电力行业培训课件：特高压交流输电系统外绝缘

1、第一章第一章 外绝缘概述外绝缘概述 第二章第二章 外绝缘的试验方法外绝缘的试验方法第二章第二章 外绝缘的操作电压特性外绝缘的操作电压特性第三章第三章 外绝缘的工频电压特性外绝缘的工频电压特性第四章第四章 外绝缘的雷电冲击电压特性外绝缘的雷电冲击电压特性第六章第六章 海拔对外绝缘放电电压的校正海拔对外绝缘放电电压的校正第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法目目 录录绝缘的种类绝缘的种类内绝缘内绝缘外绝缘外绝缘 第一章第一章 外绝缘概述外绝缘概述外绝缘承受的电压外绝缘承受的电压工频电压工频电压操作冲击电压操作冲击电压雷电冲击电压雷电冲击电压 第一章第一章 外绝缘概述外绝缘概述外绝缘的特殊性外绝

2、缘的特殊性受大气条件的影响受大气条件的影响温度、湿度、气压等温度、湿度、气压等污秽、冰雪等污秽、冰雪等 第一章第一章 外绝缘概述外绝缘概述特高压架空输电线路的空气间隙特高压架空输电线路的空气间隙 1、导线对杆塔之间的空气间隙、导线对杆塔之间的空气间隙 2、导线对导线之间的相间空气间隙、导线对导线之间的相间空气间隙 3、档距中间导线对地的空气间隙、档距中间导线对地的空气间隙 4、导线对地面上运输工具或交叉跨越等空气间隙、导线对地面上运输工具或交叉跨越等空气间隙 第一章第一章 外绝缘概述外绝缘概述特高压变电站的空气间隙特高压变电站的空气间隙 1、导线对构架之间的空气间隙、导线对构架之间的空气间隙

3、2、导线对导线之间的空气间隙、导线对导线之间的空气间隙3、环对环之间的空气间隙、环对环之间的空气间隙 第一章第一章 外绝缘概述外绝缘概述固体绝缘（绝缘子）的外表面间隙固体绝缘（绝缘子）的外表面间隙 1、悬式绝缘子的外表沿面间隙、悬式绝缘子的外表沿面间隙 2、支柱绝缘子的外表沿面间隙、支柱绝缘子的外表沿面间隙 3、套管的外表沿面间隙、套管的外表沿面间隙 第一章第一章 外绝缘概述外绝缘概述外绝缘设计的核心外绝缘设计的核心外绝缘特性外绝缘特性过电压特性过电压特性绝缘配合绝缘配合 第一章第一章 外绝缘概述外绝缘概述外绝缘的操作电压特性外绝缘的操作电压特性重要性：高电压等级决定间隙尺寸重要性：高电压等级

4、决定间隙尺寸复杂性：饱和、波形、分散性等复杂性：饱和、波形、分散性等第二章第二章 外绝缘的操作电压特性外绝缘的操作电压特性极不均匀电场中的放电电压极不均匀电场中的放电电压 第二章第二章 外绝缘的操作电压特性外绝缘的操作电压特性第二章第二章 外绝缘的操作电压特性外绝缘的操作电压特性1. 极性效应极性效应2. 分散性大分散性大3. “饱和”现象4. 波形的影响波形的影响5. 电场分布的影响电场分布的影响第二章第二章 外绝缘的操作电压特性外绝缘的操作电压特性典型公式典型公式U50=1080ln(0.46d+1) 第二章第二章 外绝缘的操作电压特性外绝缘的操作电压特性) 146. 0ln(1080mi

5、n50dU杆塔间隙的放电电压特性杆塔间隙的放电电压特性 第二章第二章 外绝缘的操作电压特性外绝缘的操作电压特性第二章第二章 外绝缘的操作电压特性外绝缘的操作电压特性第二章第二章 外绝缘的操作电压特性外绝缘的操作电压特性第二章第二章 外绝缘的操作电压特性外绝缘的操作电压特性第二章第二章 外绝缘的操作电压特性外绝缘的操作电压特性1，3边相导线对塔柱 2，4中相导线对横担1、2波前时间5000us 3、4波前时间250us第二章第二章 外绝缘的操作电压特性外绝缘的操作电压特性1间隙距离7.0m，2间隙距离5.9m，3间隙距离5.0m 第二章第二章 外绝缘的操作电压特性外绝缘的操作电压特性第二章第二章

6、 外绝缘的操作电压特性外绝缘的操作电压特性第二章第二章 外绝缘的操作电压特性外绝缘的操作电压特性第二章第二章 外绝缘的操作电压特性外绝缘的操作电压特性工频电压的特殊性工频电压的特殊性电压长期施加电压长期施加受环境影响受环境影响第三章外绝缘的工频电压特性第三章外绝缘的工频电压特性第三章外绝缘的工频电压特性第三章外绝缘的工频电压特性杆塔间隙的工频放电电压特性 第三章外绝缘的工频电压特性第三章外绝缘的工频电压特性污秽绝缘子串的放电电压特性污秽绝缘子串的放电电压特性 第三章外绝缘的工频电压特性第三章外绝缘的工频电压特性第三章外绝缘的工频电压特性第三章外绝缘的工频电压特性在SDD为0.06 mg/cm2

7、，NSDD为0.5mg/cm2时 FC300/195型绝缘子串长与U50关系曲线 第三章外绝缘的工频电压特性第三章外绝缘的工频电压特性U50% = 7.903SDD-0.198U50% = 7.021SDD-0.202U50% = 6.706SDD-0.195891011121314151600.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2SDD (mg/cm2)U50% (kV)300kN普通型瓷绝缘子400kN普通型瓷绝缘子300kN普通型玻璃绝缘子不同绝缘子污耐压曲线 不同不同NSDD对应对应U50曲线曲线 第三章外绝缘的工频电压特性第三章外绝缘的工频电压特性

8、盐密盐密灰密灰密不均匀度不均匀度第三章外绝缘的工频电压特性第三章外绝缘的工频电压特性串型串型伞型伞型串长串长第三章外绝缘的工频电压特性第三章外绝缘的工频电压特性概率特性概率特性第四章第四章 外绝缘的雷电电压特性外绝缘的雷电电压特性空气间隙的雷电冲击电压特性空气间隙的雷电冲击电压特性 第四章第四章 外绝缘的雷电电压特性外绝缘的雷电电压特性第四章第四章 外绝缘的雷电电压特性外绝缘的雷电电压特性0100020003000400050006000012345678间隙距离 d(m)放电电压 U50%(kV)第四章第四章 外绝缘的雷电电压特性外绝缘的雷电电压特性GB311 GB311 小间隙小间隙 IE

9、C 2000IEC 2000米以下米以下现在的研究现在的研究第五章第五章 海拔对外绝缘放电电压的校正海拔对外绝缘放电电压的校正 GB311.11997中中3.4条规定，对用于海拔高于条规定，对用于海拔高于1000m但不超过但不超过4000m处的设备的外绝缘及干式变压器的绝缘，处的设备的外绝缘及干式变压器的绝缘，海拔每升高海拔每升高100m，绝缘强度约降低，绝缘强度约降低1%，在海拔不高于，在海拔不高于1000m的地点试验时，其试验电压应按本标准规定的额定的地点试验时，其试验电压应按本标准规定的额定耐受电压乘以海拔校正因数耐受电压乘以海拔校正因数Ka Ka=1/(1.1-H/10000) 第五章

10、第五章 海拔对外绝缘放电电压的校正海拔对外绝缘放电电压的校正IEC 60071提出的海拔校正因数提出的海拔校正因数KaIEC 60071-2 -1996中中4.2.2条规定了条规定了2000及以下的及以下的海拔校正因数海拔校正因数Ka的计算公式：的计算公式： 第五章第五章 海拔对外绝缘放电电压的校正海拔对外绝缘放电电压的校正)8150(HmaeKIEC 60071提出的海拔校正因数提出的海拔校正因数Kam为与电压类型和间隙结构有关的修正因子。对为与电压类型和间隙结构有关的修正因子。对雷电冲击耐受电压和短时工频耐受电压取雷电冲击耐受电压和短时工频耐受电压取1.0，对操作，对操作冲击耐受电压取值见

11、图冲击耐受电压取值见图 。 第五章第五章 海拔对外绝缘放电电压的校正海拔对外绝缘放电电压的校正对操作冲击耐受电压的对操作冲击耐受电压的m取值取值 第五章第五章 海拔对外绝缘放电电压的校正海拔对外绝缘放电电压的校正 杆塔空气间隙的雷电冲击及工频的海拔校正因数：杆塔空气间隙的雷电冲击及工频的海拔校正因数：在所研究的间隙距离范围内，可以按公式在所研究的间隙距离范围内，可以按公式Ka=1/(1.0-H/10000)的海拔校正因数校正。的海拔校正因数校正。 杆塔边相间隙的操作冲击海拔校正因数：在所研杆塔边相间隙的操作冲击海拔校正因数：在所研究的间隙距离范围内，按公式究的间隙距离范围内，按公式Ka=1/(

12、1.0-mH/10000)的的海拔校正因数校正，并提出了海拔校正因数的修正因海拔校正因数校正，并提出了海拔校正因数的修正因子子m的计算公式：的计算公式： m=1 (U0.838) m=1.803-0.9587 (0.838U1.568) m=0.3 (U1.568)第五章第五章 海拔对外绝缘放电电压的校正海拔对外绝缘放电电压的校正空气间隙外绝缘设计方法空气间隙外绝缘设计方法第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法工频空气间隙外绝缘设计步骤工频空气间隙外绝缘设计步骤 （1）最大工作电压； （2）计算风速； （3）变异系数； （4）闪络概率 ； （5）求配合系数； （6）海拔修正系数 ； （7）

13、计算空气间隙工频放电电压要求值U50 （8）查放电电压试验曲线 （9）获得空气间隙 距离值 （10）画杆塔间隙圆第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法工频空气间隙外绝缘设计步骤一工频空气间隙外绝缘设计步骤一 最大工作电压：1100 / kV 第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法32工频空气间隙外绝缘设计步骤二工频空气间隙外绝缘设计步骤二 计算风速；100年一遇的最大风速； 第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法工频空气间隙外绝缘设计步骤三工频空气间隙外绝缘设计步骤三 变异系数 ：单间隙的变异系数 0.03 多间隙的变异系数 0.012 第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法工

14、频空气间隙外绝缘设计步骤四工频空气间隙外绝缘设计步骤四 闪络概率 ：0.13%，考虑1-3 ；第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法操作空气间隙外绝缘设计步骤五操作空气间隙外绝缘设计步骤五 配合系数： Kc=1/（1-Z 1）（1-3 m） =1.119 其中，Z=2.45， 1=0.03， m=0.012 裕度系数：Ks=1.05第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法工频空气间隙外绝缘设计步骤六工频空气间隙外绝缘设计步骤六 海拔校正因数： H=500m时，Ka=1.063； H=1000m时，Ka=1.131； H=1500m时，Ka=1.202。第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设

15、计方法)8150(HmaeK工频空气间隙外绝缘设计步骤七工频空气间隙外绝缘设计步骤七 计算空气间隙工频放电电压要求值计算空气间隙工频放电电压要求值U50 空气间隙工频放电电压要求值U50.1.r： H=500m时，U50.1.r =1.1191.0631.05Un.m =1.249Un.m=1122kVH=1000m时，U50.1.r=1.1191.1311.05Un.m =1.329Un.m=1194kVH=1500m时，U50.1.r=1.1191.2021.05Un.m =1.412Un.m=1268kV 第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法工频空气间隙外绝缘设计步骤八工频空气间隙

16、外绝缘设计步骤八 查放电电压试验曲线获得空气间隙 距离值第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法工频空气间隙外绝缘设计步骤九工频空气间隙外绝缘设计步骤九 查放电电压试验曲线获得空气间隙 距离值第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法空气间隙距离（m）工频放电电压试验值（kV）工频放电电压要求值（kV）2.711861137 (H=500m)2.912401212 (H=1000 m)3.113421286 （H=1500 m）工频空气间隙外绝缘设计步骤十工频空气间隙外绝缘设计步骤十 画杆塔间隙圆第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法操作空气间隙外绝缘设计步骤操作空气间隙外绝缘设计步骤

17、（1）过电压倍数； （2）计算风速； （3）变异系数； （4）闪络概率 ； （5）求配合系数； （6）海拔修正系数 ； （7）计算空气间隙操作放电电压要求值U50 （8）查放电电压试验曲线 （9）获得空气间隙 距离值 （10）画杆塔间隙圆第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法操作空气间隙外绝缘设计步骤一操作空气间隙外绝缘设计步骤一 过电压倍数： 统计（2%）操作过电压水平Us为1.7 p.u. 第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法操作空气间隙外绝缘设计步骤二操作空气间隙外绝缘设计步骤二 计算风速；计算风速为0.5Vm，Vm为最大风速。 第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法操作空

18、气间隙外绝缘设计步骤三操作空气间隙外绝缘设计步骤三 变异系数 ：单间隙的变异系数 0.06 多间隙的变异系数 0.024 第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法操作空气间隙外绝缘设计步骤四操作空气间隙外绝缘设计步骤四 闪络概率 ：0.13%，考虑1-3 ；第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法操作空气间隙外绝缘设计步骤五操作空气间隙外绝缘设计步骤五 配合系数： Kc=1/（1-Z 1）（1-3 m） =1.263 其中，Z=2.45， 1=0.06， m=0.06第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法操作空气间隙外绝缘设计步骤六操作空气间隙外绝缘设计步骤六 海拔校正因数： H=500m时，Ka=1.024； H=1000m时，Ka=1.049； H=1500m时，Ka=1.074 。第六章第六章 外绝缘设计方法外绝缘设计方法)8150(HmmeK操作空气间隙外绝缘设计步骤七操作空气间隙外绝缘设计步骤七 计算空气间隙操作放电电压要求值计算空气间隙操作放电电压要求值U50 空气间隙操作放电电压要求值U50： H=500m时，U50 =1.2631.024 Us =1.293Us=1974kVH=1000m时，U50=1.2631.049 Us =1.325Us=2023kVH=1500m时，U50=1.2631.074 Us