1 绝缘子选型1.1 绝缘子材质我国主要生产的绝缘子主要有盘形瓷绝缘子、盘形玻璃绝缘子及复合绝缘子1.2 各类绝缘子特性绝缘子的性能比较表1-1 不同类型线路绝缘子的性能比较3 污区划分3.1 沿线污秽调查3.1.1 走廊沿线污源分布情况本次对待建1000kV特高压中线工程线路走廊沿线进行了污染情况调查。

湖北省境内绝大部分地区为自然污秽，包括生活污染、公路扬尘、农村施用农药、化肥以及烧山积肥的灰尘；工业污秽主要集中在宜城市板桥镇，分布有石灰厂、水泥厂、采石场等重点污源。

河南省境内线路附近分布较多乡镇，主要的自然污秽来自居民区的生活污染和农田施用的化肥等，线路跨越铁路、高速公路、土路若干，加上风沙扬尘等也会对线路造成一定的污染；工业污源主要有采石场、石灰厂、水泥厂、铝铁厂、炼钢厂、火电厂等。

山西省境内沿线分布储煤厂、炼焦厂、炼铁厂、火电厂、砖厂等，小型煤矿区和炼铁高炉更是星罗棋布，大气污染十分严重。

另外1000kV特高压中线工程线路平行或跨越的500kV线路有：斗樊线、双玉Ⅰ、Ⅱ回、樊白Ⅰ、Ⅱ回、姚白线、白郑线、牡嵩线、沁获线、榆临线；跨越铁路七条、已建成高速公路六条、国道和省道若干。

(1) 化工污秽该线路走廊附近的化工污源主要集中在河南省和山西省，主要有沁阳市碳素有限公司(1500万kg/a)、孟县化肥厂(6000万kg/a)、偃师市山化县化工厂、南阳石蜡精细化工厂(12000万kg/a)、南阳市金马石化有限公司(600万kg/a)、长治化工有限公司、钟祥市华毅化工有限公司(18000万kg/a)等。

另外晋城市规划中的野川、马村化工园区，工厂十分集中，规模现在大约为30000万kg/a，随着发展，其规模将进一步扩大。

(2) 冶金污秽冶金污秽主要包括铝厂、炼铁厂、炼钢厂等。

根据调研情况，主要有巩义市回锅镇的铝加工基地、焦作市西向镇的沁阳铝试验厂(5000万kg/a)、西向镇宏达炼钢厂、晋城市泽州县弘鑫冶炼公司(3000万kg/a)以及晋城分布广泛的小型炼铁厂等。

(3) 火电厂主要集中在河南省和山西省，有以下大型火电厂：沁阳铝电集团电厂(31万kW)、孟州电力股份有限公司(49万kW)、偃师市首阳山电厂(100万kW)、洛阳华润热电有限公司(25万kW)、南阳市鸭河口电厂(现有70万kW，总体规划310万kW)、阳城电厂(现有容量235万kW，在建的二期规模将达到355万kW)，晋城和长治规划中将建成赵庄电厂、高河电厂、沁水电厂和郑庄电厂四个大型火电厂，规模都在240万kW以上，这将大大增加污染的严重程度。

(4) 其它工业污秽沿线走廊附近除上述类型污秽外，还包括如水泥厂、石灰厂、煤矿区等。

主要有宜城市水泥厂、汝州水泥公司、南阳航天水泥厂、赵庄煤矿、成庄煤矿等。

另外沿线有许多小型采石场、砖厂、煤矿和储煤厂等，污染比较严重。

(5) 自然污秽自然污秽主要是由大气降尘、风沙、农药以及化肥产生的污染。

待建特高压线路沿线多数地段附近工业并不发达，大气环境污染状况相对较轻。

湖北省境内地势多为平地和丘陵，沿线主要是农田和旱地，杂树林覆盖面积较大，植被较多，雨水比较充沛，在一定程度上减轻了自然污秽的影响。

河南省境内地势以平原为主，全年以东北风为主，雨水较少，灰尘、风沙较大，自然污秽影响比较大。

山西省境内主要以高山大岭和山地为主，待建特高压线路将跨越太行山脉，全年以西北风为主，降雨较少，粉尘污染严重。

(6) 部分污秽物化学成分分析对沿线走廊不同类型的污源点的污秽物进行了取样以及化学成分分析，分析结果见表3-1。

表3-1 部分污源污秽物成分分析结果单位：mg/L图3-6 污染物的化学成分从测量结果和上图可知，污秽物中Ca+离子含量远大于Na+、K+、Mg2+离子含量，尤其是炼焦厂、水泥厂和化肥厂，都大于100mg/L。

污秽物中的Na+和K+含量基本相等，其中以火电厂和炼钢厂最为严重。

负离子中SO42-离子含量最高，其中水泥厂和火电厂都超出了100mg/L，化肥厂甚至超过200mg/L。

可见，沿线污染源的排放物主要以粉尘污染和盐类污染为主。

2.1.2 气候条件和污湿特征根据调查收资，沿线与污秽闪络相关的降雨量、小雨天数、降雾日数及最长雾日数、平均温度和相对湿度及污闪季节的风等气象条件的调查统计结果如下：图3-7 降雨日数从调查情况来看，2002年-2004年三省的降雨主要集中在6月-9月，这四个月的平均月降雨日数为15天-22天。

占到全年降雨日数的52%-68%。

降水量以荆门、襄樊、南阳和平顶山等地居多，山西省降水量在三省中为最少，呈从南向北逐渐减少的趋势。

连续无降雨日主要集中在10月至来年3月，平均连续无降雨日数呈从南向北逐渐递增的趋势。

毛毛雨是引发污闪的主要原因，湖北地区以及河南省南部毛毛雨较多，为18天-39天；河南北部及山西省相对较少，为12天-29天。

综合上述情况，沿线从南向北利于积污的气象条件递增的趋势，但诱发污闪的外部条件例如毛毛雨则反之，降雾气象以南阳、长治境内较为严重。

表3-2 污闪季节的风速、主导风向和静风频率统计2002-2004年的污闪季节的风速均在2m/s左右，静风频率在23%以下，不利于污染物的扩散。

3.2 沿线现状污区情况3.2.1 现有污区图的情况3.2.2 现场实测污秽状况图3-16 山西段路径与电网相对关系图注：斗樊线144#杆塔绝缘子串在雾湿天气下有放电现象。

3.3 本工程沿线污区划分3.3.1 污区划分原则(1) 参照GB/T16434-1996《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》的规定。

(2) 有关文件的要求；(3) 结合特高压线路具体情况及污区划分“运行经验、污湿特征、现场等值附盐密度”三要素来确定。

当三者不一致时，应以运行经验为主；(4) 对既没有运行经验、又没有盐密测量值的地区，暂按污湿特征，并结合各省最新污区分布图的定级来确定污秽等级。

建议本工程特高压线路污区划分参照GB/T16434-1996中对各污秽等级下的爬电比距分级数值作出的规定，如表3-6所示。

表3-6 特高压线路各污秽等级下的爬电比距分级数值注：爬电比距取额定电压计算值3.3.2 晋东南—南阳段线路污区划分山西省境内线路全长约118km，地形以丘陵为主，跨越太行山脉；省内污染源主要有煤矿、炼焦厂、炼铁厂、化工厂以及大型电厂等，另外规划中的野川、马村化工园区以及阳城电厂二期、赵庄电厂、高河电厂、沁水电厂、郑庄电厂等重污染源将使大气污染愈加严重；全年干旱少雨，小雨日数约为12天-21天，平均湿度仅为61%左右；污闪季节降雾日数达到18天-32天；主导风向为西北风，风力较大，污秽物的扩散能力很强。

山西省境内与特高压线路平行或跨越的500kV线路有阳东线(Ⅲ级中、上限设计、爬电比距2.8-3.1cm/kV)、榆临线(Ⅲ级下限设计、爬电比距2.6cm/kV)。

河南境内与特高压线路平行或跨越的500kV线路有樊白双回(Ⅱ级上限设计、爬电比距2.5cm/kV)、白郑线(Ⅱ级中限设计、爬电比距2.2cm/kV)、姚白线(Ⅱ级中限设计、爬电比距2.2cm/kV)、牡嵩双回(Ⅲ级中限设计、2.8cm/kV)、沁获线(Ⅲ级上限设计、爬电比距3.0cm/kV)。

根据ESDD测量结果，结合线路运行经验和污湿特征，晋东南—南阳段特高压输电线路污秽等级划分如下：我国500kV输电线路一般按泄漏比距法确定绝缘子片数，从而确定串长。

对于我国来说，由于大气污染严重，现有500kV 线路，绝缘子串长一般均由工频条件下的污闪特性决定。

由爬电距离来决定绝缘子的串长，这种方法首先根据输电线路所经地区的污秽情况，盐密和灰密的测量值，以及已有输电线路的运行经验，确定污秽等级，再依据国家标准GB/T 16434-1996《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》来决定该污区所对应的爬电比距，根据所选绝缘子的爬电距离计算所需绝缘子的片数。

此种方法简单易行，可操作性强，在工程设计中被广泛采用，并且经过很多工程实际的考验，是一种可被接受的工程设计方法。

4.4 按爬电比距法选择悬垂串的绝缘子片数4.1.1 工频过电压条件下绝缘子串片数由爬电距离来决定绝缘子的串长，在工程设计中被广泛采用。

由工频电压爬电距离要求的线路每串绝缘子片数应符合下式要求：式中：m — 每串绝缘子片数； U m — 系统额定电压，kV ；λ — 爬电比距，cm/kV ，列于表盐密与爬距配置表； L0 — 每片悬式绝缘子的几何爬电距离，cm ；Ke — 绝缘子爬电距离的有效系数，主要由各种绝缘子爬电距离在试验和运行中提高污秽耐压的有效性确定。

(1) 绝缘子爬电距离的有效系数Ke绝缘子爬电距离的有效系数K e 定义为在相同的自然条件下，在相同L K U m e mλ≥的积污时间内被试绝缘子与基准绝缘子沿单位泄漏距离的污闪电压之比。

K e 不能仅根据人工污秽闪络电压的试验结果确定，还必须考虑绝缘子的自然积污能力。

我国幅员辽阔，各地的地理气象条件差别很大，不同形状的绝缘子在不同地区的运行效果也有差别。

目前还很难确定各种形状绝缘子的K e 值。

电力行业标准DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中指出：几何爬电距离290mm 的XP-160型绝缘子的K e 暂取为1。

采用其它型式绝缘子时，K e 应由试验确定。

1%.50022%.5001U L U L K e式中:L 01、L 02 — 分别为XP-160型及其它型绝缘子的几何泄漏距离； U 50%.1、U 50%.2 — 分别为XP-160型及其它型绝缘子的50%污闪电压，kV 。

为分析研究不同型式绝缘子的有效系数；参考了《西北电网750kV 输电线路绝缘子在高海拔低气压条件下的污闪特性研究》报告，该报告提供了750(2#)和750(4#)试验U 50%值(ESDD ：0.05;NSDD ：0.1mg/cm 2)。

表4－5 西北电网污闪特性研究的瓷绝缘子U 50%值武汉高压研究所《1000kV 交流输电线路绝缘子长串污秽特性及污秽外绝缘设计的研究》报告，报告中提供的常压下绝缘子的单片U 50%值；具体数据和相应绝缘子的有效系数Ke 计算值如表4-6。

表4-6有效系数Ke 的计算上表中盘型(钟罩型)绝缘子的有效系数Ke的计算值基本在0.86-0.90之间，由于3#-6#绝缘子为灰密0.5mg/cm2条件下U50%值，其值偏大，因此，绝缘子的有效系数Ke计算值偏大；7#-8#双伞和三伞绝缘子的有效系数Ke的计算值基本在0.94-0.99之间，由于其U50%无法进行灰密修正，且7#和8#绝缘子的U50%值为短串试验得到，其值偏大，因此，有效系数Ke的计算值也偏大。