重庆大学高电压7 电力系统的绝缘配合

1、第二篇第二篇电力系统过电压及其防护电力系统过电压及其防护第七章第七章 电力系统的绝缘配合电力系统的绝缘配合 7.1 绝缘配合的原则和方法绝缘配合的原则和方法绝缘配合的根本任务：绝缘配合的根本任务：正确处理过电压和绝缘这一对矛盾，以达到优质、安全、正确处理过电压和绝缘这一对矛盾，以达到优质、安全、经济供电的目的。经济供电的目的。绝缘配合的定义：绝缘配合的定义：综合考虑电气设备在电力系统可能承受的综合考虑电气设备在电力系统可能承受的各种电压各种电压(工作工作电压和过电压电压和过电压)、保护装置保护装置的特性和的特性和设备绝缘设备绝缘对各种电压对各种电压的耐受特性，合理地确定设备必要的绝缘水平，以使

2、设备的耐受特性，合理地确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，这三的造价、维修费用和设备绝缘故障引起的事故损失，这三方面综合费用最小，从而方面综合费用最小，从而在经济上和安全运行上达到总体在经济上和安全运行上达到总体效益最高的目的效益最高的目的。绝缘配合的核心问题：绝缘配合的核心问题： 绝缘配合的核心问题是确定电气设备的绝缘配合的核心问题是确定电气设备的绝缘水平绝缘水平。7.1 绝缘配合的原则和方法绝缘配合的原则和方法电气设备的绝缘水平：电气设备的绝缘水平：p设备绝缘能耐受的试验电压值设备绝缘能耐受的试验电压值( (耐受电压耐受电压) )，在此电，在此电压

3、下，绝缘不发生闪络、击穿或其它损坏现象。压下，绝缘不发生闪络、击穿或其它损坏现象。p同一绝缘对于不同的作用电压有不同的绝缘水平。同一绝缘对于不同的作用电压有不同的绝缘水平。确定电气设备绝缘水平的试验类型确定电气设备绝缘水平的试验类型 短时短时(1(1分钟分钟) )工频耐压试验工频耐压试验 长时间工频耐压试验长时间工频耐压试验 操作冲击耐压试验操作冲击耐压试验 雷电冲击耐压试验雷电冲击耐压试验7.1 绝缘配合的原则和方法绝缘配合的原则和方法电力系统绝缘配合典型例子电力系统绝缘配合典型例子同杆架设的双回路之间的绝缘配合同杆架设的双回路之间的绝缘配合各种保护装置的绝缘配合各种保护装置的绝缘配合各种外

4、绝缘之间的绝缘配合各种外绝缘之间的绝缘配合被保护装置与保护装置被保护装置与保护装置在各种电压等级电网对绝缘水平选取起主要作用过电压在各种电压等级电网对绝缘水平选取起主要作用过电压220kV及以下：大气过电压及以下：大气过电压330kV及以上超高压：操作过电压及以上超高压：操作过电压1000kV及以上特高压：工频过电压及以上特高压：工频过电压7.1 绝缘配合的原则和方法绝缘配合的原则和方法中性点接地方式对绝缘水平的影响中性点接地方式对绝缘水平的影响 电力系统绝缘配合的本质是合理处理作用电压和绝缘强度的关电力系统绝缘配合的本质是合理处理作用电压和绝缘强度的关系，而系，而电力系统中各类作用电压的大小

5、与电力系统的中性点的电力系统中各类作用电压的大小与电力系统的中性点的运行方式有关运行方式有关。电力系统中性点接地方式分为电力系统中性点接地方式分为非有效接地非有效接地和和有效接地有效接地两大类。两大类。在这两类接地方式不同的电网中，过电压水平和绝缘水平都有在这两类接地方式不同的电网中，过电压水平和绝缘水平都有很大的差别很大的差别.1、最大长期工作电压、最大长期工作电压 在在非有效接地系统非有效接地系统中，由于单相接地故障时并不需要立即跳闸，中，由于单相接地故障时并不需要立即跳闸，而可以继续带故障运行一段时间，这时健全相上的工作电压升而可以继续带故障运行一段时间，这时健全相上的工作电压升高到线电

6、压高到线电压Un ，再考虑最大工作电压，再考虑最大工作电压Un高高10%-15%，因此最，因此最大长期工作电压为（大长期工作电压为（1.1-1.15) Un。7.1 绝缘配合的原则和方法绝缘配合的原则和方法2、雷电过电压、雷电过电压实际作用到绝缘上的雷电过电压幅值取决于阀式避雷器的保护实际作用到绝缘上的雷电过电压幅值取决于阀式避雷器的保护水平。由于阀式避雷器的灭弧电压是按最大长期工作电压选定水平。由于阀式避雷器的灭弧电压是按最大长期工作电压选定的，因而有效接地系统中所用避雷器的灭弧电压约比同一电压的，因而有效接地系统中所用避雷器的灭弧电压约比同一电压等级、中性点为非有效接地系统中的避雷器低等级

7、、中性点为非有效接地系统中的避雷器低20左右。左右。3、内部过电压、内部过电压 在在有效接地系统有效接地系统中，内部过电压是在相电压的基础上产生和发中，内部过电压是在相电压的基础上产生和发展的，而在非有效接地系统中，则有可能在线电压的基础上发展的，而在非有效接地系统中，则有可能在线电压的基础上发生和发展，因而前者要比后者低生和发展，因而前者要比后者低2030左右。左右。结论：中性点有效接地系统的绝缘水平可比非有效接地系统低结论：中性点有效接地系统的绝缘水平可比非有效接地系统低20左右。左右。7.1 绝缘配合的原则和方法绝缘配合的原则和方法 在在110kV及以上的系统中，采用有效接地方式以及以上

8、的系统中，采用有效接地方式以降低系统绝缘水平在经济上好处很大；在降低系统绝缘水平在经济上好处很大；在66kV及及以下的系统中，供电可靠性上升为首要考虑因素，以下的系统中，供电可靠性上升为首要考虑因素，一般均采用中性点非有效接地方式。一般均采用中性点非有效接地方式。 随着随着1035kV配电网的迅速发展，以电缆网络为配电网的迅速发展，以电缆网络为主的主的10kV大城市或大型企业配电网有一部分改用大城市或大型企业配电网有一部分改用了中性点经低值或中值电阻接地的方式，它们属了中性点经低值或中值电阻接地的方式，它们属于有效接地系统。于有效接地系统。7.1 绝缘配合的原则和方法绝缘配合的原则和方法惯用法

9、惯用法统计法统计法简化统计法简化统计法7.1 绝缘配合的原则和方法绝缘配合的原则和方法 在惯用法中，以在惯用法中，以绝缘绝缘的电气强度的电气强度下限下限与与过电过电压的上限压的上限作配合，还要留出足够大的安全裕度。作配合，还要留出足够大的安全裕度。实际上，过电压和绝缘的电气强度都是随机变量，实际上，过电压和绝缘的电气强度都是随机变量，无法严格地求出他们的上、下限，而且根据经验无法严格地求出他们的上、下限，而且根据经验选定的安全裕度带有一定的随意性。这些做法从选定的安全裕度带有一定的随意性。这些做法从经济的视角去看，特别是对超、特高压输电系统经济的视角去看，特别是对超、特高压输电系统来说，是不能

10、容许的、不合理的。来说，是不能容许的、不合理的。惯用法惯用法7.1 绝缘配合的原则和方法绝缘配合的原则和方法从从20世纪世纪60年代起，国际上开始探索新的绝缘配合思年代起，国际上开始探索新的绝缘配合思路，并逐步形成路，并逐步形成“统计法统计法”，IEC于于70年代初期对此年代初期对此作出正式推荐，目前已在一些国家采用于超高压外绝作出正式推荐，目前已在一些国家采用于超高压外绝缘的设计中。缘的设计中。采用统计法作绝缘配合的前提是充分掌握作为随机变采用统计法作绝缘配合的前提是充分掌握作为随机变量的各种过电压和各种绝缘电气强度的统计特性（概量的各种过电压和各种绝缘电气强度的统计特性（概率密度、分布函数

11、等）。率密度、分布函数等）。 利用统计法进行绝缘配合时，安全裕度不再是一个带利用统计法进行绝缘配合时，安全裕度不再是一个带有随意性的量值，而是一个与绝缘故障率相联系的变有随意性的量值，而是一个与绝缘故障率相联系的变数。数。统计法统计法7.1 绝缘配合的原则和方法绝缘配合的原则和方法 在实际工程中采用上述统计法来进行绝缘配合，是相当在实际工程中采用上述统计法来进行绝缘配合，是相当繁复和困难的。为此繁复和困难的。为此IEC推荐了一种推荐了一种“简化统计法简化统计法”，以利，以利实际应用。实际应用。 在简化统计法中，对过电压和绝缘电气强度的在简化统计法中，对过电压和绝缘电气强度的统计规律作了某些假设

12、，这样，它们的概率分布曲线就可统计规律作了某些假设，这样，它们的概率分布曲线就可以用与某一参考概率相对应的点来表示，分别称为以用与某一参考概率相对应的点来表示，分别称为“统计统计过电压过电压Us”和和“统计绝缘耐压统计绝缘耐压Uw”。它们之间也由一个称为。它们之间也由一个称为“统计安全因数统计安全因数Ks”的系数联系着。的系数联系着。简化统计法简化统计法7.1 绝缘配合的原则和方法绝缘配合的原则和方法 简化统计法简化统计法实质实质上是利用有关参数的概率统上是利用有关参数的概率统计特性，但沿用惯用法计算程序的一种混合型计特性，但沿用惯用法计算程序的一种混合型绝缘配合方法。把这种方法应用到概率特性为绝缘配合方法。把这种方法应用到概率特性为已知的自恢复绝缘上，就能计算出在不同的统已知的自恢复绝缘上，就能计算出在不同的统计安全因数下的绝缘故障率计安全因数下的绝缘故障率R，这对于评估系统，这对于评估系统运行可靠性是重要的。运行可靠性是重要的。7.2 输变电设备绝缘水平的确定输变电设备绝缘水平的确定 雷电过电压下的绝缘配