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超特高压输电线路杆塔空气间隙计算模型和方法研究

空气间隙距离选择是确定输电线路设计和安全可靠运行的关键技术问题之

一。由于其影响因素众多,在采用新的电压等级、新的塔型或在更高海拔地区建

设新的工程时,目前常规做法是开展真型杆塔的间隙放电特性试验,根据试验数

据确定合理的间隙距离;对于常规电压等级的输电线路,则是根据相关标准规定

的绝缘配合方法,留出足够的绝缘裕度来进行设计。

上述解决方案会导致两个方面的问题:一方面由于开展真型试验耗费大量时

间和经济费用,另一方面在常规塔形由于均压环尺寸、塔身宽度等影响因素改变

时,还需要开展真型试验,目前没有理论的计算方法。我国幅员辽阔,输电线路所

经地区的环境和气候条件差异巨大,如何根据局部的气象条件对在运线路空气间

隙的状态进行可靠评估,目前没有合适的方法。

针对不同电压等级的输电线路,本文重点开展了±800kV真型杆塔的空气间

隙放电试验,得到杆塔间隙的操作冲击放电特性和雷电冲击放电特性曲线,并与

±400kV、500kV和±660kV等不同电压等级的放电曲线进行了对比分析,分析均

压环尺寸、降雨、海拔和塔身宽度对杆塔间隙放电特性的影响。给出了降雨对工

频放电电压影响的校正公式。

直流放电电压在降雨的影响下降低7%～10%。塔身宽度的增加会使操作冲击

放电压降低,本文按照V型串塔身每增加1m,其操作冲击放电电压降低1.5%考虑。

均压环管径的增大使其操作冲击放电电压升高。利用灰色关联度分析各影响

因素(均压环外径、管径和塔身宽度)与杆塔间隙放电特性的关联程度。

结果表明,均压环尺寸关联度最大,即改变均压环尺寸可以有效的改善杆塔

间隙放电特性。采用最小二乘法进行非线性拟合,得到了考虑各因素的空气间隙

系数计算方法,建立了基于g参数法的杆塔间隙距离迭代数学模型,为杆塔间隙

距离的确定提供了理论计算方法。

通过计算风偏后导线距杆塔的间隙距离,与在此气象下允许的最小间隙距离,

利用闪络概率正态分布计算闪络概率,建立了风雨条件下闪络概率预警模型,为

闪络评估提供了一种方案,基于matlab平台开发了超特高压杆塔间隙计算和闪

络概率评估的软件,便于工程使用。