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气体绝缘输电线路技术及其应用
作者：王球
来源：《电子技术与软件工程》2015年第15期
摘要
本文研究的气体绝缘输电线路是像气体绝缘金属封闭组合电器是封闭母线的气体绝缘大容量输电设备，电气本身的特性就是与架空线路相似而且还有空间占地少的特点。介绍气体绝缘输电线路的厂家以及国际的规定的标准和基本的结构、安装的方式，同时分析气体绝缘金属封闭组合电器输送的容量大小、损耗的程度、以及对环境的影响，和产品和可靠性和安全性的特点，本文还介绍了气体绝缘输电线路在国外的典型实例，还有在国内的参考标准。
【关键词】气体绝缘电线路标准环境保护
1 气体绝缘输电线路（GIL）的简介
相关资料显示气体绝缘输电线路开始是依附于SF6绝缘的金属封闭母线的，通过SF6以及N2气体绝缘、外壳以及导体同轴布构建的高电压以及电流的传导设施。电气特点以及架空线路无差异，没有发生绝缘老化的情况，性能的特性损耗不高，同时安全防护性能优良，占用的空间较少，对于大容量长距离输电领域有着非常明显的促进作用。
对于此技术的摸索始源于上世纪六十年代中叶，开始研发此技术的核心作用就是为了实现和架空输电线路输电容量相当的地下输电线路。此技术在德意志第一次得到应用，线路的长700m，依旧是国内最长的气体绝缘输电线路。
1.1 制造厂商
从一般情况下来看，气体绝缘金属封闭组合电器都可以成产气体绝缘输电线路，但是有很多气体绝缘金属封闭组合电器的厂家只是生产一些不较短的气体绝缘输电线路，目前制造长距离而且容量大的GIL的专业厂家并不是很多，尤其是750KV以及750KV以上的电影等级的GIL的专业厂家就更加少，制造此类气体绝缘输电线路的专业制造厂家是美国的公司。
还有很多大型的输变电设备制造商，在制造气体绝缘输电线路上有令人瞩目的业绩。现阶段已经在国际范围内，为变电站以及发电厂，构建线路长度超过30公里的气体绝缘输电线路，电压涵盖135千瓦～490千瓦等级，目前德国的西门子企业还开发了新型的气体绝缘输电线路，已经把绝缘性能显著的SF6以及低成本的N2根据一比四的比例来予以匹配，进而匹配成了具有高效性能的绝缘媒介，输送容量可以超过2900千兆，而其电压的最高等级则可达到600千瓦。
1.2 安装的方式
输电线路绝缘子及其连接金具计算 河北兴源工程建设监理有限公司许荣生 最大使用应力=计算拉断力×新线系数×40%÷导线截面积 年平均使用应力=计算拉断力×新线系数×年平均系数÷导线截面积 实际使用应力=计算拉断力×新线系数÷安全系数÷导线截面积 一、已知条件见下图 该图为JL/G1A-240/30导线35kV输电线路的双联耐复合绝缘子串组装图。根据GB/T 1170-2008国家标准《圆线同心绞架空导线》，JL/G1A-240/30的额定拉断力为75.19kN,由于线路导线上有接续管、耐张管、补修管，而使得导线的计算拉断力降低，故设计使用的导线保证计算拉断力为其实际额定拉断力95%；根据2009年5月编制的“河北省南部电力系统污秽区分布图”该线路处于Ⅳ级污秽区，其线路标称电压爬电比距为3.2~3.8cm/kV。试选择该线路的绝缘子及其连接金具，满足设计规范要求的机械强度及电气强度。 二、计算依据 1.《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB50061-2010； 2. 《圆线同心绞架空导线》GB/T 1170-2008； 3.《110kV~750 kV架空输电线路设计规范》GB 50545-2010。
三、计算 1．导线最大使用张力 根据《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB50061-2010的第5.2.3“导线或地线的最大使用张力不应大于绞线瞬时破坏张力的40%”的要求，JL/G1A-240/30的导线最大使用张力为 75.19kN×95%×40%=28.572kN。 2．绝缘子及连接金具的机械强度 根据《66kV及以下架空电力线路设计规范》GB50061-2010的第5.36.1 ”。 “绝缘子和金具的机械强度应按下式验算：kF
第十章输电线路试验与检测 第一节输电线路绝缘试验 本节讨论的线路参数均指三相导线的平均值，即按三相线路通过换位后获得完全对称。对不换位线路，因其不对称度较小，也可以近似地适用。 一、线路各相的绝缘电阻的测量 ?线路各相的绝缘电阻的测量，是对线路绝缘状况、接地情况或相间短路等缺陷的检查。 ?测量不能在雷雨天气，应在天气良好的情况下进行。为保证人身和设备安全以释放线路电容积累的静电荷，首先将被测线路相对地短接。 ?测量时，拆除三相对地的短路接地线，为保证测试工作的安全和测量结果的准确，应测量各相对地是否还有感应电压，若还有感应电压，应采取措施消除。 ?对线路的绝缘电阻进行测量时，确定线路上无人工作，并得到现场指挥允许工作的命令后，将非测量的两相短路接地，用两千五至五千伏兆欧表，依次测量每一相对其它两相及地间的绝缘电阻。 ?对于线路长、电容量较大的，应在读取绝缘电阻值后，先拆去接于兆欧表L端子上的测量导线，再停摇兆欧表，以免反充电损坏兆欧表。测量结束应对线路进行放电。 ?根据测得的绝缘电阻值，结合当时气候条件和线路具体情况综合分析，作出正确判断。 二、核对相位 核对相位一般用兆欧表和指示灯法。指示灯法又分干电池和工频低压电源两种。 1、兆欧表法
图10-1是用兆欧表核对相位的接线图，在线路的始端一相接兆欧表的L 端，兆欧表的E 端接地，在线路末端逐相接地测量，若兆欧表的指示为零，则表示末端接地相与始端测量相同属于一相。按此方法，定出线路始、末两端的A 、B 、C 相。 2、指示灯法 指示灯法是将图10-1中的兆欧表换成电源，和指示灯串联测量，若指示灯亮，则表示始、末两端同属于一相。但应注意感应电压的影响，以免造成误判断。 A B C 始端末端A B C ''' 图10－1 核对相位接线图 三、测量直流电阻 试验前线路末端三相均应彻底放电。线路始端开路，末端三相短路，拆开两端所有接地线。使用仪器设备：24V 直流电源，直流毫伏电压表如图10-2。 A B C 始端末端A .DC V ... 图10-2 电流电压表法测量线路直流电阻接线图 A ─直流电流表，V ─直流电压表 A ， B 相加直流电压AB U ，测电流AB I ，则
浅析架空输电线路的地线绝缘 摘要：防雷是架空输电线路运行中需要关键注意的问题之一，这就需要在架空输电线路的设计中进行合理设计。地线绝缘是架空输电线路防雷击的重要措施，它对保证架空输电线路的正常运行、提供高质量的电力服务都起着至关重要的作用。本文通过分析架空输电线路采用地线绝缘的意义，并简单论述架空输电线路地线绝缘的设计要点。 关键字：架空输电线路；地线绝缘；设计 Abstract: lightning protection overhead transmission lines is in operation of the key problems that need one, this needs in the overhead transmission lines in the design of the reasonable design. Ground insulation overhead transmission lines is the lightning of the important measures, it to guarantee the normal operation of the overhead transmission lines, provide high quality service of electric power plays a critical role. Through analysis of the overhead transmission lines using ground insulation significance, and discusses the overhead transmission lines simple ground insulation design key points. Key word: overhead transmission lines; Ground insulation; design 随着我国社会经济的快速发展，电网的不断完善，架空输电线路的建设长度也日趋增加。架空输电线路的特点是位于自然环境之中，极易受到自然因素，特别是雷击的影响，而为了保证架空输电线路在运行中能够充分发挥其应有的作用与功能，减少因雷击而造成线路传输故障，架设地线就成了非常重要的措施。 一、地线绝缘的缘由 输电线路防雷击最为有效与基本的措施就是设置地线，其主要作用就是防止导线被雷电直击，以及将分流杆塔雷电流，降低塔顶电位，使线路导线绝缘子电压减小等。通常情况下，地线的使用效果会随着线路电压的升高而越好，同时由于其经济性优势，使它成为了最为普遍的防雷击措施之一。 目前输电线路地线一般有三种：钢绞线地线、良导体地线和OPGW光纤复合架空地线。钢绞线及良导体地线主要采用分段绝缘接地、逐基接地两种方式，对于OPGW主要采用逐基接地。因线路导线与地线之间的电磁感应和静电感应，逐基接地的地线及OPGW会引起地线之间以及地线与大地之间的环流。 逐基接地的输电线路地线环流与导线电流和导线排列方式紧密相关，据测量，110kV架空输电线路OPGW和普通地线环流约为3—20A，220kV架空输电
2013-2014学年第二学期期末考试答案及评分标准 （A卷） 高电压与绝缘技术 使用班级：11050441X、11050442X、11050443X、11050444X、 11050445X 一、判断题（共30分，每小题 1 分） ( ) 1.输电线路上的空气间隙包括：导线对地面，导线之间，导、地线之间，导线与杆塔之间。√ ( ) 2.实际电气设备中的固体介质击穿过程是错综复杂的，常取决于介质本身的特性、绝缘结构形式和电场均匀性。√ ( ) 3.电介质的损耗为在电场作用下电介质中的非能量损耗。× ( ) 4.介质的功率损耗与介质损耗角正切成反比比。× ( ) 5. 雷电流具有冲击波形的特点是缓慢上升，快速下降。× ( ) 6.电气设备局部放电的检测无关紧要。× ( ) 7. 雷电绕过避雷线直击于线路的概率是平原地区比山区高。× ( ) 8.偶极子极化极化时间最短的。× ( ) 9. 当外加电压逐渐升高后，气体中的放电过程发生转变，此时若去掉外界激励因素,放电仍继续发展,即为自持放电。× ( ) 10. tanδ值的测量，最常用的是西林电桥。√ ( ) 11.电子崩将产生急剧增大的空间电子流；√ ( ) 12.一般而言，吸收比越大，被试品的绝缘性越好。√ ( ) 13.在高气压和高真空的条件下，气隙都容易发生放电现象。×
( ) 14.对空气密度、湿度和海拔，校正方法是相同的。× ( ) 15.电场极不均匀的“棒-板”气隙，负极性击穿电压低于正极性击穿电压。× ( ) 16均匀电场的击穿特性符合巴申定律。√ ( ) 17.雷电冲击电压下“棒－板” 电极，棒极为正极性的击穿电压比负极性时数值低得多。√ ( ) 18.工频交流电压下“棒-棒”气隙的击穿电压要比“棒-板”气隙低一些。× ( ) 19.绝缘电阻和吸收比测量试验属于破坏性试验。× ( ) 20.线路末端短路时，发生负的全反射，电流加倍，电压为零。√ ( ) 21.冲击电晕对波过程的影响如下：导线波阻抗减小、波速增大、耦合系数增大、引起波的衰减与变形。× ( ) 22. 流注理论未考虑表面游离的现象。√ ( ) 23.极不均匀电场，达到30kV/cm出现电晕。√ ( ) 24.同轴圆筒电场是极不均匀电场。× ( ) 25.直流电压下“棒－板”负极性击穿电压大大高于正极性击穿电压。√ ( ) 26. 电场的不均匀程度对SF6电气强度的影响远比对空气的小。× ( ) 27.高真空气体主要用于配电网真空隔离开关中。× ( ) 28. 沿面放电是沿着固体介质表面发展的固体放电现象。√ ( ) 29. 引起气体放电的外部原因有两个，其一是电场作用，其二是外电离因素。√( ) 30.球形屏蔽极可以显著改善电场分布，提高气隙的击穿电压. √ 二、问答题（共40分，每小题5 分） 1、叙述汤逊理论的基本观点和流注理论的基本观点以及它们的适用范围。 答：汤逊理论只适用于pd值较小的范围，流注理论只适用于pd值较大的范围，两者的过渡值为pd≈26.66kPacm。（1分）汤逊理论的基本观点是：电子的碰撞电离是气体放电时电流倍增的主要过程，而阴极表面的电子发射是维持放电的重要条件。（2分）流注理论
500kV 输电线路架空绝缘地线摘要〕通过对一起500kV 输电线路地线掉线事故的分析，指出了目前输电线 路设计、运行的不足和潜在的安全隐患，并提出若干防止地线掉线、改进防雷性能的对策。同时结合实际情况，对保护OPGW 复合光缆的课题进行了初步探讨。 关键词〕输电线路；感应电压；架空绝缘地线；掉线 500 kV东惠甲线由原500 kV惠增线在东莞站解口而成，是西电东送工 程的重要部分。该线路采用双地线结构，其中型号为LGJ-95/55的普通地线全线绝缘，另一回型号为AY/ST127/28 的OPGW 复合光缆则全线接地。 2004-10-16T 8:50,输电线路巡视人员发现500 kV东惠甲线N102塔地 线由于瓷质绝缘子铁帽和钢脚分离而掉线，掉线的地线跌落在导线A 相横担上，地线与A相导线的距离缩小，最大减幅达4 m。由于N102采用ZB1 直线塔型，横担比地线支架长约1.5 m，且前后数基均为直线塔，前后档距 也较小，因而地线垂直跌落后在距离横担边1 m 处，虽使地线对导线的距离减少,却未引发线路跳闸。 1原因分析 1.1架空绝缘地线的感应电压 输电线路上的架空地线，大多数都是在每基杆塔上直接接地的，但接了地的地线会长期流过感应电流，使线损增大。为了减少地线的线损和利 用地线进行高频载波通讯，不少线路都采用了架空绝缘地线。2000 年，500 kV东惠甲线由原500 kV惠增线在500 kV东莞站解口时，将原来一回架空 绝缘地线改为OPGW 复合光缆，通讯功能由OPGW 复合光缆承担，但为了减少线损，另一回仍采用架空绝缘形式。
架空绝缘地线有较高的感应电势，其大小与线路电压、负荷、长度及地线与导线间距离有关。500 kV 东惠甲线由于电压高、负荷重，架空绝缘地线的感应电势可能达到10 kV 级。如此高的感应电压使地线绝缘子实际上相当于被作为导线绝缘子(电压等级为几个10 kV 级的输电线路)使用，造 成对绝缘子电气和机械性能的损伤。 1.2瓷绝缘子电气和机械性能的丧失 (1) 由于所使用的瓷绝缘子为内胶装结构，其胶装粘合剂水泥和钢脚、铁帽、瓷件的热膨胀系数各不相同。温度变化时因各部件热胀系数的差异，将使瓷件受到压应力和剪切应力的作用；水泥的长期膨胀(俗称“水泥生长”) 也使瓷件和铁帽受到局部应力并产生疲劳效应，其绝缘性能随着运行时间的延长会逐渐降低，甚至完全丧失，此时瓷绝缘子处于击穿运行状态。运行中的瓷质绝缘子承受的感应电压越高，其电气性能丧失的时间越短。 (2) 处于临界击穿或已击穿状态的绝缘子的电气性能虽已大幅度下降或丧失，不能满足绝缘的要求，但其机械强度仍然可以满足设计的要求，所以此时地线不会马上掉线。由于胶装粘合剂水泥等填充物的存在，绝缘子有一定的电阻值，在10 kV 级感应电压的作用下，绝缘子出现了比正常接地感应电流大得多的“短路”感应电流。这个感应电流对绝缘子内部会有明显的热作用，热量的积累导致绝缘子温度升高。机电负荷和温升的长 期变化进一步加速了绝缘子的老化，而进一步老化的结果又导致热效应的加剧，从而形成了恶性循环。经过一段长时间或遭受雷击等强电流的作用，胶装粘合剂水泥等填充物因热效应局部融化，失去支撑能力，或因瞬间骤热而发生爆炸，因而产生绝缘子断串。 1.3掉线原因 500 kV东惠甲线的架空绝缘地线采用大连电瓷厂生产的XDP6-7C地线 专用绝缘子，带保护间隙，于1996 年投运。由于绝缘子掉线前2 个月内，当地并未出现雷电，因此掉线原因应该是绝缘子老化，绝缘子填充物局部融化。更换下来的绝缘子与悬垂线夹连接的金属部分有严重锈蚀，上面还残留有泪滴状的绝缘子填充物，绝缘子头部填充物有局部融化的痕迹，这表明高感应电压及其产生的强泄漏电流对绝缘子的老化和掉线起到了重要作用。 2暴露的问题 2.1绝缘子选用不当 500 kV 东惠甲线的架空绝缘地线采用瓷质绝缘子，有多种不利于运行的因素。
GDSD-500H无线绝缘子绝缘电阻测试仪 一、概述 1. 常规用途 目前，检测绝缘子的方法和工具很多，但大多数上基本属于定性检测，不能准确、快捷地检测出每一片绝缘子的绝缘状况，起不到预防检测的作用。高压输电线路绝缘子绝缘电阻值的大小，是直接关系到线路安全稳定运行的大问题。绝缘子一旦出现零值或脏污，就必须进行清洗或更换，否则就会造成闪络跳闸事故。 鉴于此，本公司结合广大用户提出的要求，通过大量地现场试验，成功地研制出新型高性能定量检测与分析的仪器—“无线绝缘子检测仪”。该仪器能有效发现绝缘子内部隐蔽故障，提高电网系统运行的可靠性，提高线路工作人员测试的工作效率。操作方法简单、快捷，主要用于停电定量地准确测量出每一片绝缘子的电阻值，同时能准确区分已经漏电但尚未击穿处于临界损坏的绝缘子，并将测量结果以数据形式实时记录存储显示，对低值绝缘子能自动语音报警。 本产品采用无线传输，探测器和手持终端通信距离可达100m以上，使测量过程真正达到安全可靠、快速准确。此外，该仪器具备极强的抗干扰性，完全符合(EMC)标准要求，适应各种电磁场干扰场合。 2. 安全事项 a. 国内首创无线测量技术。 b. 应在干燥天气进行检测。 c. 请遵守并按规定使用本产品，确保仪器的安全运行。 d. 遵守国家电力工业的安全工器具预防性试验安全规程。
e. 特别重视对高压带电线路上或靠近高压线路上工作人员的培训考核。 f. 在高空作业时，可通过加装绝缘操作杆进行。 附表：一串中允许零值绝缘子片数 g. 检测过程中两探头间有高压，严禁人体接触。 h. 安装或调整探头时，必须在关闭电源三秒后操作。 附：关于“无线绝缘子检测仪（绝缘性能）”的绝缘杆的安全使用长度和试验标准。（摘自“国家电网公司电力安全工作规程”） a. 带电作业时人身与带电体的安全距离 b. 带电作业时绝缘杆的最小有效绝缘长度 注：绝缘工具检查性试验（分段）的试验标准：每300mm，施加工频电压75kV，一分钟：以无击穿，闪络及过热为合格。 3. 依据标准 无线绝缘子绝缘电阻测试仪依据的相关标准如下表所示：
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/e412925437.html, 高电压与绝缘技术的新发展 作者：巩沙 来源：《中国化工贸易·上旬刊》2016年第08期 摘要：随着经济的发展和科学技术的不断提高，电力企业的发展壮大使得高电压的绝缘 技术日益成为人们关注的问题，同时由于存在着大量需要直接裸露在空气中进行作业的电气设备，这使得对高电压的绝缘技术要求越来越高。因此，需要不断在高电压的绝缘技术方面寻求新的突破与创新，以促进电力事业的更好发展。本文从分析高电压的外绝缘的范围及存在的主要问题入手，阐述了目前高电压设备外绝缘的主要材料，并探讨了高电压设备有机外绝缘的应用与发展趋势。 关键词：高电压；绝缘技术；电气设备 一直以来，对于高电压并没有一个较为明确的界限划分，其概念也是相对的，它主要依赖于电介质及相应的系统而存在，因此高电压与绝缘技术两者形成了一个不可分割的整体。随着电力系统的建设和扩大，人们对高电压的关注越来越多，高电压设备的绝缘技术也得到了一定程度的发展，但是仍然在高电压的外绝缘方面存在着些许问题，所以创新研究高电压与绝缘技术对促进我国电力事业进一步发展具有重要意义。 1 高电压外绝缘的范围与主要问题 因高电压设备的特殊性，所以大部分的电气设备是需要裸露在空气中的，从高电压外绝缘的范围来看，其主要包括室内设备外绝缘和户外设备外绝缘。户外的电气设备因其所属环境的复杂性，所以相比室内电气设备的外绝缘，其问题明显要多出很多，由此可以看出户外电气设备绝缘问题的解决是高电压外绝缘技术研究的主体。 1.1 从当前高电压设备户外绝缘的情况来看 其主要存在着以下七个方面的问题：①在多雷雨的季节，高电压电气设备会由于遭受雷击而出现雷电过电压的问题；②在下雨时，高电压设备可能会出现在工作电压下闪络的雨闪问题，从而造成设备故障；③若早上有露水，当露水凝结在高电压设备的表面，同样有可能造成高电压设备在工作电压下闪络的露闪问题；④当出现大风、结冰、地震以系统自身出现故障等情况，高电压设备将会出现瞬间电动力下的超机械负荷问题；⑤电力系统因正常或者是故障操作出现的操作过电压问题；⑥户外高电压设备本就因其处于户外环境，设备难以得到恰当的清洁，导致高电压设备表面产生污垢，再加之潮湿的气象环境，高电压设备从而出现在工作电压下闪络的污闪问题；⑦从高电压设备自身来说，如果长期高强度的运转下，其绝缘材料性能的降低本就容易出现老化等问题。 1.2 从当前高电压设备户内外绝缘的情况来看
典型架空输电线路分段绝缘地线取能探讨 发表时间：2019-05-17T15:46:07.957Z 来源：《电力设备》2018年第32期作者：张驰 [导读] 摘要：从分段绝缘地线取能具有工程简单、适用范围广等独特优点，是一种颇具潜力的架空输电线路在线供电方式。 （长春东电电力工程有限公司吉林省长春市 130022） 摘要：从分段绝缘地线取能具有工程简单、适用范围广等独特优点，是一种颇具潜力的架空输电线路在线供电方式。但该方式存在取能功率通常较小及运行安全受雷击威胁的问题，这两个问题也是决定该方式是否可行的关键。该文通过对典型线路地线电磁感应的分析，提出了基于涡旋感应的取能等值计算电路，并对取能端口的戴维南等效电路参数进行了推导。同时，对有关线路参数如档距与杆塔接地电阻分布等的影响进行了分析。 关键词：架空输电线路；分段绝缘；地线取能；分析 1导言 架空输电线路在线监测技术的应用和发展需要经济可靠的供电方式。这些在线监测装置目前主要采用太阳能电池供电或母线式取能线圈从导线取能的方式。前者存在输出功率小，体积大等缺点，后者则不能用于地电位设备的供电。由于可以较好地解决上述供电方式存在的问题，从架空输电线路的地线取能是近年来研究的热点。典型的架空输电线路通常包含两根地线，一为分段绝缘、单点接地的普通地线即段与段之间绝缘，但各段内均接地，简称分段绝缘地线，一为逐塔接地的光纤复合地线。 2分段绝缘地线取能的理论分析与计算 2.1取能计算等值电路的分析 涡旋回路中除了涡旋电流，还存在静电感应电流is，is在接地处分流为is1和is2，其中is2流过Zl，然后从各杆塔（或经过OPGW）入地，is1则直接从各杆塔（或经过OPGW）入地。is的存在增加了取能计算的复杂性。由于取能回路中地线电阻通常远小于Zl，因此无论静电还是涡旋感应电流在感应回路中地线上的电压降均比较小，取能回路的电压降落主要由Zl承担。在导线电流和回路不变的情况下，回路的空间磁感应强度及磁通量是不变的，因此回路总的涡旋电势也是不变的，从而Zl上的电势降落是基本不变的。 2.2戴维南等效电路的分析 等值计算电路的关于Zl或取能端口的戴维南等效电路，即其参数包括等效电压和等效内阻抗。不失一般性，设Zl所在取能回路位于节点i与j之间。考虑到等值计算电路节点众多、计算不便，将节点i左侧、j右侧以及i-j之间的地线网络分别用等效支路表示。 3有关因素的影响 3.1Zl附近档距和杆塔接地电阻的影响 Zl附近的档距和杆塔接地电阻实际上是就取能范围之外而言。首先考察一个档距。不失一般性，设（i-1）左侧为均匀线路，Si?1档则为非均值档，xi为Si-1的档距与档距均值之比。 3.2导–地线间距离的影响 考虑到绝缘及杆塔结构紧凑的要求，各导线间距离既不能太大也不能太小，从而变化范围不大。相对来说导–地线间距离变化较大，是杆塔几何结构影响的主要原因。该距离可以通过地线与上相导线的高度差（记为hi，i为杆塔号）来表征。地线感应电势与hi是有关的。当hi减小时，各相电流所引起的地线感应电势的不平衡度增加，从而导致地线总的感应电势增加。地线感应电势减小必然导致该档地线电流0I减小。通过分析可知，0I减小将导致eU增加。此外，hi的变化对Ze几乎没有影响。因此，取能功率将增加。反之，hi增加时，取能功率将减小。 4雷电冲击及防护分析 4.1防雷方案分析 取能装置安装在架空输电线路上，易遭受雷电的直接冲击，其安全运行对在线取能工程的可行性构成直接挑战。因此，有必要对雷电冲击的影响及防护进行分析。架空地线取能设备的防雷，既不同于高压架空线路，又不同于低压配电系统，要求防雷设备本身能够承受高压线路级的雷电冲击水平，同时其保护水平需达到低压配电级（取能设备属于低压设备）。一是SPD。因为取能装置需要与地线绝缘子保护间隙（简称间隙）并联，间隙本身就属于一种开关型SPD，因此SPD1可以采用间隙本身。SPD2-SPD3既可以采用开关型（如间隙），也可以采用限压型器件，如金属氧化物避雷器（metal-oxide varistor，MOV）。通常前者动作可靠性较低，后者则容易发热老化。但考虑到地线感应电势通常<20V，对于MOV即使较低的U1mA值也能保证泄漏电流很小，同时残压也很低。所以，SPD2和SPD3均采用MOV类器件。取能装置属于低压设备，从严起见按敏感电子设备级别取其冲击耐压水平，即1.5kV。二是中间配合元件。首先配合元件1。低压系统的防雷通常是限压型先动作，间隙型后动作。但架空线路上雷电冲击能量通常远大于低压系统，SPD2损毁的风险较大。同时，地线的工频续流通常<1A，因此本文让间隙即SPD1先动作。此时，配合元件对雷电波的阻滞作用必需保证其到达SPD2之前间隙动作。由行波理论可知，导线和电感都对行波具有阻滞作用。如果配合元件选择前者，则SPD1-SPD2之间导线长度应该大于30m（间隙响应时间取100ns，导线上波速按光速记）；如果选择后者，可按上述导线长度对应的电感量取值，本文取78μH（30*2.6μH/m）。考虑到电感在雷电波到达的初瞬可将雷电波全部反射回去，有利于间隙的可靠击穿，因此本文选择后者，即电感。其次配合元件2。限压型SPD之间的配合一般是前级先动作，后级后动作，这个原则也适于架空地线取能装置的防雷。鉴于电感的作用受雷电波形的影响较大，本文选择导线作为配合元件，导线长度应大于7.5m（SPD响应时间取25ns，导线上波速按光速记），本文取10m。但为了保证SPD2比SPD3先动作一段时间，同时串接了一个50μH的电感。 4.2测试结果分析 一是S29-S32各档档距相差明显，但对应的I0基本相等，说明档距对I0的影响很小；二是S29、S30档的Ul之比约为2.93 （5.25/1.79），S29/S30≈2.68，同时线路电流基本相等，说明Ul与s成正比，功率随s的增大而增大；三是h29
输电线路状态检测 一简介 输电是用变压器将发电机发出的电能升压后，再经断路器等控制设备接入输电线路来实现。按结构形式，输电线路分为架空输电线路和电缆线路。架空输电线路由线路杆塔、导线、绝缘子、线路金具、拉线、杆塔基础、接地装置等构成，架设在地面之上。按照输送电流的性质，输电分为交流输电和直流输电。 输电的基本过程是创造条件使电磁能量沿着输电线路的方向传输。线路输电能力受到电磁场及电路的各种规律的支配。以大地电位作为参考点(零电位）,线路导线均需处于由电源所施加的高电压下,称为输电电压。 输电线路是电力系统的主干网络。包括绝缘子、金具、杆塔和输电线等设备和器材。它广泛分布在平原及高山峻岭，直接暴露于风雪雨露等自然环境之中，同时还受到洪水、滑坡等自然灾害的损害，运行环境相当恶劣。 输电线路在综合考虑技术、经济等各项因素后所确定的最大输送功率，称为该线路的输送容量。输送容量大体与输电电压的平方成正比。因此，提高输电电压是实现大容量或远距离输电的主要技术手段，也是输电技术发展水平的主要标志。 输电线路的保护有主保护与后备保护之分。主保护一般有两种纵差保护和三段式电流保护。而在超高压系统中现在主要采用高频保护。后备保护主要有距离保护，零序保护，方向保护等。电压保护和电流保护由于不能满足可靠性和选择性现在一般不单独使用一般是二者配合使用，且各种保护都配有自动重合闸装置。而保护又有相间和单相之分。如是双回线路则需要考虑方向。在整定时则需要注意各个保护之间的配合。还要考虑输电线路电容，互感，有无分支线路。和分支变压器，系统运行方式，接地方式，重合闸方式等。还有一点重要的是在220KV及以上系统的输电线路，由于电压等级高故障主要是单相接地故障，有时可能会出现故障电流小于负荷电流的情况。而且受各种线路参数的影响较大。在配制保护时尤其要充分考虑各种情况和参数的影响。 电力系统的安全可靠性运行至关重要。输电线路可靠性及运行情况直接决定着电力系统的稳定和安全。检修是保证输电设备健康运行的必要手段。做好输电设备的检修工作及早发现事故隐患并及时予以排除，使其始终以良好的状态投入运行具有重要的意义，尤其是电力系统向高电压、大容量、互联网发展，其重要性更加突出。 二输电线路检测内容 输电线路检测内容一般可包括以下几个方面： 杆塔基础 1.检查杆塔及拉线基础变异，周围土壤突起或沉陷，基础裂纹、损坏、下沉或上拔， 护基沉塌或被冲刷；2.基础保护帽上部塔材被埋入土或废弃物堆中，塔材锈蚀；3. 防洪设施坍塌或损坏；4.在基础周围取土、打桩、开挖或倾倒有害化学品；5.铁塔地脚螺母松动、缺损； 接地装置 接地装置外露或腐蚀情况。 铁塔杆身 1.杆塔倾斜，横担歪斜，铁塔主材弯曲； 2.塔材、拉线（棒）等被偷盗破坏或锈蚀； 3.拉线锈蚀、断股或松弛、张力不均； 4.砼杆出现裂纹过裂纹扩展，混凝土脱落，钢 筋外露，脚钉缺损；5.在杆塔上架设电力线、通信线等；6.利用杆塔拉线作起重牵引地锚，在拉线上栓牲畜，悬挂物件；7.杆塔或拉线上有危及供电安全的巢以及有蔓藤类植物附生。
高电压绝缘技术 课后答案 第一章 1.计算同轴圆柱电极的不均匀系数f ，其中导体外直径为100 mm ，外壳的直径为320 mm 。 解： d R r =- , av U E d = , max ln U E R r r = , max ln av d E r f r d E r == + 其中 R=160mm ，r=50mm 。代入上式可得f=1.89<2，所以此时电场是稍不均匀的。 2. 离地高度10m 处悬挂单根直径3cm 导线，导线上施加有效值6 3.5kV 工频交流电压，请计算导线表面最大场强。若将该导线更换为水平布置的双分裂导线，两导线总截面积保持与单根导线一致，线间距离30cm ，请重新计算导线表面最大场强。 解：1)：等效成圆柱—板电极：由课本P9页可查的公式为 max 0.9 ln U E r d r r =+， 其中U=63.5kV ，d=10m ，r=1.5cm 。代入上式可得：max 5.858/E kV cm =。 2）由题意可知：2 21 2r r ππ=， 可得：1 1.060.0106r cm m = ==，两导线相邻S=30cm=0.3m, 10.01060.03530.3 r S == 对于二分裂导线，由课本P9页可查得公式。 所以 21 12max 2 11(12 2)(2)ln r r U S S E H r r S +-= ，其中H=10m, max 5.450/E kV cm = 3.总结常用调整电场强度的措施。 解： 1）、改变电极形状 ①增大电极曲率半径；②改善电极边缘；③使电极具有最佳外形； 2）、改善电极间电容分布 ①加屏蔽环；②增设中间电极； 3）、利用其他措施调整电场 ①采用不同的电介质；②利用电阻压降；③利用外施电压强制电压分布； 第二章 1、解：由题意： 21 2 e e i m v eV ≥， 因此：62.7510/e v m s ≥ ==? ,,57.6nm i c hv eV v λλ ≥= ≤所以。水蒸气的电离电位为12.7eV 。97.712.7 hc nm λ≤ = 可见光的波长围在400-750nm ，不在可见光的围。
高电压绝缘技术课后习 题答案 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
第一章 1.计算同轴圆柱电极的不均匀系数f ，其中内导体外直径为100 mm ，外壳的内直径为320 mm 。 解： d R r =- , av U E d = , max ln U E R r r = max ln av d E r f r d E r = =+ 其中 R=160mm ，r=50mm 。代入上式可得f=<2，所以此时电场是稍不均匀的。 2. 离地高度10m 处悬挂单根直径3cm 导线，导线上施加有效值工频交流电压，请计算导线表面最大场强。若将该导线更换为水平布置的双分裂导线，两导线总截面积保持与单根导线一致，线间距离30cm ，请重新计算导线表面最大场强。 解：1)：等效成圆柱—板电极：由课本P9页可查的公式为 max 0.9 ln U E r d r r =+， 其中U=，d=10m ，r=。代入上式可得：max 5.858/E kV cm =。 2）由题意可知：2212r r ππ= ，可得：1 1.060.0106r cm m ===，两导线相邻S=30cm=, 10.01060.03530.3 r S == 对于二分裂导线，由课本P9页可查得公式。
所以2 112max 2 11(122) (2)ln r r U S S E H r r S +-=，其中H=10m, max 5.450/E kV cm = 3.总结常用调整电场强度的措施。 解： 1）、改变电极形状 ①增大电极曲率半径；②改善电极边缘；③使电极具有最佳外形； 2）、改善电极间电容分布 ①加屏蔽环；②增设中间电极； 3）、利用其他措施调整电场 ①采用不同的电介质；②利用电阻压降；③利用外施电压强制电压分布； 第二章 1、解：由题意：21 2 e e i m v eV ≥ ，因此： 62.7510/e v m s ≥==? ,,57.6nm i c hv eV v λλ≥=≤所以。水蒸气的电离电位为。97.712.7hc nm λ≤= 可见光的波长范围在400-750nm ，不在可见光的范围。 2、解： 194223 2212.5 1.6103 ()12.5,,9.661810()233 1.3810 i i i w w O eV w KT T K K --???=====??? 气体的绝对温度需要达到96618K 。 3、解：由/()n n e λλλ-=知
输电线路绝缘试验 本节讨论的线路参数均指三相导线的平均值，即按三相线路通过换位后获得完全对称。对不换位线路，因其不对称度较小，也可以近似地适用。 一、线路各相的绝缘电阻的测量 线路各相的绝缘电阻的测量，是对线路绝缘状况、接地情况或相间短路等缺陷的检查。 测量不能在雷雨天气应在天气良好的情况下进行。为保证人身和设备安全以释放线路电容积累的静电荷，首先将被测线路相对地短接。 测量时，拆除三相对地的短路接地线，为保证测试工作的安全和测量结果的准确然后测量各相对地是否还有感应电压，若还有感应电压，应采取措施消除。 对线路的绝缘电阻进行测量时，确定线路上无人工作，并得到现场指挥允许工作的命令后，将非测量的两相短路接地，用两千五至五千伏兆欧表，依次测量每一相对其它两相及地间的绝缘电阻。对于线路长电容量较大的，应在读取绝缘电阻值后，先拆去接于兆欧表L 端子上的测量导线，再停摇兆欧表，以免反充电损坏兆欧表。测量结束应对线路进行放电。 根据测得的绝缘电阻值，结合当时气候条件和线路具体情况综合分析，作出正确判断。 二、核对相位 核对相位一般用兆欧表和指示灯法。指示灯法又分干电池和工频低压电源两种。 1、兆欧表法 图12-1是用兆欧表核对相位的接线图，在线路的始端一相接兆欧表的L 端，兆欧表的E 端接地，在线路末端逐相接地测量，若兆欧表的指示为零，则表示末端接地相与始端测量相同属于一相。按此方法，定出线路始、末两端的A 、B 、C 相。 2、指示灯法 指示灯法是将图12-1中的兆欧表换成电源，和指示灯串联测量，若指示灯亮，则表示始、末两端同属于一相。但应注意感应电压的影响，以免造成误判断。 A B C 始端末端A B C ''' 图12－1 核对相位接线图
第八章六氟化硫绝缘气体 电气设备传统的绝缘介质和灭弧介质是绝缘油。电力变压器几乎全是采用绝缘油的，这是因为绝缘油具有比空气强度高的多的绝缘特性，其比热比空气大一倍，且液态受热后具有对流特性，故使它在变压器内既作绝缘介质又作冷却介质。 油断路器开断电流时，绝缘油被电弧能量所分解，形成以氢气为主体的高温气体，积贮压力，达到一定值后形成气吹，由于氢的导热率极高，使弧道冷却去游离，导致电弧在电流过零时熄灭，同时使断口间获得良好的绝缘恢复特性，保证了大电流的顺利开断，因此油在断路器内既是良好的绝缘介质，又是优异的灭弧介质。 但绝缘油的最大缺点是可燃性，而电气设备一旦发生损坏短路，都有可能出现电弧，电弧高温可使绝缘油燃烧而形成大火。电力系统因此而形成的火灾事故是有不少教训的。 六氟化硫气体具有不可燃的持性，并具有良好的绝缘性能和灭弧性能，60年代时首先被用于断路器中，接着扩大应用于变压器、电缆……等各种电气设备。 SF6气体绝缘的电气设备与充油电气设备相比，它具有以下主要特点： (1)不易着火、安全性高。常温、常压下的SF6为不燃气体，万一设备本身出现故障或周围发生火灾时，SF6不会燃烧，可防止火势的蔓延。封闭组合电器的带电部分全部密封在接地的金属壳内，无触电的危险，面且不存在因飞来物等外因引起的有关事故，能确保安全运行。 (2)使用寿命和检修周期长。SF6电气设备为完全密封结构，外部的空气、水分和其它杂质等不易侵入，一般不会出现内部受潮和气、尘污染等现象，其内各部件又为不活泼的SF6所包围，从而减缓了电气材料的老化。SF6本身不易变质，沉积物和其它污染杂质也较少，与充油设备相比，相对延长了设备的使用寿命和检修周期。 (3)占地面积小，安装、操作简便。全封闭的SF6组合电器设备，其结构十分紧凑，体积小，使用、安装的占地面积也小。据统计，一个采用全封闭组合电器的变电所的占地面积仅为敞开式变电所的20％。SF6断路器和变压器的安装、操作比较简单，其总重量比充油设备轻得多，运行时的噪声也较小。 (4)性能优良、远行可靠。SF6的绝缘特性比空气好，开断容量大，为优良的灭弧介质。在相同条件下，其灭孤能力相当于空气的100倍；灭孤后又不产生游离碳之类的炭质物，运行安全可靠。 第一节 SF6气体的性质 一、SF6的结构特点 SF6的分子为一正八面体的立体结构(图8-2)。S原于位于正八面体中心，六个F原子位于正八面体的各个顶点。对S原子而言，构成对称排列，原子间以共价键结合。S原子和各F
架空输电线路绝缘子结构设计研究梁超 发表时间：2019-07-05T11:17:23.180Z 来源：《电力设备》2019年第4期作者：梁超 [导读] 摘要：绝缘子作为输电线路安全运行的重要设备之一，其各种技术性能应得到严格的保证。 （国网吕梁供电公司山西吕梁 033000） 摘要：绝缘子作为输电线路安全运行的重要设备之一，其各种技术性能应得到严格的保证。正确的选择和设计架空线路的绝缘子串对维护电力系统正常运作有着极其重要的作用。对架空输电线路绝缘子结构三维设计进行初步探讨研究，重点阐述绝缘串虚拟装配情况，已达到研究结果。 关键词：绝缘子；绝缘子串；结构设计 1 对绝缘子可靠性评价的五项准则 运行的可靠性是决定绝缘子生命力的关键。最好的评价是大量绝缘子在输电线路上长期运行的统计结果和可靠性试验所反映出来的性能水平。因此，评价绝缘子应遵循下述准则： 1.1绝缘子寿命周期 产品在标准规定的使用条件下，能够保持其性能不低于出厂和标准的最低使用年限为“寿命周期”，此项指标不仅反映绝缘子的安全使用期，也能反映输电线路投资的经济性。我国曾先后多次对运行5-30年的玻璃和瓷绝缘子进行机电性能跟踪对比试验。结果表明：玻璃绝缘子的使用寿命取决于金属附件，瓷绝缘子的使用寿命取决于绝缘体。玻璃绝缘子的寿命周期可达40年，而瓷绝缘子除全面采用国外先进制造技术后有可能较大幅度地延长其寿命周期外，其平均寿命周期仅为15-25年，复合绝缘子经历了“三代”的发展。但从迄今世界范围内的试验及运行结果分析来看，其平均寿命周期只有7年。 1.2绝缘子失效率 运行中年失效绝缘子件数与运行绝缘子总件数之比称为年失效率。据国家电力科学院调查统计，国产瓷质绝缘子的失效率一般在0.1%-0.3%之间，国产钢化玻璃绝缘子的失效率一般在0.01%-0.04%之间。对于复合绝缘子，由于复合材料配方和制造工艺还不能安全定型，其失效率很难预测。 1.3绝缘子失效检出率 绝缘子失效后能否检测出来的检出率对线路安全运行的影响是比失效率本身更为重要的因素，检出率取决于绝缘子失效的表现形式和失效的原因。玻璃绝缘子失效的表现形式是“自动破碎”和“零值自破”，这两种表现形式极大的方便电力线路工程线路故障点的查找检修。“自破”不是老化，而是玻璃绝缘子失效的唯一表现形式，所以只需凭借目测就可方便地检测出失效的绝缘子，其失效检出率可达百分之百，瓷绝缘子失效的表现形式为头部隐蔽“零值”或“低值”，复合绝缘子失效的主要表现形式为伞裙蚀损以及隐蔽的复合“界面击穿”，此外，瓷和复合绝缘子失效的原因是材料的老化，而老化程度是时间的函数。老化是隐蔽的，因此给线路巡检与测量故障点带来极大的困难，造成检出率极低，对于复合绝缘子，实际上根本无法检测。 1.4绝缘子事故率 年掉线次数与运行绝缘子件数之比称为年事故率。绝缘子掉串是架空输电线路最为严重的事故之一。对于EHV输电，若造成大面积、长时间停电，后果则不堪设想。 国产玻璃绝缘子30年来的运行经验证明：在220-500KV的输电线路上，从来没有因为玻璃绝缘子失效而发生过掉线事故。而国产瓷绝缘子掉线事故率则高达2×10-5。前苏联的研究指出，即使失效率相同，瓷绝缘子较玻璃绝缘子的事故率也至少高一个数量级。由于复合绝缘子为长棒式，掉线事故一般很少发生。但导致内绝缘击穿、芯棒断裂和强度下降的因素始终存在，一旦失效，事故概率会高于由多个元件组成的绝缘子串。 1.5绝缘子可靠性试验 为对绝缘子进行可靠性评价，国内外曾对玻璃绝缘子和瓷绝缘子作过各种方式的加速寿命试验和强制老化试验及耐压试验。如：陡波试验、热机试验、耐电弧强度试验、1500万次低频（18.5HZ）和200万次高频（185-200HZ）振动疲劳试验及内水压试验，都从不同角度得出结论：与玻璃绝缘子相反，绝大多数瓷绝缘子都不能通过这些试验。对于复合绝缘子，可靠性试验则还是一个有待于继续探索的课题。 2 绝缘子的特点和技术条件 绝缘子在架空输电线路中起着两个基本作用，即支撑导线和防止电流回地。在整条线路的运行寿命中，这两个作用必须得到保证，绝缘子不应该由于环境和电负荷条件发生变化导致的各种机电应力而失效。绝缘子承受的机械负荷除了导线和金属附件的重量之外，还必须承受恶劣天气情况下的风载荷、雪载荷、导线舞动以及运输安装过程中操作不当引起的冲击负荷。从电气角度来说，绝缘子不仅要使导线与地绝缘，还必须耐受雷电和开关操作引起的过电压冲击，当因电压冲击而发生闪络时引起的局部过热不应导致绝缘子绝缘性能。所有的外部因素都会对绝缘子的性能产生影响。 2.1特点 （1）瓷质绝缘子。原料丰富，制造简易，价格低廉，使用方便。国产瓷质绝缘子，存在劣化率很高，需检测零值，维护工作量大。遇到雷击及污闪容易发生掉串事故，目前已逐步被淘汰。 （2）玻璃绝缘子。是以钢化玻璃为介质而制作成的，价格比瓷质略高，使用方便。在运行中一旦发生低值和零值时能自爆，不用检测它的零值就能发现缺陷以利更换。遇到雷击及污闪不会发生掉串事故，在Ⅰ、Ⅱ级污区已普遍使用。 （3）合成绝缘子。在Ⅲ级及以上污区已普遍使用，它的主要特点如下有3点： 1）由硅橡胶为基体的高分子聚合物制成的伞盘具有良好的憎水性和憎水迁移性，因而能承受很高的污闪电压。 2）棒芯采用环氧玻璃纤维制成，具有很高的抗拉强度（一般都大于600Mpa），采用φ50mm的芯棒时机械负荷能承受100t，芯棒还具有良好的减震性、抗蠕变性、抗疲劳断裂性。 3）体积小、质量轻（其质量为瓷质串约1/7），具有弹性和抗击穿性，不需检测零值，对110kV以上的，使用时配有1～2只均压环。（4）瓷质棒型绝缘子。瓷质棒型绝缘子电气性能非常好，被称为不击穿绝缘子。它不易老化、容易清扫、结构简单、安装方便、能