專利名稱：：特高壓交流輸變電設(shè)備污穢外絕緣設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及1000kV交流輸變電設(shè)備污穢外絕緣設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
：在進(jìn)行污穢外絕緣設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)論是輸電線路絕緣子還是變電站用支柱絕緣子和空心絕緣子，我國(guó)以往均采用爬電比距法。GB/T16434-1996附錄中所給出的絕緣子50%人工污穢工頻耐受電壓值1150%是2片5片短串絕緣子試驗(yàn)得到的，由于污穢閃絡(luò)電壓梯度與絕緣子串長(zhǎng)呈非線性趨勢(shì)，因此爬電比距法采用的短串絕緣子1]5?！吨翟囼?yàn)結(jié)果推算至1000kV長(zhǎng)串會(huì)帶來(lái)很大偏差，1000kV長(zhǎng)串絕緣子的實(shí)際單片U5(m值低于由2片5片短串所確定的1150%值40%。無(wú)論超高壓還是1000kV特高壓交流輸電系統(tǒng)，一般應(yīng)按輸變電設(shè)備所在地區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)污穢度SPS(包括ESDD/NSDD或SES)、絕緣子串可接受的污穢閃絡(luò)概率、污穢耐受電壓水平、絕緣子型式、絕緣子串的布置方式等幾個(gè)方面進(jìn)行污穢外絕緣設(shè)計(jì)。在污穢外絕緣設(shè)計(jì)方面，1000kV特高壓與超高壓相比具有下列特點(diǎn)；a)由于1000kV線路需采用髙強(qiáng)度大盤徑絕緣子以及與超高壓不同的絕緣子串的布置方式，使得這些絕緣子的污穢特性與超高壓的不同；b)1000kV線路需采用分裂導(dǎo)線數(shù)一般在8根以上，由于機(jī)械載荷大幅度增加需采用2串4串或更多串?dāng)?shù)相并聯(lián)的絕緣子串布置方式，并聯(lián)絕緣子串的污閃電壓比單串絕緣子低，不同并聯(lián)串?dāng)?shù)的絕緣子串的污閃電壓需通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)來(lái)確定；c)lOOOkV輸電線路用絕緣子串的長(zhǎng)度比超高壓線路長(zhǎng)一倍以上，其絕緣子串污閃電壓與串長(zhǎng)之間的關(guān)系也是1000kV級(jí)線路污穢外絕緣設(shè)計(jì)需要研究的課題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種特高壓交流輸變電設(shè)備污穢外絕緣設(shè)計(jì)方法，克服現(xiàn)有爬電比距法用于特高壓交流輸變電設(shè)備上產(chǎn)生的很大偏差。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種特高壓交流輸變電設(shè)備污穢外絕緣設(shè)計(jì)方法，所述輸變電設(shè)備包括交流輸電線路絕緣子和交流變電站支柱絕緣子和空心絕緣子，其特征在于一、交流輸電線路絕緣子污穢外絕緣設(shè)計(jì)步驟第一步確定現(xiàn)場(chǎng)污穢度SPS;確定該輸電線路"地區(qū)污穢"的SPS,必要時(shí)應(yīng)對(duì)污移物成份進(jìn)行化學(xué)分析；第二步將現(xiàn)場(chǎng)污穢度SPS校正到附鹽密度SDD(可簡(jiǎn)稱試驗(yàn)鹽密SDD);第三步單片絕緣子最大耐受電壓U皿的確定①由GB/T4585—2004附錄B2.2條規(guī)定的在給定基準(zhǔn)污穢度SPS下的50%人工污穢耐受電壓的測(cè)定程序求出絕緣子串1]50%并折算為單片值；②由線路設(shè)計(jì)閃絡(luò)概率P確定單串閃絡(luò)概率p:P=l-(1-P)n式中n為并聯(lián)絕緣子串?dāng)?shù)；絕緣子串污穢閃絡(luò)電壓按正態(tài)函數(shù)，p(k)=1—P分布,h由正態(tài)分布表得出；③可由k,和標(biāo)準(zhǔn)偏差O(可取7%或由試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算)計(jì)算UmaxlU腿xi-(l-ki。)U5o%④對(duì)lUxl進(jìn)行k2校正得出IWx2。k2=l-Nln(T/D)Umax2=k2Umaxlk2:絕緣子上下表面不均勻比系數(shù)；N:常數(shù)；T/D:上下表面積污比?！騃Wx2進(jìn)行NSDD的k3校正得出lUx3。Umax3:k3U1nax2k3:NSDD校正系數(shù)。⑥IWx3進(jìn)行串型的k4校正得出lWx。Umax=k4Umax3k^:串型校正系數(shù)。第四步污穢設(shè)計(jì)目標(biāo)電壓值U巾rnax的確定max:KsUsmax，Usmax，一系統(tǒng)最髙運(yùn)行相電壓，K5--修正系數(shù)，一般取1.11.3,按系統(tǒng)的重要性考慮選取，對(duì)重要輸電線路Ks可取1.6，核電站出線等線路取1,732。第五步絕緣子串片數(shù)N的求取N-U①max/UmaxS:、交流變電站支柱和空心絕緣子污穢外絕緣設(shè)計(jì)步驟如下第一步:確定變電站現(xiàn)場(chǎng)污穢度SPS,即ESDD/NSDD;第二步:將變電站現(xiàn)場(chǎng)污穢度SPS換算成試驗(yàn)附鹽密度SDD;第三步:按IEC60507所規(guī)定的試驗(yàn)程序求取最大污穢耐受電壓U,x曲線；第四步:根據(jù)污耐壓曲線，求取對(duì)應(yīng)污穢度SPS下最大污穢耐受電壓第五步:求取對(duì)應(yīng)最大污移耐受電壓U皿下的每千伏連接長(zhǎng)度或爬電距離h(ph/lWxsUmaxh0"^千伏連接長(zhǎng)度；h—被試絕緣子的連接長(zhǎng)度；Lo—每千伏的爬電距離；L一被試絕緣子的爬電距離。第六步在以上基礎(chǔ)上確定電站支柱和空心絕緣子的連接長(zhǎng)度h或爬電距離L。U(Dmax—污穢設(shè)計(jì)目標(biāo)電壓值。本發(fā)明的主要研究?jī)?nèi)容包括以下兩方面一、lOOOkV交流輸電線路絕緣子長(zhǎng)串污穢特性及污穢外絕緣設(shè)計(jì)研究1)進(jìn)行長(zhǎng)串絕緣子污耐壓線性關(guān)系的論證試驗(yàn)；試驗(yàn)選用300kN普通型瓷絕緣子，串長(zhǎng)分別與330kV、500kV、750kV、lOOOkV線路絕緣子串干弧距離長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)；其中特高壓電壓等級(jí)取50片，根據(jù)試驗(yàn)電源也可適當(dāng)減少(48片)。試驗(yàn)鹽密SDD為0.06mg/cm2。2)進(jìn)行300kN普通型瓷絕緣子單串污耐壓特性試驗(yàn)研究。片數(shù)為50片，試驗(yàn)鹽密為0.1mg/cm2、0.15mg/cm2。3)進(jìn)行400kN普通型瓷絕緣子單串污耐壓特性試驗(yàn)研究。片數(shù)為48片，試驗(yàn)鹽密為0.06mg/cm2、0,1mg/cm2、0.15mg/c邁2。4)進(jìn)行300kN普通型瓷絕緣子V串污耐壓特性試驗(yàn)研究。片數(shù)為50片，試驗(yàn)鹽密為O.lmg/cm2、0.15mg/cm2。5)進(jìn)行300kN雙傘型瓷絕緣子單串、V串污耐壓特性試驗(yàn)。片數(shù)為50片，試驗(yàn)鹽密為O.lmg/cm2。6)進(jìn)行300kN普通型瓷絕緣子雙串污耐壓特性試驗(yàn)。片數(shù)為50片，試驗(yàn)鹽密為0.06mg/cm2,間距550咖。7)進(jìn)行300kN普通型玻璃絕緣子單串污耐壓特性試驗(yàn)研究。片數(shù)為50片，試驗(yàn)鹽密為0.06mg/cm2、0.1mg/cm2、0.15mg/cm2。試驗(yàn)時(shí)灰密統(tǒng)一定為0.5mg/cm2。二、1000kV交流變電站支柱和空心絕緣子污穢外絕緣設(shè)計(jì)1)污穢絕緣設(shè)計(jì)方法的研究2)1000kV支柱絕緣子污穢外絕緣設(shè)計(jì)3)1000kV空心絕緣子污穢外絕緣設(shè)計(jì)本發(fā)明的有益效果是:可以根據(jù)1000kV交流輸電線路絕緣子長(zhǎng)串污穢特性試驗(yàn)和1000kV交流變電站支柱和空心絕緣子污穢試驗(yàn)及污穢外絕緣設(shè)計(jì)方法研究的基礎(chǔ)，確定1000kV交流輸變電設(shè)備污穢外絕緣配置。如按照爬電比距法，得出的污穢外絕緣配置將與通過(guò)本發(fā)明方法確定的配置情況存在差異。例如在鹽密為O.lmg/cn^時(shí),要確定1000kV線路300kN普通型瓷絕緣子(單片爬電距離為50.5cm)串的片數(shù)。若按照爬電比距法s在鹽密O.lmg/cm2時(shí)，爬電比距要求為2.5cm/kV，則絕緣子串片數(shù)可計(jì)算得出n=699kVX2.5cm/kV+50.5cm=34.635片。若按照本發(fā)明的方法在鹽密O.lmg/cm2時(shí)，300kN普通型瓷絕緣子單片的污耐壓為10.4kV，則絕緣子串片數(shù)可計(jì)算得出r^699kV+10.4kV:67片?？梢钥闯?，按照污耐壓法確定的片數(shù)遠(yuǎn)大于爬電比距法確定的片數(shù)。按照爬電比距法設(shè)計(jì)1000kV線路污穢外絕緣無(wú)法滿足安全運(yùn)行要求，而根據(jù)本方法對(duì)線路外絕緣配置進(jìn)行設(shè)計(jì)，可保證線路運(yùn)行留有較大的安全裕度。并可按照該設(shè)計(jì)方法，對(duì)其他電壓等級(jí)的輸變電設(shè)備污穢外絕緣進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果求出的片數(shù)感覺(jué)出入較大，可以用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)校核，如表l所示表l不同性質(zhì)工作電壓確定絕緣子串片數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>具體實(shí)施方式以下用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。實(shí)施例l0.5mg/cm2)使用300kN普通型瓷絕緣子單I串所需的片數(shù)。1)確定SPS:II級(jí)污穢等級(jí)ESDD為O.lmg/cm2，NSDD為O.5mg/cm2;2)將ESDD校正到SDD,例如CaS04含量為2096,則相應(yīng)的SDD為0.09mg/cm2;3)根據(jù)人工污穢試驗(yàn)，可得出SDD為O.09mg/cm2、NSDD為O.5mg/cm2條件時(shí)，300kN普通型瓷絕緣子串的單片U鵬為11.4kV;進(jìn)一步求取IU-(l-k!o)U帆，其中k,可根據(jù)1000kV線路設(shè)計(jì)要求取1.04,0取7%,則U脆-10.6kV;4)若考慮絕緣子串為均勻積污條件，則無(wú)需進(jìn)行上下表面不均勻積污的校正；5)確定污穢設(shè)計(jì)目標(biāo)電壓值U①，，系統(tǒng)最高運(yùn)行相電壓U鵬-1100kV/1.732=635kV,則U<i衄-ksX1X635kV=699kV;6)確定300kN普通型瓷絕緣子單I串的片數(shù)N二Uo)衄/U鵬F699/10.6=66片。實(shí)施例2求取1000kV支柱絕緣子在m級(jí)污穢等級(jí)(ESDD為O.15mg/cm2，NSDD為0.5rng/cm2)條件下合理的爬電距離。1)確定SPS:m級(jí)污穢等級(jí)典型SPS為ESDD為O.15mg/cm2，NSDD為O.5mg/cm2;2)將ESDD校正到SDD，例如CaS04含量為2096，則相應(yīng)的SDD為0.13mg/cm2;3)根據(jù)人工污穢試驗(yàn)，可知被試支柱絕緣子的污耐壓曲線為1^=315.9SD『244,可以求出SDD為0.09mg/cm2時(shí)的U旭519.7kV;4)被試絕緣子的爬電距離為28320n皿，可根據(jù)IL^求出每千伏下的爬電距離L(F28320mm/519.7kV=54.49mm/kV;5)確定污穢設(shè)計(jì)目標(biāo)電壓值IU,，系統(tǒng)最高運(yùn)行相電壓Us腿Fll00kV/1.732=635kV,貝(IUo腿^ksXU鵬^1.1X635kV=699kV;6)確定1000kV支柱絕緣子的爬電距離l^Uo皿XL。-699kVX54.49mm/kV-38089咖o通過(guò)該方法確定的1000kV線路和變電站絕緣子的污穢外絕緣配置更合理可靠，彌補(bǔ)了爬電比距法確定外絕緣配置的不足，為系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行提供了保障。權(quán)利要求1、一種特高壓交流輸變電設(shè)備污穢外絕緣設(shè)計(jì)方法，所述輸變電設(shè)備包括交流輸電線路絕緣子和交流變電站支柱絕緣子和空心絕緣子，其特征在于一、交流輸電線路絕緣子污穢外絕緣設(shè)計(jì)步驟第一步確定現(xiàn)場(chǎng)污穢度SPS；第二步將現(xiàn)場(chǎng)污穢度SPS校正到附鹽密度SDD；第三步單片絕緣子最大耐受電壓Umax的確定①由GB/T4585-2004附錄B2.2條規(guī)定的在給定基準(zhǔn)污穢度SPS下的50％人工污穢耐受電壓的測(cè)定程序，求出絕緣子串U50％并折算為單片值；②由線路設(shè)計(jì)閃絡(luò)概率P確定單串閃絡(luò)概率pp＝1-(1-P)n式中n為并聯(lián)絕緣子串?dāng)?shù)；絕緣子串污穢閃絡(luò)電壓按正態(tài)函數(shù)，(k)＝1-P分布，k1由正態(tài)分布表得出；③可由k1和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ計(jì)算Umax1Umax1＝(1-k1σ)U50％標(biāo)準(zhǔn)偏差σ取7％或由試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算；④對(duì)Umax1進(jìn)行k2校正得出Umax2。k2＝1-N1n(T/D)Umax2＝k2Umax1k2絕緣子上下表面不均勻比系數(shù)；N常數(shù)；T/D上下表面積污比。⑤Umax2進(jìn)行NSDD的k3校正得出Umax3。Umax3＝k3Umax2k3NSDD校正系數(shù)。⑥Umax3進(jìn)行串型的k4校正得出Umax。Umax＝k4Umax3k4串型校正系數(shù)。第四步污穢設(shè)計(jì)目標(biāo)電壓值UФmax的確定UФmax＝K5Usmax，Usmax，--系統(tǒng)最高運(yùn)行相電壓，K5--修正系數(shù)，一般取1.1～1.3，按系統(tǒng)的重要性考慮選取，對(duì)重要輸電線路K5可取1.6，核電站出線等線路取1.732。第五步絕緣子串片數(shù)N的求取N＝UФmax/Umax；二、交流變電站支柱和空心絕緣子污穢外絕緣設(shè)計(jì)步驟如下第一步確定變電站現(xiàn)場(chǎng)污穢度SPS；第二步將變電站現(xiàn)場(chǎng)污穢度SPS換算成試驗(yàn)附鹽密度SDD；第三步按IEC60507所規(guī)定的試驗(yàn)程序求取最大污穢耐受電壓Umax曲線；第四步根據(jù)污耐壓曲線，求取對(duì)應(yīng)污穢度SPS下最大污穢耐受電壓Umax；第五步求取對(duì)應(yīng)最大污穢耐受電壓Umax下的每千伏連接長(zhǎng)度或每千伏爬電距離h0＝h/UmaxL0＝L/Umaxh0-每千伏連接長(zhǎng)度；h-被試絕緣子的連接長(zhǎng)度；L0-每千伏的爬電距離；L-被試絕緣子的爬電距離；第六步在以上基礎(chǔ)上確定電站支柱和空心絕緣子的連接長(zhǎng)度h或爬電距離Lh＝UФmax×h0L＝UФmax×L0UФmax-污穢設(shè)計(jì)目標(biāo)電壓值。全文摘要一種特高壓交流輸變電設(shè)備污穢外絕緣設(shè)計(jì)方法，所述輸變電設(shè)備包括交流輸電線路絕緣子和交流變電站支柱絕緣子和空心絕緣子，其特征在于一、交流輸電線路絕緣子污穢外絕緣設(shè)計(jì)步驟第一步確定現(xiàn)場(chǎng)污穢度SPS；第二步將現(xiàn)場(chǎng)污穢度SPS校正到附鹽密度SDD；第三步單片絕緣子最大耐受電壓U<sub>max</sub>的確定；第四步污穢設(shè)計(jì)目標(biāo)電壓值U<sub>Φmax</sub>的確定；第五步絕緣子串片數(shù)N的求??；二、交流變電站支柱和空心絕緣子污穢外絕緣設(shè)計(jì)步驟如下第一步確定變電站現(xiàn)場(chǎng)污穢度SPS；第二步將變電站現(xiàn)場(chǎng)污穢度SPS換算成試驗(yàn)附鹽密度SDD；第三步按IEC60507所規(guī)定的試驗(yàn)程序求取最大污穢耐受電壓U<sub>max</sub>曲線；第四步根據(jù)污耐壓曲線，求取對(duì)應(yīng)污穢度SPS下最大污穢耐受電壓U<sub>max</sub>；第五步求取對(duì)應(yīng)最大污穢耐受電壓U<sub>max</sub>下的每千伏連接長(zhǎng)度或每千伏爬電距離；第六步在以上基礎(chǔ)上確定電站支柱和空心絕緣子的連接長(zhǎng)度h或爬電距離L。文檔編號(hào)H01B17/50GK101266848SQ20071016901公開(kāi)日2008年9月17日申請(qǐng)日期2007年12月26日優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日發(fā)明者吳光亞,銳張,濤徐,煒蔡申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)武漢高壓研究院