交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范 GB/T50064-2014-环安宝@法规宝

        6．2．1  第1款补充了适应各种现场污秽度等级下耐受持续运行电压的要求。

        6．2．2  第2款，本规范中计算风偏后线路导线对杆塔空气间隙的工频50％放电压u_l.～的式(6．2．2-1)源自下式：

        式中：U_m——系统最高电压(kV)；

        σ_～——工频电压下空气间隙放电电压的变异系数，取3％；

        n——变异系数的倍数；

        k₁——统计配合系数，取1．13。

        上式考虑在线路基本风速的大风作用下，波及的线路长度约10km。这样约有20基杆塔空气间隙变小并有闪络放电的可能。经推导，当20基杆塔空气间隙之一的闪络概率与单一间隙在n＝3时一样(0．00135)时，有n为3．82，k₁＝1．13。

        第3款，本规范中计算风偏后线路导线对杆塔空气间隙的正极性操作冲击电压波50％放电电压u_1.s.s的式(6．2．2-2)中的k 3，对单回线路取1．1，参见以下的操作过电压下受风偏影响的空气间隙闪络率的计算。

        当已知的线路所在地区的风速频率直方图(图3)时，线路在操作过电压下受风偏作用下的单个空气间隙的闪络率可按下述方法计算： 

        图3 风速频率直方图 

        式中：p_(vn～v_n+1)——1次操作下风速为v_n～v_n+1的相应空气间隙距离时间隙的闪络概率。低于0．0001时不再继续计算。

        只采用式(3)计算所得结果将偏大。实际上此时闪络率计算还应引入操作时产生的过电压与风同时出现的概率。而该概率非常之小。现以线路设计采用的基本风速为30m／s、50％基本风速为15m／s的地区为例，假定风可以在任一个10min中出现，并假定15m／s风速的重现期为1a。

        对于每年有5次操作的超高压线路来说，其1次操作出现于某一10min内恰遇14．8m／s～15．0 m／s风速区间的概率仅为5／(365×1×24×6)＝1．1×10^-4。计及风速14．8m／s～15．0 m／s区间的闪络概率，p_s(50-52)＝2．7×10^-3，最终实际闪络率为3×10^-7。更大风速，因重现期长，过电压与风几乎不会同时出现。更小风速，虽然重现期短，但因间隙距离大也难于闪络。即使考虑会有一定数量的杆塔并联间隙，总闪络率也很小。

        上述操作过电压下受风偏影响的空气间隙闪络率的计算结果，完全被我国按相同原则设计超过十万公里的330kV和500kV超高压输电线路多年来从发生过操作过电压闪络故障的运行经验所支持。这意味着单回线路采用悬垂绝缘子时，作为边相影响横担长度或中相影响塔窗窗口宽度的操作过电压因素，总是比工作电压的因素要小，即操作过电压要求的间隙不会成为控制条件。

        与单回线路边相导线不同，由于线路经常处于无风状态，同塔双回线路上、中相导线在无风时对上、中横担距离最短，作为偏严的考虑，无风时对横担空气间隙的k₃可取本规范第6．2．3条对于不受风偏影响的V型绝缘子串时计算空气间隙采用的k₃(1．27)。而在基本风速折算至导线高度处风速的0．5倍风速下导线对塔身或横担空气间隙的统计配合系数应取1．1。

        第4款，750kV的系数0．8参考了国家电网公司企业标准《750kV架空送电线路设计暂行技术规定》Q／GDW102-2003。

        6．2．3  本条给出了输电线路采用V型绝缘子串的规定。

        第1款，V型绝缘子串在具有线路设计基本风速折算到导线平均高度处风速的大风作用下也会有一定的风偏角，因此也应检验持续运行电压下导线对杆塔空气间隙的要求。

        第2款，由于该种空气间隙大多时间基本是固定的，操作过电压要求的线路空气间隙的50％放电电压的计算见本规范附录C的第C．2节和以下对于系数k₃取1．27的说明。

        假定某750kV输电线路400km，沿线有最大统计操作过电压作用的长度80km(20％)，并联杆塔数为160，中相V型串空气间隙在操作过电压下的闪络率的计算过结果示于表3。单个间隙1次操作下的闪络概率为1．87×10^-5，全线在1次操作下的操作过电压闪络率为0．003次。当线路每年操作8次时，线路操作过电压闪络率为0．024次／a。由表3可见，统计配合系数应取1．27，空气间隙50％放电电压为1493kV／1410kV。相应的空气间隙可选为4．8m／4．1m。

        表3 线路空气间隙在1次操作下的操作过电压闪络率 

        第3款，雷电过电压间隙不另作要求。 

        6．1．4  本规范中表6．2．4-1补充了海拔高度为2000m和3000m时的要求。

        表6．2．4-2中330kV、500kV和750kV线路较低统计操作过电压下的空气间隙要求，参考了以前330kV、500kV和近年来750kV线路仿真尺寸的杆塔空气间隙的放电试验研究结果。作为参考，在表4中给出了电压范围Ⅱ操作过电压要求的线路杆塔塔窗中V型缘子串和导线对杆塔塔体空气间隙距离。本规范提出的超高压线路操作过电压下的空气间隙距离与美国能源部的《超高压特高压架空输电线路电气与机械设计规范》1980DOE／RA 12133-10的推荐值(表4中的美国数据)大体相当。

        表4 范围Ⅱ操作过电压要求的线路杆塔塔窗中V型缘子串和导线对塔体空气间隙距离 

        注：操作过电压括号内的值为美国数据的中值，以便比较。空气间隙括号内的值和操作过电压括号内的值对应。

        本规范提倡按超高压系统实际条件预测操作过电压，并进行差异化的超高压输电线路外绝缘设计。

        无风时同塔双回线路的上中导线对相应横担的空气间隙，对雷电过电压的闪络率有一定影响。较小比较大间隙时500kV～750kV线路雷电绕击跳闸率约增加10％。当线路处于强雷区时，宜综合考虑选择适当的雷电过电压的空气间隙距离。 

        在进行绝缘配合时，考虑杆塔尺寸误差、横担变形和拉线施工误差的不利因素，空气间隙应留有一定裕度。

        6．2．5  紧凑型架空输电线路相对地的空气间隙参考了电力行业标准《220kV～500kV紧凑型架空输电线路设计技术规定》DL／T 5217-2013。