特高压直流输电线路
李金
摘 要：随着全球气候的变化，各种电子产品影响这人们的生活，人们对电的需求量逐渐增加。特高压直流输电以其容量大、距离远、损耗低的底色成为我国输电工程的一种趋势。文章鉴于此，运用文献资料法，解析了特高压直流输电线路外绝缘设计中所使用到的经验法、爬电比距法、污耐压法，剖析了特高压直流输电线路外绝缘设计的首要依据及其可以借鉴的经验，以期推进特高压直流输电线路外绝缘设计理论方面的研究。
关键词：特高压 直流 外绝缘 输电线路
中图分类号：TM216 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（b）-0027-02
随着我国经济不断发展的需要，架空输电线路电压等级亦不断的得到稳定提高，我国的高压直流输电电压由原来的±500kV提升至±800kV。±800kV直流输电已然成为了我国特高压输电工程未来的发展前进方向。在实践中，一些新的问题经常会出现在特高压直流输电线路的外绝缘设计中，例如：直流工作电压、雷击过电压以及系统操作过电压的不利影响，远距离输电线路更可能会面临着恶劣气候环境的考验（高海拔、环境污秽）等问题。
1 特高压直流输电线外绝缘设计的方法
1.1 经验法
在直流输电工程的建设进程中，可以考虑利用现存的直流输变电工程的绝缘子爬电比距来决定它的外绝缘水平。这种方法的优势就是尽最大可能地利用已建成的直流输电工程丰富的运行经验，然而此方法亦存在不足之处，那就是在决定外绝缘水平时，两条工程线路的污秽情形要大体相同，除此之外，还要求已建成工程的绝缘子的爬电比距合理适宜。一般而言，这种方法不能用作直接的设计计算，但可以作为对设计结果进行验证考核的一种有效工具。
1.2 爬电比距法
使用该方法时，首先应当对污区进行划分，其次凭借污区等级来决定爬电比距。在直流输电工程开始建设之前，可以利用相邻已经建成的交流输电线路的绝缘子比距来决定它的外绝缘水平。在直流电压条件下，考虑到绝缘子具有静电吸尘的功效，因此，在直流电压下绝缘子积污的能力要高于交流电压下的积污能力，不仅如此，同等积污条件下，绝缘子的直流污闪电压要比交流的低，所以在设计中考虑的直流的爬电比距应当大于交流的。参照葛-南线实际的工程线路运行经验，同等环境情况下，500kV直流绝缘子的爬电比距应当大于或等于两倍的交流的。很明显这种方法存在欠缺之处，那就是完全凭借经验来决定交、直流爬电比距的转换系数，没有充分的科学依据作为支撑，未来仍需要持续不断的累积更多直流电压下的实际运行经验。除此之外，同等环境下的直、交流绝缘子的表面积污程度亦有所区别，考虑到试验中控制变量的需要，应当对污区等级做出适当的修正，不然的话就不存在可比性。决定直流绝缘子的比距时，相邻交流绝缘子应当有适宜的比距。在不同种类的交流绝缘子中，不同的有效爬距必然会对直流线路绝缘配置的可靠性产生不利影响。
1.3 污耐压法
在试验中，可以得到绝缘子在不同污秽条件下的耐污闪电压，凭借这些实验数据确定的绝缘子串的耐污闪电压应当大于此线路的最大运行电压，除此之外还要预留规定的安全裕度，此方法的优势就是与实际绝缘子的污耐受能力紧密相连，是一类比较完美的确定绝缘子串长的优良方法。然而它也有一定的局限性：需要大量的实验数据，尤其是工程线路最可能使用的绝缘子的污闪实验，除此之外，特高压直流输电线路必须进行大吨位绝缘子的污闪试验。污耐受法在开始湿润之前需要预先施加恒定的电压，这与系统中工作的污秽绝缘子的工作状态一致。然而此法具有人工污秽和自然污秽相等价的缺陷，弥补此不足可按两类思路进行：一类是研究运行线路及自然污秽试验站绝缘子的积污规律，尽力使人工污秽的附灰密度、污秽分布的不均匀情况和盐的种类最大可能地等价于自然污秽；另外一类是通过研究，分析清楚附灰密度、污秽分布的不均匀情况和盐的种类等因素各自对污闪电压的影响大小，并计算出相应的影响系数，利用该系数来修正一般的人工污秽试验结果。作为设计线路绝缘子串长的科学合理方法，污耐受法还需要继续累积经验，积极大力的进行普及。
2 运行经验：特高压输电线外绝缘设计的依据
考虑到自然环境具有较大的多变性，绝缘子闪络具有极其复杂的机理，尤其是在污秽与覆冰的条件下，其闪络的过程更是这样。通过研究机理，一是研究污闪的物理及数学模型，此类研究工作已大量见诸于报道，然而在外绝缘设计中还不能够直接使用这些理论模型；二是凭借人工模拟试验获取可用的数据，然而美中不足的是这些数据都是通过高度简化的实验得到的，实际上并没有试验能够完全的模拟出污闪与冰闪的全过程。所以必须指出的是，当前采用的人工模拟试验更适合用于研究污闪和冰闪机理，还可以求出某些参数的影响大小，但是不可以利用该方法进行验收某一具体设备。
3 特高压输电线外绝缘设计的措施依赖
3.1 穿墻套管
穿墙套管以前曾是换流站中最频繁闪络的一类设备。经过研究，发现致使闪络的关键原因就是非均匀受潮（非均匀雨）。在工程线路运行中，在瓷套外表涂刷憎水性涂层，又或者使用硅橡胶表面的合成套管可以取得很好的效果，这样一来就可以有效的解决这一类问题。
3.2 支柱绝缘子
由于支柱绝缘子具有结构简单、直径小的特点，所以它在使用过程中极少出现闪络。在一些曾经有过支柱绝缘子闪络的换流站中，使用憎水性涂层或者辅助伞裙可以有效的解决问题。
3.3 硅橡胶合成绝缘子
在防污闪问题上，硅橡胶合成绝缘子的重要作用有目共睹。在偏远的内陆，就算使用比瓷绝缘子短的爬距，依旧可以安全的工作。使用过程中显现的问题大多数都是质量缺陷，只有极少数是由于材料老化引起的。在北美地区已被大量的运行经验证明，其中数中国最甚。
3.4 防污闪的措施
在换流站中，应当大力推广使用各类防污闪的措施。事实发现，最富有成效的途径就是选择正确的憎水性涂层与辅助伞裙。
3.5 换流站的污闪率
通过有效的措施，可以将换流站的污闪率控制在一个非常低的范围内—每极每年0.08次。其中，系统电压的高低对控制水平并不产生影响。有例为证，可以有效的解决直流外绝缘的问题。
4 结语
在外绝缘设计过程中，污耐压法与实际工作线路绝缘子污耐受能力紧密联系在一起，作为比较理想的确定绝缘子串长的方法，亟待进行更深入的研究，大量累积宝贵经验，进行普及推广，而其相应的依据及其经过验证的重要措施也不失为他山之石。
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