摘要：绝缘子是线路主要元件之一，应拥有非常良好的电气性能和足够的机械强度。正确选择导线绝缘子型号对保证线路在各种情况下安全运作十分重要。通过比较几种不同绝缘子的机械性能、技术性能等，论证500kV纵江至横沥送电线路合理的绝缘配置。

  500kV纵江至横沥新建段线km，其中同塔双回段长约23km，500/220kV混压四回段长约4km，每相导线kV横东线kV纵江至横沥送电线路。该线路建成后将成为东莞东南部电网的重要送电通道。因此，正确的导线绝缘配合和绝缘子选型是确保线路安全运作的重要因素。

  超高压架空送电线路外绝缘水平主要根据架空送电线路的工频电压、操作过电压和雷电过电压。对送电线路而言，绝缘子串长的确定是塔头尺寸确定及塔头结构设计的基础，直接影响线路工程的造价和运行可靠性。[1，2]

  绝缘子串长根据污秽等级确定。经现场调查，沿线的污染源大多数来源于城镇生活和工业污染、零星砖窑、采石场等。[3]参照2010版《广东省电力系统污区分布图册》，本线路全段属c级污区。考虑到沿线城镇经济发展迅速，建设项目较多，远期沿线增加污秽源不可预计，本线路全线按d级污区进行绝缘配置。

  （1）盘形悬式瓷质绝缘子。盘形悬式瓷质绝缘子是使用最早的绝缘子，目前仍然普遍的使用。但其出现零值时在外观上不能被发觉。对于瓷质绝缘子的零值率，不同厂家的产品差异较大，据统计国产悬式瓷质绝缘子年老化率总体水平约为万分之二。

  （2）盘形悬式钢化玻璃绝缘子。其特性上有较明显的优点：一是出现绝缘零值时会自破。玻璃绝缘子如果出现缺陷失去绝缘性能就会自动炸碎，而钢帽和球头却不会破坏，仍能保持60%以上的机械强度，不易掉线，伞盘脱落后很易发现而得到及时更换。二是不易老化。试验证明玻璃绝缘子串比同类型同片数的瓷质绝缘子串击穿电压要高10%，而且头部不击穿，只是伞盘被击穿（而瓷质绝缘子则是头部击穿）。但一些玻璃绝缘子的自爆率远未达到厂家提出的万分之二的承诺值。

  （3）复合绝缘子。特点如下：体积小，重量轻，其重量仅为同等级瓷或玻璃绝缘串重量的10%～13%；机械强度高；硅橡胶伞裙有良好的憎水性和憎水迁移性，耐污电压高，抗污闪性能强，不需清扫；[4]复合绝缘子内外绝缘的选材基本相同，通常不会发生零值击穿，不用检零；价格低，仅为瓷或玻璃绝缘子的60%～80%。但复合绝缘子是由机绝缘材料制造成，必然存在老化问题，且目前尚无可靠的检验测试手段。国外复合绝缘子的最长运行经验已有20年，一致认为复合绝缘子的常规使用的寿命可达20～30年。因此，在复合绝缘子运行一段时间后（约10～15年）要加强对复合绝缘子的监测，如果出现老化，则应及时来更换。运行经验表明，复合绝缘子在连续小雨的天气特征情况下有暂时丧失憎水性、抗污闪性能降低的特点，因此在选择复合绝缘子爬距时还要充分考虑到各种各样的气候条件的影响。

  （4）长棒形瓷绝缘子。长棒形瓷绝缘子近20年来在德国、美国和日本等西方国家得到了慢慢的变多的使用，国内目前也已开始生产。[5，6]由于长棒形瓷绝缘子串不存在数十个钢脚、钢帽连接点，其绝缘体比悬式绝缘子串更易遭到工频大电弧灼伤开裂或局部脱落，因此需在单元件上、下处安装招弧角，使电弧飘离而保护绝缘体。而安装招弧角使长棒形瓷绝缘子串的绝缘长度比同样串长的悬式绝缘子串短，造成耐雷电冲击性能变差。另外，长棒形瓷绝缘子串的价格较盘形悬式绝缘子串高，对于500kV线）各型绝缘子串在广东省的运行经验。上述各型绝缘子中，除长棒形瓷绝缘子外，盘形悬式瓷质绝缘子、盘形悬式钢化玻璃绝缘子和复合绝缘子在广东省皆有大量采用。据广东省电力试验研究所统计，广东省自1995年～2003年发生绝缘子永久故障（掉串或失去绝缘性能）83次，详见表1。

  绝缘子永久故障87%是瓷绝缘子掉串或失去绝缘性能引起，玻璃绝缘子掉串和失去绝缘性能占全部永久故障的3.6%，复合绝缘子掉串和失去绝缘性能占全部永久故障的9.64%。从安全性来说，玻璃绝缘子掉串的概率最低，瓷绝缘子串最高。

  在瓷绝缘子串的72次永久故障中，其中掉串70次，失去绝缘性能（整串击碎）2次；而70次掉串故障中，雷击和污闪引起掉串62次（占88.6%），其他原因如钢脚锈蚀、水泥与铁帽脚沾接不良等机械连接问题引起掉串8次。未加装引弧装置的瓷绝缘子掉串概率主要决定于老化率。据据统计分析，若采用盘形悬式瓷质绝缘子，应选择年老化率小于十万分一的高品质的产品。[7]

  （6）绝缘子材质选择结论。瓷质、玻璃、复合绝缘子和长棒形瓷绝缘子各有其优缺点。钢化玻璃绝缘子有优良的介电性能、良好的抗拉强度，不易老化、零值自破、自洁能力强和没有掉线纪录的优点，且近年来钢化玻璃绝缘子随着产品质量的改进，其自破率有所降低，性能日趋稳定，在广东省的110～500kV线路上已使用不少，也积累了一定的运行经验。因此，本线路耐张串推荐使用钢化玻璃绝缘子。至于长棒形瓷绝缘子，由于其价格较贵、耐雷电冲击性能稍差，现阶段暂不考虑采用。

  导线绝缘子片数应按工频电压、操作过电压及雷电过电压三种情况的安全要求来确定。

  （1）按工频电压选择绝缘子串片数。首先是根据输电线路所经地区的污秽情况、盐密和灰密的测量值以及已有输电线路的运行经验确定污秽等级，再依据国家标准GB/T 16434-1996《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》决定该污区所对应的爬电比距，根据爬电距离计算所需绝缘子的片数。此种方法简单易行，可操作性强，在工程设计中被广泛采用。本线路仍采用此种办法来进行输电线路绝缘子串片数选择。送电线路绝缘的防污设计应依照经审定的污区分布图所划定的污秽等级选择正真适合的绝缘子型式和片数。由工频电压泄漏距离要求的每联绝缘子片数采用下式计算：

  式中：m为每联绝缘子所需片数；Um为电网额定运行线kV；λ为不同污秽条件下所需爬电比距（cm/kV）；L为单片绝缘子的几何爬电距离（cm）；K为绝缘子爬电距离的有效系数。

  根据GB/T 16434-1996《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》和广东电网公司《悬式绝缘子选型及爬电比距配置导则》要求，在额定工作电压时对于玻璃绝缘子b、c、d级污区的爬电比距分别按不小于2.0cm/kV 、2.25～2.50cm/kV、2.85～3.20cm/kV进行配置；复合绝缘子的爬电比距按如下原则配置：b、c级污区爬电比距不小于2.2cm/kV；d、e级污区爬电比距不小于2.75cm/kV。悬垂串采用玻璃或瓷质绝缘子时，需考虑爬电距离有效系数K：普通型、双伞型、三伞型绝缘子K取1.0；钟罩型、深棱型绝缘子在a、b、c级污区K取0.9～0.95，在d、e级污区K取0.8～0.85。采用复合绝缘子的悬垂串、玻璃或瓷质绝缘子的耐张串不考虑爬电距离有效系数。

  （2）按操作过电压要求选定绝缘子片数。参照《110kV～750kV架空输电线）的有关法律法规，在海拔高度1000m以下地区，500kV送电线路操作过电压和雷电过电压要求的悬垂绝缘子串绝缘子片数不应小于25片（单片高度为155mm），耐张绝缘子串绝缘子片数应比悬垂绝缘子串绝缘子片数增加2片。当过电压倍数为2.0、最高运行电压为1.1Ue（即550kV）、操作电压统计配合系数1.25时，要求线路绝缘子串正极性操作冲击电压波50%放电电压为1125kV。根据试验数据，当选用24片XP-160瓷绝缘子时其冲击放电电压可达1457kV。实际上按操作过电压要求选定绝缘子片数不起控制作用。

  （3）按雷电过电压要求选择绝缘子片数。参照《110kV～750kV架空输电线）的有关法律法规，在海拔高度1000m以下地区，500kV送电线路操作过电压和雷电过电压要求的悬垂绝缘子串绝缘子片数不应小于25片（单片高度为155mm），耐张绝缘子串绝缘子片数应比悬垂绝缘子串绝缘子片数增加2片。按照《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T620-1997）规定，500kV线路在一般土壤电阻率地区，其耐雷水平不宜低于125～175kA。本工程为同塔双回线路，存在两个回路同时遭受雷击闪络的可能性，而双回路同时跳闸将对电力系统产生较大的冲击，严重影响系统的可靠性。根据国内外的经验及参照国家电网公司联同中国电力工程顾问集团公司和17家电力设计院编制的《110～500kV输电线路典型设计》，对本工程的同塔双回线路采用平衡高绝缘设计，以降低双回线路同时遭受雷击闪络跳闸的可能性，提高线路运行的可靠性。

  综合考虑技术经济因素，本工程新建线路采用以上的绝缘配置方式能满足工程实际的需要。

  [2]应伟国.架空送电线路状态检修实用技术[M].北京：中国电力出版社，2004.

  [3]孙学峰，王爱华，赵延华，等.基于污秽监测系统的绝缘子故障分析与预防[J].高电压技术，2006，（5）.

  [4]赵锋，张福增，杨皓麟，等.复合绝缘子憎水性及直流污闪特性的影响因素[J].中国电机工程学报，2009，（1）.

  [7]陆国庆.对广东省合成绝缘子雷击闪络问题的分析和意见[J].电网技术，1999，（2）.