高电压技术 液体介质击穿

1、2.2 液体介质的击穿液体介质的击穿 应用广泛，作为设备的内绝缘应用广泛，作为设备的内绝缘 绝缘绝缘 灭弧灭弧 散热散热 纯净的液体介质击穿场强比气体高得多纯净的液体介质击穿场强比气体高得多 （1MVcm） 工程用的液体介质击穿场强很少超过工程用的液体介质击穿场强很少超过 300kVcm 击穿机理击穿机理 理想：与气体类似理想：与气体类似 工程：工程：小桥理论小桥理论 2.2.1 液体介质的击穿机理（小桥理论）液体介质的击穿机理（小桥理论）v工程应用的液体介质不可避免地存在气泡或杂工程应用的液体介质不可避免地存在气泡或杂质如水分、悬浮的固体纤维等质如水分、悬浮的固体纤维等 v气泡或杂质在电场作

2、用下，在电极间排列搭成气泡或杂质在电场作用下，在电极间排列搭成电导性较强的电导性较强的“小桥小桥” v气泡：容易放电气泡：容易放电v水分流过电流时易发热气化，进而形成气泡水分流过电流时易发热气化，进而形成气泡v纤维相互间容易连接；且对电场产生畸变作用，易导致纤纤维相互间容易连接；且对电场产生畸变作用，易导致纤维端部的液体介质放电汽化，产生气泡维端部的液体介质放电汽化，产生气泡v杂质小桥通道电导大，电导电流大，容易产生杂质小桥通道电导大，电导电流大，容易产生电离电离v进而引起液体介质击穿进而引起液体介质击穿 2.2.2 影响液体介质击穿的因素影响液体介质击穿的因素 v杂质杂质:电场越均匀，影响越

3、显著！电场越均匀，影响越显著！v油中最主要的杂质是水分油中最主要的杂质是水分 （溶解（溶解/悬浮悬浮 ）v气泡气泡 v注入过程（放电）中产生注入过程（放电）中产生v静置一定时间以消除油中气泡静置一定时间以消除油中气泡 v温度温度v关系比较复杂，主要取决于油中水分的状态（固关系比较复杂，主要取决于油中水分的状态（固 、悬浮、悬浮 、溶解溶解 、汽化、汽化 ）v油体积油体积v杂质出现的概率随油体积的增加而增加，杂质出现的概率随油体积的增加而增加，击穿场强击穿场强随之下降随之下降v电压形式电压形式v杂质形成小桥需要时间杂质形成小桥需要时间v冲击击穿强度比工频击穿强度高得多（冲击击穿强度比工频击穿强度

4、高得多（不不：1.4-1.5/1.4-1.5/均匀均匀：2 2 ） 2.2.3 减小杂质影响的措施减小杂质影响的措施 v过滤过滤 v防潮（呼吸器）防潮（呼吸器） v祛气（真空注油）祛气（真空注油） v用固体介质减小油中杂质的影响用固体介质减小油中杂质的影响 v覆盖层：限制泄漏电流覆盖层：限制泄漏电流/ /电缆纸、黄蜡布或漆膜电缆纸、黄蜡布或漆膜 v绝缘层：覆盖层厚度增大，本身承担一定电压绝缘层：覆盖层厚度增大，本身承担一定电压 v屏障：既阻止杂质屏障：既阻止杂质“小桥小桥”的形成，又能改善的形成，又能改善间隙中电场均匀度（最佳位置、厚度）间隙中电场均匀度（最佳位置、厚度）- -应用广应用广泛泛

5、v ？屏障多了好还是少了好？屏障多了好还是少了好？2.3 固体介质的击穿固体介质的击穿 v固体介质的固有击穿强度比液体和气体介质高固体介质的固有击穿强度比液体和气体介质高v特点：特点：v击穿场强与电压作用的时间有很大关系击穿场强与电压作用的时间有很大关系v一旦击穿，绝缘无法自行恢复一旦击穿，绝缘无法自行恢复 1年年=31536000s2.3.1 电击穿电击穿 v电击穿过程与气体中相似，电离足够强电击穿过程与气体中相似，电离足够强时时破坏介质晶格结构破坏介质晶格结构导致击穿导致击穿v体积效应体积效应v由于材料的由于材料的不均匀性不均匀性，导致击穿场强分散性，导致击穿场强分散性很大；加大试样的面积

6、或体积，使材料弱点很大；加大试样的面积或体积，使材料弱点出现的概率增大，会使击穿场强降低出现的概率增大，会使击穿场强降低v累积效应累积效应v固体介质在固体介质在冲击电压冲击电压多次作用下，局部损伤多次作用下，局部损伤会逐渐扩大，致使其击穿电压会逐渐扩大，致使其击穿电压U Un n有可能低于有可能低于单次冲击电压作用时的击穿电压单次冲击电压作用时的击穿电压U U1 1v有机材料有机材料2.3.2 热击穿热击穿 v是一个热不平衡的过程是一个热不平衡的过程v介质损耗导致发热和温度升高介质损耗导致发热和温度升高v温度升高加剧损耗和发热温度升高加剧损耗和发热v发热与散热相等，达到平衡温度发热与散热相等，

7、达到平衡温度v发热大干散热，温度不断上升，造成热破坏发热大干散热，温度不断上升，造成热破坏v热击穿所需时间较长（几小时热击穿所需时间较长（几小时几分钟）几分钟）v工频工频lmin耐压不能考验热击穿特性耐压不能考验热击穿特性 （510）v随外加电场频率的增加，随外加电场频率的增加，热击穿的几率热击穿的几率增大（极化：直流、工频，高频）增大（极化：直流、工频，高频）2.3.3 电化学击穿电化学击穿 v介质长期加电压引起介质劣化而导致击穿强度介质长期加电压引起介质劣化而导致击穿强度下降下降v局部放电局部放电导致绝缘劣化导致绝缘劣化v介质内气隙的局部放电（介质内气隙的局部放电（Partial Disc

8、harge，简称，简称PD）vPD产生活性气体如产生活性气体如O3、NO、NO2等对介质将等对介质将产生氧化和产生氧化和腐蚀腐蚀作用作用v带电粒子对介质表面的撞击，也会使介质受到带电粒子对介质表面的撞击，也会使介质受到机械的损伤机械的损伤和局部的过热和局部的过热v 气隙的产生气隙的产生v制造过程：浇注、挤压成型等制造过程：浇注、挤压成型等v绝缘与电极接触不良绝缘与电极接触不良2.3.3.1 局部放电的等值电路局部放电的等值电路 CmCgCb bgbgCCCuu1、微量压降、微量压降2、电流脉冲、电流脉冲放电前后，间隙放电前后，间隙g两端的电压变化为两端的电压变化为(Ug-Ur)对间隙对间隙g放

9、电的电容量为：放电的电容量为： bmbmgCCCCC真实放电量真实放电量qr为：为： rgbgrgbmbmgrUUCCUUCCCCCq视在放电量视在放电量q=放电时试品上电压变化放电时试品上电压变化U试品电容试品电容gbgbmCCCCCUq视在放电量可能比真实放电量小得多！视在放电量可能比真实放电量小得多！ mUCqrgmbrgmbbUUCCUUCCCU绝缘上的电压变化：绝缘上的电压变化：rgbUUCqrbgbqCCCq不可测！不可测！ 单次局部放电的能量单次局部放电的能量2221rgbmbmgUUCCCCCWrgbbgrgrrgrgbgUUCCCqUUqUUUUCCW212121设设Cg放电

10、时试品上电压为放电时试品上电压为Ui，则：，则：bgbigCCCUU若近似地认为若近似地认为Ur0，则：，则： iqUW21rggiUUUUqW212.3.3.2 交流和直流电压下局部放电的比较交流和直流电压下局部放电的比较 v随着交流电压频率的增高，单位时间内局放次随着交流电压频率的增高，单位时间内局放次数增多，局放对绝缘的危害加大数增多，局放对绝缘的危害加大v直流下局放频率很低，其危害性远小于交流时直流下局放频率很低，其危害性远小于交流时E+- - -发电机定子绕组端部绝缘局部放电实测波形发电机定子绕组端部绝缘局部放电实测波形 2.3.3.3提高局部放电电压的措施提高局部放电电压的措施 v

11、各种材料耐受局放的性能不同各种材料耐受局放的性能不同 v无机材料有较强的耐局放性能：陶瓷、云母无机材料有较强的耐局放性能：陶瓷、云母v有机材料耐局放的性能较差：塑料有机材料耐局放的性能较差：塑料v提高绝缘局部放电电压的措施提高绝缘局部放电电压的措施v尽量消除气隙或设法减小气隙的尺寸：钢管油尽量消除气隙或设法减小气隙的尺寸：钢管油压电缆压电缆v设法提高空穴的击穿场强：用液体介质或高耐设法提高空穴的击穿场强：用液体介质或高耐电强度的压缩气体充填空穴电强度的压缩气体充填空穴 2.4 组合绝缘的特性组合绝缘的特性 v电气设备内部绝缘结构中常用液体与固电气设备内部绝缘结构中常用液体与固体介质构成组合绝缘

12、体介质构成组合绝缘v油油屏障绝缘屏障绝缘v油纸绝缘油纸绝缘 v组合绝缘强度不仅取决于所用介质的绝组合绝缘强度不仅取决于所用介质的绝缘强度，还与介质的互相配合有关缘强度，还与介质的互相配合有关2.4.1 油油屏障绝缘与油纸绝缘的特点屏障绝缘与油纸绝缘的特点 v油油屏障绝缘屏障绝缘 v以油为主要绝缘介质，散热、冷却作用好以油为主要绝缘介质，散热、冷却作用好v屏障的作用：改善油间隙中电场分布和阻止杂质小屏障的作用：改善油间隙中电场分布和阻止杂质小桥的形成桥的形成 v广泛用于变压器中广泛用于变压器中v屏障的总厚度不宜取得过大（否则可能引起油中场屏障的总厚度不宜取得过大（否则可能引起油中场强增高）强增高

13、）v油纸绝缘油纸绝缘v液体介质用作充填固体绝缘中气隙的浸渍剂液体介质用作充填固体绝缘中气隙的浸渍剂v固体介质为绝缘的主体固体介质为绝缘的主体v油纸绝缘的击穿强度很高，但散热比较困难油纸绝缘的击穿强度很高，但散热比较困难v油纸绝缘的直流击穿场强比交流击穿场强高得多油纸绝缘的直流击穿场强比交流击穿场强高得多1粘浸渍电缆粘浸渍电缆2充油电缆充油电缆v直流电压下短时击穿场强约为交流时二倍以上，其长时间直流电压下短时击穿场强约为交流时二倍以上，其长时间击穿场强则为交流时三倍以上击穿场强则为交流时三倍以上v直流电压下，油与纸中的场强分配比交流时合理直流电压下，油与纸中的场强分配比交流时合理v在电压长时间作

14、用下，油纸绝缘直流局放的危害性比交流在电压长时间作用下，油纸绝缘直流局放的危害性比交流时小时小 对同一油纸绝缘，直对同一油纸绝缘，直流耐电强度明显高于交流耐电强度明显高于交流！流！ 用于交流的油纸绝缘用于交流的油纸绝缘一定能用于直流，反之一定能用于直流，反之则不然！则不然！2.4.2 多介质系统中的电场多介质系统中的电场 221111/ddUE221122/ddUE2.4.3 电场调整的方法电场调整的方法 v组合绝缘结构的电场调整组合绝缘结构的电场调整v用分阶绝缘的方法来降低电力电缆缆芯附近用分阶绝缘的方法来降低电力电缆缆芯附近的场强的场强 v在不同绝缘厚度处夹入不同长度的导电箔作在不同绝缘厚

15、度处夹入不同长度的导电箔作为电容极板，调整电场为电容极板，调整电场v电容套管电容套管v油纸绝缘的高压电流互感器油纸绝缘的高压电流互感器v改变绝缘材料的形状以改善电场分布改变绝缘材料的形状以改善电场分布vGIS中环氧盘形绝缘子沿面电场分布中环氧盘形绝缘子沿面电场分布 金属外壳金属外壳2.5 绝缘的老化绝缘的老化 v绝缘老化：绝缘老化：不可逆的劣化！不可逆的劣化！v固体和液体介质在长期运行过程中会发生一些物固体和液体介质在长期运行过程中会发生一些物理变化和化学变化，导致其机械和电气性能劣化理变化和化学变化，导致其机械和电气性能劣化v绝缘老化的原因绝缘老化的原因v电的作用电的作用v热的作用热的作用v

16、机械力的作用机械力的作用v水分、氧化和射线水分、氧化和射线v微生物的作用等微生物的作用等 2.5.1 电介质的热老化电介质的热老化 v高温下，短时间内就能发生明显的损坏高温下，短时间内就能发生明显的损坏v热老化热老化v温度比短时允许温度低，但作用时间长时，温度比短时允许温度低，但作用时间长时，绝缘性能发生的不可逆的变化绝缘性能发生的不可逆的变化v绝缘的温度越高，老化越快，寿命越短绝缘的温度越高，老化越快，寿命越短v不同介质材料的耐热性不同不同介质材料的耐热性不同v耐热等级耐热等级v最高允许工作温度最高允许工作温度vO O级：级：9090vA A级：级：105105vE E级：级：120120v

17、B B级：级：130130vF F级：级：155155vH H级：级：180180vC C级：级：180180v工作温度超过规定值时，介质迅速劣化，工作温度超过规定值时，介质迅速劣化，寿命大大缩短（寿命大大缩短（1/21/2）vA A级：级：8 8规则规则( (油油屏障和油纸绝缘属屏障和油纸绝缘属A A级级) )vB B级：级：1010规则规则( (大电机绝缘用云母制品属大电机绝缘用云母制品属B B级级) )vH H级：级：12规则规则（干式变压器等）（干式变压器等）2.5.2 介质的电老化介质的电老化 v局部放电局部放电v固体介质耐受局部放电的性能存在差别固体介质耐受局部放电的性能存在差别v

18、抗电老化的性能是不同的（抗电老化的性能是不同的（有机有机/ /无机无机）v绝缘设计时必须选择合适的工作场强绝缘设计时必须选择合适的工作场强2.5.3机械力的影响机械力的影响 v机械应力对绝缘老化的速度有很大影响机械应力对绝缘老化的速度有很大影响v固体介质内产生裂痕或气隙导致局部放电固体介质内产生裂痕或气隙导致局部放电v举例：举例：v瓷绝缘子的老化瓷绝缘子的老化v悬式绝缘子串中靠近铁塔悬挂点的最易损坏悬式绝缘子串中靠近铁塔悬挂点的最易损坏v电机绕组机械力作用，使绝缘受到损伤电机绕组机械力作用，使绝缘受到损伤 v温度突变产生内部应力温度突变产生内部应力v突然降雨使瓷表面骤冷，在其内部产生应力突然降

19、雨使瓷表面骤冷，在其内部产生应力 2.5.4 环境的影响环境的影响 v环境条件对绝缘的老化有很大的影响环境条件对绝缘的老化有很大的影响v绝缘油的老化（氧化、温度绝缘油的老化（氧化、温度油枕）油枕）v户外绝缘应能耐受日晒雨淋户外绝缘应能耐受日晒雨淋v湿热区域使用的要有抗生物特性湿热区域使用的要有抗生物特性 v材料的相容性材料的相容性v绝缘与导体之间（绝缘与导体之间（化学反应、相容化学反应、相容）支柱绝缘子内屏蔽支柱绝缘子内屏蔽 330kV绝缘子柱绝缘子柱 330kV及以上的悬式绝缘子串及以上的悬式绝缘子串一般也装有均压环一般也装有均压环绝缘子数决定于线路所要求绝缘子数决定于线路所要求的绝缘水平：

20、的绝缘水平：35kV- -3片片110kV-7片片200kV-13片片330kV-19片片500kV-28片片 屏蔽电极的均压原理屏蔽电极的均压原理1（均压环均压环）工程中应工程中应用很多！用很多！屏蔽电极的均压原理屏蔽电极的均压原理2（均压环均压环）a:只考虑对地电容只考虑对地电容CEb:只考虑对导线电容只考虑对导线电容CLc:同时考虑同时考虑CE和和CL工程中应工程中应用很多！用很多！pause2.6 电力系统过电压与绝缘配合电力系统过电压与绝缘配合 v过电压（过电压（over voltage）电气设备上出现的高于工作电压的电压电气设备上出现的高于工作电压的电压v按来源形式分类按来源形式分

21、类外部过电压（雷电过电压）：雷云放电外部过电压（雷电过电压）：雷云放电内部过电压：在电力系统内部，由于断路器的操作内部过电压：在电力系统内部，由于断路器的操作或系统发生故障，使系统参数发生变化，引起电网或系统发生故障，使系统参数发生变化，引起电网电磁能量的转化或传递电磁能量的转化或传递v过电压的幅值要比工作电压高出许多（几倍）过电压的幅值要比工作电压高出许多（几倍）v过电压对电力系统过电压对电力系统绝缘水平绝缘水平起着决定性作用起着决定性作用v必须采取必要的限制过电压的措施必须采取必要的限制过电压的措施 绝缘水平与绝缘水平与绝缘配合绝缘配合v绝缘水平（绝缘强度）绝缘水平（绝缘强度）电气设备能承

22、受的试验电压值电气设备能承受的试验电压值通过耐压试验予以确认（交流、直流、冲击）通过耐压试验予以确认（交流、直流、冲击） v绝缘配合绝缘配合最终目的：确定电气设备的绝缘水平最终目的：确定电气设备的绝缘水平综合考虑电气设备在电力系统中可能承受的各种电综合考虑电气设备在电力系统中可能承受的各种电压（压（工作电压和过电压工作电压和过电压）、限压保护装置的特性以）、限压保护装置的特性以及设备绝缘对各种作用电压的及设备绝缘对各种作用电压的耐受特性耐受特性，合理地确，合理地确定设备必要的绝缘水平，以使设备的造价、维修费定设备必要的绝缘水平，以使设备的造价、维修费用和设备绝缘故障引起的事故损失，达到在用和设

23、备绝缘故障引起的事故损失，达到在经济上经济上和安全运行上和安全运行上总体效益最高的目的总体效益最高的目的 技术技术过电压过电压限压装置特性限压装置特性绝缘耐受特性绝缘耐受特性绝缘水平绝缘水平投资费用投资费用维护费用维护费用事故损失费用事故损失费用经济经济2.6.1 电力系统过电压简介电力系统过电压简介 v雷电过电压直击雷过电压：直击输电线路等，被击物流过雷电流感应雷过电压：雷击输电线路附近的地面一般不会超过500kVv雷电过电压雷电过电压 直击雷过电压直击雷过电压直击输电线路等，雷电流流过被击物（直击输电线路等，雷电流流过被击物（6060米）米） 感应雷过电压感应雷过电压雷击输电线路附近的地面

24、雷击输电线路附近的地面, ,通过电磁耦合通过电磁耦合一般不会超过一般不会超过500kV v内部过电压内部过电压 暂时过电压暂时过电压: :持续时间长持续时间长 操作过电压操作过电压: :持续时间短，持续时间短， L，那么电路中将流过容，那么电路中将流过容性电流。电容上的电压等于电源电势加上电性电流。电容上的电压等于电源电势加上电容电流流过电感造成的电压降，这种电容电容电流流过电感造成的电压降，这种电容电压高于电源电势的现象，称为电容效应。压高于电源电势的现象，称为电容效应。v空载长线的电容效应空载长线的电容效应v从分布参数的角度看，一条空载长线可以看从分布参数的角度看，一条空载长线可以看作由无

25、数个串联的作由无数个串联的, ,回路构成。在工频电压回路构成。在工频电压作用下，线路的总容抗一般远大于导线的感作用下，线路的总容抗一般远大于导线的感抗，因此线路各点的电压均高于线路首端电抗，因此线路各点的电压均高于线路首端电压，而且愈往线路末端电压愈高。压，而且愈往线路末端电压愈高。 E1U2UsXl12lIlZUjIlZI jlUUcossinsincos22122100CLkm/06. 00Z：线路波阻抗，约300相位系数若线路末端开路，即： 02I可得线路首末端电压关系为 lUUcos/122lkmwl15002kmf600050/103641波长谐振：线路末端电压将趋于无穷大波长谐振：

26、线路末端电压将趋于无穷大电源的容量的影响电源的容量的影响: :1 1、无限大容量（、无限大容量（Xs=0Xs=0）2 2、有限大容量（、有限大容量（Xs0Xs0）加剧电容效应）加剧电容效应 ZXarctgS2.6.1.2 中性点不接地系统电弧中性点不接地系统电弧接地过电压接地过电压 电力系统中电力系统中60% 以上的故障是单相接地故以上的故障是单相接地故障障随着电网的发展和电压等级的提高，单相随着电网的发展和电压等级的提高，单相接地电容电流随之增加，一般接地电容电流随之增加，一般610kV电网电网的接地电流超过的接地电流超过30A，3560kV电网的接地电网的接地电流超过电流超过10A 时电弧

27、便难以自行熄灭时电弧便难以自行熄灭 00max2)(UUUUUUsss.0 . 13/.).5 . 1(2upCupC健全相的最大过电压为健全相的最大过电压为3.5p.u.，故障相的最大过电压为故障相的最大过电压为2.0p.u.。 限制过电压的措施限制过电压的措施 消除电弧接地过电压的根本途径是消除消除电弧接地过电压的根本途径是消除间歇性电弧间歇性电弧有效的方法是将中性点直接接地有效的方法是将中性点直接接地 采用中性点经消弧线圈接地的运行方式采用中性点经消弧线圈接地的运行方式 消弧线圈是一电感线圈，接于系统的中消弧线圈是一电感线圈，接于系统的中性点处性点处 ，基本作用是：基本作用是： 补偿流过

28、故障点的电容电流，使电弧能自补偿流过故障点的电容电流，使电弧能自行熄灭，系统自行恢复正常工作状态。行熄灭，系统自行恢复正常工作状态。降低故障相上的恢复电压上升的速度，降低故障相上的恢复电压上升的速度，减小电弧重燃的可能性。减小电弧重燃的可能性。 2202313LCCULUIIkphphCLr消弧线圈的补偿度：消弧线圈的补偿度： 脱谐度：脱谐度： 22011CLCrIIIk补偿方式：补偿方式：1 1、欠补偿（不采用，因易引发谐振）、欠补偿（不采用，因易引发谐振）2 2、过补偿、过补偿 （常采用）（常采用）2.6.2 过电压的防护和限制措施过电压的防护和限制措施 v过电压的类型较多过电压的类型较多

29、v产生的原因及特点各异产生的原因及特点各异v其防护和限制措施也有所不同其防护和限制措施也有所不同 2.6.2.1 防雷装置防雷装置 v避雷针避雷针v避雷线避雷线v避雷器避雷器v接地网接地网v避雷针（线）的保护原理避雷针（线）的保护原理吸引雷电击于自身，使其附近的处于保护范围内的吸引雷电击于自身，使其附近的处于保护范围内的被保护物（导线、设备、建筑物等）免遭雷击；同被保护物（导线、设备、建筑物等）免遭雷击；同时通过良好的接地装置，将雷电流泻入大地时通过良好的接地装置，将雷电流泻入大地v接地接地把设备与作为把设备与作为0 0电位参照点的地球作电气上的连接电位参照点的地球作电气上的连接v接地分类接地

30、分类工作接地工作接地：电力系统为了运行的需要，将电网：电力系统为了运行的需要，将电网某一点接地，其目的是为了稳定对地电位与继电某一点接地，其目的是为了稳定对地电位与继电保护上的需要。保护上的需要。保护接地保护接地：为了保护人身安全，防止因电气设：为了保护人身安全，防止因电气设备绝缘劣化，外壳可能带电而危及工作人员安全。备绝缘劣化，外壳可能带电而危及工作人员安全。防雷接地防雷接地：导泄雷电流，以消除过电压对设备：导泄雷电流，以消除过电压对设备的危害的危害静电接地静电接地：在可燃物场所的金属物体，蓄有静：在可燃物场所的金属物体，蓄有静电后，往往爆发火花，以致造成火灾。因此要对电后，往往爆发火花，以

31、致造成火灾。因此要对这些金属物体（如贮油罐等）接地这些金属物体（如贮油罐等）接地接地装置接地装置v在大地表面土层中埋设金属电极，这种埋入地在大地表面土层中埋设金属电极，这种埋入地中并直接与大地接触的金属导体，叫做接地体中并直接与大地接触的金属导体，叫做接地体v将接地体与需要接地的设备接地端连接起来，将接地体与需要接地的设备接地端连接起来，组成接地装置组成接地装置v接地电阻接地电阻接地点处的电位接地点处的电位U与经接地装置入地的接地电流与经接地装置入地的接地电流I的的比值（比值（RU/I）是大地电阻效应的总和（本体电阻是大地电阻效应的总和（本体电阻+ +土壤电阻效应）土壤电阻效应）接地电阻越小越

32、好接地电阻越小越好 v接地网：为了实现良好的接地，将多个水平接地体接地网：为了实现良好的接地，将多个水平接地体（如扁铁）和垂直接地体（如钢筋、钢管）在地下连（如扁铁）和垂直接地体（如钢筋、钢管）在地下连接起来构成网络结构接起来构成网络结构v避雷针、线、器均需要接地网避雷针、线、器均需要接地网接触电压（高接触电压（高1.8m,D0.8m）跨步电压（跨步电压（D0.8m）避雷器避雷器（ArresterArrester，ArrArr） v限制过电压的保护装置，实质是放电器限制过电压的保护装置，实质是放电器v种类种类保护间隙保护间隙管型避雷器管型避雷器阀型避雷器阀型避雷器普通阀型（普通阀型（FS、FZ

33、）、磁吹式（）、磁吹式（FCZ、FCD）金属氧化物避雷器（又称金属氧化物避雷器（又称ZnO避雷器）避雷器）v不同类型的避雷器的保护特性存在明显差别不同类型的避雷器的保护特性存在明显差别避雷器的避雷器的保护原理保护原理 v避雷器与被保护设备相避雷器与被保护设备相并联并联，当避雷器，当避雷器上出现高于其上出现高于其动作电压动作电压的过电压时，的过电压时，Arr先于被保护设备动作放电，利用其先于被保护设备动作放电，利用其非线非线性性电阻（电阻（u=ci），将过电压），将过电压限制限制在被保在被保护设备绝缘能够承受的范围内，从而保护设备绝缘能够承受的范围内，从而保护了电气设备护了电气设备避雷器阀片的伏

34、安特性避雷器阀片的伏安特性 阀型避雷器动作过程阀型避雷器动作过程2.6.2.2 雷电过电压的防护雷电过电压的防护 v感应雷过电压一般仅对感应雷过电压一般仅对35 kV及以下电压及以下电压等级的电气绝缘有威胁等级的电气绝缘有威胁v电力系统防雷的重点是直击雷防护电力系统防雷的重点是直击雷防护架空线路架空线路发电厂和变电所发电厂和变电所架空输电线路防雷架空输电线路防雷 v任务任务采用技术上和经济上的合理措施，使系统雷害降低到采用技术上和经济上的合理措施，使系统雷害降低到运运行部门能够接受的程度行部门能够接受的程度v具体原则和措施（四道防线具体原则和措施（四道防线 ）防止雷直击导线防止雷直击导线避雷线

35、、避雷针、改用电缆等避雷线、避雷针、改用电缆等防止雷击塔顶或避雷线后引起防止雷击塔顶或避雷线后引起逆闪络逆闪络 降低杆塔的接地电阻、降低杆塔的接地电阻、增大耦合系数增大耦合系数、加强线路绝缘、装设避、加强线路绝缘、装设避雷器等雷器等防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧适当增加绝缘子片数适当增加绝缘子片数 、采用中性点不接地或经消弧线圈接地采用中性点不接地或经消弧线圈接地防止线路中断供电防止线路中断供电自动重合闸，或双回路、环网供电等自动重合闸，或双回路、环网供电等 耦合地线耦合地线架空避雷线架空避雷线发电厂和变电所的防雷发电厂和变电所的防雷 v雷害事故来源雷害事

36、故来源雷直击发电厂或变电所雷直击发电厂或变电所雷击输电线路后产生的雷击输电线路后产生的雷电波雷电波沿线路侵入沿线路侵入v防护防护直击雷防护直击雷防护一般采用避雷针或避雷线一般采用避雷针或避雷线范围：电气设备、建筑物等范围：电气设备、建筑物等侵入波防护（行波保护）侵入波防护（行波保护）安装安装避雷器避雷器以限制过电压幅值以限制过电压幅值采用采用进线段保护进线段保护以降低来波陡度以降低来波陡度对于纵绝缘更为薄弱的直配电机，在母线上增装对于纵绝缘更为薄弱的直配电机，在母线上增装电容器电容器以进一步降低侵入波的陡度以进一步降低侵入波的陡度2.6.2.3 内部过电压的限制措施内部过电压的限制措施 v工频

37、过电压的限制措施v利用并联电抗器补偿空载线路的电容效应v利用静止补偿装置（SVC）v采用良导体地线降低输电线路的零序阻抗v谐振过电压的限制措施v电网的设计或运行阶段，尽量避免谐振条件的出现v对于较难避免的铁磁谐振过电压，可安装消谐器、阻尼电阻、改善电压互感器的激磁特性v操作过电压的限制措施v安装消弧线圈v高压线路上装设并联电抗器v采用带有并联电阻的断路器v装设专门的避雷器单相接地系数单相接地系数1)(1)()(310102101XXXXXXK）（2.6.3 绝缘配合的方法绝缘配合的方法 v考虑不同电压等级电网中过电压的不同特点考虑不同电压等级电网中过电压的不同特点220kV以下电网，绝缘水平主

38、要由大气过电压决定以下电网，绝缘水平主要由大气过电压决定330kV及以上的超高压绝缘配合中，操作过电压将起及以上的超高压绝缘配合中，操作过电压将起主导作用主导作用特高压电网中，绝缘水平甚至可能由工频过电压和长特高压电网中，绝缘水平甚至可能由工频过电压和长时工作电压决定时工作电压决定v绝缘配合的具体方法绝缘配合的具体方法惯用法惯用法统计法统计法简化统计法简化统计法 1）惯用法）惯用法 原则（思想）原则（思想）按作用在绝缘上的最大过电压和最小的绝缘强度的按作用在绝缘上的最大过电压和最小的绝缘强度的概念进行绝缘配合概念进行绝缘配合办法办法首先确定设备上可能出现的最危险的过电压，然后首先确定设备上可能

39、出现的最危险的过电压，然后根据运行经验乘上一个考虑根据运行经验乘上一个考虑各种因素影响各种因素影响和一定和一定裕裕度的系数度的系数，从而决定绝缘应耐受的电压水平，从而决定绝缘应耐受的电压水平缺点缺点惯用法确定的绝缘水平裕度较大（过大）惯用法确定的绝缘水平裕度较大（过大）2）统计法）统计法 v思路思路视过电压和绝缘强度均为随机变量视过电压和绝缘强度均为随机变量v方法方法已知过电压和绝缘放电电压的概率分布已知过电压和绝缘放电电压的概率分布计算出绝缘放电的概率和线路故障率计算出绝缘放电的概率和线路故障率在技术经济比较的基础上，确定绝缘水平在技术经济比较的基础上，确定绝缘水平v特点特点能够给出定量的安

40、全裕度，确定的绝缘水平更趋合能够给出定量的安全裕度，确定的绝缘水平更趋合理和科学理和科学过电压和绝缘放电电压的概率分布很难获得过电压和绝缘放电电压的概率分布很难获得绝缘故障率的估算示意图绝缘故障率的估算示意图 总阴影面积pnUgadUUfUpR)()(过电压概率密度函数过电压概率密度函数绝缘放电概率函数绝缘放电概率函数3）简化统计法）简化统计法 v思路思路假设已知过电压和绝缘放电电压的概率分布假设已知过电压和绝缘放电电压的概率分布v方法方法在假设的基础上，计算故障率，进而确定绝在假设的基础上，计算故障率，进而确定绝缘水平缘水平v特点特点简化简化比较科学合理比较科学合理2.6.4 输变电设备和线

41、路的绝缘水平输变电设备和线路的绝缘水平 v在变电所中，确定电力变压器的绝缘水平是中在变电所中，确定电力变压器的绝缘水平是中心环节心环节v确定绝缘水平的基础是避雷器的保护水平确定绝缘水平的基础是避雷器的保护水平v避雷器的保护水平避雷器的保护水平雷电冲击保护水平（雷电冲击保护水平（BIL）操作冲击保护水平（操作冲击保护水平（BSL）分别为对应的标准冲击放电电流作用下，避雷器上呈现的分别为对应的标准冲击放电电流作用下，避雷器上呈现的最高电压（残压）最高电压（残压）v绝缘水平绝缘水平=K.U=K.U残残vK K的影响因素（的影响因素（1.251.4）避雷器和被保护设备之间的距离避雷器和被保护设备之间的距离避雷器参数和性能的变化避雷器参数和性能的变化设备绝缘的老化设备绝缘的老化安全裕度安全