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特高压输电线路的绝缘配合
绝缘子串行及型式的选择
特高压线路绝缘子主要有玻璃绝缘子、复合绝缘子以及瓷绝缘子，在我国特高压线路中均得到实际应用。本节将结合特高压输电的特性，对三种绝缘子分别从预期寿命、失效率和检出率以及电气性能等方面进行讨论，并给出特高压绝缘子的选型建议。
(1)预期寿命
在瓷绝缘子、玻璃绝缘子以及复合绝缘子这三种类型的绝缘子种，瓷绝缘子与玻璃绝缘子的材质均为无机材料，寿命较长，而复合绝缘子材质为有机材料，存在老化，使用寿命较前两者更短。三种绝缘子的预期寿命的比较如下表3-1所示。
表3-1 三种绝缘子材质与预期寿命比较
(2)失效率和检出率
对于瓷绝缘子，在长时间运行后，材料老化，绝缘的性能降低到很低甚至为0，这样的低绝缘值是无法从外表观察出来的，需要通过试验进行检测。三种绝缘子失效率与检出率的比较如下表3-2所示。
表3-2 三种绝缘子失效率与检出率的比较
(3)电气性能
目前，在我国线路上大量应用的绝缘子主要有:轻度中度污秽地区主要是双层伞形绝缘子XWP-300、三伞瓷绝缘子CA-876、普通瓷绝缘子CA-590和玻璃绝缘子FC300；重污秽地区和高海拔地区主要为复合绝缘子。
复合绝缘子在不同盐密下，其单位长度闪络电压最高，并且随着盐密的增加，闪络电压下降缓慢，耐污闪性能最为优越。其次是三伞型瓷绝缘子，在盐密较小时，三伞瓷绝缘子单位长度闪络电压较高，但随着盐密的增大，闪络电压下降较为迅速。对比以上两种绝缘子，普通型玻璃绝缘子耐污闪性能最差。几种常用绝缘子的几何参数如下表3-3所示。
表3-3 绝缘子几何参数
绝缘子片数的选择
线路对绝缘子串片数的要求是:1、工作电压下不发生雾闪；2、操作过电压下不发生湿闪；3、具有一定的雷电冲击耐压能力，保证线路具一定的耐雷水平。超/特高压输电线路的研究和工程经验表明，随着操作过电压的深度降低，确定绝缘子片数时，操作过电压的重要性逐渐降低，工作电压起着主要作用。一般来说，在清洁以及轻度污秽地区，操作过电压对绝缘子串长起控制作用:中度及重污秽地区，工作电压对绝缘子的串长起控制作用。
目前，绝缘子片数的确定方法通常有爬电比距法和污耐受电压法两种。前者简单易行，被广泛应用在低电压等级电网，缺点是爬电比距法没有考虑到绝缘子不同伞形的影响；后者与绝缘子耐污能力直接联系在一起。
绝缘子串片数的选择，要满足两方面的要求。首先是绝缘子串的爬电距离要达到污秽区的爬电距离要求值，以保证线路在工频电压下稳定运行；其次是绝缘子串应达到一定长度，使得导线对杆塔有足够的间隙距离，保证导线与杆塔间隙的冲击放电电压满足要求值。因此只需保证绝缘子爬电距离满足要求值，不需要对绝缘子串长度进行校核。
输电线路考虑的空气间隙主要有:导线对大地、导线对导线、导线对架空地线和导线对杆塔及横杆。导线对地面的高度主要是考虑穿越导线下的最高物体与导线间的安全距离；导线间的距离主要由导线弧垂最低点在风力作用下，发生异步摇摆时能耐受工作电压的最小间隙确定；导线对地线的间隙，由雷击避雷线档距一中间不引起导线空气间隙击穿的条件来确定。对于特高压线路空气间隙的确定，最重要的是确定导线对杆塔及横担的间隙。
对于特高压输电线路，在确定空气间隙时，需要考虑以下几点:
（1）过电压波形
电压波形主要指波头和波尾长度，其中波头时间会对操作冲击下间隙击穿电压产生较大影响。在超高压系统中，试验操作过电压波头长度采用250us，而在特高压系统中，95%的操作过电压波头长度在1OOOus以上。因此，在进行特高压操作冲击试验时需要对操作过电压波头长度进行规定，保证试验结果符合特高压电网的要求。
（2）杆塔侧面宽度
空气间隙处的杆塔侧面宽度和对特高压线路杆塔空气间隙的放电电压有明显影响。杆塔侧面宽度增加，杆塔空气间隙的操作冲击放电电压会随之降低。
（3）风偏角的影响
就线路空气间隙闪络电压而言，雷电过电压幅值最高，操作过电压次之，工作电压最低。但就电压作用时间来说，则顺序相反。在确定导线对杆塔间隙距离时，必须考虑风力作用下绝缘子串摇摆的风偏角。
由于特高压直流输电系统的特性，直流线路的绝缘配合呈现出与交流线路不同的特点:直流线路的绝缘子长期承受的是极性不变的工作电压，其积污情况较交流线路绝缘子更为严重；特高压直流线路全线直线杆塔均采用V型绝缘子串悬挂方式，不受风偏影响，在确定空气间隙时主要考虑操作过电压的作用。
我国特高压直流线路长，途经地区污秽情况复杂，而直流线路积污情况较交流线路更为严重。因此，选择好绝缘子的材质与片数对线路安全运行至关重要。
目前，特高压直流线路中应用的绝缘子主要有瓷绝缘子、玻璃绝缘子和复合绝缘子。涂覆PRTV的新型半导体釉绝缘子也开始逐渐应用于换流站和500kV直流输电系统，但在特高压直流线路上，这种新型绝缘子还只是在瓷绝缘子制造受限制时作为替代方案出现。因此，绝缘子材质的选择仍然以上述三种绝缘子为主。
绝缘子材质的选取，通常是从绝缘子的预期寿命、失效率和检出率以及电气性能等方面进行综合考察。
瓷绝缘子抗老化能力强，运行经验丰富，但存在着绝缘子失效后不易检测的缺点；玻璃绝缘子有着优秀的机械和电气性能:强度高、耐电弧且电压分布更均匀，但由于耐污型的双伞和三伞型玻璃绝缘子还处于研究中，实际投入运行的工程实例非常少，而且目前生产的钟罩型玻璃绝缘子自清洗能力还不如三伞型和双伞瓷绝缘子；复合绝缘子质量轻，憎水性好，同时它还有优越的抵抗机械冲击能力，但复合绝缘子材料为有机材料，存在易老化，失效后检出率低等缺点。
双伞和三伞型瓷绝缘子抗老化能力强，耐污性能好，运行经验丰富，但也存在着绝缘子失效后不易检测的缺点；玻璃绝缘子有着优秀的机械和电气性能:强度高、耐电弧且电压分布更均匀，但由于耐污型的双伞和三伞型玻璃绝缘子还处于研究中，实际运行的非常少，目前生产的钟罩型玻璃绝缘子实际耐污闪能力还不如三伞型和双伞瓷绝缘子；复合绝缘子质量轻，憎水性好，耐污闪性能和高海拔绝缘性能极佳，同时它还有优越的抵抗机械冲击能力，但复合绝缘子材料为有机材料，存在易老化，失效后检出率低等缺点。
特高压直流绝缘子串形、型式的选择:
①对于轻度污秽区，应根据当地气候条件来选择绝缘子。对于雨量较大的地区，建议采用双伞型瓷绝缘子，对于内陆或是雨量较少地区，双伞绝缘子与钟罩绝缘子均可采用。
②对于中度及以上污秽区，悬垂串一般采用合成绝缘子，V形串一般也采用合成绝缘子，而耐张串则宜采用双伞型瓷绝缘子。
③对于重冰区，由于合成绝缘子伞裙之间的间隙较小，容易形成连结伞裙的冰菱，容易对绝缘子的绝缘性能造成较大影响，故在重冰区更倾向于采用双伞型瓷绝缘子。此时，悬垂串一般采用双伞型瓷绝缘子，V形串一般也采用双伞型瓷绝缘子，耐张串也采用双伞型瓷绝缘子。
④对于高海拔地区，悬垂串一般采用合成绝缘子，V形串一般也采用合成绝缘子，而耐张串则宜采用双伞型瓷绝缘子。
特高压直流线路需要配合的空气间隙主要是导线对杆塔的间隙。不同于交流线路，特高压直流线路全线直线杆塔均采用V型绝缘子串悬挂方式，相比I串，V串悬挂方式下，导线运行时不受风偏影响，更为稳定，校核过电压不需要考虑风偏角的影响，并且V串绝缘子自清洗效果好，积污情况较I串轻，因此，在特高压直流线路上全线杆塔均采用V型绝缘子串悬挂方式。
同特高压交流线路类似，特高压直流线路空气间隙的配合需要考虑杆塔侧面宽度的影响。空气间隙处的杆塔侧面宽度和试验电压波前时间对特高压线路杆塔空气间隙的放电电压有明显的影响。杆塔侧面宽度增加，杆塔空气间隙的操作冲击放电电压会随之降低。分析认为，导线对杆塔冲击闪络模型在一定程度上可以用棒板模型来描述，杆塔相当于棒板模型中的板，对于棒板间隙，当板面积增大时，棒板电场不均匀程度加剧，使得间隙击穿电压下降。特高压直流线路空气间隙的放电试验，通常都会采用真型塔，保证试验闪络特性与实际闪络特性相同。
（1）直流电压下空气间隙的确定
在特高压直流线路中，直线杆塔采用V型绝缘子串，导线对杆塔的距离是固定的，不受风偏影响，而且间隙距离在7m以上。因此，直流电压对杆塔空气间隙距离的校正不起控制作用。
（2）操作冲击下空气间隙的确定
海拔为1000m时，线路间隙的操作冲击放电电压为1841kv时，对应的间隙距离为6.86m，所以建议海拔1000m及以下地区杆塔与导线的空气间隙距离大于6.9m。海拔200Om地区，空气间隙距离大于7.3m。
（3）雷电冲击下空气间隙的确定
雷击闪络在直流线路上造成的危害并不严重，直流系统可以通过重新启动来熄灭电弧，并且不会导致线路长时间停运。因此，对于特高压直流线路的空气间隙校核和塔头尺寸设计，雷电过电压不起控制作用。
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