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1、750kV交流输电线路覆冰区绝缘设计2007年3月第8卷第3期电力设备ElectricalEquipmentMar.2o07V0I.8No.3750kV交流输电线路覆冰区绝缘设计李鹏,范建斌,宿志一,张荣(1.中国电力科学研究院,北京市100085;2.甘肃省张掖市供电公司,甘肃省张掖市734000)摘要:我国第一个750kV交流输电-v-,rr_已经投运.由于部分线路跨越覆冰区,因此在绝缘设计上必须予以特殊考虑.文章讨论了覆冰的形成条件和影响因素,分析了影响绝缘子串覆冰闪络特性的因素,包括覆冰类型,
2、覆冰厚度,冰水电导率,绝缘子串悬挂方式等.根据试验数据,考虑了海拔修正,给出了750kV输电线路在各个海拔高度下的覆冰区绝缘设计,如海拔高度在l000m及以下时,750kV线路V型串最小长度为6.3m,悬垂I串的最小长度为7.7m;海拔高度为l000—2000m时,V型串最小长度为6.7m,悬垂I串的最小长度为8.1m;推荐选用V型串或耐张串.关键词:750kV;输电线路;覆冰;绝缘设计中图分类号:T~r/26.10引言1覆冰的形成和影响因素2005年9月26日,我国第一个电压等级为750kV的兰州一
3、官亭输变电工程正式投入运行.它的投入运行实现了西北电网电压等级由330kV升级到750kV的历史性跨越,也是我国迄今投入运行的最高电压等级线路.根据电网规划,到2015年西北电网将形成拉西瓦一官亭一兰州东一白银一西宁一拉西瓦的750kV三角环网,然后从这个环网的东部向宁夏银南和陕西关中延伸,形成西北电网750kV的"A"字型网架.750kV交流输电线路穿越地区地形复杂,要跨越原野,山岭,峡谷和河川I,而且部分线路覆冰严重,因此在工程设计中一个不可回避的问题是绝缘子串的覆冰闪络问题.根据现有运行经验,覆
4、冰严重时冰桥会沿绝缘子串表面整串短接,致使电气强度大大降低,在融冰或遭受冻雨时表面会形成水帘,导致绝缘子串覆冰闪络和线路停电.750kV拉西瓦输电线路会经过20mm和30mm重覆冰区,在绝缘设计上必须予以特殊考虑.迄今为止,我国发生覆冰闪络的地区包括辽宁,山西,京津地区,内蒙古,山东,陕西,河南,湖北,湖南,江西,云南,贵州和四川I等省(区)73j.2004年l2月～2005年1月,受恶劣天气的影响,我国华中电网经历了2次大面积冰害事故,包括大范围线路绝缘子串的覆冰闪络事故.因此,如何避免未来高压输电
5、线路发生冰闪,保证线路可靠运行,已经成为我国工程设计考虑的一个重要问题.本文通过对国内外绝缘子串覆冰试验数据的分析,其中考虑了海拔高度的影响,给出了不同海拔高度下交流750kV输电线路的绝缘子串覆冰设计,供工程设计参考.每年严冬和初春季节,我国北方冷空气与南方暖空气会在一些地区交汇.暖气团沿冷气团强迫抬升时,其所含的大量水分不断冷却,形成雾或毛毛雨,若冷气团较强,则会形成冷锋天气.气温降低时,暖气团所析出的大量水汽升至0oC线以上或凝结高度以上,就会形成冰晶,雪花或过冷却水滴.一部分过冷却水滴在不断运
6、动的过程中,因互相碰撞和凝结作用而逐渐增大,在下降的过程中,大的过冷却水滴若遇到可作为凝结核的尘埃时,就会变成雪花或冰晶落至地面.由于雪花和冰晶不会牢固地附着在绝缘子上,故不致对绝缘强度造成大的危害.较小的过冷却水滴,因直径过小,表面张力很大,其结构难以改变,也难以遇到可作为凝结核的尘埃,因而虽然温度在0oC以下,却仍以过冷却水滴降至地面,俗称"冻雨",也就是气象上称的"雨凇".这种过冷却水滴很不稳定,一旦碰到近地面较冷的物体(如绝缘子,树干枝等),由于碰撞振动可使过冷却的液态水立刻变成固态水一冰.同
7、时,碰撞使水滴发生变形,表面弯曲度减小,因而表面张力也相应减小,而绝缘子表面又可起到类似于凝结核的作用,使水滴有所依附,于是便结成雾凇或雨凇.一般过冷却水滴愈小愈易结成雾凇;较大过冷却水滴则易在海拔较低的山区结成坚实雨凇.绝缘子串表面的覆冰状况受影响的因素有海拔高度,风速,悬挂高度以及杆塔周围微地形等.在同一地形及天气形势下,一般海拔愈高愈易覆冰,冰厚也随着增大.这主要是因为气温随着海拔高度的增加而下降,0oC以下满足积冰条件的气温维持时间增长,过冷却雾滴,水滴出现的概率增大,积冰时风速增大.所有这些
8、条件大大增加了覆冰的概率和强度.热点聚焦李鹏等:750kV交流输电线路覆冰区绝缘设计25在同一地点相近的温湿条件下,冻结物厚度一般随风速的加大而增加.毫无疑问,风速增加,从物体表面上通过的水汽量会增多,附着在物体表面上的过冷却雨滴,毛毛雨滴和雾滴也随之增多.绝缘子串的覆冰厚度随悬挂高度的增高而增加.其首要原因是积冰时风速随高度增加,风速越大,水滴向绝缘子串的输送量越大,单位时间内覆冰厚度也越大.冰厚随绝缘子串悬挂高度增加的第2个原因是积冰时空气含水量随高
