專利名稱：：特高壓交流輸變電設(shè)備污穢外絕緣設(shè)計方法
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)計方法。
背景技術(shù)：
：在進行污穢外絕緣設(shè)計時，無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片短串絕緣子試驗得到的，由于污穢閃絡(luò)電壓梯度與絕緣子串長呈非線性趨勢，因此爬電比距法采用的短串絕緣子1]5。《值試驗結(jié)果推算至1000kV長串會帶來很大偏差，1000kV長串絕緣子的實際單片U5(m值低于由2片5片短串所確定的1150%值40%。無論超高壓還是1000kV特高壓交流輸電系統(tǒng)，一般應按輸變電設(shè)備所在地區(qū)的現(xiàn)場污穢度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方面進行污穢外絕緣設(shè)計。在污穢外絕緣設(shè)計方面，1000kV特高壓與超高壓相比具有下列特點；a)由于1000kV線路需采用髙強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線路需采用分裂導線數(shù)一般在8根以上，由于機械載荷大幅度增加需采用2串4串或更多串數(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)串數(shù)的絕緣子串的污閃電壓需通過對比試驗來確定；c)lOOOkV輸電線路用絕緣子串的長度比超高壓線路長一倍以上，其絕緣子串污閃電壓與串長之間的關(guān)系也是1000kV級線路污穢外絕緣設(shè)計需要研究的課題。
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)計步驟第一步確定現(xiàn)場污穢度SPS;確定該輸電線路"地區(qū)污穢"的SPS,必要時應對污移物成份進行化學分析；第二步將現(xiàn)場污穢度SPS校正到附鹽密度SDD(可簡稱試驗鹽密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)定的在給定基準污穢度SPS下的50%人工污穢耐受電壓的測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)絕緣子串數(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,和標準偏差O(可取7%或由試驗數(shù)據(jù)計算)計算UmaxlU腿xi-(l-ki。)U5o%④對lUxl進行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進行NSDD的k3校正得出lUx3。Umax3:k3U1nax2k3:NSDD校正系數(shù)。⑥IWx3進行串型的k4校正得出lWx。Umax=k4Umax3k^:串型校正系數(shù)。第四步污穢設(shè)計目標電壓值U巾rnax的確定max:KsUsmax，Usmax，一系統(tǒng)最髙運行相電壓，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)計步驟如下第一步:確定變電站現(xiàn)場污穢度SPS,即ESDD/NSDD;第二步:將變電站現(xiàn)場污穢度SPS換算成試驗附鹽密度SDD;第三步:按IEC60507所規(guī)定的試驗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，求取對應污穢度SPS下最大污穢耐受電壓第五步:求取對應最大污移耐受電壓U皿下的每千伏連接長度或爬電距離h(ph/lWxsUmaxh0"^千伏連接長度；h—被試絕緣子的連接長度；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度h或爬電距離L。U(Dmax—污穢設(shè)計目標電壓值。本發(fā)明的主要研究內(nèi)容包括以下兩方面一、lOOOkV交流輸電線路絕緣子長串污穢特性及污穢外絕緣設(shè)計研究1)進行長串絕緣子污耐壓線性關(guān)系的論證試驗；試驗選用300kN普通型瓷絕緣子，串長分別與330kV、500kV、750kV、lOOOkV線路絕緣子串干弧距離長度對應；其中特高壓電壓等級取50片，根據(jù)試驗電源也可適當減少(48片)。試驗鹽密SDD為0.06mg/cm2。2)進行300kN普通型瓷絕緣子單串污耐壓特性試驗研究。片數(shù)為50片，試驗鹽密為0.1mg/cm2、0.15mg/cm2。3)進行400kN普通型瓷絕緣子單串污耐壓特性試驗研究。片數(shù)為48片，試驗鹽密為0.06mg/cm2、0,1mg/cm2、0.15mg/c邁2。4)進行300kN普通型瓷絕緣子V串污耐壓特性試驗研究。片數(shù)為50片，試驗鹽密為O.lmg/cm2、0.15mg/cm2。5)進行300kN雙傘型瓷絕緣子單串、V串污耐壓特性試驗。片數(shù)為50片，試驗鹽密為O.lmg/cm2。6)進行300kN普通型瓷絕緣子雙串污耐壓特性試驗。片數(shù)為50片，試驗鹽密為0.06mg/cm2,間距550咖。7)進行300kN普通型玻璃絕緣子單串污耐壓特性試驗研究。片數(shù)為50片，試驗鹽密為0.06mg/cm2、0.1mg/cm2、0.15mg/cm2。試驗時灰密統(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1)污穢絕緣設(shè)計方法的研究2)1000kV支柱絕緣子污穢外絕緣設(shè)計3)1000kV空心絕緣子污穢外絕緣設(shè)計本發(fā)明的有益效果是:可以根據(jù)1000kV交流輸電線路絕緣子長串污穢特性試驗和1000kV交流變電站支柱和空心絕緣子污穢試驗及污穢外絕緣設(shè)計方法研究的基礎(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,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，爬電比距要求為2.5cm/kV，則絕緣子串片數(shù)可計算得出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，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)可計算得出r^699kV+10.4kV:67片?？梢钥闯觯凑瘴勰蛪悍ù_定的片數(shù)遠大于爬電比距法確定的片數(shù)。按照爬電比距法設(shè)計1000kV線路污穢外絕緣無法滿足安全運行要求，而根據(jù)本方法對線路外絕緣配置進行設(shè)計，可保證線路運行留有較大的安全裕度。并可按照該設(shè)計方法，對其他電壓等級的輸變電設(shè)備污穢外絕緣進行設(shè)計。如果求出的片數(shù)感覺出入較大，可以用經(jīng)驗數(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>具體實施方式以下用實施例對本發(fā)明的方法做進一步的詳細描述。實施例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級污穢等級ESDD為O.lmg/cm2，NSDD為O.5mg/cm2;2)將ESDD校正到SDD,例如CaS04含量為2096,則相應的SDD為0.09mg/cm2;3)根據(jù)人工污穢試驗，可得出SDD為O.09mg/cm2、NSDD為O.5mg/cm2條件時，300kN普通型瓷絕緣子串的單片U鵬為11.4kV;進一步求取IU-(l-k!o)U帆，其中k,可根據(jù)1000kV線路設(shè)計要求取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，則無需進行上下表面不均勻積污的校正；5)確定污穢設(shè)計目標電壓值U①，，系統(tǒng)最高運行相電壓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。實施例2求取1000kV支柱絕緣子在m級污穢等級(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級污穢等級典型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，則相應的SDD為0.13mg/cm2;3)根據(jù)人工污穢試驗，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)計目標電壓值IU,，系統(tǒng)最高運行相電壓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)計步驟第一步確定現(xiàn)場污穢度SPS；第二步將現(xiàn)場污穢度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)定的在給定基準污穢度SPS下的50％人工污穢耐受電壓的測定程序，求出絕緣子串U50％并折算為單片值；②由線路設(shè)計閃絡(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)絕緣子串數(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和標準偏差σ計算Umax1Umax1＝(1-k1σ)U50％標準偏差σ取7％或由試驗數(shù)據(jù)計算；④對Umax1進行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進行NSDD的k3校正得出Umax3。Umax3＝k3Umax2k3NSDD校正系數(shù)。⑥Umax3進行串型的k4校正得出Umax。Umax＝k4Umax3k4串型校正系數(shù)。第四步污穢設(shè)計目標電壓值UФmax的確定UФmax＝K5Usmax，Usmax，--系統(tǒng)最高運行相電壓，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)計步驟如下第一步確定變電站現(xiàn)場污穢度SPS；第二步將變電站現(xiàn)場污穢度SPS換算成試驗附鹽密度SDD；第三步按IEC60507所規(guī)定的試驗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，求取對應污穢度SPS下最大污穢耐受電壓Umax；第五步求取對應最大污穢耐受電壓Umax下的每千伏連接長度或每千伏爬電距離h0＝h/UmaxL0＝L/Umaxh0-每千伏連接長度；h-被試絕緣子的連接長度；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度h或爬電距離Lh＝UФmax×h0L＝UФmax×L0UФmax-污穢設(shè)計目標電壓值。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)計步驟第一步確定現(xiàn)場污穢度SPS；第二步將現(xiàn)場污穢度SPS校正到附鹽密度SDD；第三步單片絕緣子最大耐受電壓U_max的確定；第四步污穢設(shè)計目標電壓值U_Φmax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)計步驟如下第一步確定變電站現(xiàn)場污穢度SPS；第二步將變電站現(xiàn)場污穢度SPS換算成試驗附鹽密度SDD；第三步按IEC60507所規(guī)定的試驗程序求取最大污穢耐受電壓U_max曲線；第四步根據(jù)污耐壓曲線，求取對應污穢度SPS下最大污穢耐受電壓U_max；第五步求取對應最大污穢耐受電壓U_max下的每千伏連接長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度h或爬電距離L。文檔編號H01B17/50GK101266848SQ20071016901公開日2008年9月17日申請日期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,煒蔡申請人:國網(wǎng)武漢高壓研究院