高海拔地区空气间隙选择分解.docx
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高海拔地区空气间隙选择分解
110～220kV高海拔地区架空输电线路
杆塔上带电部分与杆塔间及相间的最小
空气间隙选择
2012年1月4日
编写：
李XX
内容提要
本文根据下列2008～2010年颁布的技术规定编写：
1.国家电网公司企业标准《110kV～750kV架空输电线路设计技术规定》Q/GDW179－2008
2.中国南方电网有限责任公司企业标准《110kV～500kV架空输电线路设计技术规定》Q/CSG11502－2008
对高海拔地区线路绝缘选择的初步意见：
1）220kV输电线路
海拔高程（m）
绝缘子片数
空气间隙（m）
工频电压
操作过电压
雷电过电压
带电检修
1500～2400
15
0.65（0.70）
1.70（1.90）
2.06
2.10（2.30）
>2400～3000
16
0.70（0.74）
1.80（2.00）
2.21
2.30（2.50）
>3000～3400
0.75（0.80）
1.90（2.20）
>3400～4200
17
0.80（0.85）
2.00（2.30）
2.40
2.50（2.70）
>4200～4500
18
0.85（0.90）
2.15（2.50）
2.56
2）110kV输电线路
海拔高程（m）
绝缘子片数
空气间隙（m）
工频电压
操作过电压
雷电过电压
带电检修
1500～2500
8
0.30（0.32）
0.76（0.86）
1.20
1.15（1.30）
>2500～3000
0.33（0.35）
0.80（0.91）
1.35（1.55）
>3000～3500
9
0.36（0.38）
0.85（0.96）
1.33
>3500～4000
0.38（0.40）
0.90（1.03）
1.55（1.70）
>4000>～4500
10
0.41（0.43）
0.96（1.09）
1.44
注：
括号中为V串数值。
3）相间的最小空气间隙
标称电压（kV）
110
220
500
最小间隙（m）
工频电压
0.50
0.90
2.20
操作过电压
塔头
1.20
2.40
5.20
档距中
1.10
2.10
4.60
220kV线路
1.空气放电电压的海拔修正系数
依据《110kV－500kV架空输送电线路设计技术规定》（Q/CSG11502－2008）的规定，在海拔不超过1000m的地区，带电部分与相应杆塔构件的间隙，在相应风偏条件下，不小于下列数值：
雷电过电压1.90m
操作过电压1.45m
工频电压0.55m
带电作业1.8+0.5m
当海拔高度超过1000m以上时，应按《110kV－500kV架空输送电线路设计技术规定》（Q/CSG11502-2008）9.11条的公式（5）,仅提供了空气放电电压的海拔修正系数修正。
即
Ka＝emH/8150
式中：
H－海拔高度，m；
m－海拔修正因子，工频、雷电修正因子m＝1.0，操作过电压修正因子，按规程给定曲线确定，I串约为0.87，V串约为0.84。
根据不同的海拔高程，可以算出工频、操作、雷电三种情况下放电电压的海拔修正系数如下：
海拔高程（m）
放电电压的海拔修正系数Ka
工频、雷电
操作
I串
V串
1500
1.202
1.174
1.167
2000
1.278
1.238
1.229
2500
1.359
1.306
1.294
3000
1.445
1.377
1.362
3500
1.536
1.453
1.434
4000
1.634
1.533
1.510
4500
1.737
1.617
1.590
工频电压、操作过电压在1000m以下空气放电电压，可按《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》10.2.2条（P.27）计算如下：
2.工频电压空气间隙的修正
工频50％放电电压应符合下式要求：
Ui.s≧K2Um/√3
≧1.35хUm）/√3
≧189（V串196）kV（再乘Ka后得下表数字）
式中：
K2－线路空气间隙工频电压统计配合系数，对110～220kV取1.35（V串取1.4）；
Um）/√3－为系统最高相电压，242/√3kV。
修正到不同海拔高度后工频间隙为：
海拔高程（m）
工频50％放电电压
修正后（kV）
（）
按南网新规程修正后的数据（m）
按99规程海拔升高100m，增加1％计算
1500
227（236）
0.58（0.61）
0.58
2000
242（250）
0.62（0.65）
0.61
2500
257（266）
0.67（0.70）
0.63
3000
273（283）
0.71（0.74）
0.66
3500
290（301）
0.77（0.80）
0.69
4000
309（320）
0.81（0.84）
0.72
4500
328（340）
0.87（0.90）
0.74
注：
1第三列间隙数据系查原苏联вэи数据曲线；（附件P.8）
2.括号内为V串数值。
可以看出：
1.按新规程修正高海拔地区工频放电电压的间隙与原99规程接近，但随海拔升高比原99规程也有所增大（6～17％）；
2.V型绝缘子串的放电间隙比I串大3～5％。
3.操作过电压空气间隙的修正
正极性操作冲击电压波50％放电电压应符合下式要求：
Us.l.s≧K3Uo
≧1.03х（3х√2хUm）/√3
≧611（V串694）kV（再乘Ka后得下表数字）
式中：
K3－线路空气间隙操作过电压统计配合系数，对110～220kV取1.03（V串取1.17）；
（√2хUm）/√3－为系统最高相电压的有效值，Um=242kV；
3－最大操作过电压的倍数。
修正到不同海拔高度后操作过电压间隙为：
海拔高程（m）
正极性操作冲击50％放电电压修正后（kV）
按南网新规程修正后的数据（m）
按99规程海拔升高100m，增加1％计算
1500
717（810）
1.47（1.70）
1.52
2000
756（853）
1.57（1.81）
1.60
2500
798（898）
1.67（1.92）
1.67
3000
841（945）
1.78（2.05）
1.74
3500
888（995）
1.89（2.19）
1.81
4000
937（1048）
2.03（2.34）
1.89
4500
988（1104）
2.16（2.51）
1.96
注：
1.第三列间隙数据系查日本送电线路绝缘设计手册中试验数据（附件P.7）；
2.括号内为V串数值。
可以看出，按新规程修正高海拔地区操作冲击放电电压的间隙与原99规程接近，但随海拔升高比原99规程也有所增大（-3～10％）。
4.雷电过电压空气间隙的修正
雷电过电压的间隙取决于绝缘子串的正极性雷电冲击电压波50％放电电压，与绝缘子串的片数、高度有关。
《110kV－500kV架空输送电线路设计技术规定》（Q/CSG11502－2008）9.11条规定，“如因高海拔而需增加绝缘子数量，则雷电过电压的最小间隙也应相应最大”。
《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》10.2.2条规定，“导线对杆塔的空气间隙用绝缘子串正极性雷电冲击电压波50％放电电压х0.85的配合系数确定”。
对于220kV线路在云南特高海拔地区，绝缘子串的片数选择高度H＝146mm的瓷绝缘子，15、16、17、18等片数，提出雷电过电压要求的间隙如下表：
绝缘子串片数，
H＝146mm
正极性雷电冲击电压波
50％放电电压（kV）
乘0.85的配合系数后，查放电电压曲线所得的间隙值（m）
15
1310
2.06
16
1400
2.21
17
1520
2.40
18
1620
2.56
注：
绝缘子串和空气间隙的50％雷电冲击放电电压值，系根据西安电瓷研究所的试验数据及原苏联вэи数据曲线查得（附件P.1，P.6）。
5.带电检修空气校验间隙的修正
《110kV－500kV架空输送电线路设计技术规定》（Q/CSG11502－2008）9.9条规定，在海拔1000m以下地区，带电作业带电部分与接地部分的最小空气校验间隙为1.8m。
在1000m以上高海拔地区进行带电作业时，带电部分与接地部分的最小空气校验间隙也应进行修正。
海拔高程（m）
带电部分对杆塔接地部分校验间隙（m）
1000以下
1.80（2.00）
1500
2.00（2.10）
2000
2.05（2..20）
2500
2.10（2.30）
3000
2..20（2..40）
3500
2..30（2.50）
4000
2..40（2.60）
4500
2.50（2.70）
对于操作人员需要停留的部位，还应考虑人体活动范围0.5m。
计算条件：
气温15℃,风速＝10m/s。
6.空气间隙选择的初步结论
以上初步探讨了云南特高海拔地区220kV送电线路空气间隙的选择，现将初步意见列表如下：
海拔高程（m）
绝缘子片数
空气间隙（m）
工频电压
操作过电压
雷电过电压
带电作业
1500～2400
15
0.65（0.70）
1.70（1.90）
2.06
2.10（2.30）
>2400～3000
16
0.70（0.74）
1.80（2.00）
2.21
2.30（2.50）
>3000～3400
0.75（0.80）
1.90（2.20）
>3400～4200
17
0.80（0.85）
2.00（2.30）
2.40
2.50（2.70）
>4200～4500
18
0.85（0.90）
2.15（2.50）
2.56
注：
括号内为V串数值。
110kV线路
1.空气放电电压的海拔修正系数
依据《110kV－500kV架空输送电线路设计技术规定》（Q/CSG11502－2008）的规定，在海拔不超过1000m的地区，带电部分与相应杆塔构件的间隙，在相应风偏条件下，不小于下列数值：
雷电过电压1.00m
操作过电压0.70m
工频电压0.25m
带电作业1.0+0.5m
当海拔高度超过1000m以上时，应按《110kV－500kV架空输送电线路设计技术规定》（Q/CSG11502-2008）9.11条的公式（5）,仅提供了空气放电电压的海拔修正系数修正。
即
Ka＝emH/8150
式中：
H－海拔高度，m；
M－海拔修正因子，工频、雷电修正因子m＝1.0，操作过电压修正因子，按规程给定曲线确定，I串约为0.87，V串约为0.84。
根据不同的海拔高程，可以算出工频、操作、雷电三种情况下放电电压的海拔修正系数如下：
海拔高程（m）
放电电压的海拔修正系数Ka
工频、雷电
操作
I串
V串
1500
1.202
1.174
1.167
2000
1.278
1.238
1.229
2500
1.359
1.306
1.294
3000
1.445
1.377
1.362
3500
1.536
1.453
1.434
4000
1.634
1.533
1.510
4500
1.737
1.617
1.590
工频电压、操作过电压在1000m以下空气放电电压，可按《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》10.2.2条计算如下：
2.工频电压间隙的修正
工频50％放电电压应符合下式要求：
Ui.s≧K2Um/√3
≧1.35хUm）/√3
≧94.3（V串97.8）kV（再乘Ka后得下表数字）
式中：
K2－线路空气间隙工频电压统计配合系数，对110～220kV取1.35（V串取1.4）；
Um）/√3－为系统最高相电压，121/√3kV。
修正到不同海拔高度后工频间隙为：
海拔高程（m）
工频50％放电电压
修正后（kV）
按南网新规程修正后的数据（m）
按99规程海拔升高100m，增加1％计算
1500
113（118）
0.27（0.28）
0.26
2000
121（125）
0.29（0.31）
0.28
2500
128（133）
0.31（0.33）
0.29
3000
136（141）
0.33（0.35）
0.30
3500
145（150）
0.36（0.38）
0.31
4000
154（160）
0.38（0.40）
0.33
4500
164（170）
0.41（0.43）
0.34
注：
1.第三列间隙数据系查原苏联вэи数据曲线；
2.括号内为V串数值。
可以看出：
1.按新规程修正高海拔地区工频放电电压的间隙与原99规程接近，但随海拔升高比原99规程也有所增大（7～20％）；
2.V型绝缘子串的放电间隙，比I串的大2~5%。
2.2操作过电压间隙的修正
正极性操作冲击电压波50％放电电压应符合下式要求：
Us.l.s≧K3Uo
≧1.03х（3х√2хUm）/√3
≧305（V串347）kV（再乘Ka后得下表数字）
式中：
K3－线路空气间隙操作过电压统计配合系数，对110～220kV取1.03（V串取1.17）；
（√2хUm）/√3－为系统最高相电压的有效值，Um=121kV；
3－最大操作过电压的倍数。
修正到不同海拔高度后操作过电压间隙为：
海拔高程（m）
正极性操作冲击50％放电电压修正后（kV）
按南网新规程修正后的数据（m）
按99规程海拔升高100m，增加1％计算
1500
358（405）
0.68（0.77）
0.74
2000
378（426）
0.72（0.81）
0.77
2500
398（449）
0.76（0.86）
0.81
3000
420（473）
0.80（0.91）
0.84
3500
443（498）
0.85（0.97）
0.88
4000
468（524）
0.90（1.03）
0.91
4500
493（552）
0.96（1.09）
0.95
注：
1.第三列间隙数据系查日本送电线路绝缘设计手册中试验数据；
2.括号内为V串数值。
可以看出：
1.按新规程修正高海拔地区操作冲击放电电压的间隙与原99规程接近，但随海拔升高比原99规程也略有减小-8～1.0％
2.V型绝缘子串的放电间隙，比I串的大13~14%。
2.3雷电过电压的间隙修正
雷电过电压的间隙取决于绝缘子串的正极性雷电冲击电压波50％放电电压，与绝缘子串的片数、高度有关。
《110kV－500kV架空输送电线路设计技术规定》（Q/CSG11502－2008）9.11条规定，“如因高海拔而需增加绝缘子数量，则雷电过电压的最小间隙也应相应最大”。
《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》10.2.2条规定，“导线对杆塔的空气间隙用绝缘子串正极性雷电冲击电压波50％放电电压х0.85的配合系数确定”。
对于110kV线路在云南特高海拔地区，悬垂绝缘子串的片数选择高度H＝146mm的瓷绝缘子，8、9、10等片数，提出雷电过电压要求的间隙如下表：
绝缘子串片数，
H＝146mm
正极性雷电冲击电压波
50％放电电压（kV）
乘0.85的配合系数后，查放电电压曲线所得的间隙值（m）
8
770
1.20
9
840
1.33
10
910
1.44
注：
绝缘子串和空气间隙的50％雷电冲击放电电压值，系根据西安电瓷研究所的试验数据查得。
（附件P.1，P.6）。
2.4带电检修空气校验间隙的修正
《110kV－500kV架空输送电线路设计技术规定》（Q/CSG11502－2008）9.9条规定，在海拔1000m以下地区，带电作业带电部分与接地部分的最小空气校验间隙为1.0m。
在1000m以上高海拔地区进行带电作业时，带电部分与接地部分的最小空气校验间隙也应进行修正。
海拔高程（m）
带电部分对杆塔接地部分校验间隙（m）
1000以下
1.00（1.15）
1500
1.05（1.20）
2000
1.10（1.25）
2500
1.15（1.30）
3000
1.25（1.45）
3500
1.35（1.55）
4000
1.40（1.60）
4500
1.55（1.70）
对于操作人员需要停留的部位，还应考虑人体活动范围0.5m。
计算条件：
气温15℃,风速＝10m/s。
2.5空气间隙选择的初步结论
以上初步探讨了云南特高海拔地区220kV送电线路空气间隙的选择，现将初步意见列表如下：
海拔高程（m）
绝缘子片数
空气间隙（m）
工频电压
操作过电压
雷电过电压
带电检修
1500～2500
8
0.30（0.32）
0.76（0.86）
1.20
1.15（1.30）
>2500～3000
0.33（0.35）
0.80（0.91）
1.35（1.55）
>3000～3500
9
0.36（0.38）
0.85（0.96）
1.33
>3500～4000
0.38（0.40）
0.90（1.03）
1.55（1.70）
>4000>～4500
10
0.41（0.43）
0.96（1.09）
1.44
注：
括号内为V串数值。
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