如何保证换流站空气净距最小？

特高压换流站的外绝缘设计是特高压直流工程的重大关键技术之一，安全可靠的外绝缘设计是保证整个直流系统正常稳定运行的条件之一。换流站外绝缘从物理绝缘介质上分主要包括空气间隙外绝缘和固体介质外绝缘，本节重点讨论空气间隙外绝缘。

在换流站内的避雷器保护水平和设备绝缘水平确定后，就要求各设备对周围接地体具有一定的空气间隙距离。由于换流站内直流设备的高压端都处于很高的电压下，往往在各设备（如换流阀组、平波电抗器等）的顶部和四周棱角突出部位安装了大尺寸的均压环或屏蔽环，以改善电场分布。因此，设备对周围接地体的空气间隙实际上就是设备的均压环或屏蔽环对周围墙壁或其他接地体构成的最小空气间隙。相比于±500kV高压直流输电系统，特高压系统电压等级更高，直流运行电压最高可达816kV，在更高的操作过电压下空气间隙的放电电压会呈现饱和特性。另外，现已建成的云广特高压工程的送端楚雄换流站海拔高度将近2000m，锦苏特高压工程的送端锦屏换流站海拔高度1530m，高海拔对空气间隙的放电电压有明显影响，随着海拔高度的增加，空气逐渐变得稀薄，大气压力和空气相对密度都会下降，因而空气间隙的电气强度降低，放电电压也随之下降，处于高海拔地区的换流站均需考虑高海拔修正；特高压换流站阀厅和直流场内的设备及连接各设备的母线更多，需要确定的空气间隙距离也更多，主要有800kV母线对地、800kV母线对400kV母线、最高端换流变绕组对地等，详见表18-8所示。

表18-8　特高压换流站典型空气间隙

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换流站直流侧空气间隙主要考虑直流、交流、雷电和操作冲击合成电压的作用。由于换流站的设备带电导体多为固定电极，因此空气间隙主要由雷电和操作冲击所决定。设计空气间隙时需要各种换流站真型雷电波、操作波放电电压特性曲线。为了较准确地计算直流侧空气间隙，不仅需要架空软导线、管型硬母线与构架之间的放电特性曲线，而且需要带电电气设备（均压环）与构架之间、管形母线与阀厅钢柱之间的放电特性曲线。确定阀厅内的空气间隙距离时，还需要考虑大气密度修正和湿度修正。

国内外大量的试验数据表明，对于雷电冲击而言，其闪络电压与间隙长度呈线性关系，而对于操作冲击而言，闪络电压与间隙长度为非线性关系。从美、日、意等国家进行的大量冲击电压试验后提供的棒—板间隙临界闪络电压与间隙长度资料可以看出，随着电压等级的提高，放电电压呈现非线性饱和趋势，1600kV左右为非常明显的拐点位置。

一般情况下，由于在操作冲击下空气间隙存在饱和特性，其要求的空气间隙距离远大于由雷电冲击决定的间隙距离，根据国家电网公司企业标准[8]和以往国内外其他直流工程的经验，取操作冲击计算值作为该位置的最小空气间隙距离。