空气间隙选择研究(4)

1、皖电东送淮南上海输变电工程淮南皖南浙北上海线路工程初 步 设 计第六卷 专题研究报告第四册 空气间隙选择研究第六卷 第四册 空气间隙选择研究第 01 页目 录1概述11.1研究目的和意义11.2工程概况21.3本报告依据的成果文件22国外特高压线路绝缘配合概况22.1国外特高压系统过电压倍数42.2345千伏及以上超高压输电线路推荐的空气间隙42.3日本1000kV输电线路绝缘设计技术参数52.4前苏联1150kV架空线路主要空气间隙长度62.5国外特高压线路杆塔塔头尺寸72.6相关科研课题研究结果73系统参数84空气间隙选择84.1技术路线和方法84.2高海拔修正方法94.3工频电压间隙确定

2、124.4操作过电压间隙确定144.5雷电过电压间隙确定244.6750kV与1000kV输电线路空气间隙的比较275结论27皖电东送淮南上海输变电工程淮南皖南浙北上海线路工程初步设计第六卷 第四册 空气间隙选择研究第 30 页1 概述1.1 研究目的和意义根据国家电网公司发展更高电压等级，构筑国家电网骨干网架，建设特高压交流和直流输电骨干通道，发挥电网导向作用，引导电源集约化发展的总体战略要求，由中国电力工程顾问集团公司组织力量，开展特高压交流和直流关键技术研究工作。皖电东送淮南上海同塔双回输电线路工程是国家特高压骨干网架的重要组成部分，是国家电网百万伏级特高压同塔双回线路试验示范工程，具有

3、技术创新的示范效应和重要的社会影响。1000kV输电线路绝缘配合研究线路杆塔的工频、操作冲击和雷电冲击绝缘水平和最小空气间隙，不仅直接决定输电线路工程设计的结果，影响工程造价，而且关系到特高压线路的安全运行，因此必须对1000kV输电线路塔头空气间隙进行专题研究。空气间隙选择研究成果可以指导1000kV输电线路的工程设计并直接引用于设计规定中。超高压架空输电线路外绝缘水平主要取决于架空输电线路的工频电压、操作过电压和雷电过电压。对输电线路而言，绝缘子串长的确定、空气间隙选择，是塔头尺寸确定及塔头结构设计的基础，直接影响线路工程造价和运行可靠性。对于1000kV等级的特高压输电线路，由于运行电压

4、的提高，外绝缘水平一般由工频电压或操作过电压控制。目前世界上仅日本、前苏联有已建成的1000kV及以上电压等级输电线路，但均降压运行。高海拔地区1000kV输电线路空气间隙选择，是1000kV输电线路设计的关键问题之一。我国目前正在建设的晋东南南阳荆门1000kV输电线路示范工程沿线最高海拔为1500m。围绕该工程的建设，我国在1000kV特高压输电领域各方面开展了多项专题研究。本工程淮南上海1000kV输电线路为双回同塔建设，最高海拔不超过1000m，与单回线路存在一定差别，各方面研究也需要深入。本报告根据国内330kV、500kV和750kV输电线路的设计和运行经验，以及相关课题的科研成果

5、进行1000kV同塔双回输电线路的空气间隙选择及海拔修正。1.2 工程概况皖电东送淮南上海输变电工程起于拟建的安徽淮南变电站，止于上海沪西变电站，中间分别在安徽芜湖、浙江湖州落点，新建淮南站、皖南站、浙北站和上海沪西站，线路总长度为2×656km(包括淮河大跨越2.43km、长江大跨越3.15km)；其中淮南皖南段为2×333.42km(不含大跨越)；皖南浙北2×152km；浙北上海为2×165km， 途经安徽、浙江、江苏、上海等4省市。其中安徽段446km、浙江段178km、江苏段8km、上海段18km。线路沿线地形比例为平地35.81%，河网泥沼30

6、.14%，丘陵24.82%，山地9.23%。1.3 本报告依据的成果文件(1) 中国电力工程顾问集团公司牵头编制的皖电东送淮南上海输变电工程可行性研究报告(2) 中国电力工程顾问集团公司电顾规划【2008】169号关于报送皖电东送淮南上海输变电工程可行性研究报告评审意见的报告(3) 中国电力科学研究院1000kV特高压交流同塔双回线路过电压和绝缘配合技术研究(4) 国网电力科学研究院1000kV特高压交流同塔双回线路过电压和绝缘配合技术研究(5) 国网电力科学研究院1000kV同塔双回线路真型塔I型串外绝缘特性试验研究报告2 国外特高压线路绝缘配合概况国外对特高压输电的研究始于20世纪60年代

7、中期至80年代初期，已进行了特高压输电在电气、机械方面的多课题的试验研究，设计并建成了多个特高压试验基地。前苏联、美国、意大利和日本等国为世界上实现交流特高压输电作了不懈的努力，他们按照理论研究、实用技术研究和试验、电气设备研制和工业性试运行考核等三大步骤进行了大量的工作，已经取得突破性的研究成果，获取的数据和资料一旦工程需要就可投入应用。1966年法国的阿尔斯通公司首先研制出电压1050/21kV的特高压变压器原型产品，接着美国、西德、瑞典、日本和意大利等也开始特高压输变电设备的试制，生产出的装备已用于试验线段。从上世纪60年代开始，前苏联、美国、日本和意大利等国，为实现百万伏级特高压输电做

8、了不懈的努力，先后进行基础性研究、实用技术研究和设备研制，已取得了突破性的研究成果，制造出成套的特高压输电设备。从上世纪80年代开始，随着大型能源基地的建设，前苏联着手建设连结西伯利亚、哈萨克斯坦和乌拉尔联合电网的1150 kV输电工程，计划将苏联东部地区的廉价电能送往乌拉尔和欧洲部分负荷中心，已建成的线路长度有1900余公里，包括库斯坦奈、科克切塔夫、埃基巴斯图兹、巴尔脑尔等特高压变电站。从1985年起哈萨克斯坦境内的埃基巴斯图兹科克切塔夫库斯坦奈段长900km的线路，曾按1150kV(最高运行电压1200kV)设计电压运行。日本东京电力公司，为了将远离负荷中心的东部和西部福岛、柏崎6000

9、-8000MW核电向东京输送，同时为了改善电网结构，1988年开始建设1000kV线路，一期工程1000kV(最高运行电压1100kV)线路的同塔双回输电线路全长350km，降压500kV运行至今；1999年建成第2条1000kV线路东西走向，也以500kV运行，2010年以后将升压至1000kV，以限制过大的短路电流。1969年美国电力公司(AEP)与瑞典通用电气公司(ASEA)拟订了为期10年的特高压研究计划，后延长到1983年。美国邦维尔电力局(BPA)有2处特高压试验站：里昂地区建有2.2km的1200kV三相电气试验线段，1977年5月开始充电使用；俄勒冈州莫洛附近建有2km机械性能

10、试验段可进行杆塔结构荷载、导线运动、线路金具等问题研究。综上所述，现在世界上真正建成的特高压输电线路只有前苏联和日本，其余的国家如美国、欧洲(德、法、意)、加拿大、巴西等都是在研究阶段。国内目前最高电压等级为交流750kV(2005年9月投运)，海拔高度2900m。2.1 国外特高压系统过电压倍数表2.1-1 特高压系统过电压倍数国 别日本前苏联意大利美国BPA美国AEP标称电压(kV)10001150100011001500最高工作电压(kV)11001200105012001600工频暂态过电压倍数1.301.50*1.441.351.301.10操作过电压倍数1.601.60(1.80)

11、1.701.501.60注：*为0.2s。2.2 345千伏及以上超高压输电线路推荐的空气间隙表2.2-1 绝缘子串长度与导线对杆塔构架的空气间隙的关系(1200kV)绝缘子串串长(m)导线对杆塔的间隙距离(m)V405.844.58V507.305.62V608.766.65V7010.227.68V7510.958.202.3 日本1000kV输电线路绝缘设计技术参数表2.3-1 特高压线路间隙值海 拔 高 度1800m2100m备 注最高运行电压，kV1100雷电冲击引弧角间隙，mm悬垂63006300气象条件，风速<10m/s风偏角：悬垂为10°耐张为5°耐张

12、59005900U50%，kV悬垂35453545耐张33253325标准绝缘间隙，mm悬垂66206620耐张62006200操作间隙对地U50%，kV18601877操作过电压倍数：1.6陪气象条件，风速=15m/s风偏角：悬垂为20°耐张为10°悬垂导体-下横担，mm60006100导体-塔体，mm65406660耐张导体-下横担，mm56905780导体-塔体，mm67506860相间U50%，kV30223050操作过电压倍数：2.6陪气象条件，风速<15m/s最小相间间隙，mm90009200工频对地U50%，kV852872气象条件，风速=40m/s风偏

13、角：悬垂为60°耐张为40°异常绝缘间隙，mm30903210相间U50%，kV13661390异常绝缘间隙，mm535055202.4 前苏联1150kV架空线路主要空气间隙长度表2.4-1 前苏联1150kV架空线路主要空气间隙长度序号计算情况空气间隙型式空气间隙长度，m注 释1运行(相)电压，计算风速下导线(直线杆塔的绝缘子串)最大风偏导线塔柱，工频电压2.5计算风速为5年一遇的概率2运行(相)电压，导线和架空线路下面大尺寸交通工具(起重机、挖沟机等)之间的距离导线地面的交通工具，工频电压2.8应附加考虑生态因素3在架空线路端部用k0=1.8的避雷器限制操作过电压所有

14、的放电电压是在波头长度为30004000s的冲击波下得到的3.1导线-塔柱(横担)(边相)导线-塔柱(横担)7.0-8.0计算风速w(不大于0.3w0)3.2当杆塔“窗口”用V-型绝缘子串时导线-杆塔V-型杆塔“窗口”8.0-9.03.3导线-杆塔拉线导线-拉线6.0-7.03.4导线-尺寸有限的交通工具(高度4.5m)导线-交通工具6.0-7.03.5导线-地导线-地面8.5-9.54在架空线路端部用k0=1.6的避雷器限制操作过电压4.1导线-塔柱(横担)(边相)导线-塔柱(横担)6.0-7.0计算风速w(不大于0.3w0)4.2当杆塔“窗口”用V-型绝缘子串时导线-杆塔V-型杆塔“窗口”

15、7.0-8.04.3导线-杆塔拉线导线-拉线5.5-6.54.4导线-尺寸有限的交通工具(高度4.5m)导线-交通工具5.5-6.54.5导线-地导线-地面7.5-9.05雷电过电压无规定在计算雷电跳闸率时予以考虑2.5 国外特高压线路杆塔塔头尺寸表2.5-1 国外特高压塔头典型尺寸(m)国 名苏联日本美国意大利额定电压(kV)1150100011001100最高运行电压(kV)1200110012001200操作冲击V串-塔体7.06.597.47.0悬垂串-塔体6.56.026.2导线-下横担5.47工频导线-塔体2.42.82.42.6 相关科研课题研究结果2.6.1 国网电力科学研究院

16、的科研成果表2.6-1 1000kV同塔双回线路最小空气间隙值(海拔500m)作用电压类型最小空气间隙距离(m)工频电压2.7操作电压(取1.7p.u.)I串6.7(导线对塔身)；6.7 (导线对下方横担)V串6.7(导线对塔身和下方横担)；7.9(导线对上方横担)雷电电压I串7.2； V串7.2注：操作过电压采用中线单回路中相塔窗V型串的试验数据。2.6.2 中国电力科学研究院的科研成果表2.6-2 1000kV同塔双回线路最小空气间隙值(海拔500m)作用电压类型最小空气间隙距离(m)工频电压2.7操作电压(取1.64p.u.)I串5.6V串6.0雷电电压7.0注：操作过电压采用中线单回路

17、中相塔窗V型串的试验数据。3 系统参数中国电力科学研究院和国网电力科学研究院的1000kV特高压系统过电压水平研究结论，见表3-1。表3-1 1000kV线路过电压水平过电压类型中国电力科学研究院国网电力科学研究院工频暂时过电压限制在1.3p.u.以下(持续时间：5s)1.405p.u.(1.127p.u.)线路侧短路时1.4p.u.以下(持续时间：0.35s)相对地统计操作过电压限制在1.7p.u.以下1.7p.u.相间地统计操作过电压限制在2.8p.u.以下工频暂时过电压数据中，括号内数值为采用改变断路器分闸电阻次序条件下的过电压。根据上述研究结论并结合国外1000kV特高压系统的经验，1

18、000kV输电线路工频暂态过电压倍数取1.4p.u.；统计操作过电压倍数取1.70p.u.。系统最高运行电压取1100kV。4 空气间隙选择对输电线路而言，塔头各种空气间隙的确定，是塔头尺寸确定及塔头结构设计的基础。因此，各种空气间隙的确定是研究的核心问题之一。风偏后导线对杆塔的最小空气间隙，应分别满足工频电压、操作过电压及雷电过电压的要求。4.1 技术路线和方法本报告参考高压输变电设备的绝缘配合(GB311.1-1997)、110500kV架空送电线路设计技术规程(DL/T5092-1999)、交流电气装置的过电压保护和绝缘配合(DL/T 620-1997)、以及1000kV交流输变电工程前

19、期相关科研课题的研究成果，进行输电线路空气间隙选择。(1) 工频电压、操作过电压要求的最小空气间隙，首先考虑多间隙并联对放电电压的影响，计算标准气象条件下的工频电压、操作过电压，再进行高海拔修正得出不同海拔要求的工频电压、操作过电压值，然后查取空气间隙放电特性曲线，确定最小空气间隙。(2) 雷电过电压间隙是根据可以接受的同塔双回线路绕击跳闸率来确定的。4.2 高海拔修正方法4.2.1 国网武汉高压研究院 (式4.2-1)式中H海拔高度，m； m修正因子，工频、雷电电压修正因子m=1.0； 操作过电压修正因子m=1.0，Ucw<0.838MV；m=1.803-0.9587Ucw (0.83

20、8MVUcw1.568MV)；m=0.30 ，Ucw>1.568MV；Ucw为操作过电压，MV。4.2.2 DL/T 6201997规定外绝缘所在地区气象条件异于标准气象条件时，放电电压可按下式校正： (式4.2-2)式中：U0标准气象条件下绝缘放电电压，kV； U实际放电电压，kV； 相对空气密度； K空气湿度校正系数； (工频交流电压) (操作冲击电压) h空气绝对湿度，g/m3； h0标准气象条件下空气绝对湿度，11g/m3； H海拔高度，m； n指数，与绝缘长度有关，由下式决定；式中：li绝缘长度，对空气间隙即间距，m。表4.2-1 不同海拔高度的气压海拔高度(m)0500100

21、015002000气压(Mpa)0.10130.09680.08970.08460.0794相对气压10.9450.8880.8350.786相对空气密度10.9550.90850.8650.824空气绝对湿度h(g/m3)119.177.646.375.334.2.3 IEC60071-2中规定的方法 (式4.2-3)式中H海拔高度，m； m修正因子，工频、雷电电压修正因子m=1.0；见图4.2-1中曲线a(相对地绝缘)。图4.2-1 修正因子m4.2.4 几种方法的比较表4.2-2 工频电压海拔修正系数Ka海拔H(m)修正方法0500100015002000式4.2-11.0001.053

22、1.1111.1761.250式4.2-21.0001.0001.0551.0531.1091.1041.1591.1521.2061.196式4.2-31.0001.0631.1311.2021.278从表4.2-2可以看出，几种方法工频电压海拔修正系数Ka有所差别，且随海拔高度的增大该差别增大，海拔2000m时，DL/T 6201997与IEC60071-2中规定的方法相差约7%；武汉高压研究所推荐的修正方法与IEC60071-2中规定的方法计算值十分接近。表4.2-3 操作过电压海拔修正系数Ka海拔H(m)修正方法0500100015002000式4.2-11.0001.0151.031

23、1.0471.064式4.2-21.0001.0001.0361.0131.0681.0251.0951.0351.1181.042式4.2-31.0001.0001.0281.0241.0561.0471.0821.0691.1071.090从表4.2-3可以看出，几种方法操作过电压海拔修正系数Ka有所差别，且随海拔高度的增大该差别增大，三种方法相差约5%。本报告采用IEC60071-2的方法进行海拔修正。4.3 工频电压间隙确定4.3.1 空气间隙工频电压统计配合系数的确定工作电压下的空气间隙距离选择时考虑以下因素：(1) 最大工作电压；(2) 100年一遇的最大风速；(3) 多间隙(m=

24、100)并联对放电电压的影响；按照国网电力科学研究院1000kV同塔双回线路输电系统绝缘配合专题结论，要求的单间隙的50放电电压U50%按下式计算： (式4.3-1)式中Um最高运行电压，kV；Z 取2.45；1单间隙的变异系数，取0.03；m多间隙的变异系数，取0.012。所以线路空气间隙工频电压统计配合系数kc： (式4.3-2)交流电气装置的过电压保护和绝缘配合(DL/T 6201997)的规定：线路空气间隙工频电压统计配合系数K2取1.40；当送电线路采用V型绝缘子串时K2取1.50。从上面可以看出，考虑了多间隙并联对放电电压的影响后，线路空气间隙工频电压统计配合系数kc为1.12，较

25、交流电气装置的过电压保护和绝缘配合规定的值要小。4.3.2 真型塔I串工频电压放电特性曲线根据国网电力科学研究院1000kV同塔双回线路真型塔I串外绝缘试验研究结论，1000kV交流同塔双回输电线路中相、下相工频放电曲线如图4.3-1、图4.3-2。图4.3-1 中相I串工频试验放电特性曲线(导线塔身)图4.3-2 下相I串工频试验放电特性曲线(导线塔腿)4.3.3 工频间隙确定考虑多间隙并联对放电电压的影响，按照IEC60071-2推荐公式进行海拔修正，式中Ka海拔修正系数，kV；H海拔高度，m；m修正因子，取1；所以空气间隙工频放电电压要求值U50%： (式4.3-3)查图4.3-1中相I

26、串工频试验放电特性曲线和图4.3-2下相I串工频试验放电特性曲线，得工频间隙如表4.3-1。表4.3-1 1000kV同塔双回线路工频间隙取值海拔高度H(m)05001000海拔修正系数Ka(I串)1.0001.0631.131U50(kV)(峰值)(I串)1005.91069.61137.2间隙距离d(m)中相导线塔身(查图4.3-1)2.062.242.43下相导线塔腿(查图4.3-2)2.512.692.88本工程推荐的工频间隙取值见表4.3-2。表4.3-2 工频电压间隙建议值海拔高度H(m)05001000间隙距离d(m)(I串)2.52.72.94.4 操作过电压间隙确定4.4.1

27、 空气间隙操作过电压统计配合系数的确定操作过电压下的空气间隙距离选择时考虑以下因素：(1) 沿线最大的统计(2)操作过电压水平Us为1.7p.u；(2) 计算风速为0.5倍的最大风速；(3) 考虑多间隙(m=100)并联对放电电压的影响；按照国网电力科学研究院1000kV同塔双回线路输电系统绝缘配合专题结论，单空气间隙的操作冲击放电电压U50%按下式计算： (式4.4-1)式中Us操作过电压，kV；Z 取2.45；1单间隙的变异系数，取0.06；m多间隙的变异系数，取0.024。所以线路空气间隙操作过电压统计配合系数kc： (式4.4-2)交流电气装置的过电压保护和绝缘配合(DL/T 6201

28、997)的规定：线路空气间隙操作过电压统计配合系数K3取1.10；当送电线路采用V型绝缘子串时K3取1.25。从上面可以看出，考虑了多间隙并联对放电电压的影响后，线路空气间隙操作过电压统计配合系数kc为1.263，较交流电气装置的过电压保护和绝缘配合规定的I串值要大。4.4.2 真型塔I串操作波试验放电特性曲线根据国网电力科学研究院1000kV同塔双回线路真型塔I串外绝缘试验研究结论，1000kV交流同塔双回输电线路中、下相不同操作波试验放电特性曲线分别如图4.4-14.4-6。图4.4-1 中相操作波试验放电特性曲线(导线上横担)(波前时间1000s)图4.4-2 中相操作波试验放电特性曲线

29、(导线上横担)(波前时间250s)图4.4-3 中相操作波试验放电特性曲线(导线下横担)(波前时间1000s)图4.4-4 中相操作波试验放电特性曲线(导线下横担)(波前时间250s)图4.4-5 下相操作波试验放电特性曲线(导线塔腿)(波前时间1000s)图4.4-6 下相操作波试验放电特性曲线(导线塔腿)(波前时间250s)4.4.3 铁塔宽度的影响铁塔的宽度是影响铁塔操作波闪络强度的一个重要因素。研究认为应进行塔宽修正。修正系数的取值见图4.4-7。图4.4-7 杆塔宽度的距离校正系数1国网电力科学研究院的试验结果见图4.4-8。图4.4-8 塔柱宽度对操作冲击放电电压的影响从图4.4-

30、8可以看出，塔柱宽为1.4m时的间隙操作冲击50%放电电压比塔柱宽为2.8m时的操作冲击50%放电电压平均高约5%。也就是说在所研究的范围内，铁塔的塔柱越宽，间隙的放电电压越低。本报告4.4.2节中的所有I串操作波试验放电特性曲线均为真型塔试验曲线，所以计算中无需再进行塔宽修正。4.4.4 波形对操作波闪络强度的影响操作波波形对间隙闪络强度起着重要的作用。对任何一个特定形状的间隙而言，所加的操作波有一个特殊的波头时间，在这个波头下操作波闪络强度将最小。图4.4-9曲线表示相应的特殊波形的最小操作波闪络强度(临界值)。临界闪络电压U50%，（kV）间隙距离，m图4.4-9 杆塔窗口间隙的操作波闪

31、络强度1特高压试验基地和其他参考文献的数据得出关于最小CFO的波头时间与间隙距离关系的一个经验公式为：TC=54×S-60 1 (式4.4-3)式中 TC临界波头时间，s； S间隙距离(在415m范围内)。根据国网电力科学研究院的试验结果，操作冲击试验电压波头时间为1000s的放电电压比试验电压波头时间为720s的放电电压大约高27% 。根据美国的试验结果，操作冲击试验电压波头时间为1000s的放电电压比试验电压波头时间为720s的放电电压大约高8 %。此外，由于长空气间隙操作冲击击穿电压的分散性很大，一般比雷电冲击击穿电压的要大得多。对于波头长度在数十到数百微秒的操作冲击，极不均匀

32、电场间隙50%击穿电压的标准偏差约为5%；波头长度超过1000s后，可达8%左右(工频及雷电冲击电压下均约为3%)。因此确定作用在空气间隙上的50% 放电电压时，需要考虑试验标准偏差的影响。对于操作冲击放电试验，标准偏差与施加电压的波形有关，其值随波头长度大体也呈U形曲线变化，对于1000kV电压等级而言，其操作波临界波头时间TC约为250350s。在500kV系统中，虽然长波头冲击电压下空气间隙的50% 放电电压数值较之于临界波头冲击电压下的50% 放电电压有所提高，但由于标准偏差的增加，计算出来的空气间隙相差甚少。国内外针对长波头操作冲击放电特性的研究还不普遍，除了前苏联外，其他国家的工作

33、并不多，目前尚未完全掌握冲击电压波形与标准偏差的关系。图4.4-10 猫头塔中相导线对横间隙放电电压与波前时间的关系曲线4.4.5 操作过电压间隙确定考虑多间隙并联对放电电压的影响，按照IEC60071-2推荐公式进行海拔修正，式中Ka海拔修正系数，kV；H海拔高度，m；m修正因子，取0.39；所以空气间隙操作冲击放电电压要求值U50%： (式4.4-4)取波头时间1000s试验数据计算，查图4.4-1中相操作波试验放电特性曲线(导线上横担)、图4.4-3中相操作波试验放电特性曲线(导线下横担)、图4.4-5下相操作波试验放电特性曲线(导线塔腿)，得操作过电压间隙如表4.4-1。表4.4-1

34、操作过电压间隙(1.7p.u.)海拔高度H(m)05001000海拔修正系数Ka(I串)1.0001.0281.056U50%(kV)(I串)(峰值)1928.41975.12022.9间隙d(m)(I串)中相导线上横担(图4.4-1)5.655.896.14中相导线下横担(图4.4-3)5.405.605.82下相导线塔腿(图4.4-5)5.816.006.19注：表中间隙值为采用波前时间1000s数据进行计算得结果。取波头时间250s试验数据计算，查图4.4-2中相操作波试验放电特性曲线(导线上横担)、图4.4-4中相操作波试验放电特性曲线(导线下横担)、图4.4-6下相操作波试验放电特性

35、曲线(导线塔腿)，得操作过电压间隙如表4.4-2。表4.4-2 操作过电压间隙(1.7p.u.)海拔高度H(m)05001000海拔修正系数Ka(I串)1.0001.0281.056U50%(kV)(I串)(峰值)1928.41975.12022.9间隙d(m)(I串)中相导线上横担(图4.4-2)6.506.736.96中相导线下横担(图4.4-4)6.536.797.06下相导线塔腿(图4.4-6)6.456.686.91注：表中间隙值为采用波前时间250s数据进行计算得结果。由表4.4-1、表4.4-2可以看出，操作过电压间隙与冲击电压波的波前时间有密切关系，国网电力科学研究院的真型塔试

36、验结果表明，操作冲击试验电压波头时间为1000s的放电电压比试验电压波头时间为250s的放电电压大约高2.511.7%。中国电力科学研究院1000kV级交流输变电工程过电压与绝缘配合的研究结论：示范工程各线路各种幅值较高的操作过电压波头时间较长，大部分在3000s以上，只有故障清除的转移过电压，波头时间略短，但也在2500s以上。鉴于以上因素，本报告按1000s波头长度的操作波形进行空气间隙选择，推荐采用的操作过电压间隙见表4.4-3。 表4.4-3 操作过电压间隙建议值(1.7p.u.)海拔高度H(m)05001000间隙距离d(m)5.86.06.24.5 雷电过电压间隙确定在我国500k

37、v线路中，同塔双回线路的绝缘水平一般比单回线的绝缘水平高。理由是(1)同塔双回线路杆塔高度高，雷击时塔顶和横担的电位较高；(2)同塔双回线路的输电容量大，重要性更高。特高压单回线路的边相为悬垂串时，雷电冲击下的空气间隙距离对杆塔塔头尺寸不起控制作用。主要是大风下工作电压要求的间隙距离要求值起控制作用。特高压单回线路中相导线受雷电绕击的可能性很小。即使有绕击，其雷电流幅值也很小，不会导致线路绝缘闪络，造成绕击跳闸的概率几乎为零。特高压单回线路的中相为V型串，一般情况下由操作过电压确定的间隙距离也就能够满足雷电冲击的要求。中相导线对杆塔的空气间隙距离主要由操作冲击下的间隙距离要求值起控制作用。所以

38、，对于特高压单回线路，可以不规定雷电冲击下的空气间隙距离要求值。但是，对于特高压同塔双回线路，导线对其下横担的距离大小对线路雷电冲击绝缘水平和雷击跳闸率有明显影响。雷电冲击下的空气间隙距离要求值可能大于由操作过电压确定的间隙距离，需研究确定。需注意，对于同塔双回线路防雷而言，加强线路绝缘，最重要的不是增加绝缘子串的片数，而是导线对横担和塔体的距离，尤其是导线对其下方横担的距离。在选择1000kV同塔双回线路绝缘水平时，(1)宜结合操作冲击对杆塔空气间隙距离的要求来选择雷电冲击下的空气间隙距离。根据试验结果和计算表明，导线对下方横担、导线对塔身的操作冲击间隙距离6.0m即可满足要求。(2)100

39、0kV同塔双回线路在操作冲击下发生绝缘闪络的概率是非常小的，在雷电冲击下发生绝缘闪络的概率相对要大得多。而引起特高压同塔双回线路雷击跳闸的主要原因是绕击而不是反击。由表4.5-1可以看出，增大最小间隙距离可以明显降低线路的绕击跳闸率。当然，减小地线保护角也可以减小线路雷击跳闸率。为了减小线路雷击跳闸率，适当增加线路杆塔雷电冲击下的最小空气间隙距离是合适的，尤其是对于山区线路。导线对下横担的距离可大于操作冲击要求的最小间隙距离，可考虑选为6.7m。按照传统的计算方法，考虑空气间隙距离和绝缘子串的绝缘距离之比为配合系数。瓷或玻璃绝缘子串的绝缘距离10.53m，空气间隙距离选为7.0m，配合系数为0

40、.7。合成绝缘子串的绝缘距离大约为9m，配合系数为0.8。表4.5-1 同塔双回线路绕击跌闸率(次100km·a)保护角(°)最小间隙距离(m)地面倾斜角0°10°20°加权平均-1.536.70.01490.21511.13890.13127.00.00740.14850.91480.09517.20.00250.09670.74250.06787.70.00150.06320.56720.0483-2.566.70.00990.16320.82640.09677.20.00380.08560.64440.06047.70.00120.05150.51040.0418-3.586.70.00670.12280.74780.07867.00.00250.06250.57260.0