

      1. 根据以下假定：计算确定若由XWP-300绝缘子组成悬垂单串，其片数应为多少？

      1.1 所经地区海拔500m，等值盐密为0.1mg/cm3，按“高压架空线路污区分级标准”和运行经验确定污秽等级为C级，运行最高相电压设计爬电比距按4.0cm/kV考虑；

      1.2 XWP-300绝缘子(公称爬电距离为550mm，结构高度为195mm)，在等值盐密为0.1mg/ cm3，测得的爬电距离有效系数为0.90。

      2. 若线路所经地区海拔为3000m，污秽等级为C级，最髙运行相电压设计爬电比距为4.0cm/kV考虑。XSP-300绝缘子（公称爬电距离为635mm，结构高度为195mm)，测得爬电距离有效系数为0.9，特征指数为0.31，XSP-300绝缘子组成悬垂单串，其片数应为多少？

      3. 海拔500m的D级污秽区，最高运行相电压盘形绝缘子（假定爬电距离有效系数为0.90），设计爬电比距按不小于5.0cm/kV考虑，复合绝缘子所要求的最小爬电距离应为多少？

      4. 某基塔全高100m，位于海拔500m，污秽等级为C级。最高运行相电压下爬电比距按4.0cm/kV考虑，悬垂单串的绝缘子型号为XWP-210绝缘子（公称爬电距离为550mm，结构高度为170mm），爬电距离有效系数为0.90，则绝缘子应为多少片？

      注：“(提示，最高运行电压是额定电压的1.1倍)”。系统运行最高电压约为1.1~1.15倍标称电压，查找《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》(GB/T50064-2014)确定具体数值。

                   

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