电力系统绝缘配合

1、7.1 绝缘配合的基本概念7.2 中性点接地方式对绝缘水平的影响7.3 绝缘配合的原则与方法7.4 变电站电气设备绝缘水平的确定7.5 架空输电线路绝缘水平的确定第7章 电力系统绝缘配合返回7.1 绝缘配合的基本概念绝缘配合 根据电气设备在系统中可能承受的各种电压,并考虑过电压的限制措施和设备的绝缘性能后来确定电气设备的绝缘水平，以便把作用于电气设备上的各种电压（正常工作电压及过电压）所引起的绝缘损坏降低到经济上和运行上所能接受的水平。 其核心问题为确定设备的绝缘水平。绝缘水平 设备可以承受(不发生闪络、击穿或其他损坏）的试验电压标准7.2 中性点接地方式对绝缘水平的影响l中性点接地方式不同，

2、系统的过电压水平和绝缘水平会有很大的差异。l中性点接地方式可分为非有效接地（不接地、经消弧线圈接地）和有效接地两种方式l从最大长期工作电压、雷电过电压和内部过电压三个方面来进行分析1、最大长期工作电压非有效接地系统 单相接地故障不必立即跳闸，可带故障运行一段时间，此时，健全相上的电压升高到线电压。再考虑最大工作电压可比额定电压高10%-15%。 最大长期工作电压为:有效接地系统 最大长期工作电压为:nU)15. 11 . 1 (3)15.11 .1 (nU2、雷电过电压 阀型避雷器的灭弧电压是按最大长期工作电压决定的 有效接地系统中所用阀型避雷器的灭弧电压较低，相应的火花间隙数和阀片数也较少，

3、冲击放电电压和残压也较低，因而可减小避雷器结构的尺寸，约比同一电压等级的中性点非有效接地系统中的避雷器低20%左右 3、内部过电压 有效接地系统中，内部过电压是在相电压的基础上发展起来的；非有效接地系统中，内部过电压是在线电压基础上发展起来的。 有效接地系统的绝缘水平比非有效接地系统低20%左右。 由以上最大长期工作电压、雷电过电压和内部过电压分析可知， 有效接地系统的绝缘水平可比非有效接地系统的低20%左右 1、绝缘配合的原则 实际绝缘水平由最大长期工作电压、雷电过电压和内部过电压三因素中最严格的一个来确定l220kV及以下系统中，电气设备绝缘水平主要由雷电过电压决定。把雷电过电压限制到低于

4、内部过电压是不经济的，具有正常绝缘水平的电力设备，应能承受内部过电压作用l超高压系统中，操作过电压的幅值随电压等级而提高，成为主要矛盾。我国通过改进断路器性能将操作过电压限制在一定水平，通过并联电抗器将工频过电压限制在一定水平，再通过避雷器作后备保护。由于内部过电压被限制在一定水平内，系统绝缘水平仍以雷电过电压来决定7.3 绝缘配合的原则与方法l严重污秽地区，由于污秽使设备绝缘性能大大降低，常发生污闪事故，超过了雷电损害，绝缘水平主要由系统最大运行电压决定l若过电压被限制在1.7-1.8时,工作电压就可能成为决定电网绝缘水平的主要因素电气设备绝缘水平的确定 考虑到设备在运行时要承受运行电压、工

5、频过电压、雷电过电压及操作过电压的作用，对电气设备绝缘规定了以下试验电压:l 短时工频试验电压（1min）l 雷电冲击试验电压l 操作冲击试验电压；l 对外绝缘规定了干湿状态下的工频放电电压；l 考虑到在长期工作电压和工频过电压作用下内绝缘的老化和外绝缘的抗污秽性能，规定了设备的长时间工频试验电压2、绝缘配合的方法（1）惯用法 确定电气设备绝缘水平的基础是避雷器的保护水平。避雷器的保护水平是以避雷器残压为基础确定。15. 1/,max)()(stibripuuuuur: 残压ub(i)：标准雷电放电电压ust： 陡波放电电压 根据过电压幅值和绝缘的耐电强度都是随机变量的实际情况，在已知过电压幅

6、值和绝缘闪络电压的概率分布后，用计算的方法求出绝缘闪络的概率和线路的跳闸率，在进行了技术经济比较的基础上，正确地确定绝缘水平。（2）统计法 绝缘配合的统计法只能用于自恢复绝缘，主要是输变电的外绝缘。返回7.4 变电站电气设备绝缘水平的确定避雷器对设备的保护可有以下两种方式:（1）避雷器只用作雷电过电压的保护,而不用来保护内部过电压. 220kV及以下系统都采用此种方式,内部过电压对正常绝缘无危险（2）避雷器主要于雷电过电压的保护,但也用作内部过电压的后备保护 超高压系统中采用，依靠断路器将内部过电压限制在一定水平。避雷器在内过电压下一般不动作，只有很大时才动作。220kV(最大工作电压为252

7、kV)及以下等级和220kV以上电压等级在过电压保护措施、绝缘耐压试验、最大工作电压倍数、绝缘裕度等方面都存在差异，可分为以下两部分：范围I：范围II: kVukVm2525 . 3kVum2521、雷电过电压下的绝缘配合2、操作过电压下的绝缘配合3、工频绝缘水平的确定4、长时间工频高压试验)1(1pUKBIL 1、雷电过电压下的绝缘配合 电气设备在雷电过电压下的绝缘水平通常用它们的基本冲击绝缘水平（BIL）来表示：我国使用的经验公式： Ur为标称雷电流下的避雷器残压 在电气设备与避雷器相距很近时取1.25，相距较远时取1.4。rUBIL)4 . 125. 1 ( 为阀式避雷器在雷电过电压下的

8、保护水平， 为雷电过电压下的配合系数。)(ipU1Kl在系统设计和选择运行方式时均应设法避免谐振过电压的出现，在按内部过电压作绝缘配合时，通常不考虑谐振过电压l一般不单独考虑工频电压升高，而把它的影响包括在最大长期工作电压内内部过电压的配合归结为操作过电压下的绝缘配合。2、操作过电压下的绝缘配合对于范围这一类变电所中的电气设备来说，其操作冲击绝缘水平（SIL）为 式中KS为操作过电压下的配合系数，K0:操作过电压计算倍数对于范围 式中操作过电压下的配合系数 分两种情况来讨论：UKKSILS0)(spsUKSIL 25. 115. 1sK 3、工频绝缘水平的确定l 为了检验电气设备绝缘是否达到了

9、以上所确定的BIL和SIL，就需要进行雷电冲击和操作冲击耐压试验。l对于330kV及以上的超高压电气设备来说，必需做雷电冲击和操作冲击试验l对于220kV及以下的高压电气设备来说，应设法用比较简单的工频高压试验去等效地检验绝缘耐受雷电冲击电压和操作冲击电压的能力。 短时工频耐压试验所采用的试验电压值往往要比额定相电压高出数倍，它的目的和作用是代替雷电冲击和操作冲击耐压试验、等效地检验绝缘在这两类过电压下的电气强度。12雷电冲击系数,取1.48操作冲击系数，66kV及以下1.3，110kV及以上取1.35 凡是合格通过工频耐压试验的设备绝缘在雷电和操作过电压作用下均能可靠地运行。为了更加可靠和直

10、观，国际电工委员会（IEC）规定：1、对于300kV以下的电气设备（1）绝缘在工频工作电压、暂时过电压和操作过电压下的性能用短时（1min）工频耐压试验来检验；（2）绝缘在雷电过电压下的性能用雷电冲击耐压试验来检验。2、对于300kV及以上的电气设备（1）绝缘在操作过电压下的性能用操作冲击耐压试验来检验；（2）绝缘在雷电过电压下的性能用雷电冲击耐压试验来检验。4、长时间工频高压试验 当内绝缘的老化和外绝缘的污染对绝缘在工频工作电压和过电压下的性能有影响时，尚需作长时间工频高压试验。 由于试验目的不同，长时间工频高压试验时所加的试验电压值和加压时间均与短时工频耐压试验不同。返回7.5 架空输电线

11、路绝缘水平的确定架空输电线路绝缘配合的主要内容为l绝缘子串中绝缘子片数的确定l导线对杆塔的空气间距的确定1、绝缘子串中绝缘子片数的确定a.在工作电压下不发生污闪；b.雨天时在操作过电压下不发生闪络（湿闪）；c.具有一定的雷电冲击耐压强度，保证一定的线路耐雷水平。线路绝缘子串应满足三方面的要求：a.按工作电压要求 线路的闪络率与该线路的爬电比距 密切相关，根据线路所在地区的污秽等级来选定 值，就能保证必要的运行可靠性。)/(0kVcmULnKmen： 绝缘子片数L0：每片绝缘子的几何爬电距离，cm Ke：为绝缘子爬电距离有效系数。Um：系统最高工频电压有效值为了避免污闪事故，所需的绝缘子片数应为

12、01LKUnemb.按操作过电压要求用工频湿闪电闪近似代替操作湿闪电压,对于最常用的型绝缘子,其工频湿闪电压为 UKUW01.1 1.1为考虑各种影响因素和裕度的修正系数。 1460nUW电网中计算出的操作过电压为根据以上两式,可求出所需的绝缘子串片数,加上零值绝缘子片数后,即为操作过电压下所要求的绝缘子片数.c.按大气过电压进行验算 一般情况下，大气过电压对确定绝缘子串的片数影响是不大的，因为耐雷水平不完全取决于绝缘子片数，而主要取决于各项防雷措施的综合效果，因此它仅作验算条件。即使耐雷水平达不到规程的下限值，也不一定必须增加绝缘子的片数，因为还可以采用降低杆塔接地电阻等措施来提高线路的耐雷

13、水平。2、导线对杆塔的空气间距的确定（1）导线对大地：在选择其空气间距时主要考虑地面车辆和行人等的安全通过、地面电场强度及静电感应等问题。（2）导线对导线：应考虑相间过电压的作用、相邻导线在大风中因不同步摆动或舞动而相互靠近等问题。（3）导线对架空地线：按雷击于档距中央避雷线上时不至于引起导、地线间气隙击穿这一条件来选定。（4）导线对杆塔及横担：这将是下面要探讨的重点内容。 就塔头空气间隙上可能出现的电压幅值来看，一般是雷电过电压最高、操作过电压次之、工频工作电压最低。而三种情况下可能出现的风偏角则刚好相反由于工作电压长期作用在导线上，其可能引起的风偏角最大雷电过电压持续时间最短，可能出现的风偏角最小操作过电压持续时间较短，可能出现风偏角介于以上两者之间风偏角的影响UKU150（1）工作电压要求的净间距0s 的工频击穿电压幅值 为综合考虑工频电压升高、气象条件、必要的安全裕度等因素的空气间隙工频配合系数。66kV及以下的线路取1.2；110-220kV取1.35；范围II取1.41K各种电压下所要求的净间距（2）操作过电压要求的净间距 要求 的正极性操作冲击波下的50击穿电压UKKUKUss022)%(50 计算用最大操作过电压 空气间隙操作配合系数，对范围取1.03，对范围取1.1。sU2Kss（3）雷电过电压要求的净间距通常取 的50雷电冲击电压 等于绝缘子串的50雷电冲