架空输电线路运行规程_[精品课程]绝缘子及其设计架空输电线路设计

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1常用绝缘子

架空输电线路常用的绝缘子有针式绝缘子、悬式绝缘子、横担绝缘子、棒形绝缘子和复合绝缘子等，如下图所示。绝缘子的型号由代表产品型式、结构特征、安装连接形式与附加特征的汉语拼音字母和代表设计顺序与特性数字的阿拉伯数码组成。▲图常用的绝缘子图中：(a)针式绝缘子；(b)悬式绝缘子(标准型)；(c)悬式绝缘子(多伞型)；(d)悬式绝缘子(深棱型)；(e)悬式绝缘子(钟罩型)；(f)悬式绝缘子(球面型)；(g)悬式绝缘子(草帽型)；(h)瓷横担绝缘子；(i) 棒形悬式瓷绝缘子；(j)复合绝缘子

1.1 针式绝缘子

针式绝缘子制造简单、价格便宜，但耐雷水平不高，易闪络。架空线用金属线绑扎在针式绝缘子顶部的槽中。这种绝缘子多用于电压不高(35kV以下)和架空线张力不大的线路。

▲图针式绝缘子

1.2 悬式绝缘子

悬式绝缘子形状多为圆盘，又称盘形绝缘子。以往均为陶瓷制成，所以又叫瓷瓶。近年我国已广泛使用钢化玻璃制造。盘型玻璃绝缘子尺寸小，机械强度高，电气性能好，寿命长不老化，并且有故障时自爆破碎，易于巡线人员查出，维护方便。

盘形悬式绝缘子有普通型、耐污型和地线用XDP型三种，按连接方式又有球窝与槽形之分，其技术性能见表1−6。悬式绝缘子型号中，X表示悬式瓷绝缘子，LX表示悬式玻璃绝缘子，P表示机电破坏负荷，C表示槽形连接，D表示地线用，W表示防污型，H表示钟罩防污型，Z表示直流型。破折号后面的数字为机电破坏负荷数，现行标准《绝缘子产品型号编制方法(JB/T 8683−1999)》中以kN为单位，旧型号中以t为单位。

▲图盘形悬式绝缘子

小编补充：

7月1日即将实施的交流盘形悬式绝缘子(瓷、玻璃)国家标准采用《标称电压高于1000 V的架空线路绝缘子 交流系统用瓷或玻璃绝缘子元件 盘形悬式绝缘子元件的特性》(GB/T 7253-)的命名方式及意义如下：

示例：U70BH

U -- 表示交流系统用盘型悬式瓷绝缘子；70 --表示规定的机电(或机械)破坏强度等级70kN；B --联接方式是球头球窝连接；H --深下棱(钟罩)形伞。故U70BH表示交流系统用盘形悬式瓷绝缘子其规定机电(或机械)破坏强度等级 70 kN, 球头球窝联接方式，深下棱(钟罩)形伞。

示例：UG100BT

UG -- 表示交流系统用盘型悬式玻璃绝缘子；100 --表示规定的机电(或机械)破坏强度等级100kN；B --联接方式是球头球窝连接；T --三伞形伞。故UG7100BT表示交流系统用盘形悬式瓷绝缘子其规定机电(或机械)破坏强度等级 100 kN, 球头球窝联接方式，三伞形伞。

1.3 瓷横担绝缘子

瓷横担起绝缘子和杆塔横担两种作用，技术性能列于表1−7。瓷横担具有较高的绝缘水平，因省去了杆塔的金属横担和充分利用了杆塔高度，可节省大量的钢材，且安装方便，可节约线路本体投资20～30%。我国10～35kV线路已广泛使用瓷横担。瓷横担的缺点是承受弯矩和拉力的强度低，易发生脆断，引起断线倒杆事故。

▲图瓷横担起绝缘子

1.4棒形瓷绝缘子

棒形瓷绝缘子是一个瓷质整体，其作用相当于若干悬式绝缘子组成的悬垂绝缘子串。但它重量较轻，长度短，可节省钢材，还可以降低杆塔高度。棒式瓷绝缘子的缺点是制造工艺复杂，成本较高，且运行中易因振动而断裂。

▲图棒形瓷绝缘子

1.5 复合绝缘子

复合绝缘子是棒形悬式复合绝缘子的简称。它由伞套、芯棒组成，并带有金属附件。伞套由硅橡胶为基体的高分子聚合物制成，具有良好的憎水性，抗污能力强，用来提供必要的爬电距离，并保护芯棒不受气候影响。芯棒通常由玻璃纤维浸渍树脂后制成，具有很高的抗拉强度和良好的减振性、抗蠕变性以及抗疲劳断裂性。根据需要复合绝缘子的一端或者两端可以制装均压环。复合绝缘子适用于海拔1000m以下地区，尤其用于污秽地区，能有效地防止污闪的发生。

▲图复合绝缘子

2绝缘子串

架空导线处于绝缘的空气介质中，由于电压等级较高，为保证导线对地有必要的绝缘间隙，需将数只悬式绝缘子串接起来，与金具配合组成架空线悬挂体系即绝缘子串。根据受力特点，在直线型杆塔上组成悬垂串，耐张杆塔上组成耐张串。输电线路的绝缘配合，应使线路能在工频电压、操作过电压、雷电过电压等各种条件下安全可靠地运行。

▲图绝缘串

2.1 悬垂串

悬垂串在线路正常运行情况下，仅承受垂直线路方向的荷载，如架空线自重、冰重、风载等；在断线情况下，还要承受断线拉力。为减少悬垂串的风偏角，可采用“V”形或“人”形及人字形等的悬垂串。▲图 悬垂串的几种组装方式。每联悬垂绝缘子的片数，应依据线路电压等级按绝缘配合条件确定。根据运行经验，一般地区单位工作电压所要求的爬电距离(爬电比距)a≥1.6cm/kV。因此，每联悬垂绝缘子的片数为

式中：n——海拔1000m时每联绝缘子所需片数；

λ——爬电比距(cm／kV)；

U——系统标称电压(kV)；

Lol——单片悬式绝缘子的几何爬电距离(cm)；

Ke——绝缘子爬电距离的有效系数，主要由各种绝缘子几何爬电距离在试验和运行中污秽耐压的有效性来确定；并以XP-70、XP-160型绝缘子为基础，其Ke值取为1。

表高压架空线路污秽分级标准

海拔1000m以下的地区，不同电压等级的操作过电压和雷电过电压要求的悬垂串绝缘子的片数，不应少于下表的数值。表操作过电压及雷电过电压要求的悬垂绝缘子串的最少片数海拔高度1000m～3500m的地区，悬垂串的绝缘子数量按下式计算。式中：

nH——高海拔地区每联绝缘子所需片数；

H——海拔高度(m)；

m1——特征指数，它反映气压对于污闪电压的影响程度，由试验确定。

110～500kV输电线路，全高超过40m有地线的杆塔，高度每增加10m，应比表6.2.2增 加1片相当于高度为146mm的绝缘子，全高超过100m的杆塔，绝缘子片数应根据运行经验结合计算确定。750kV及以上电压等级线路杆塔全高超过40m，可根据实际情况进行验算，确定是否需要增加绝缘子片数和间隙；

线路通过空气污秽地区时，宜采用防污绝缘子，也可增加普通绝缘子的个数。

2.2 耐张串

耐张串除承受垂直线路方向的荷载外，还主要承受正常和断线情况下顺线路方向的不平衡张力。在大跨越档距架空线张力很大时，可采用双联或多联耐张串，组合形式见下图。两边耐张串通过跳线(引流线)连接，参见下图。考虑到耐张串在正常运行中承受较大的架空线张力，绝缘子容易劣化，所以每联耐张绝缘子的片数应比每联悬垂绝缘子多，110～330kV多一片，500kV多二片。但悬垂绝缘子的数量已超过表1−9的规定值时，耐张绝缘子的数量可不再增加。由于耐张绝缘子串的自洁性能较好，在同一污秽区，其爬电比距可根据运行经验比悬垂绝缘子串适当减少。

2.3 绝缘子串的安全系数和联数

组成绝缘子串元件的机械强度应满足规程要求。绝缘子机械强度的安全系数，不应小于下表所列数值。双联及以上的多联绝缘子串应验算断一联后的机械强度。瓷质盘形绝缘子尚应满足正常运行情况、常年荷载状态下安全系数不小于4.5。常年荷载是指年平均气温下绝缘子所受的荷载。

表 绝缘子和金具机械强度的最低安全系数

绝缘子机械强度的安全系数KI应按下式计算：

式中：TR——绝缘子的额定机械破坏负荷(kN)；

T——分别取绝缘子承受的最大使用荷载、断线荷载、断联荷载、验算荷载或常年荷载(kN)。

注：常年荷载是指年乎均气温条件下绝缘子所承受的荷载。验算荷载是验算条件下绝缘子所承受的荷载。断线的气象条件是无风、有冰、—5℃，断联的气象条件是无风、无冰、—5℃。

不足时，除可换用大吨位绝缘子外，通常采取双联和多联解决。所需绝缘子的联数可根据其所受最大荷载确定，即

绝缘子串的联数，除考虑机械强度外，还与输电线路的地形条件、工作可靠性要求以及投资和运行费用有关。

单联绝缘子串的绝缘子和金具的耗量少，串的长度略短，运行中更换缺陷绝缘子的费用较低，但当串中某一绝缘子损坏时，悬挂于其上的导线就要落地，线路退出运行，倘若线路是重要用户的唯一电源，将造成重大损失。双联绝缘子串的绝缘子片数是单串的2倍，当某一绝缘子损坏时，因未损坏的第二联仍悬挂着，因而能维持一段时间，但投资和运行维护费用较高。

采用V型绝缘子串时，其中一联破坏会使导线与杆塔接近到无法接受的程度，所以要把V型串当作单联看待。

在重要跨越处，如铁路、高等级公路和高速公路、通航河流以及人口密集地区，悬垂串宜采用独立挂点的双联悬垂绝缘子串结构。超高压线路的耐张绝缘子串，通常采用与子导线根数相同的联数，这样每根子导线都可通过各自的绝缘子串固定在杆塔上，运行可靠性提高，这在330～500kV线路上是合理的。但当超过电压1000kV时，子导线根数很多，上述做法必将引起杆塔加重、投资和运行维护费用增大，因此应当减少耐张绝缘子串的联数，并采用专用联接金具元件。

采用双联及以上的绝缘子串，其机械强度要保证断一联时线路不停电，其结构要使安装时所用的劳动量和使用施工机械最少。

双联悬垂绝缘子串可纵向布置(两联绝缘子的轴线连成的平面顺着线路方向)或横向布置(两联绝缘子的轴线连成的平面垂直线路方向)，但多采用纵向布置。这是因为，纵向布置时，绝缘子串与杆塔的连接简单，巡检方便，两串受力比较均匀，风偏时两串间距离不变。断联时，导线的垂直位移小，支承联受到的冲击力小。横向布置时，横担较长，巡查时不易观察，两串受力难以均衡，风偏时两串间距减小，有发生绝缘子串碰撞的危险。断联时，导线的垂直位移大，要承受转动附加冲力。

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课程章节

(点击以下目录自动进入相应章节学习)第一章 绪论1.1 输电线路及其分类1.2 输电线路的组成部分第二章 架空输电线路的基本知识2.1 架空线的材料、种类和用途2.2 导线截面的选择2.3 地线架设的相关规定(持续更新中......)

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唐波

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