CN101552446A - 输电线路空气绝缘间隙操作冲击电压的高海拔修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超高压紧凑型输电线路空气绝缘间隙操作冲击电压的高海拔修正方法：(1)采用放电修正公式：(见图)，式中，K_a为海拔修正因数；m为海拔修正因数的修正因子；H为海拔高度，23米≤H≤2261米；(2)根据放电电压值U确定m，m＝2.73－0.00153U (1.1≤U≤1.7)U为操作冲击电压，单位兆伏。本发明将高海拔地区线路过电压要求值修正到海拔0m，再利用海拔0m地区空气间隙与放电电压的关系曲线，确定出线路空气间隙的距离，即为高海拔地区线路运行所需空气间隙。在要求的海拔范围内，修正结果优于GB－311和IEC60071修正公式的修正结果。

Description

输电线路空气绝缘间隙操作冲击电压的高海拔修正方法

技术领域

本发明涉及一种输电线路空气绝缘间隙操作冲击电压的高海拔修正方法，是针对高海拔地区超高压紧凑型输电线路外绝缘设计中线路导线对塔窗构架空气绝缘间隙的修正方法，属于电力系统输电线路外绝缘领域。

背景技术

为了降低电能输送的成本，减少输电走廊对土地的占用，采用紧凑型输电是一种有效的途径，因此，紧凑型输电方式在世界各国被广泛采用。紧凑型线路有两大特点：一是结构紧凑，占地少，单位容量的线路造价低；二是传输能力较常规线路有大幅度的提高。紧凑型输电线路通过对导线的优化排列，将三相导线置于同一塔窗内，三相导线间无接地构件，达到提高自然输送功率，减少线路走廊宽度，提高单位走廊输电容量。近年来随着我国土地资源的日益紧缺，紧凑型线路在我国也得到了大力的发展，目前正在建设的西北750kV紧凑型线路是我国第一条750kV紧凑型线路，也是世界上同等海拔条件下的第一条750kV紧凑型线路，该线建成后将实现新疆哈密煤电送出和新疆电网与西北电网的同步联网，使我国超高压电网的发展又迈出重要一步。

不同电压等级的线路根据其最高运行电压和过电压水平，都有不同的空气绝缘间隙，足够的外绝缘强度是保证线路正常运行的基本条件。由于紧凑型线路三相导线置于同一塔窗内，绝缘间隙设计要求更加紧凑，所以安全、合理的设计间隙距离，显的尤为重要。我国大量紧凑型线路建设在高原地区，高海拔地区由于空气密度降低，紫外照射强烈等原因，相同绝缘间隙的外绝缘强度较平原地区低，所以为了既保证线路绝缘强度，又节约工程造价，必须针对我国高海拔地区紧凑型线路的绝缘特性进行试验研究，总结规律，提出适合相应拔范围内的修正方法，进而指导高海拔地区紧凑型线路的工程设计。

目前我国对高海拔绝缘配合的海拔修正是根据GB-311.1-1997中规定的海拔修正因数方法，即Ka＝1/(1.1-H/10000)进行校正的，但是否能够用于我国高海拔地区紧凑型超高压线路的海拔修正还需进一步验证。IEC60071-2-1996中4.2.2条规定的海拔修正方法仅适用于2000米及以下的海拔修正。GB-311和IEC60071的海拔修正因数是把海拔地区的大气条件归并到海拔高度对耐受电压进行校正，是一种比较粗略的校正方法，但它是一种满足工程、简便实用和直观的校正方法。它能否适合于我国高海拔地区紧凑型超高压线路的绝缘配合设计，还需进行验证。为此利用我国不同海拔高度地区的试验场或室进行同等布置下真型模拟试验，掌握不同海拔高度下紧凑型结构杆塔的外绝缘放电特性，提出适合我国海拔高程范围的超高压紧凑型线路高海拔修正方法具有重要应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高压紧凑型输电线路空气绝缘间隙操作冲击电压的高海拔修正方法，该方法可将高海拔地区线路过电压要求值修正到海拔0m，再利用海拔0m地区空气间隙与放电电压的关系曲线，确定出线路空气间隙的距离，即为高海拔地区线路运行所需空气间隙。在要求的海拔范围内，修正结果优于GB-311和IEC60071修正公式的修正结果。

本发明的技术方案是：一种输电线路空气绝缘间隙操作冲击电压的高海拔修正方法，其特征在于：

(1)采用放电修正公式：

$K_a=\frac{1}{(1.0-\mathrm{mH}\×{10}^{-4})}$

式中，K_a为海拔修正因数；

m为海拔修正因数的修正因子；

H为海拔高度，23米≤H≤2261米；

(2)根据放电电压值U确定海拔修正因数的修正因子m，

具体取值如下：

m＝2.73-0.00153U  (1.1≤U≤1.7)

U为操作冲击电压，单位MV(兆伏)。

本发明的工作原理是：本发明的提出首先要建立数学模型，提出数学模型参数，再根据验证试验，对比分析试验结果，确定参数，进而提出修正方法。本发明的数学模型是在借鉴了GB-311和IEC60071修正公式的优点和考虑了其存在不足的基础上提出的。本发明以不同海拔地区的外绝缘电气试验为基础，通过包括模拟导线、金具和绝缘子在内的相同试品在不同试验点的试验结果，对比分析差异，提出适合操作冲击电压的高海拔修正公式。本发明提出主要包括以下几点：

1.建立的数学模型公式为：

$K_a=\frac{1}{(1.0-\mathrm{mH}\×{10}^{-4})}$

式中，K_a为海拔校正因数；

m为海拔校正因数的修正因子；

H为海拔高度，23米≤H≤2261米。

2.通过不同海拔高度试验点试验，确定修正因子m的参数取值。其中，华中和西北两试验点采用相同布置：模拟导线长约20米，分裂间距400毫米，子导线外径30毫米，采用直径一样的镀锌钢管制成；导线两端加装直径1.5米的均压环。在模拟导线对构架柱间隙的操作冲击电压放电特性试验中，间隙距离为4.0米、4.4米、4.9米和5.4米；

本发明适用于导线对紧凑型结构塔窗的放电特性。外绝缘放电特性试验在华中试验点(低海拔23米)和西北试验点(高海拔2261米)两个试验点进行，低海拔试验点电源为5400kV冲击电压发生器，高海拔试验点试验电源为3600kV冲击电压发生器，两个试验点采用相同试品，主要包括：模拟紧凑型塔窗、模拟导线、绝缘子及金具，试验时采用模拟实际线路运行工况进行布置。

本发明的有益效果是：将采用本发明的修正结果U与采用GB-311和IEC60071修正公式的修正结果进行对比。

修正结果是指采用修正公式将不同海拔高度的放电电压值修正到海拔0m后得到的电压值，这里用U₀表示。

在武汉和西宁两个试验点的导线对模拟紧凑型塔窗间隙的操作冲击试验海拔修正中，从海拔修正计算结果看，两地试验结果按本发明方法计算得出的海拔修正因数修正到海拔0米的修正结果U_0w与U_0x，其数值差的绝对值平均误差只有4.3％。而采用IEC的海拔修正因数校正结果，平均误差为4.8％，采用GB-311的海拔修正因数校正结果，平均误差为15.7％，所以本发明在试验海拔高度条件下操作冲击试验结果修正中明显优于IEC的海拔修正方法。

具体的实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步的说明。

用本发明超高压紧凑型输电线路空气绝缘间隙操作冲击电压的高海拔修正方法进行修正时，包括以下步骤：

(1)分析修正对象所针对试验的电极类型，明确本发明适用于导线对紧凑型塔窗构架之间的放电，即针对线路导线对紧凑型塔窗；

(2)明确本发明适用的放电电压类型为操作冲击电压；

(3)确定放电电压修正海拔范围是否在本发明涉及的海拔范围之内；

(4)根据放电电压值U确定海拔校正因数的修正因子m。

具体取值如下：

m＝2.73-0.00153U  (1.1≤U≤1.7)

U为操作冲击电压，MV。

(5)运用放电修正公式 $K_a=\frac{1}{(1.0-\mathrm{mH}\×{10}^{-4})}$ 得出不同海拔高度放电电压在海拔0m的修正值。

随着海拔高度的提高，空气密度降低，相同空气间隙放电电压较低海拔地区降低，所以高海拔线路空气间隙不能直接采用低海拔地区的设计间隙，需要通过海拔修正适当增大。本修正方法就给出了操作冲击海拔修正因数的计算公式。下面通过实施例来说明。

以确定海拔1800m地区750kV紧凑型交流输电线路操作过电压最小设计间隙d为例。设过电压值要求值为1500kV，利用公式： $K_a=\frac{1}{(1.0-\mathrm{mH}\×{10}^{-4})}$ 进行修正，根据放电电压值在1100kV～1700kV之间时m＝2.73-0.00153U，将1500kV代入该式计算得出修正因子m＝0.435，将海拔高度1800m代入放电修正公式，得出修正因数K_a＝1.085，进而得出该设计间隙d在海拔0m时，操作放电电压U应为1627.5kV(操作放电电压U等于过电压值要求值乘以修正因数K_a)，然后根据海拔0m空气间隙放电电压曲线，得出1627.5kV操作放电电压对应的间隙d的值。该间隙d就是在海拔1800m时操作过电压要求的最小设计间隙。

Claims (1)

1、输电线路空气绝缘间隙操作冲击电压的高海拔修正方法，其特征在于：

(1)采用放电修正公式：

$K_a=\frac{1}{(1.0-\mathrm{mH}\×{10}^{-4})}$

式中，K_a为海拔修正因数；

m为海拔修正因数的修正因子；

H为海拔高度，23米≤H≤2261米；

(2)根据放电电压值U确定海拔修正因数的修正因子m，具体取值如下：

m＝2.73-0.00153U  (1.1≤U≤1.7)

U为操作冲击电压，单位兆伏。