以蘭州東一官亭國(guó)內(nèi)第 1 條 750kV 輸電線路示范工程設(shè)計(jì)條件為依據(jù)，對(duì)用于直線塔的各種懸垂絕緣子串的型式進(jìn)行了探討，提出了單串、雙串、調(diào)平串及 V 型串幾種型式。通過(guò)試制、組裝、機(jī)械性能試驗(yàn)和對(duì)典型單串、 v 型串電暈、無(wú)線電干擾及絕緣子電壓分布試驗(yàn)，證明幾種串型均能滿足工程需要。
[ 關(guān)鍵詞 ] 懸垂絕緣子串 電暈 無(wú)線電干擾 絕緣子電壓分布
隨著 " 西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng) " 戰(zhàn)略規(guī)劃的實(shí)施，西北地區(qū) 330 kV 輸電系統(tǒng)的升級(jí)勢(shì)在必行。經(jīng)過(guò)有關(guān)單位的研究論證，國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)，代表著西北地區(qū)未來(lái)輸電主網(wǎng)絡(luò)的蘭州東一官亭國(guó)內(nèi)第 1 條 750kV 輸電線路示范工程，己于 2003 年 9 月開工建設(shè)。因此研究探索滿足 750 kV 輸電線路工程需要的懸垂絕緣子串的合理型式，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
經(jīng)過(guò)大量的研究論證，蘭州東一官亭 750kV 輸電線路的設(shè)計(jì)條件為： (1) 線路最高運(yùn)行電壓 800kV 。 (2) 子導(dǎo)線排列方式為正六邊形，分裂間距 400mm 。 (3) 適用導(dǎo)線為 LGJ-400 ／ 50 鋼芯鋁絞線及 LGJK-300 ／ 50 擴(kuò)徑鋼芯鋁絞線。 (4) 線路最高海拔 3 000m 。 (5) 懸垂絕緣子串型及強(qiáng)度：?jiǎn)未?1×210 ， 1× 300kN ；雙串和 V 型串 2 ×160 ， 2×210 ， 2×300kN 。 (6) 調(diào)平串調(diào)平范圍 10°-40° 。
對(duì)用于直線塔的懸垂絕緣子串除應(yīng)滿足上述要求外，還應(yīng)滿足與鐵塔連接安全可靠、活動(dòng)自如，自身具有防電暈功能，同時(shí)還要保證每一片絕緣子所承受的電壓不超過(guò)規(guī)定值，單根子導(dǎo)線允許擺動(dòng)角度不小于 ±30° 等技術(shù)條件。
綜合分析各種懸垂絕緣子串結(jié)構(gòu)，它們基本由三部分組成： (1) 與鐵塔相連的掛點(diǎn)部分。 (2) 與導(dǎo)線、絕緣子相連的聯(lián)板組合部分。 (3) 起電氣保護(hù)作用的均壓屏蔽部分。下面從這三部分人手，對(duì)懸垂絕緣子串的型式進(jìn)行探討。
l 懸垂絕緣子串的掛點(diǎn)型式
作為懸垂絕緣子串的首要條件是安全可靠，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。幾年來(lái)，科研人員研制了多種型式的掛點(diǎn)金具，其最大承載能力已經(jīng)達(dá)到 588 kV 。工程中常用的型式有： U 型環(huán)、耳軸掛板、 GD 型掛點(diǎn)金具。鑒于本次 750kV 輸電線路工程懸垂絕緣子串的最大荷重僅為 300kN ，僅推薦采用耳軸掛板和 GD 型掛點(diǎn)金具 2 種結(jié)構(gòu)型式。
在雙串中，可以實(shí)現(xiàn)雙串雙掛點(diǎn)，也可以通過(guò)加二聯(lián)板組合的方式實(shí)現(xiàn)雙串單掛點(diǎn)，為進(jìn)一步提高可靠性，推薦采用雙串雙掛點(diǎn)。
2 懸垂絕緣子串的聯(lián)板組合型式
懸垂串組合聯(lián)板的設(shè)計(jì)，首先要確保 6 根子導(dǎo)線分布在邊長(zhǎng)為 400mnl 的正六邊形上，并滿足強(qiáng)度匹配、連接安全可靠；轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、單根子導(dǎo)線允許橫向擺動(dòng)不小于 ±30° 等條件。
對(duì)于單串，探討了整體聯(lián)板和組合聯(lián)板 2 種結(jié)構(gòu)型式。如圖 1 所示：
在上述 2 種結(jié)構(gòu)型式中，除懸垂線夾采用鋁合金制造以滿足節(jié)能和防電暈要求外，他部件均采用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼制造。從圖 1 可以看出：整體聯(lián)板型式穩(wěn)定性好，金具零件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，必要時(shí)可加掛配重。組合聯(lián)板型式可使懸垂線夾擺動(dòng)更為靈活，單件重量輕，便于制造、運(yùn)輸和安裝，在國(guó)外已被廣泛應(yīng)用。
對(duì)于雙串和 V 型串，也可以采用整體聯(lián)板和組合聯(lián)板 2 種結(jié)構(gòu)型式，但需要適當(dāng)改變聯(lián)板的結(jié)構(gòu)，形成與絕緣子相連的 2 個(gè)掛點(diǎn)，并且使 V 形串夾角為 90°(V 形串夾角為 90° 由西北院提出 ) 。
對(duì)于調(diào)平聯(lián)板，當(dāng)調(diào)平范圍較小時(shí)宜采用整體聯(lián)板結(jié)構(gòu)。調(diào)整范圍較大時(shí)采用組合聯(lián)板結(jié)構(gòu)更加合理。與絕緣子相連的掛點(diǎn)應(yīng)該并列設(shè)置多個(gè)，以利于安裝時(shí)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)平聯(lián)板見圖 6 。
3 懸垂絕緣子串的均壓屏蔽型式
750kV 超高壓輸電線路，各種型式懸垂串均需滿足均壓屏蔽的要求，即均壓屏蔽環(huán)、懸垂線夾、與導(dǎo)線、絕緣子相連的金具都應(yīng)具有防電暈功能。懸垂絕緣子串產(chǎn)生的噪音、無(wú)線電干擾及每片絕緣子承受的電壓均不超過(guò)規(guī)定值。
均壓屏蔽環(huán)主體采用鋁質(zhì)管材制造，其防電暈功能主要取決于管材直徑和形狀尺寸。根據(jù)設(shè)計(jì)條件計(jì)算的管材直徑為 76mm ，實(shí)際選用 80 mm 。其形狀尺寸應(yīng)根據(jù)具體串型、具體設(shè)計(jì)。
懸垂線夾防電暈功能主要取決于外部結(jié)構(gòu)形狀和一些部位圓角的大小。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)可以通過(guò)類比和試驗(yàn)的方式進(jìn)行解決。
與導(dǎo)線、絕緣子相連的金具組合的防電暈功能，主要依據(jù)具體串型加裝均壓屏蔽環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。下面重點(diǎn)加以闡述：
3 ． 1 單懸垂絕緣子串的均壓屏蔽型式
在單懸垂絕緣子串設(shè)計(jì)中，原考慮懸垂線夾自身具有防電暈功能， 6 根子導(dǎo)線對(duì)聯(lián)板有一定的屏蔽作用，在絕緣子串中不加屏蔽環(huán)，只加均壓環(huán)。由于該串型在試驗(yàn)中，中間 2 根子導(dǎo)線的懸掛點(diǎn)處產(chǎn)生了電暈。因此需要重新考慮在聯(lián)板組合上加裝屏蔽環(huán)，加裝后滿足了設(shè)計(jì)要求。如圖 1 所示。該種型式起暈電壓為 743 kV ，熄暈電壓為 734 kV 。無(wú)線電干擾電壓與施加電壓關(guān)系見圖 2 。絕緣子串電壓分布見圖 3 。
分析前面 2 種型式，使我們有理由做出這樣的假設(shè)：改變均壓環(huán)結(jié)構(gòu)使其兩側(cè)略微下垂，對(duì)聯(lián)板組合形成一定的屏蔽作用后，兩側(cè)的屏蔽環(huán)完全能夠取消�；谶@種假設(shè)提出了一種鐘罩式均壓環(huán)設(shè)計(jì)方案，取消了常規(guī)的屏蔽環(huán)，滿足了設(shè)計(jì)要求。見圖 4 ，該種型式的起暈電壓為 681 kV 。熄暈電壓為 658kV 。
綜合分析圖 1 和圖 4 兩種結(jié)構(gòu)型式，不難看出 2 種型式均能滿足設(shè)計(jì)要求，但各有優(yōu)缺點(diǎn)。雖然圖 1 結(jié)構(gòu)型式的均壓、屏蔽環(huán)的數(shù)量較多，但每個(gè)環(huán)的尺寸都比較小，有利于生產(chǎn)、運(yùn)輸和安裝。圖 4 結(jié)構(gòu)型式雖然環(huán)的數(shù)量少，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，不利于生產(chǎn)、運(yùn)輸和安裝，并且起暈和熄暈電壓較圖 1 結(jié)構(gòu)型式低。因此在實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況合理選擇。
3 ． 2 雙串和調(diào)平懸垂絕緣子串的均壓屏蔽型式
從單串分析可知，僅采用一個(gè)均壓環(huán)時(shí)尺寸較大，因此對(duì)于雙串和調(diào)平懸垂絕緣子串在均壓屏蔽設(shè)計(jì)時(shí)，只考慮采用一個(gè)均壓環(huán)尺寸會(huì)進(jìn)一步增大，是不合理的�；谶@樣考慮，在雙串設(shè)計(jì)中同時(shí)采用均壓環(huán)和屏蔽環(huán)，見圖 5 。調(diào)平串見圖 6 。
3 ． 3 V 型懸垂絕緣子串的均壓屏蔽型式
為使 V 型懸垂絕緣子串中的絕緣子上的電壓分布更均勻，均壓屏蔽環(huán)尺寸不至于過(guò)大，在每個(gè)絕緣子串上安裝了 1 個(gè)均壓環(huán)。由于 V 型夾角為 90° ，均壓環(huán)安裝后自然傾斜，已經(jīng)對(duì)聯(lián)板組合起到了屏蔽作用，因此不需要加裝屏蔽環(huán)，如圖 7 所示。該種型式起暈電壓為 679kV ，熄暈電壓為 651 kV 。無(wú)線電干擾電壓與施加電壓關(guān)系，見圖 8
4 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì) 750 kV 輸電線路懸垂絕緣子串型式探討，提出了適用于單串、雙串、 V 型串和調(diào)平串等 7 種串型。通過(guò)試制、組裝、機(jī)械性能試驗(yàn)和對(duì)單串， V 型串的電暈、無(wú)線電干擾及絕緣子電壓分布試驗(yàn)，幾種串型均能滿足工程需要，并且通過(guò)專家鑒定，可在工程設(shè)計(jì)時(shí)選用。
