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试述高海拔地区架空线路增加绝缘子数量的原因
李治广 河北省乐亭县电力局 （０６３６００）

一般送电线路是长距离架设的，常受大自然的威协。线路中发生的事故是很复杂的，大约２０%的几率是绝缘子和绝缘装置同时受害，故绝缘水平和绝缘子的选择直接关系到送电线路的可靠性。
１ 送电线路绝缘设计时的一般考虑。
（１） 在正常对地电压下，不发生绝缘破坏事故，但对于线路操作等发生的内部过电压也有足够的安全性。
（２） 应考虑能耐受雷电压（外部）。
（３） 应谋求与相应的发、变电站的绝缘配合。
同时，前提条件是以污秽不严重，而且海拔在１０００ｍ以下的地区为对象。
以直线杆塔使用悬垂绝缘子为例，其使用量如附表所列。耐张绝缘子串的绝缘子数量应比悬垂绝缘子串的同型绝缘子多一个。
２ 高海拔地区绝缘子数量增加的原因
在海拔为１０００～３５０００ｍ的地区，绝缘子串的绝缘子数量，一般按下式确定：
nh=n〔１+０.１（h-１）〕
式中 nh——高海拔地区的绝缘子数量 个
n——海拔１０００ｍ 以下地区的绝缘子数量 个
h——海拔高度 kｍ
按上式计算，当海拔超过１０００ｍ的高原地区就应按计算结果增加个数。这是为什么呢?
我们知道，架空线路的外绝缘是由导线之间的空气间隙及固定导线用的绝缘子构成。在这种绝缘结构中，采用的是空气为绝缘介质，无论绝缘子介质的击穿，还是空气中或沿介质表面的放电都会导致上述绝缘结构电气强度的破坏。绝缘子的击穿能使其完全损坏，与之不同，沿面放电通常不会造成损坏。因此，如果使绝缘结构的闪络电压或空气中的放电电压低于绝缘子的击穿电压，那么这种结构的实际电气强度将决定于空气的电气强度。
在上述情况下，为了保证绝缘结构可靠和安全运行，我们必须了解击穿电压与空气密度和电极间隙大小的关系。
一般在电极间的距离一定时，击穿电压遵守巴申定律，与相对空气密度大致成正比。对于任一气温、气压下的相对空气密度δ的计算式如下：

式中 b０——标准气压 ｍbar
b——测定时的气压 ｍbar
Ｐ０——标准气压 ｍｍHg
Ｐ——测定时的气压 ｍｍHg
θ０——标准气温 ℃
θ——测定时的气温 ℃
如取标准气压１０１３ｍbar（７６０ ｍｍHg）和标准气温２０℃，则可得出以下关系式：

如果把在任一密度的空气中实测绝缘子的击穿电压取作Ub，把该电压换算为δ=１标准状态下空气中的值Ｕδ则以下关系式成立：
Ub=KdUδ Uδ=Ub/Kd
式中 Ｋ d——相对空气密度的函数
上式表明对绝缘子施加的击穿电压大致与相对空气密度成正比。
在高海拔地区，随着海拔高度增加，空气的密度降低，空气电介强度下降，在高电压下低气压的空气容易放电。试验数据表明：在海拔高度高于１０００ｍ，但不超过３５００ｍ的高海拔地区，海拔高度每增加１００ｍ，电气设备外绝缘的电气强度一般较标准状态下的数值约低１%。
当海拔高度确定后，空气绝缘强度也就是一个定值，那么相应需要考虑的一个问题就是空气间隙。
怎样确定击穿电压值的空气间隙呢?由于气体放电理论还很不完善，气体间隙及其击穿电压实际上还无法精确计算，工程上大多是参照一些典型电极的击穿电压实验数据来选择绝缘距离。
计算出穿电压 Ub为：
Ub=apd+b
式中 a、b一决定气体种类的常数
Ub——击穿电压
d——间隙距离 cｍ
p——间隙气压
从以上公式可以看出，击穿电压是随着空气压力Ｐ和气体间隙距离d变化而变化的。当击穿电压一定时，在空气压力降低情况下，就需要增加间隙距离，才能使绝缘结构不被击穿。
综上所述，随着海拔高度升高，当超过１０００ｍ时，空气密度降低，压力变小，为了提高外绝缘强度，就需要加大空气间隙，对架空线路来讲，就是要提高绝缘距离，也就是应按计算结果增加绝缘子的个数。
(收稿日期：1998—01—20)
附 表
额定电压（kV）
10至20
35
60
110
154
220
330
X-4.5悬垂绝缘子串的绝缘子个数
2
3
5
7
10
13
19
注：１.表内数值适用于海拔１０００ｍ及以下地区；
２.全高超过４０ｍ有避雷线的杆塔，高度每增加１０ｍ，应增加一个绝缘子；全高超过１００ｍ的杆塔，绝缘子数量可根据运行经验结合计算确定。