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1、500kV 输电线路阻波器均压屏蔽环的研制叶占刚0 引言随着电力系统的发展、 电网容量的扩大、 输电线路电压等级的提高， 线路上所用设备的电压分布、防电晕性能及无线电干扰电压难能满足运 行和各类标准的要求。因此，对于运行在 500 kV 超高压输电线路上的 一些电力设备必须采取防电晕措施，均压屏蔽环能够改善电力设备的电 压分布，增加防电晕性能和降低无线电干扰电压。1 线路阻波器的工作条件和均压环的作用线路阻波器串联在输电线路上，当线路阻波器在500kV 超高压输电线路运行时， 阻波器绕组端部和吊架的边缘就要放电， 即产生电晕现象； 电晕不但对阻波器的绕组和吊架有腐蚀作用，而且对周围环境产生无线
2、 电干扰，因此IEC和国标（GB）均规定阻波器的电晕起始电压至少比线路 阻波器所连接的输电网的最高相电压（Um/3三相系统）高15%表1为国 标GB7330规定的线路阻波器电晕产生电压（即无线干扰试验电压）。为使 500 kV超高压输电线路运行的线路阻波器满足国标的规定，须在阻波 器的两端安装均压环，使其能够屏蔽阻波器的端部电压，提高阻波器的 电晕起始电压。2 结构设计阻波器的均压环与其它电力设备 （如绝缘子上的均压环 ）不同，由于 阻波器串联在输电线路上， 电流很大， 阻波器运行时要产生较大的磁场， 均压环安装在阻波器的两端，其磁场将穿过均压环，产生感应电动势。 若阻波器均压环为闭合回路，在
3、环中将形成环流，这不仅引起损耗，使 均压环发热，而且环流产生的磁场与阻波器主线圈的磁场交链，其结果 将改变阻波器的性能，引起阻波器阻塞性能的变化，因此，阻波器均压 环决不能是闭合回路。在设计 500 kV线路阻波器均压环时，我们根据 阻波器吊架的支承数和均压环与吊架的连接方法， 制造了分段式均压环， 其安装和结构如图 1 所示。图中 1 为均压屏蔽环； 2为绝缘连接件； 3为 阻波器铝吊架； 4为阻波器主线圈； 5 为铝铆钉。图 1 为 4段式均压环， 它与吊架有 4 点连接，分段处用绝缘连接件连接，其作用是保证段间的绝缘耐压水平和均压环的机器强度；图 2为均压环绝缘连接件的形状, 其作用是将
4、分段的铝环连接成圆环，绝缘连接件凸台部的高度与均压环 所用铝管的厚度相等。由于阻波器均压环的作用是屏蔽阻波器电压，使 阻波器表面电压均衡，因此阻波器均压环的中径不能小于阻波器的最大 外径，安装在阻波器上下吊架上的均压环之间的距离大于阻波器的最大 轴向尺寸；均压环外径和均压环所用铝管尺寸，根据线路电压等级和均 压环的直径计算确定，铝管厚度根据机械性能和加工性确定。图1(a)均压屏蔽环与阻波器的连接图图1(b)均压屏蔽环平面结构图2均压环绝缘连接件表1GB7330中系统电压与无线电干扰及试验电压的关系 kV系统电压无线电干扰 试验电压额定电压系统最高电压3540.52763694611012684
5、2202521673303632415005503653理论计算3.1 均压环所用铝管材的计算均压环的起晕电压的计算方法是根据国标规定的电压值(即500kV输电系统最高相电压的1.15倍)，计算阻波器均压环表面的电场强度 1：，当电场强度达到空气击穿场强时，均压环表面开始放电，即出现电晕现象，对照图3(示意图)其计算方法为：E n + 命11 竽)/如11 (1)式中u为规定的电压值；R为阻波器均压环半径；r为阻波器均压环铝 管材半径；E为电场强度。图3均压环计算示意图由式(1)计算的电场强度必须小于空气的击穿场强3 kV/mn，若电场强度大于空气的击穿场强3 kV/mm在均压环中径一定的情况
6、下，应 重新选择铝管材。本文制造的均压环表面电场强度计算值为2.62kV/mm3.2 连接件绝缘长度的确定运行时阻波器的磁场在均压环中产生感应电动势，为避免两铝管端 部的空气被感应电动势击穿而形成爬电，均压环两段铝管间应有足够的 距离，以保证两段铝管间的绝缘强度，其绝缘强度的计算方法根据恒定 电场的计算公式为：式中为阻波器磁场穿过均压环的磁通量；B为阻波器产生的磁场 强度；e为阻波器磁场在均压环中产生的感应电动势； E为空气的击穿电 场强度3 kV/mm I为两段铝环间的最小距离；u为两段铝环间的电压。计算时两段铝环间的电压应等于阻波器磁场在均压环中产生的感应 电动势除以均压环的段数。由结构设
7、计和理论计算可知，设计的500 kV输电线路3 150 A-1.0 mF线路阻波器均压环，在63 kA短路电流的作用下，均压环中的感应 电动势为39 kV,均压环分为4段，每段电压9.75 kV,绝缘连接件凸 台的长度为5 mm按式计算电场强度为1.95 kV/mm 365385375380378380380通过表4无线电干扰电压试验结果施加电压/kV背景干扰水平/叮无线电干扰电压/（1V试验结果规定值实测值规定值实测值3655020 1 000340通过5结论a. 研制的500 kV输电线路阻波器均压环有良好的电气和机械性能，试验和实际挂网运行结果表明，能够满足500 kV输电线路安全运行的要求。b. 采用分段式线路阻波器均压环，避免了均压环中的感应电压形成电流，减少了均压环的损耗，较好的解决了阻波器均压环对阻波器阻塞性能的影响。c. 要求均压环表面光滑，对其表面进行严格的处理。