如何确定特高压直流线路的空气间距？

特高压直流线路需要作绝缘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通常采用V型绝缘子串悬挂方式，相比I串，在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，积污情况也较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。特高压直流线路典型杆塔如图19-6所示。

图19-6　特高压直流线路典型杆塔

与特高压交流线路类似，特高压直流线路空气间隙的绝缘配合也需要考虑以下因素的影响。

1）杆塔侧面宽度

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，导线对杆塔冲击击穿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。苏联认为，塔宽与放电电压之间的关系如下[9]：

式中，U50（ω）——塔身宽度为ω（m）时的放电电压，kV；

U50（1）——塔身宽度为1m时的放电电压，kV；

ω——塔身宽度，m。

对于特高压直流线路空气间隙的放电试验，塔身宽度直接影响放电电压，因此通常都会采用真型塔，保证试验得出的放电特性与实际放电特性相同。

2）海拔高度对空气间隙放电电压影响

国标GB50790-2013《±800kV直流架空输电线路设计规范》规定，大于1000m海拔的空气间隙放电电压需要修正。对于海拔高度为H（m）地区的外绝缘，其放电电压（UPH），可按式（19-12）进行校正[10]。

式中，UPH是海拔高度为H（m）时，外绝缘放电电压或耐受电压要求值，kV；UP0为海拔高度为0m时，外绝缘放电电压或耐受电压要求值，kV；ka为海拔校正因数。

校正因数ka的计算，如式（19-13）所示。

式中，H为海拔高度（1000m≤H≤2000m），m；m取值如下：直流和雷电冲击电压，m=1.0；操作冲击电压，m按图19-7选取[10]。

图19-7　各种电压下的m值(www.xing528.com)

注：a为相对地绝缘，b为纵绝缘，c为相间绝缘，d为棒板间隙（标准间隙）

下面以海拔2000m处的特高压直流线路的空气间隙在操作冲击下的击穿特性的校核为例，来说明海拔校正的步骤。

假设线路上最大操作过电压倍数为1.85倍，标准大气条件下的空气间隙的50%操作冲击放电电压要求值（可参考19.2.2节公式（19-20））为

由图19-7确定m值：线路空气间隙为导线对杆塔的间隙，属于相对地绝缘，选择曲线a，放电电压在1700kV以上，可知m值在0.4～0.45之间，为保留一定裕度，取m=0.45。

在不考虑空气湿度影响的情况下（即空气湿度修正系数取为1），海拔校正因数ka实际上反映的就是空气密度变化对放电电压所造成的影响。此时，海拔校正因数ka的倒数就是空气密度修正系数，如式（19-14）所示。

海拔2000m时计算直流电压下海拔校正因数为

海拔2000m时直流电压下的空气密度修正系数为

海拔2000m时计算操作冲击下海拔校正因数为

海拔2000m时操作冲击下的空气密度修正系数为

电科院在北京和昆明两地（海拔高度相差2000m左右）进行了特高压真型塔塔头空气间隙的操作冲击放电试验，绝缘子采用V字形布置、夹角为90°，在不同绝缘子长度和不同塔头空气间隙距离下，对6分裂导线对杆塔横担和塔身的50%操作冲击放电电压进行了对比试验，获得的试验特性曲线如图19-8所示[11]。

图19-8　±800kV塔头空气间隙50%操作冲击放电电压试验结果

在尽可能保持试品布置和试验方法一致性的前提下，两次试验导线对杆塔的50%操作冲击放电电压相差12.1%～10.4%（间隙距离在6.5～8.5m之间）。故可以认为两次放电电压幅值的差距为海拔高度产生的影响。海拔2000m时，大气校正因数在1.12～1.10之间，通过式（19-17）进行的海拔校正因数计算值为1.116，与试验结果相差较小。因此，可以认为本书采用该海拔校正方法是可靠的。