特高压输电关键技术研究(2)

2.2污秽外绝缘问题

通常，污秽外绝缘问题研究的主要内容为绝缘子及套管的人工污秽、淋雨、覆冰和低气压(高海拔)条件下的外绝缘试验，试验的关键是在全电压下进行。在我国特高压输电工程的前期研究中，由于缺乏高电压等级的污秽电源，1000kV交流、±800kV直流线路长串绝缘子的试验不得不在国外进行，如日本NGK、瑞典STRI。

国外对特高压交流输电问题研究比较多，并且有前苏联1150kV的运行经验可以借鉴。然而，考虑到我国特高压输电工程经过地域的环境及地理气候条件(如高海拔、重污秽等)，国外的建设经验不宜照搬。以目前我国1000kV级交流输电线路采用的8分裂导线设计为例，根据国外特高压运行经验，该特高压线路至少需要300kN以上的大盘径大吨位绝缘子。由于不同的绝缘子积污情况、耐污闪能力、老化性能、机械性能等相差很大，因此，以下4个方面问题是影响特高压输电工程外绝缘设计和选择的关键问题：

(1)设备外绝缘的耐污闪能力。与国外特高压输电工程不同，我国的地域辽阔，地理环境复杂，不同地区污秽情况有很大差别。同时，我国的大气污染程度较美国、前苏联等国要严重得多。随着我国经济高速发展，工业污染日益严重，可以预见，在将来 1000kV交流特高压和±800kV直流特高压输电工程中，线路外绝缘的染污放电问题将会越来越严重，因此，特高压输电线路在外绝缘设计时，首先应考虑的是设备外绝缘的耐污闪能力。

(2)复合外绝缘的性能及可靠性。面对日益严重的大气污染问题，在特高压交、直流输电工程上大量采用复合绝缘子已不可避免，然而国外特高压输电工程在此方面的研究比较薄弱，可借鉴的经验不多。因此，需要对复合绝缘子机电特性、老化、机械疲劳、内部缺陷探测等问题，以及复合绝缘子在高海拔、覆冰条件下的外绝缘问题等进行深入、细致的研究。此外，部分线路绝缘子、变电设备采用RTV涂料(包括PRTV涂料)来增加设备外绝缘的耐污闪能力时，RTV涂料 (包括PRTV涂料)的可靠性、使用寿命的定义和判据也需要进一步研究。

(3)外绝缘的串长及串型选择。对输电线路而言，绝缘子的串长是确定塔头尺寸和塔头结构设计的基础。耐污闪性能好的绝缘子，其串长就相对较小。相反地，耐污闪性能差的绝缘子会导致绝缘子串长较长，此时输电线路的工程造价势必会大大增加。综合考虑国内外特高压输电线路工程经验和运行特性分析，我国特高压输电线路可能采用与普通型输电线路不同的绝缘子布置方式，如V形串等。由于采用V形串时的绝缘子的积污以及闪络电压同悬垂串都有所不同，因此，需要解决不同串形下的外绝缘水平选择问题。

(4)高海拔和覆冰问题。与平原地区相比，高海拔地区的染污绝缘问题更为严重。世界上的发达国家主要在平原地区，很少遇到高海拔问题，因此，他们在此领域所做研究很少，只有前苏联、日本、加拿大、瑞典等国家曾做过一些高海拔外绝缘污闪特性短串或模型的试验。由于我国特高压交、直流输电线路将经常性穿越高海拔、覆冰等气候恶劣地区(如规划中的向家坝-苏南±800kV特高压直流输电线路中，线段的最高海拔达到了3680m)，因此，各种环境条件下，输电线路合理的绝缘配置也是特高压输电技术研究的关键问题，此问题的研究关键仍然是必须在全电压等级下进行。

2.3电磁环境研究

电磁环境问题是特高压交、直流输电线路设计、建设和运行中必须考虑的重大技术问题。现阶段，此问题在世界范围内仍属于热点研究课题[3]。特高压输电线路的电磁环境与输电线路电晕特性有关，线路的电晕会造成电晕损耗、工频电磁场(交流输电)、直流电场效应(直流输电)、无线电干扰和可听噪声等方面的后果。其中，可听噪声问题已经成为特高压输电线路导线设计的最重要影响因素。在高海拔地区，输电线路的电磁环境问题比平原地区更为严重，然而目前国内外对此问题的研究却很不充分。因此，如何有效利用特高压交流试验基地和直流试验基地的污秽及环境压力容器试验室，展开高海拔地区输电线路电磁环境等问题的研究，也是面临的新课题。

与±500kV直流输电工程相比，特高压直流输电工程具有电压高、导线截面大、铁塔高、单回线路走廊宽等特点，因此其电磁环境问题与±500kV直流线路有一定的差别。由于特高压直流输电工程的电磁环境与导线型式、架线高度等密切相关，具体的选择方式不仅直接影响到工程的技术方案和建设造价，还将直接影响工程建设环保是否达标等问题。

目前，±800kV特高压直流输电在国际上没有先例，没有经验可以借鉴，相应的电磁环境也没有相关标准可循。而在1000kV交流特高压输电线路电磁环境问题方面，其主要涉及到工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声等几个方面，虽然已经有部分研究成果应用于晋?南?荆试验示范工程，但是对于减小电晕损耗、降低可听噪声以及无线电干扰的措施尚需进一步研究。

为了开展特高压直流电磁环境研究，国家电网公司在北京建设了一条长900m、双回试验电压±1200kV的可调整导线布置方式的特高压直流试验线段，以及一套尺寸为70m×22m×13m的两厢式电晕笼(既可以进行单极试验，又可进行双极试验)，在武汉建设了长度1km左右的特高压交流试验线段(单回路和双回路各一条)，待建一套尺寸为35m×8m×8m的电晕笼。