DQZHAN技術(shù)訊：秘笈：從絕緣子規(guī)范談絕緣子選擇
1 關(guān)于不同放電波形下的絕緣配合
絕緣子的放電特性在工頻電壓、操作過電壓、雷電過電壓下是不一樣的。工頻電壓下的絕緣配合，一般只要求爬距滿足要求。畢竟，工頻電壓是長(zhǎng)時(shí)間施加在絕緣子上的。操作過電壓與雷電過電壓的放電特性，主要受絕緣子串長(zhǎng)影響，其中，操作過電壓為內(nèi)部過電壓，故不考慮塔高的影響，而雷電過電壓為外部過電壓，必須考慮塔高。另外，操作過電壓的過電壓波形更逼近于工頻電壓的波形，所以，零值絕緣子會(huì)影響其放電特性，故在進(jìn)行操作過電壓下的耐張絕緣子計(jì)算時(shí)，必須考慮比懸垂串多加一定數(shù)量的零值絕緣子;而雷電過電壓因放電時(shí)間極短而主要考慮有效串長(zhǎng)，零值絕緣子不會(huì)降低絕緣子串的有效串長(zhǎng)，所以在進(jìn)行雷電過電壓的絕緣配合時(shí)不必考慮添加零值絕緣子。不管是工頻電壓還是操作過電壓與雷電過電壓，海拔升高后，因受空氣密度的影響，絕緣子表面的去游離特性會(huì)變差，因而，都必須進(jìn)行海拔的修正。
再具體一點(diǎn)：
1、工頻電壓，只需要滿足爬距即可，且爬距法可用于懸垂和耐張!此法不需要塔高修正，也無(wú)需零值修正(爬距為經(jīng)驗(yàn)值，已經(jīng)考慮了零值絕緣子的影響)。
2、操作過電壓，滿足表7.0.2的*低要求，這個(gè)表其實(shí)就是供校驗(yàn)用的，因?yàn)楦緵]給你操作過電壓的倍數(shù)，以及操作過電壓下絕緣子放電特性(圖)，你無(wú)法去查表獲得絕緣子長(zhǎng)度進(jìn)而求得片數(shù)。若耐張，則需加零值片。不管何種高度的絕緣子串，零值失效后的絕緣子串等效長(zhǎng)度都必須滿足此表要求的串長(zhǎng)，此為無(wú)零值時(shí)的*低要求串長(zhǎng)(所以耐張串的零值片數(shù)應(yīng)該在各種修正完成后再加，修正的時(shí)候你就當(dāng)它是零!)。平原條件下，塔高不影響絕緣子在操作過電壓下的放電特性以及過電壓的值，故對(duì)操作過電壓無(wú)需進(jìn)行塔高修正。
3、雷電過電壓，塔高40米以下時(shí)，絕緣子串長(zhǎng)度必須滿足表7.0.2的*低要求;塔高超過40米，須塔高修正，修正后的絕緣子串長(zhǎng)度為雷電過電壓要求之長(zhǎng)度，通過此長(zhǎng)度可換算即將使用的絕緣子片數(shù)(用長(zhǎng)度除以即將使用的絕緣子之高度)。
2 關(guān)于取整
當(dāng)對(duì)絕緣子串進(jìn)行不同高度的絕緣子高度換算來(lái)求取串長(zhǎng)、然后求得片數(shù)以及海拔修正求得片數(shù)時(shí)，每次修正都會(huì)產(chǎn)生小數(shù)位，這涉及到向上取整的問題：當(dāng)進(jìn)行兩次或兩次以上修正的時(shí)候，是分步取整，還是*后一次取整?分步取整，也就是**次修正后馬上向上取整，用這個(gè)整數(shù)再次參加下一個(gè)修正，將得到的數(shù)據(jù)再向上取整。這樣得到的結(jié)果肯定是偏**的，但是不夠精準(zhǔn)，**裕度被放大。如果**次修正后，先不取整，帶小數(shù)位參加下一次的修正，直至修正結(jié)束，*后一次性向上取整，這樣的結(jié)果更精準(zhǔn)，**裕度剛好符合要求。
3 關(guān)于零值絕緣子(主要指耐張串)的添加次序
零值絕緣子理論上應(yīng)該在所有的修正完成后添加，因?yàn)椴还苓M(jìn)行哪類的修正，零值就相當(dāng)于無(wú)效絕緣子，當(dāng)然是*后加。用一個(gè)無(wú)效的長(zhǎng)度去修正，顯得沒有任何意義。待用絕緣子與標(biāo)準(zhǔn)絕緣子的高度不一致的時(shí)候，添加次序尤為重要!當(dāng)零值絕緣子真正失效的時(shí)候，有可能引起串長(zhǎng)的不足。
正 文
**部分 線路絕緣子
**步：爬電比距法
據(jù)GB 50545-7.0.5，按照污穢等級(jí)(一般海拔不超過1000米，81頁(yè)，表2-6-5)的爬電比距計(jì)算出絕緣子片數(shù)(此時(shí)結(jié)果一般不會(huì)是整數(shù))，然后向大取整即可得N1。(注意：此時(shí)題中所給的即將使用的絕緣子高度將為校驗(yàn)操作過電壓、雷電過電壓所需絕緣子串長(zhǎng)度引用。另此法為經(jīng)驗(yàn)公式，已考慮零值絕緣子，故求得數(shù)值可以適用于懸垂與耐張，也即無(wú)需進(jìn)行零值修正)。
**步：操作過電壓校驗(yàn)
若為懸垂串，根據(jù)**步得到的N1(注意，已經(jīng)取整)求得絕緣子串長(zhǎng)度L1，此數(shù)據(jù)待用(莫急，呵呵)。根據(jù)表7.0.2所要求的操作過電壓*小片數(shù)(勿加零值絕緣子的數(shù)量)及對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)絕緣子高度(兩個(gè)數(shù)據(jù)都在表中)求得絕緣子串長(zhǎng)度L2，若L1大于L2，則N1符合操作過電壓要求!留用!!!本步驟結(jié)束!!!若L1小于L2，N1棄用!根據(jù)L2長(zhǎng)度除以即將采用絕緣子的高度后向上取整得到片數(shù)N2(只有清潔區(qū)才會(huì)出現(xiàn)，因?yàn)榕离姺ㄐ枰钠瑪?shù)實(shí)在太小，而操作過電壓要求的串長(zhǎng)度為強(qiáng)規(guī)所要求必須滿足)，留用N2。
若為耐張串，根據(jù)表7.0.2所要求的操作過電壓*小片數(shù)(勿加零值絕緣子的數(shù)量)及對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)絕緣子高度(兩個(gè)數(shù)據(jù)都在表中)求得絕緣子串長(zhǎng)度L2，并進(jìn)行絕緣子高度換算，取整，零值修正(根據(jù)7.0.2條要求)得到N2。若N1大于N2，則N1符合操作過電壓校驗(yàn)要求!留用!!本步驟結(jié)束!!否則，N1棄用!留用N2!!
第三步：雷電過電壓校驗(yàn)
根據(jù)雷電過電壓*小片數(shù)及相應(yīng)的絕緣子標(biāo)準(zhǔn)高度(勿加零值絕緣子的數(shù)量)以及塔高修正(因?yàn)樗咝拚黾拥氖?46高度的絕緣子，所以需進(jìn)行絕緣子高度變換)求得絕緣子串長(zhǎng)度L3，L3同L1與L2中的大者進(jìn)行比較，若L3不是*大，則本步驟結(jié)束!!若L3*大，則N2與N1全部棄用，根據(jù)L3長(zhǎng)度除以當(dāng)前所用絕緣子的高度得到片數(shù)N3。
第四步：如果是復(fù)合絕緣子依據(jù)50545-7.0.7進(jìn)行選取修正。在重污區(qū)，除了使用75%的爬距外，尚需滿足2.8cm/kv的*低要求。使用線路額定電壓來(lái)校驗(yàn)距離。
第五步：將前面留用的N1或懸垂串N2或N3依據(jù)50545-7.0.8進(jìn)行海拔修正(此時(shí)N1、N2、N3可帶小數(shù)點(diǎn)后兩到三位)，向上取整后得到*終的N值。耐張串的海拔修正，應(yīng)該先用不含零值的N2進(jìn)行修正，*后添加零值片數(shù)。
**部分 發(fā)電廠變電站絕緣子(依DL/T5222、DL/T620整理)
原則：
1、在空氣清潔無(wú)明顯污穢的地區(qū)，懸垂絕緣子串的片數(shù)可比耐張串的同型絕緣子少一片。污穢地區(qū)，懸垂串與耐張串的片數(shù)相等。
2、在海拔高度1000—4000m地區(qū)，當(dāng)需要增加絕緣子數(shù)量來(lái)加強(qiáng)絕緣時(shí)，耐張絕緣子串的片數(shù)按下式修正：
NH=N[1+0.1(H-1)]
其中：
NH：修正后的片數(shù)
N：海拔1000m及以下地區(qū)的絕緣子片數(shù)
H：海拔高度，km。
3、在海拔高度1000m及以下的I級(jí)污穢區(qū)，當(dāng)采用X-4.5或XP-6型絕緣子時(shí)，耐張串的片數(shù)一般不小于表2數(shù)值。
4、懸式絕緣子型式及片數(shù)，可按下列條件選擇：
a)、按系統(tǒng)*高電壓和爬電比距選擇
絕緣子的爬距不得小于表3所列數(shù)值。在空氣污穢地區(qū)宜采用防污型絕緣子，并于其他電器采用相同的防污措施。
b)、按內(nèi)過電壓選擇
220kv及以下電壓，按內(nèi)過電壓倍數(shù)和絕緣子串的工頻濕閃電壓選擇;
330kv及以上電壓，按避雷器的操作過電壓保護(hù)水平和絕緣子串的正極性操作沖擊50%放電電壓選擇。
c)、按大氣過電壓選擇
由避雷器沖擊保護(hù)水平確定，且不低于隔離開關(guān)和支柱絕緣子的相應(yīng)值。
5、選擇懸式絕緣子應(yīng)考慮絕緣子的老化，每串絕緣子要預(yù)留的零值絕緣子片數(shù)為：
35～220kv，耐張串2片，懸垂串1片;
330kv及以上，耐張串2～3片，懸垂串1～2片。
表2：X-4.5或XP-6型絕緣子耐張串片數(shù)
電壓kv
35
63
110
220
330
500
750
絕緣子片數(shù)
4
6
8
13
20
30
注：330、500kv可用XP-10型絕緣子。
具體操作步驟：
**步：確定所選是耐張還是懸垂(很少用);
**步：依據(jù)污穢等級(jí)和爬電比距、線路電壓計(jì)算絕緣子片數(shù);
第三步：進(jìn)行海拔修正，得絕緣子片數(shù)n。考慮耐張或懸垂的零值絕緣子*終確定片數(shù)n，并計(jì)算串長(zhǎng)L1;
第四步：按照操作、雷電過電壓選擇絕緣件子片數(shù)，計(jì)算串長(zhǎng)L2;
第五步：比較L1、L2，取大者;根據(jù)題干給出絕緣子高度計(jì)算出絕緣子片數(shù)n。
變電所一般不考慮第四步、第五步。
爭(zhēng)議與補(bǔ)充
(2014年9月15日考后個(gè)人觀點(diǎn))
1、 線路是否需要加零值
有同學(xué)認(rèn)為在《DL/T 5222》中有明確的零值添加數(shù)值，而《GB 50545》始終沒有提及零值，并且咨詢了一些設(shè)計(jì)院，設(shè)計(jì)人員也說(shuō)沒有零值補(bǔ)償。因而得出結(jié)論：線路無(wú)零值!這一點(diǎn)，我(絕不敢茍同!《GB 50545》的7.0.2條作為強(qiáng)規(guī)，強(qiáng)調(diào)耐張絕緣子串的片數(shù)要在表7.0.2的基礎(chǔ)上增加。為什么要加?為什么強(qiáng)調(diào)是耐張串要加?道理已經(jīng)很明顯了。《線路手冊(cè)》也在多處提及零值的補(bǔ)償，本手冊(cè)出版時(shí)間為2000年左右，相距《GB 50545》的出版并不遙遠(yuǎn)，《GB 50545》不可能對(duì)此做出顛覆性的改變!變電站的耐張串與線路的耐張串有本質(zhì)區(qū)別嗎?沒有!
2、 絕緣子片數(shù)的海拔修正公式
在2014年5月本秘笈出版后，一直未有較大改動(dòng)。后來(lái)螞蚱同學(xué)提出，絕緣子的海拔修正，若僅用《GB 50545》的7.0.8公式來(lái)進(jìn)行，是不夠妥當(dāng)?shù)摹＝?jīng)群內(nèi)高手飛天等人確認(rèn)，公式7.0.8確實(shí)僅適用于工頻條件側(cè)污閃電壓修正。若進(jìn)行雷電、操作過電壓的修正，采用公式7.0.12才是比較穩(wěn)妥的。但在2013真題中，題目卻暗示用7.0.8進(jìn)行絕緣子片數(shù)的海拔修正，這就看出題人的想法了。考試時(shí)需靈活對(duì)待，若給你m1值，你就乖乖地用公式7.0.8修正，否則你還是用7.0.12。
3、《GB 50545》第7.0.7條對(duì)復(fù)合絕緣子的選取說(shuō)明，在重污區(qū)使用的爬距為普通絕緣子的0.75，另外尚需滿足2.8cm/kv的*低要求(相當(dāng)于表7.0.2中的強(qiáng)規(guī)要求)，但注意此時(shí)使用線路額定電壓乘以2.8cm/kv。另：《GB 50545》第7.0.6條中需將7.0.3改成7.0.5，其余無(wú)需改變。
4、 對(duì)附錄A典型氣象區(qū)各種參數(shù)的理解與應(yīng)用
附錄A列出了各種工況下的風(fēng)速、氣溫取值。須注意的是：在雷電過電壓下、覆冰等條件下，表中所列數(shù)值皆指導(dǎo)線平均高度處的風(fēng)速，不必進(jìn)行高度換算。此風(fēng)速為經(jīng)過氣象統(tǒng)計(jì)得出，風(fēng)速太高，無(wú)法形成覆冰;雷電一般也不在*大風(fēng)時(shí)候發(fā)生。唯有操作過電壓選取的風(fēng)速需進(jìn)行高度轉(zhuǎn)換并取50%(不低于15米每秒)。
尾聲
以下內(nèi)容為寫線路絕緣子總結(jié)之前的抄錄內(nèi)容，僅供參考。
好像只有雷電過電壓才考慮塔高修正(線路手冊(cè)的103頁(yè)左下、128頁(yè)右上、135頁(yè)右中三處提到塔高修正，全部跟雷電有關(guān)，工頻電壓及操作過電壓下均未提及)!
只有操作過電壓才考慮零值絕緣子(工頻已在經(jīng)驗(yàn)中包括)。
原則
絕緣子及空氣間隙的絕緣計(jì)算：
工頻電壓下：
1、 機(jī)電荷載能力，考慮**系數(shù)、斷聯(lián)等情況(線路手冊(cè)72頁(yè));計(jì)算為主
2、 非污穢條件下，按照工頻濕閃特性選取(線路手冊(cè)72，73頁(yè));查圖表
3、 污穢條件下，爬電比距法(81頁(yè))，按絕緣子串的污閃電壓選取(線路手冊(cè)81頁(yè)左下，82頁(yè)左中);
4、 塔頭工頻空氣間隙的選取(82左下，此式也間接說(shuō)明620的25式兩側(cè)要么同時(shí)取峰值要么同時(shí)取有效值!)另：國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)指出(考試是否修正?)：塔頭空氣間隙的工頻擊穿電壓也與塔寬及導(dǎo)線結(jié)構(gòu)有關(guān)，塔寬修正及相導(dǎo)線結(jié)構(gòu)修正(線路手冊(cè)80頁(yè));
5、 注意500kv以上，p79右下及82頁(yè)右中提及，不宜再用線性公式計(jì)算。
操作過電壓下：
從620規(guī)定。
線路手冊(cè)96頁(yè)。
按操作過電壓條件選取絕緣子數(shù)量，需再加零值絕緣子(96頁(yè)右下)，*低要求為50545的7.0.2條要求。
雷電過電壓
降雨對(duì)空氣間隙的雷電沖擊擊穿電壓實(shí)際上沒有影響!(100頁(yè))
絕緣子串的雷電沖擊閃絡(luò)電壓和其型式關(guān)系不大，主要取決于串長(zhǎng)!分散性也小。塔高修正主要是大氣修正(線路103頁(yè)左下)。
塔頭空氣間隙的雷電沖擊擊穿電壓應(yīng)與絕緣子相匹配。配合比取值0.85(500kv及以下，DL620提及)，750kv取0.8。
另：
1、線路手冊(cè)103頁(yè)的2-6-44公式必須搞懂，計(jì)算絕緣子串搖擺角，純粹力學(xué)問題，經(jīng)常考。
2、線路手冊(cè)的1023頁(yè)公式也相當(dāng)重要，注意領(lǐng)悟。
