1000kV交流支柱瓷绝缘子.doc

1000kV 变电站用支柱绝缘子和套管存在的问题及解决思路
吴光亚
(武汉高压研究所,湖北省武汉市 430074)
摘要: 根据我国1000kV交流变电工程对高压支柱绝缘子和套管技术参数的要求,文章介绍了国外制造的成功经验、技术参数和500kV运行经验,以及国内厂商的制造能力,指出了国内制造支柱瓷绝缘子和瓷套的关键技术(如污秽外绝缘强度和机械强度),并提出了解决此问题的思路。初步提出了1 000kV交流变电工程对支柱瓷绝缘子、瓷套技术参数的要求及选型方案,可供设计、运行、制造部门参考。
关键词: 特高压支柱绝缘子瓷套复合绝缘污秽机械强度

引言

我国1 000kV交流变电工程设计中,支柱瓷绝缘子、瓷套的污秽外绝缘和机械强度是需要解决的重大问题之一,也是最突出的问题。如果支柱瓷绝缘子、瓷套的干弧距离或高度增加1倍,污秽耐受电压也将增加1倍,这就需要制造2倍干弧距离或高度的绝缘子。为了支持8分裂导线,就需要高强度的绝缘子。单纯以绝缘子的形状来缩小干弧距离或高度是不可能的。为了保证支柱瓷绝缘子、瓷套所需的机械强度,必须增加主体直径。额定机械弯曲破坏负荷为16kN的支柱瓷绝缘子,其主体直径应达300~310mm。瓷套的额定机械弯曲负荷为320kN·m,其主体直径可达900~1 200mm。粗大主体直径的支柱瓷绝缘子、瓷套带来的问题是在同样爬电距离下的污秽耐受电压特性比小的主体直径的差。要解决此问题如果仅从瓷绝缘强度考虑,就必须增加单位耐受电压的爬电距离。但耐污性能受高度、伞裙造型、直径的影响,也就是说不能在一定干弧距离下无止境地增加爬电距离。近5年来,我国绝缘子行业在防污闪技术方面有了质的飞跃,取得了一些重大科研成果,这为解决1 000kV交流变电工程中支柱瓷绝缘子、瓷套的污秽外绝缘和机械强度问题奠定了基础。

1 1 000kV交流变电工程对支柱瓷绝缘子、瓷套的基本要求

变电站额定绝缘水平推荐值

1 000kV变电设备额定绝缘水平如表1所示。
表1 1 000kV变电设备额定绝缘水平 kV

支柱瓷绝缘子、瓷套的基本技术参数
污秽外绝缘按Ⅲ级(~、)设计;耐地震能力:,;支柱瓷绝缘子额定机械弯曲破坏负荷为16kN和10kN,额定机械扭转破坏负荷为5kN · m和 8kN · m;瓷套额定机械弯曲破坏负荷为20~30kN;最大抗弯强度为320kN · m;风速为34m/s。

支柱瓷绝缘子、瓷套的高度和爬电距离

运行经验
我国运行的经验表明,高度为4 400mm,爬电距离为13 750mm,绝缘件大公称直径为450mm,伞下带棱大小伞结构为ZSW9-500/10K(D)-3、(D)-3、8K-3的第一代爬电比距为
25mm/kV的防污型支柱瓷绝缘子和瓷套,不能确保在Ⅲ级污秽等级地区可靠运行,尤其是在粉尘污染严重、雨水相对较少的地区。经多次大面积污闪后,高度为4 700mm,爬电距离为13 750mm,绝缘件大公称直径为450mm,伞下无棱大小伞结构为ZSW10-500/8KD-3、10K(D)-3的第二代爬电比距为25mm/kV的防污型支柱瓷绝缘子和瓷套,正在逐渐替代伞下带棱大小伞结构,并已在Ⅲ级污秽等级地区运行。运行经验表明,其运行状况较第一代优良。至今,由于受干弧距离、高度和变电站特点的限制,不能更换成防污型绝缘子的并运行于Ⅲ级污秽等级地区的第一代变电设备,已采取了措施,如在其绝缘表面涂敷RTV、PRTV,安装增爬裙,更换为复合绝缘套管或复合支柱绝缘子,或更换为爬电比距为31mm/kV的支柱瓷绝缘子和瓷套类电器。

简化估算的原则
(1) 如果支柱瓷绝缘子、瓷套的干弧距离或高度增加1倍,污秽耐受电压也将增加1倍,就需要制造2倍干弧距离或2倍高度的支柱瓷绝缘子、瓷套。
(2) 1 000kV交流变电站设备的外绝缘强度(即干弧距离、高度、爬电距离)至少为500kV交流变电站设备的2倍。

支柱瓷绝缘子
1 000kV交流变电工程按Ⅲ级污秽设计,推荐选用500kV第二代伞型。,支柱瓷绝缘子的高度至少为9 800mm(另加法兰400mm),几何爬电距离为27500mm。IEC 60815—1986第5章“爬电比距概念的应用”应进行直径的修正,即平均直径Dm<300mm,kD=1;300≤Dm≤500mm,kD=; Dm≥500mm,kD=,大小伞Dm为(De1+De2+2