Page 15 - 电力与能源2021年第六期
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王卿玮, 等: 城网 500kV 电缆与气体绝缘金属封闭输电线路操作过电压计算分析及比较                              6 3
                                                                                                      2
              规则》( 以 下 简 称 “ GB311.1 ”)、 GB / T50064 —        500kV 系统电气设备操作冲击耐受电压为相对
              2014 《 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设                        地电压为 1175kV 、 相间电压为 1800kV 、 断口
              计规 范 》( 以 下 简 称 “ GB / T 50064 ”) 和 DL / T       电压为 1500kV , 取 15% 的绝缘裕度, 则 500kV
              620 — 1997 《 交流电气装置的过电压保护和绝缘配                    系统过电压水平为相对地电压 1021.7kV 、 相间
              合》( 以下简称“ DL / T620 ”)。 GB311.1 规定, 对            电压为 1565.2kV 、 断口电压为 1304.3kV , 转
              于非自恢复绝缘系统, 其绝缘配合方法采用确定                           化为标幺值分别是相对地电压 2.27 、 相间电压为
              性法。绝缘配合的确定性法( 惯用法) 的原则是在                        3.48 、 断口电压为 2.90 。考虑到 500kV 电缆和
              惯用过电压( 即可接受的接近于设备安装点的预                          GIL 的每相均有独立的绝缘屏蔽, 一般不存在相
              期最大过电压) 与耐受电压之间, 按设备制造和电                         间绝缘问题, 本文根据实际线路绝缘水平设计以

              力系统的运行经验选取适宜的配合系数。                               及电缆的绝缘结构, 在分析计算时对 500kV 系
                  DL / T620 规定, 500kV 操作过电压基准值                 统采用以下绝缘水平: 相对地操作过电压不超过
              为 449.07kV 。 DL / T620 中4.2.1 条指出, 空载           2.0 ( 标 幺 值 ), 断 口 操 作 过 电 压 不 超 过 2.9
              线路合闸时, 线路电感 - 电容的振荡将产生合闸过                        ( 标幺值)。
              电压。在线路重合闸时, 由于电源电势较高以及
                                                              2 500kV 地下线路典型参数
              线路上残余电荷的存在, 加剧了电磁振荡过程, 使
              过电压进一步提高。空载线路合闸、 单相重合闸                          2.1 500kV 电缆和 GIL 基本结构
              和成功的三相重合闸( 如果运行中使用), 在线路                             ( 1 ) 500kV 交联电缆。交联高压电缆从内到
              上产生的相对地统计过电压, 对于 500kV 系统                        外由导体、 绝缘、 金属护套、 外绝缘等组成, 其余包
              不宜大于 2.0 ( 标幺值)。但对于空载线路分闸重                       含导体屏蔽、 绝缘屏蔽、 缓冲层等。 500kV 交联
              燃过电压未作明确规定。                                      电缆典型结构示意图如图 1 所示。
                   根据 GB311.1 的表 3 和 DL / T620 的表 20
              规定, 500kV 系统的额定操作冲击耐受电压( 峰
              值) 分为两档, 分别为相对地电压 1050kV 、 相间
              电压 1675kV 和 相 对 地 1175kV 、 相 间 电 压
              1800kV , 断口电压均为1500kV 。 GB / T50064
              的表 6.4 规定, 500kV 系统的额定操作冲击耐受
              电压也分为两档, 分别为相对地电压 1050kV 、
              相间电压1760kV 和相对地电压为1175kV 、 相
                                                                       图 1 500kV 交联电缆典型结构示意图
              间电压 1950kV , 断口电压均为 1500kV 。 GB /
                                                                   ( 2 ) 500kV GIL 。 GIL 主要分为三相共箱和
              T50064规定的两档相对地耐受电压与 GB311.1
                                                               单相分箱这 2 种, 500kV 电压等级一般采用单相
              和 DL / T620 相同, 但相间与相对地耐受电压之
                                                               分箱型式。 GIL 为同轴圆柱结构, 由中心导体、 绝
              比均为 1.7 , 高于 GB311.1 和 DL / T620 规定的
                                                               缘子、 外壳及外壳与导体间的绝缘气体构成。一
              1.6 和 1.5 。
                                                               般导 体 与 壳 均 采 用 铝 制, 气 体 绝 缘 采 用 SF 6 或
                   根据 GB311.1 要求, 耐受电压等于有代表
                                                                 /
              性的过电压乘以相应的配合因数 K C K C 是根据                      SF 6 N2 混 合 气 体。 GIL 结 构 示 意 图 如 图 2
                                               。
                                                               所示。
              我国的长期运行经验并综合考虑了诸多因数, 如
                                                              2.2  计算参数
              绝缘类型及其特性、 外绝缘大气条件修正因数、 安
                                                                   ( 1 ) 500kV 电缆。按照城市电网输送容量要
              全因数( 设备生产、 装配的分散性、 安装质量、 绝缘
                                                               求, 500kV 电缆线路一般采用2500mm 截面交
                                                                                                   2
              老化等)、 快波前过电压时避雷器和被保护设备间
                                                               联电缆, 导 体 外 径 61.5 mm ; 导 体 屏 蔽 直 径 66
              的距离效应等而选定的。操作冲击耐受电压一般
                                                               mm ; 交联聚乙烯( XLPE ) 绝缘直径 126mm ; 绝缘
              取 K C≥1.15 , 本文取操作冲击耐受电压绝缘配合
                                                               屏蔽直径 129mm ; 皱纹铝护套外径 158.4 mm ;
              系数 K C=1.15 。
                                                               皱纹铝护 套 厚 度 3.2 mm ; 外 护 套 直 径 ( 电 缆 外
                   本文根据 GB311.1 和 DL / T620 要 求, 取
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