500kV輸電線路絕緣設計分析

陳凱

摘要：當前電力企業為增加輸電距離，滿足廣大客戶供電需求，專門采取了500kV輸電線路進行高壓輸電，同時也實現了對輸電線路的穩定化優化，提出合理設計方案。本文中就將主要闡述500kV輸電線路的絕緣設計原則，分析絕緣設計思路，并具體介紹其絕緣設計的各個技術步驟，旨在為電力工程的研究提供有效的參考。

關鍵詞：絕緣設計;500kV;輸電線路;設計原則

一、絕緣設計概論

500kV輸電線路絕緣設計要保證做到科學合理，深度研究線路防雷水平優化，這對線路運行增穩很有幫助。就從設計原則看來，輸電線路的耐雷能力一般是大于常規線路的，不過考慮到500kV輸電線路相對特殊，設計方案內容相對復雜，所以需要對線路設備進行特別處理，例如解決跳閘問題，分析線路頻繁出現事故的主要原因。在絕緣設計中還涉及絕緣配合內容，它表示結合電力設備的使用環節與周圍環境來選擇設備，明確電氣絕緣特性，基于設備設計期望壽命來承受作用，優化電壓強度，實現絕緣有機配合過程。一般來說，絕緣配合與電壓關系密切，所需要考慮的技術內容相當豐富，比如說幫助設備產生持續電壓等等。

絕緣設計主要利用絕緣體來有效強化電路防雷特性，良好的絕緣設計是能夠降低輸電線路安全防護成本的，且也能在一定程度上增加輸電線路的穩定運行能力。就從輸電企業層面看來，通過良好的設計方案可保護輸電設備，為企業經濟效益提升創造更多可能性。與此同時，在保護龐大規模輸電線路過程中，也要分析其復雜工業生產環境以及設計參數差異性，利用合理絕緣設計降低其線路設計可能存在的諸多負面影響。

二、500kV輸電線路絕緣設計的基本原則分析

500kV輸電線路絕緣設計要保證做到科學合理，深度研究線路防雷水平優化，這對線路運行增穩很有幫助。就從設計原則看來，輸電線路的耐雷能力一般是大于常規線路的，不過考慮到500kV輸電線路相對特殊，設計方案內容相對復雜，所以需要對線路設備進行特別處理，例如解決跳閘問題，分析線路頻繁出現事故的主要原因。大體來講，500kV輸電線路絕緣設計的基本原則應該包含以下兩點：

首先是分析500kV輸電線路在平原地區的設計原則。平原地區地域相對廣闊，但周圍樹木高度偏高，所以受到雷擊幾率也相對較高，因此提高平原地區的絕緣耐力水平就成為關鍵。通常情況下，500kV輸電線路的防雷要求較高，防雷水平要控制在220～75kA范圍內，跳閘概率也要控制在0.35次/km.a。考慮到平原地區雷電發生頻率相對較高，其破壞性是相當之大的，必須在平原地區加大對跳閘概率的有效控制。

其次是分析500kV輸電線路在中平原地區的設計原則。中平原地區不同于平原地區，其周圍山脈相對較多，由于地勢關系樹木高度較高，在一定程度上可有效起到避雷防雷效果，所以說在這種環境背景下500kV輸電線路的絕緣設備絕緣水平是相對較低的。從數據層面來講，500kV輸電線路的防雷水平必須控制在110～66kA，跳閘概率要控制在0.92次/km.a。中平原地區的雷電發生頻率是非常高的，但考慮到周邊地勢較高，避雷效果良好，所以對輸電線路的破壞程度也有所降低。

結合兩種地形分析了解到，500kV輸電線路在絕緣設計方面應該做到因地制宜，提出針對性原則，提出戶外線路保護設計到位。同時考慮到外部環境影響較大，所以必須在設計過程中考慮其絕緣線路的抗干擾性與防污染性，如此可延長絕緣設備的整體使用壽命周期[1]。

三、500kV輸電線路絕緣設計的基本思路提出

結合500kV輸電線路絕緣設計的基本原則，需要提出其設計方案思路。當然，不同類型的500kV輸電線路其在絕緣設計方案方面有所不同，下文簡單介紹半波500kV輸電線路的絕緣設計思路。

（一）半波500kV輸電線路的絕緣設計基本思路

半波500kV輸電線路中電磁波較長，該輸電線路中的電壓也會維持在一個相對平穩變化的狀態中。可利用集中模型對輸電線路狀態進行有效描述，保證輸電線路波長與電磁波長長度相等。在該過程中，輸電線路電壓就會出現劇烈波動問題，此時可能無法利用集中模型展開描述，這對半波500kV輸電線路的絕緣設計是非常不利的，但可以采用分布模型展開描述。在分布模型分析過程中，需要假設半波輸電線路中的各項參數內容，且保證參數相同，配合勻速傳輸模型描述可確保絕緣設計到位。在這里，要假設已獲得線路終端電壓與電流設置到位，同時對半波500kV輸電線路的末端電壓與電流進行設計分析，提出電壓與電流方程如下：

在上述電壓與電流方程中，需要對其末端電壓進行分析，末端電壓應該為正數，并證明電壓未出現接地現象，提出電流方程，同時構建雙端口網絡方程，繪制嚴謹的末端電壓網絡等效圖，如此可提高絕緣設計整體可識別性。上述方程中：為傳輸線末端電流、為傳輸線末端電壓，為流出末端（正數），最終建成傳輸線二端口網絡。此時要參考上述電流電壓方程建立二端口網絡方程，參考電路二端口理論，提高輸電線路絕緣穩定性。

（二）半波500kV輸電線路的絕緣設計穩定性

要對半波500kV輸電線路的絕緣設計穩定性進行分析，主要對絕緣線路展開分點測試，主要測定阻抗內容與輸電率。通常情況下，需要為半波500kV輸電線路設置20個以上節點，它同時涉及20個以上的分段系統，測試長度控制在90～360mW范圍內，并做好相應計算，需要對其正序、零序數據進行計算分析。舉例來說，如果在360mW輸送功率狀態下，其半波500kV輸電線路的沿線電壓整體穩定性進行分析，了解其高低規則變化情況，整體看來變化幅度相對較大。

（三）半波500kV輸電線路的絕緣設計配置

在半波500kV輸電線路絕緣設計過程中，還需要對輸電線路的絕緣配置進行分析，以確保線路優化穩定，實現對資源配置的全面統一。大體來講，應該采用高性能絕緣配置，增加500kW線路投入成本，結合實際情況優化絕緣配置，保證絕緣效果測量到位[2]。

四、500kV輸電線路絕緣設計的技術步驟要點

500kV輸電線路絕緣設計的技術步驟要點包含了絕緣參數確定、線路劃分以及線路劃分，同時做好線路絕緣配合工作。

（一）絕緣參數的確定

在建立500kV輸電線路絕緣設計體系過程中，需要對線路絕緣效果進行判斷，提出具體判斷依據，明確絕緣設計基礎。就參數合理性分析過程中，應該判斷其絕緣設計效果，有效降低線路的整體絕緣性與耐雷性，以此確定線路方向與規模，如此可確保線路設計遵循環境變化規律，達到線路設計最優化標準。

（二）輸電線路的劃分

要對半波500kV輸電線路絕緣方案進行優化，做好多線路劃分，了解方案數量過多可能影響絕緣設計效率這一問題。500kV絕緣設計線路的劃分種類有二，第一是進行同區域輸電線路的絕緣設計;第二是進行進行不同區域的輸電線路絕緣設計，不同方案對提高輸電線路的絕緣水平有一定幫助。

（三）輸電線路的防雷防污設計

對輸電線路的防雷防污設計必須到位，要確保輸電線路穩定。在線路資源配置過程中，需要控制輸電線路的整體耐力水平，將耐雷水平劃分為高、中、低三級水平，保證線路耐雷設計合理。在方案設計過程中，需要采取循序漸進方式增加線路絕緣水平。在分析防污水平方面，則需要對線路絕緣所產生的影響情況進行分析，確保線路絕緣體與自然環境有效隔離，創造良好的線路運行環境，如此可避免線路被污染[3]。

（四）輸電線路的絕緣配合

在對半波500kV輸電線路的絕緣配合方面需要首先合理選擇電氣間隙。考慮到輸電線路中電壓增加較快，所以需要對電氣間隙所產生的預期效應進行分析，例如了解其可能存在的電流擊穿問題。而在線路絕緣配置方面，則需要對線路中的不同參數進行整體分析，了解設計過程中電氣間隙設計合理性。

當然，也要做到科學設置爬電距離。因為500kV輸電線路一般暴露在室外環境中，所處環境復雜，容易受到外界污染物嚴重影響，這些都能降低500kV輸電線路絕緣水平與效果。這里需要分析超電壓水平下輸電線路的爬電距離，做到對爬電距離的科學設置，如此也能提高線路的絕緣效果，如此可降低污染物的影響率，確保輸電線路運行安全。

再者就是要調整固體絕緣結構，需要結合普通絕緣、增強絕緣以及附帶絕緣等等問題進行分析，了解絕緣方案所產生效果，結合實際情況選擇絕緣設計方案。由于半波500kW輸電線路絕緣結構中放熱量相對偏高，非常容易出現短路問題。在實施固體絕緣設計過程中，必須分析線路自身運行環境，強化其絕緣技術操作步驟，然后再進行反復技術論證，保證固體絕緣安裝到位[3]。

總結：

在對500kV輸電線路構建技術體系中，需要對線路絕緣配置與設計內容進行分析，保證其設計方案安全穩定，探討線路中可能存在的短路與跳閘問題。在分析500kW輸電線路的絕緣優化過程中，要提高線路整體絕緣性，對輸電線路的穩定基礎進行有效分析，賦予其長距離傳輸條件，確保500kV輸電線路輸配電運行滿足社會發展需求，提高社會經濟發展水平。

參考文獻

[1]李愿明. 500kV輸電線路檢修中紅外診斷技術的運用[J]. 電子測試， 2019（20）：26-28.

[2]魏彤照. 500kV輸電線路復合絕緣子斷裂事故分析[J]. 門窗， 2019，164（08）：129-130.

[3]荊林國、荊仲毅、張韶晶、張韶穎. 500kV同塔雙回輸電線路絕緣子雷電沖擊響應研究[J]. 電瓷避雷器， 2020，298（06）：204-209.

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