高压输电线路绝缘子片数的选择（专业版）

高压输电线路绝缘子片数的选择（专业版）

概述：绝缘子串中绝缘子片数的选择主要是根据各污区下爬电比距的要求。

一、三种电压

电网作用在绝缘子串上的电压主要有三种，

1.首先是正常运行时的电压，称为工频电压.

2.其次是超出正常的电压，称为过电压，

过电压又分为操作过电压和雷电过电压，

操作过电压即电力系统操作引起的过电压，

雷电过电压则是雷击而引起的过电压。

按电压从小到大排序为：

工频电压<操作过电压<雷电过电压

详细定义如下：

工频（持续）电压：有着稳定有效值、持续作用在某一胞缘结构的任一对端子上

的工频电压。

操作过电压：电力系统中由于操作所引起的一类过电压，（由电力系统内部原因

造成，又称内过电压）

雷电过电压：雷电过电压是指由于雷云放电而产生的过电压（由电力系统外部原

因造成，又称外过电压）

1/7

fWvB

工频电压/=50Hz

600s

7；

T=250p.s

操作过电压p

500(is

Ti=1.2RS

雷电过电压

T?=50/is

规范要求：

输电线路的绝缘配合，应满足线路在工频电压、操作过电压、雷电过电压，

等各种条件下安全可靠地运行。

一般是根据工频电压、操作过电压选择绝缘子片数，

然后以此来校验线路的耐雷水平，

二、工频电压下片数选择

工频电压下绝缘子片数的要求，即为绝缘子串在长期运行中要注意的问题，

主要即是防止——"污秽闪络"。

污秽闪络是指：绝缘子在自然环境中，特别是在工业区、海岸和盐碱地区，

常常会受到工业污秽或自然界盐碱、飞尘的污染，在其表面形成一定的污秽层。

干燥情况下，这种污秽电阻很大，对运行没有危险，但遇到潮湿气候条件时（雾、

露、毛毛雨）污秽层被湿润，有可能发生污秽闪络。

克服绝缘子串污闪的过程就是一个：“堆血量”的过程，即充分堆积绝缘子串的"血

量”，来抵抗大自然的长期的“污秽”攻击，避免出现污秽闪络，这里的“血量"即是

绝缘子串的爬电距离。

爬电距离：两带电体之间沿绝缘材料表面的最短距离。

与爬电距离相关的还有一个概念：电气间隙。

电气距离：两带电体之间最短的空间距离。

爬电距离的理解：即把电看作一只蚂蚁从一个带电体爬到另一个带电体的必须经

过最短的路程，

电气间隙的理解：是一个带翅膀的蚂蚁，飞的最短距离。

具体到绝缘子，电气间隙（干弧距离）、爬电距离，示意如下：

干

弧

距

离

很显然，增加爬电距离的方法首先是增加串中绝缘子的片数，同时：提高单片绝

缘子的爬电距离是个好方法！比如钟罩型、深棱型玻璃绝缘子。

不过钟罩型、深棱型玻璃绝缘子作为悬垂串时更容易积污，故需要在这个距离

上打个折，即为"玻璃绝缘子爬电距离有效系数Ke”除了增加单片绝缘子的爬

电距离，减少绝缘子的积污也是个技术方向：比如外伞型绝缘子取消了下伞棱，

减少了积污，提高了自洁性能，便于人工清洁。（不过价格偏高，价格约为普通

绝缘子L5倍）一般规定：

标准型、伞形绝缘子：Ke取1.0

钟罩型、深棱型（a、b、c污区）：Ke取0.9

钟罩型、深棱型（d、e污区）：Ke取0.8

耐张玻璃绝缘子一般水平放置，容易受雨水冲刷，其自洁性狡悬垂绝缘子串好，故钟罩

型、深棱型耐污玻璃绝缘子作为耐张绝缘子串时不需要乘以有效系数。

既然防止污秽闪络的措施是增加爬电距离，那么多少才是个够呢？对此，规范给

出了爬电比距的概念。

爬电比距：

电力设备外绝缘的爬电距离与设备最高电压之比。单位为mm/kV,

意思是：每承受lkV电压需要的爬电距离。

注意！！！

各位要注意区分爬电比距和统一爬电比距，

爬电比距中设备最高电压是指线电压，

统一爬电比距中设备最高电压是指相电压。

由于：线电压二，3相电压

所以：统一爬电比距二V3爬电比距

如下：

爬电距离X有效系数

爬电比距=

系统最高电压（线电压）

爬电距离X有效系数

统一爬电比距=

系统最高电压（相电压）

爬电距离X有效系数

系统最高电压（线电压）/V3

=V3爬电比距

关于系统标称电压、系统最高相电压、系统最高线电压

大家收藏查询即可：

祀电比距计算用这个值统一比距计算用这个值

系统标称电压系统最高电压系统标称电压系统最高电压

（线电压）（线电压）（相电压）（相电压）

3540.520.223.4

6672.538.141.9

11012663.572.7

220252127.0145.5

330363190.5209.6

500550288.7317.6

现在，绝缘子串的统一爬电比距计算就非常简单、水到渠成了：

计算示例：

1）验算片数是否足够

110kV、11片、标准320mm爬距、悬垂串：

爬电比距=320x11/126

=27.9mm/kV

110kV、”片、标准320mm爬距、悬垂串：

统一爬电比距=320x11/72.7

=48.4mm/kV

110kV、”片、钟罩450mm爬距、悬垂串：

爬电比距=450x11x0.8/126

=31.4mm/kV

220kV、FXBW-220/100-C（6600mm爬距）、悬垂串：

统一爬电比距=6600/1455

=45.3mm/kV

计算出绝缘子串的统一爬电比距，

再和各地区的污区要求统一爬电比距对比即可，

比如广东省统一爬电比距要求如下：

表1玻璃和瓷绝绛子统一雇曳比诙黑t要求，

^污区等级，35kV\HOkVx220kV^500kVP

统一型电藤

a、b缈c级cd级/e黜a、b纷c级cd级。e黜

按设备最高工作相电33243.0-52.7-35.5-44.g55.1-

iSO.b1>31.5n

压计算（mmkV*37.848.1**572P39.350.4^59.加

表2复合绝缘子统一隹电比雳配算要求一

污区等级“35kV\110kV>220k\\500kVP

统一他曳雌~a、b、c级一d、e级「

按设备最高工作相电压计算（mnkVy>34.7^83.3*

2）计算需要的绝缘子片数：

统一爬电比距X系统最高电压（相电压）

n=--------------------------------------------------------

单片爬电距离x有效系数

以广东地区各电压等级d级污区玻璃绝缘子为例:

llOkV标准320mm爬距：

n=(43x72.7)/320=9.7=1C片

220kV标准400mm爬距：

n=(43x145.5)/400=15.6=16片

220kV耐污550mm爬距：

n=(43x145.5)/(550x0.8)=14.2=15片

500kV标准400mm爬距：

n=(44.9x317.6)/400=35.6=36片

三、操作过电压下片数选择

操作过电压的能量来源于系统本身，其幅值以工作电压为基础，

通常以最大工作相电压幅值的倍数来表示。

上文有很多读者留言不理解相电压、线电压，系统标称电压以及系统最高电压的区别,

现在先作如下详细介绍：

线电压：

多相交流电路中两相导体间的电压。

相电压：

多相交流电路中导体与地电位之间的电压。

相电压=线电压/V3

我们常说的llOkV、220kV均为线电压。

家用电中，220V为相电压，

380V则为线电压。

然后咱们说的HOkV.22OkV均为系统标称电压，

系统标称电压也叫额定电压。

系统标称电压：

用于表示或识别系统的合适而近似的电压值。

系统标称电压指设备所在系统的电压等级，

系统标称电压是针对线路、系统的。

设备最高电压是指设备所承受的电压（绝缘强度）。

设备最高电压是针对设备的、绝缘相关的。

因此和绝缘有关的均是取设备最高电压！

对于设备最高电压和系统标称电压没有固定关系，

而是由技术委员会规定。

一般对于22OkV及以下约为1.15倍，

对于33OkV及以上约为1.1倍。

操作过电压以最大工作相电压幅值的倍数来表示，

具体取值为：

操作过电压的基本电压为：V2Um/V3

操作过电压基本电压的意思是：

超过•Um/即为操作过电压。

整理如下表：

系统标称电压和设备最高电压（单位：kV）

系统标称电压Un35661102203305007501000

设备最高电压Um40.572.51262523635508001100

设备最高电压（相电压）

23.441.973145210318462635

Um/J3

操作过电IK基准电压

33.159.2103206296449653898

V2*Um/V3

操作过电压最大帕值105.8236.7309617652898//

超过了操作过电压基本电压为过电压，但是计算时要取其最大幅值，最大幅值则是在操

作过电压基本电压上取个倍数。

DL/T650-1997对设计应选用的操作过电压最大幅值，做了如下规定：

*2-6-8电力系统操作过电压倍数（K#）

线路电压等级过电压倍数

过电压标准

（kV）K。

35及以下

3.2

低电阻接地系统

66kV及以下%

4.0

（除低电阻接地系统外）

110及2203.0

3302.2

%%

5002.0

①以最高运行相电压（最大值）为基础。

得出最大电压幅值后还有最后一步：

操作过电压要求的相线路绝缘子串正极性

操作冲击电压50%放电电压应符合下式的要求：

（意思是还乘一个安全系数）

对于220kV及以下：

U.l.i.s21.17*操作过电压最大幅值......DL/T620

对于330kV及以上：

U.l.i.s>127*操作过电压最大幅值GB50064

费「一大帮事，终于揪出最后的大BOSS了，

就是上面拥有一大串title的U.l.i.so

（意思是咱们的绝缘子串要耐受的电压要大于这个数）

我们最后要做的就是杳操作放电电压由线，

根据该电压查取需要的绝缘子片数。

:|

叱

*

一

叱

叱

叱

*

空

空

吟

101T1416182024262830323436

146X254mm绝绿子片数

图2-6-38铁塔中相悬垂绝缘子

串的正极性操作冲击

干闪电压曲线

102030405060

146X254mm绝缘子片数

图2-6-39铁塔中相V型绝缘子串的

正极性操作冲击千闪电压曲线

计算示例：

例如220kV线路,

设备最高电压Um=252kV

设备最高电压（相电压）Um=252/V3=145kV

操作过电压基准电压为：145*V2=205kV

操作过电压最大幅值为：206*3=617kV

相线路绝缘干串正极性操作冲击电压50%放电电压为：

U.l.i.s^1.17*617=722kV

查上图13片绝缘子即可满足。

最后，按操作过电压选择的片数还要进行零值、高海拔、高杆高校正，此处不再展开。

还有上文太复杂了不想看也没关系，大家记住这样一句话就完事了：

“操作过电压一般对绝缘子片数不起控制作用〃

四、雷电过电压下片数选择

绝缘子片数的选择有个专业术语一一

"绝缘配合"

所谓配合，就是一个科学搭配的过程。

绝缘配置既不能太高，也不能太低。

既要满足安全性，也要满足经济性。

比如我们一般不以雷电过电压的要求

夫选择绝缘子串的绝缘强度，

而是根据已选定的绝缘水平

来校验线路的耐雷水平，

能保证线路的耐雷水平和雷击跳闸率满足规范要求。

规范GB/T50064中6.2.2要求:

风偏间隙的雷电放电电压应&0.85*悬垂串雷电放电电压U5O%

也可以写成

悬垂串雷电放电电压Uscm应风偏间隙的雷电放电电压

这条规范的意思是：

雷电过电压下绝缘子串不发生先闪，

即绝缘子串不能先于其间隙击穿，

因为各电压间隙的雷电放电电压容许值可查，

好比如下所示：

1400

1200

1000

101.52.02.53.03.54.C455.0

间隙距离(m)

图2-6-56四分裂导线-塔构间隙雷电

冲击击穿电压曲线(+1.5/40”)

1一门型塔边相(北京电力试验研究所)；

2—500kV二代酒杯塔中相；3—500kV二代

酒杯塔边相；4—500kV一代酒杯塔中相

曲线2~4为原水利电力部电力科学研究

院高压研究所曲线

计算示例：

500kV线路规范要求雷电过电压下安全间隙为3.3米。

杳询上表得放电电压为1800kA,

乘以1.18得2124kA。

然后咱们再查下表得约25片绝缘子能满足要求。

3500

3

000

500

2

2000

2628303234363840