電力系統(tǒng)的絕緣配合課件

第十章電力系統(tǒng)的絕緣配合第十章電力系統(tǒng)的絕緣配合概述電力設(shè)備的絕緣水平到底選多高？隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的提高，輸變電設(shè)備絕緣部分的投資占總設(shè)備投資的比重越來(lái)越大。由于系統(tǒng)電壓等級(jí)的提高，輸送容量的增大，一旦出現(xiàn)故障，損失巨大。電力設(shè)備承受的電壓絕緣配合的實(shí)質(zhì)是選定合理的絕緣水平工作電壓暫時(shí)過(guò)電壓操作過(guò)電壓大氣過(guò)電壓電力設(shè)備絕緣水平絕緣配合短時(shí)工頻試驗(yàn)長(zhǎng)時(shí)間工頻試驗(yàn)操作沖擊試驗(yàn)雷電沖擊試驗(yàn)概述電力設(shè)備的絕緣水平到底選多高？電力設(shè)備絕緣配合的實(shí)質(zhì)是選絕緣配合的基本概念與方法設(shè)備上實(shí)際承受的電壓工作電壓暫時(shí)過(guò)電壓操作過(guò)電壓大氣過(guò)電壓絕緣配合：所謂絕緣配合，就是綜合考慮電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)中可能承受的各種電壓（工作電壓及過(guò)電壓）、保護(hù)裝置的特性和設(shè)備絕緣對(duì)各種作用電壓的耐受特性，合理地確定設(shè)備必要的絕緣水平，以使設(shè)備的造價(jià)、維修費(fèi)用和設(shè)備絕緣故障引起的事故損失，達(dá)到在經(jīng)濟(jì)上和安全運(yùn)行上總體效益最高的目的。系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種電壓保護(hù)裝置的保護(hù)水平設(shè)備的絕緣水平經(jīng)濟(jì)費(fèi)用制造、安裝運(yùn)行、維護(hù)事故損失設(shè)備絕緣對(duì)各種電壓的耐受能力技術(shù)面經(jīng)濟(jì)面絕緣配合的基本概念與方法設(shè)備上實(shí)際承受的電壓絕緣配合：系統(tǒng)設(shè)備的絕緣水平：絕緣配合的最終目的就是確定電氣設(shè)備的絕緣水平，所謂電氣設(shè)備的絕緣水平是指該電氣設(shè)備能承受的試驗(yàn)電壓值。

短時(shí)工頻試驗(yàn)檢驗(yàn)設(shè)備在工頻運(yùn)行電壓和暫時(shí)過(guò)電壓下的絕緣性能。長(zhǎng)時(shí)間工頻試驗(yàn)絕緣的老化和外絕緣的污穢對(duì)工頻運(yùn)行電壓及過(guò)電壓下的性能有影響時(shí)，需作長(zhǎng)時(shí)間工頻試驗(yàn)。操作沖擊試驗(yàn)操作過(guò)電壓的作用。雷電沖擊試驗(yàn)雷電過(guò)電壓的作用。在某種程度上，操作或雷電沖擊電壓對(duì)絕緣的作用可用工頻電壓來(lái)等價(jià)設(shè)備的絕緣水平：在某種程度上，操作或雷電沖擊電壓對(duì)絕緣的作用絕緣配合原則總原則：綜合考慮系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種作用電壓、保護(hù)裝置特性及設(shè)備的絕緣特性確定設(shè)備的絕緣水平，從而使設(shè)備絕緣故障率或停電事故率降低到在經(jīng)濟(jì)上和運(yùn)行上可以接受的水平。(1)電壓不同，絕緣配合原則不同對(duì)于220kV及以下的系統(tǒng)，一般以大氣過(guò)電壓決定設(shè)備的絕緣水平。其主要保護(hù)裝置是避雷器，以避雷器的保護(hù)水平為基礎(chǔ)確定設(shè)備的絕緣水平，并保證輸電線路具有一定的耐雷水平。對(duì)于這些設(shè)備，在正常情況下應(yīng)能耐受內(nèi)過(guò)電壓的作用，因此一般不專(zhuān)門(mén)采用針對(duì)內(nèi)過(guò)電壓的限制措施。隨著電壓等級(jí)的提高，操作過(guò)電壓的幅值將隨之增高，所以，在超高壓電力系統(tǒng)（≥330kV）的絕緣配合中，操作過(guò)電壓將逐漸起控制作用。因此，超高壓系統(tǒng)中一般都采用了專(zhuān)門(mén)限制內(nèi)過(guò)電壓的措施。例如并聯(lián)電抗器、帶有并聯(lián)電阻的斷路器及金屬氧化物避雷器(MOA)等。由于對(duì)限制過(guò)電壓措施的要求不同，絕緣配合的作法也不同。實(shí)際上，無(wú)論哪工種作法，都是以避雷器的保護(hù)特性為基礎(chǔ)的。絕緣配合原則(1)電壓不同，絕緣配合原則不同(2)技術(shù)上要力求做到作用電壓與絕緣強(qiáng)度的全伏秒特性配合，為此，要求具有一定伏秒特性和伏安特性的避雷器能將過(guò)電壓限制在設(shè)備絕緣耐受強(qiáng)度以下。(2)技術(shù)上要力求做到作用電壓與絕緣強(qiáng)度的全伏秒特性配合，為(3)為了兼顧設(shè)備造價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用和停電損失等的綜合經(jīng)濟(jì)效益，絕緣配合的原則需因不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、不同的地區(qū)以及不同的發(fā)展階段而有所不同。不同的系統(tǒng)，因結(jié)構(gòu)不同，過(guò)電壓水平不同，且同一系統(tǒng)中不同地點(diǎn)的過(guò)電壓水平亦有差異，造成事故的后果也是不同的。在系統(tǒng)發(fā)展初期，采用單回長(zhǎng)距離線路送電，系統(tǒng)聯(lián)系薄弱，一旦發(fā)生故障，經(jīng)擠損失較大。到了發(fā)展的中期或后期，系統(tǒng)聯(lián)系增強(qiáng)，而設(shè)備制造水平提高，保護(hù)設(shè)備性能改善，設(shè)備損壞幾率減少；即使個(gè)別設(shè)備損壞，造成的經(jīng)濟(jì)損失也會(huì)降低。因此，從經(jīng)濟(jì)方面考慮，對(duì)同一電壓等級(jí)，不同地點(diǎn)、不同類(lèi)型的設(shè)備，允許選擇不同的絕緣水平。(4)在絕緣配合中不考慮諧振過(guò)電壓，因此在電網(wǎng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中都應(yīng)當(dāng)避開(kāi)諧振過(guò)電壓的產(chǎn)生。(5)在污穢地區(qū)的電網(wǎng)，外絕緣的強(qiáng)度受污穢影響將大大降低。污閃事故發(fā)生在惡劣氣象條件正常工作電壓下，因此，嚴(yán)重污穢地區(qū)電網(wǎng)外絕緣水平應(yīng)主要由系統(tǒng)最大運(yùn)行電壓決定。(6)不需要考慮線路絕緣和發(fā)、變電站絕緣的配合問(wèn)題。如降低線路絕緣使之與變電站配合，則會(huì)使線路事故大增。(7)在特高壓電網(wǎng)中，由于限壓措施的不斷完善，過(guò)電壓可降低到1.6~1.8p.u.或更低，電網(wǎng)的絕緣水平可能由工頻過(guò)電壓及長(zhǎng)時(shí)間工作電壓決定。(3)為了兼顧設(shè)備造價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用和停電損失等的綜合經(jīng)濟(jì)效益，絕緣配合的方法慣用法統(tǒng)計(jì)法簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法

適用范圍：由于對(duì)非自恢復(fù)絕緣進(jìn)行絕緣放電概率的測(cè)定，費(fèi)用很高，目前難于使用統(tǒng)計(jì)法，主要仍用慣用法。但是，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外都正在致力于研究采用統(tǒng)計(jì)模擬的方法解決非自恢復(fù)絕緣的配合問(wèn)題。對(duì)于降低絕緣水平經(jīng)濟(jì)效益不是非常顯著的220kV及以下電壓等級(jí)設(shè)備的絕緣，通常仍采用慣用法。在采用慣用法進(jìn)行絕緣配合時(shí)，無(wú)法定量預(yù)估絕緣的故障率，只是在確定絕緣水平時(shí)留有一定的安全裕度，即所謂配合系數(shù)(或安全裕度系數(shù))。對(duì)于330kV及以上設(shè)備的自恢復(fù)絕緣，可以采用統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行絕緣配合，因此也可以用統(tǒng)計(jì)法對(duì)各項(xiàng)可靠性指標(biāo)進(jìn)行預(yù)估。絕緣配合的方法適用范圍：慣用法慣用法是按作用在絕緣上的最大過(guò)電壓和最小的絕緣強(qiáng)度的概念進(jìn)行絕緣配合的。即首先確定設(shè)備上可能出現(xiàn)的最危險(xiǎn)的過(guò)電壓，然后根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)乘上一個(gè)考慮各種因素的影響和一定裕度的系數(shù)，以補(bǔ)償在估計(jì)最大過(guò)電壓和最低耐壓強(qiáng)度時(shí)的誤差，從而決定絕緣應(yīng)耐受的電壓水平。有較大的裕度由于過(guò)電壓幅值及絕緣強(qiáng)度都是隨機(jī)變量，很難找到一個(gè)嚴(yán)格的規(guī)則去估計(jì)它們的上限和下限。因此，用這一原則確定絕緣水平常有較大的裕度。適用于具有自恢復(fù)能力的絕緣和無(wú)自恢復(fù)能力的絕緣慣用法對(duì)有自恢復(fù)能力的絕緣（如氣體絕緣）和無(wú)自恢復(fù)能力的絕緣（如固體絕緣）都是適用的。慣用法有較大的裕度統(tǒng)計(jì)法統(tǒng)計(jì)法是根據(jù)過(guò)電壓幅值和絕緣的耐受強(qiáng)度都是隨機(jī)變量的實(shí)際情況，在已知過(guò)電壓幅值和絕緣放電電壓的概率分布后，用計(jì)算的方法求出絕緣放電的概率和線路故障率，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的基礎(chǔ)上，正確地確定絕緣水平。不僅定量地給出設(shè)計(jì)的安全裕度，并能按照使用設(shè)備費(fèi)、每年的運(yùn)行費(fèi)以及每年的事故損失費(fèi)的總和為最小的原則，確定一個(gè)輸電系統(tǒng)絕緣配合的最佳方案。統(tǒng)計(jì)法不僅定量地給出設(shè)計(jì)的安全裕度，并能按照使用設(shè)備費(fèi)、每年輸變電設(shè)備絕緣水平的確定電力變壓器：在變電所的諸多電氣設(shè)備中，以電力變壓器最為重要，因此，通常以確定電力變壓器的絕緣水平為中心環(huán)節(jié)，再確定其它設(shè)備的絕緣水平。避雷器保護(hù)水平：確定電氣設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)是避雷器保護(hù)水平，即設(shè)備的絕緣水平與避雷器的保護(hù)水平進(jìn)行配合。雷電沖擊保護(hù)水平（BIL）操作沖擊水平（BSL）避雷器的雷電沖擊保護(hù)水平：磁吹避雷器（取三者中較大者作為雷電沖擊保護(hù)水平）在標(biāo)稱(chēng)放電電流波形（如8／20s）和幅值下的殘壓值；1.2／50s標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊放電電壓上限；規(guī)定陡度下的沖擊波波前放電電壓最大值除以1.15（GB7327-87）輸變電設(shè)備絕緣水平的確定電力變壓器：避雷器保護(hù)水平：避雷器的氧化鋅避雷器（取兩者中較大者作為雷電沖擊保護(hù)水平）在標(biāo)稱(chēng)放電電流波形（如8／20s）和幅值下的殘壓值；陡波沖擊電流（給定波前及幅值）下的殘壓值除以1.15。視在波前時(shí)間為1μs的沖擊電流，波前時(shí)間應(yīng)在0.9～1.1μs范圍內(nèi)，視在半峰值時(shí)間不作規(guī)定。避雷器的操作沖擊保護(hù)水平（針對(duì)330~500kV設(shè)備）：磁吹避雷器250／2500s標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊波下的最大火花放電電壓；規(guī)定操作沖擊電流下的殘壓。氧化鋅避雷器規(guī)定操作沖擊電流下的殘壓值（視在波前時(shí)間大于30μs而小于100μs、視在半峰值時(shí)間約為視在波前時(shí)間兩倍的沖擊電流。）。氧化鋅避雷器（取兩者中較大者作為雷電沖擊保護(hù)水平）避雷器的操變壓器的雷電沖擊耐受電壓：考慮避雷器和變壓器之間的距離、避雷器內(nèi)部的電感、變壓器絕緣的老化累積效應(yīng)、避雷器運(yùn)行中參數(shù)的變化、變壓器工頻激磁的影響等因素后，使保護(hù)水平的變化及變壓器上的作用電壓超過(guò)避雷器的保護(hù)水平。因此雷電沖擊耐受電壓和避雷器保護(hù)水平之間應(yīng)取一定的安全裕度系數(shù)。根據(jù)我國(guó)過(guò)去的傳統(tǒng)做法，以雷電沖擊保護(hù)水平為基礎(chǔ)，取一個(gè)安全系數(shù)，當(dāng)電氣設(shè)備（如變壓器）與避雷器緊靠時(shí)，安全系數(shù)取1.25，有一定距離時(shí)取1.4。變壓器的操作沖擊耐受電壓：變壓器的操作基本沖擊絕緣水平與避雷器被保護(hù)水平相配合，安全系數(shù)不低于1.15。操作安全系數(shù)比較小，這是因?yàn)椴僮鞑ū容^平緩，距離效應(yīng)不強(qiáng)烈所致。變壓器的雷電沖擊耐受電壓：變壓器的操作沖擊耐受電壓：電壓等級(jí)不同，絕緣配合原則不同超高壓設(shè)備應(yīng)當(dāng)進(jìn)行雷電及操作沖擊耐受電壓試驗(yàn)，以檢驗(yàn)設(shè)備在雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓作用下的絕緣性能。220kV及以下電壓等級(jí)由于操作過(guò)電壓對(duì)正常絕緣無(wú)危險(xiǎn)，故不要求避雷器動(dòng)作，避雷器只用作雷電過(guò)電壓的防護(hù)措施。因此，按上述原則根據(jù)避雷器的雷電沖擊保護(hù)水平可以確定變壓器的全波基本沖擊絕緣水平(BIL)。而操作沖擊絕緣水平(BSL)是用額定短時(shí)工頻耐受電壓，即工頻絕緣水平代替。實(shí)際上這種短時(shí)工頻試驗(yàn)電壓值是由設(shè)備的BSL和BIL共同決定的。電壓等級(jí)不同，絕緣配合原則不同其它設(shè)備對(duì)于不用避雷器保護(hù)或非有效保護(hù)的設(shè)備，如斷路器、儀用互感器等，應(yīng)選用較高的雷電沖擊耐受電壓及與之對(duì)應(yīng)的操作沖擊耐受電壓。這些數(shù)值的選定應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，過(guò)電壓保護(hù)設(shè)備的性能及預(yù)期的過(guò)電壓水平等具體情況。根據(jù)我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展情況及電器制造水平，結(jié)合我國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并參考國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）推薦的絕緣配合標(biāo)準(zhǔn)，在我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

GB311-83中對(duì)各電壓等級(jí)電氣設(shè)備的試驗(yàn)電壓作出了規(guī)定。

其它設(shè)備電力系統(tǒng)的絕緣配合課件電力系統(tǒng)的絕緣配合課件電力系統(tǒng)的絕緣配合課件電力系統(tǒng)的絕緣配合課件電力系統(tǒng)的絕緣配合課件輸電線路絕緣水平的確定輸電線路的絕緣水平：絕緣子串的絕緣子片數(shù)線路絕緣的空氣間隙絕緣子串的片數(shù)選擇根據(jù)桿塔機(jī)械負(fù)荷選定絕緣子型式之后，需要確定絕緣子的片數(shù)，其要求如下：在工作電壓下不發(fā)生污閃下雨天在操作過(guò)電壓下不發(fā)生閃絡(luò)具有一定的雷電沖擊耐受強(qiáng)度，保證線路有一定的耐雷水平輸電線路絕緣水平的確定輸電線路的絕緣水平：絕緣子串的片數(shù)選（1）按工作電壓下所要求的泄漏距離（爬電比距）sp決定所需絕緣子片數(shù)n式中 n：每串絕緣子片數(shù)； ：每片絕緣子的爬電比距，cm；

U1：線路的額定電壓（有效值），kV。表15-7最小泄漏比距分級(jí)數(shù)值外絕緣污穢等級(jí)最小爬電比距cm/kV線路電站設(shè)備01.391.48Ⅰ1.61.6Ⅱ2.02.0Ⅲ2.52.5Ⅳ3.13.1注：330kV級(jí)線路和電站設(shè)備外絕緣在0級(jí)時(shí)分別為1.45和1.55cm/kV，按500kV系統(tǒng)暫行技術(shù)規(guī)定對(duì)0級(jí)地區(qū)取1.6。對(duì)于不同污穢地區(qū)要求一定的泄漏比距s0

，清潔區(qū)取為1.6。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，必須滿足sp≥s0，否則污閃事故比較嚴(yán)重，造成很大損失。（1）按工作電壓下所要求的泄漏距離（爬電比距）sp決定所需絕說(shuō)明：由于泄漏比距s0的取值是總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)得出的，因此最大工作電壓與額定電壓的差別以及零值絕緣子（運(yùn)行中，由于機(jī)械及電的作用下，在眾多的線路絕緣子中，總有個(gè)別絕緣子會(huì)喪失絕緣性能，起不到絕緣的作用，稱(chēng)之謂“零值絕緣子”）的影響等因素都已包括在內(nèi)，所以計(jì)算絕緣子片數(shù)時(shí)按額定電壓計(jì)算，且不需再考慮零值絕緣子而增加絕緣子個(gè)數(shù)。說(shuō)明：（2）按內(nèi)部過(guò)電壓進(jìn)行驗(yàn)算要求線路絕緣能耐受一定的內(nèi)部過(guò)電壓。在驗(yàn)算時(shí)需考慮零值絕緣子的問(wèn)題，這是因?yàn)檫\(yùn)行中的絕緣子受到很大的機(jī)械力及電壓的長(zhǎng)期作用，容易損壞。然而，現(xiàn)場(chǎng)眾多的絕緣子，難以及時(shí)地清查和更換。為了安全，需要增加一些絕緣子，以便出現(xiàn)零值絕緣子后，其余的絕緣子仍能耐受出現(xiàn)的操作過(guò)電壓。目前我國(guó)規(guī)定，絕緣子串中應(yīng)預(yù)留的零值絕緣子數(shù)為：35~220kV線路，直線桿l片，耐張桿2片；對(duì)于330kV及以上線路，直線桿1~2片，耐張桿2~3片。目前絕緣子串在內(nèi)部過(guò)電壓作用下，還沒(méi)有適用的放電電壓數(shù)據(jù)，所以一般是用絕緣子串的工頻濕放電電壓來(lái)代替絕緣子串在內(nèi)部過(guò)電壓作用時(shí)的放電電壓。這樣，絕緣子串的工頻濕閃電壓Ush

則為

式中 1.1:綜合考慮各種因素的修正系數(shù)

k0:操作過(guò)電壓計(jì)算倍數(shù)

uph:系統(tǒng)最高運(yùn)行相電壓（2）按內(nèi)部過(guò)電壓進(jìn)行驗(yàn)算目前絕緣子串在內(nèi)部過(guò)電壓作用下，還（3）按大氣過(guò)電壓進(jìn)行驗(yàn)算一般情況下，大氣過(guò)電壓對(duì)確定絕緣子串的片數(shù)影響是不大的，因?yàn)槟屠姿讲煌耆珱Q定于絕緣子片數(shù)，而主要取決于各項(xiàng)防雷措施的綜合效果，因此它僅作驗(yàn)算條件。即使耐雷水平達(dá)不到規(guī)程的下限值，也不一定必須增加絕緣子片數(shù)，因?yàn)檫€可以采用降低桿塔接地電阻等措施來(lái)提高線路的耐雷水平。但在特殊高桿塔或高海拔地區(qū)，雷電過(guò)電壓則成為確定絕緣子片數(shù)的決定因素。（3）按大氣過(guò)電壓進(jìn)行驗(yàn)算輸電線路空氣間隙的確定輸電線路的空氣間隙主要包括：導(dǎo)線對(duì)大地導(dǎo)線對(duì)地面的高度主要是考慮穿越導(dǎo)線下的最高物體與導(dǎo)線間的安全距離，在超高壓輸電線下還應(yīng)考慮對(duì)地面物體的靜電感應(yīng)問(wèn)題。導(dǎo)線對(duì)導(dǎo)線導(dǎo)線間的距離主要由導(dǎo)線弧垂最低點(diǎn)在風(fēng)力作用下，發(fā)生異步搖擺時(shí)能耐受工作電壓的最小間隙來(lái)確定，由于這種情況出現(xiàn)的機(jī)會(huì)極少，所以在低電壓等級(jí)時(shí)以不碰線為原則。導(dǎo)線對(duì)架空地線導(dǎo)線對(duì)地線間的間隙，由雷擊避雷線檔距中間不引起對(duì)導(dǎo)線的空氣間隙擊穿的條件來(lái)確定。導(dǎo)線對(duì)桿塔及橫擔(dān)輸電線路空氣間隙的確定確定導(dǎo)線對(duì)桿塔距離的方法承受電壓類(lèi)型：雷電過(guò)程電壓操作過(guò)電壓工作電壓幅值：雷電過(guò)程電壓>操作過(guò)電壓>工作電壓持續(xù)時(shí)間：雷電過(guò)程電壓>操作過(guò)電壓>工作電壓持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，必須考慮的風(fēng)偏角(風(fēng)速)越大。雷電過(guò)電壓：10m/s操作過(guò)電壓：最大風(fēng)速的50%工作電壓：25-35m/sPJ-懸垂絕緣子串風(fēng)壓，NGJ-懸垂絕緣子重力，NP4-不同工況相應(yīng)風(fēng)速下的導(dǎo)線風(fēng)荷載，N/mPd-導(dǎo)線自重，N/m

確定導(dǎo)線對(duì)桿塔距離的方法承受電壓類(lèi)型：幅值：持續(xù)時(shí)間：持續(xù)時(shí)按照三種條件下分別計(jì)算風(fēng)偏后間隙：工作電壓（風(fēng)偏間隙sp）：k1為安全系數(shù)，它考慮了空氣密度變化的影響（約下降8%），空氣濕度變化的影響（約下降9%），以及其它如工頻電壓升高等不利因素的影響。對(duì)于330~500kV線路，k1=1.7；對(duì)中性點(diǎn)直接接地的220kV及以下線路，k1=1.6；對(duì)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)的線路，k1=2.5。

操作過(guò)電壓(等效工頻放電電壓，確定風(fēng)偏間隙ss)：k0

為操作過(guò)電壓計(jì)算倍數(shù)；系數(shù)1.2為計(jì)及電壓波形、空氣濕度和密度以及其它不利因素的裕度系數(shù)。

雷電過(guò)電壓（確定風(fēng)偏間隙sl）：應(yīng)使其沖擊強(qiáng)度與非污穢地區(qū)絕緣子串的沖擊放電電壓相適應(yīng)。根據(jù)我國(guó)110，220，330kV線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，sl在雷電沖擊波下50%放電電壓取為絕緣子串相對(duì)應(yīng)電壓的85%，其目的是盡量減少絕緣子串的閃絡(luò)概率，以免損壞絕緣子。按照三種條件下分別計(jì)算風(fēng)偏后間隙：工作電壓（風(fēng)偏間隙sp）：最大值一般情況下，對(duì)空氣間隙的確定起決定作用的是雷電過(guò)電壓，但隨著電壓等級(jí)的提高以及輸電線路防雷措施的改善，決定空氣間隙的過(guò)電壓可能是操作過(guò)電壓。最大值一般情況下，對(duì)空氣間隙的確定起決定作用的是雷電過(guò)電壓，第十章電力系統(tǒng)的絕緣配合第十章電力系統(tǒng)的絕緣配合概述電力設(shè)備的絕緣水平到底選多高？隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的提高，輸變電設(shè)備絕緣部分的投資占總設(shè)備投資的比重越來(lái)越大。由于系統(tǒng)電壓等級(jí)的提高，輸送容量的增大，一旦出現(xiàn)故障，損失巨大。電力設(shè)備承受的電壓絕緣配合的實(shí)質(zhì)是選定合理的絕緣水平工作電壓暫時(shí)過(guò)電壓操作過(guò)電壓大氣過(guò)電壓電力設(shè)備絕緣水平絕緣配合短時(shí)工頻試驗(yàn)長(zhǎng)時(shí)間工頻試驗(yàn)操作沖擊試驗(yàn)雷電沖擊試驗(yàn)概述電力設(shè)備的絕緣水平到底選多高？電力設(shè)備絕緣配合的實(shí)質(zhì)是選絕緣配合的基本概念與方法設(shè)備上實(shí)際承受的電壓工作電壓暫時(shí)過(guò)電壓操作過(guò)電壓大氣過(guò)電壓絕緣配合：所謂絕緣配合，就是綜合考慮電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)中可能承受的各種電壓（工作電壓及過(guò)電壓）、保護(hù)裝置的特性和設(shè)備絕緣對(duì)各種作用電壓的耐受特性，合理地確定設(shè)備必要的絕緣水平，以使設(shè)備的造價(jià)、維修費(fèi)用和設(shè)備絕緣故障引起的事故損失，達(dá)到在經(jīng)濟(jì)上和安全運(yùn)行上總體效益最高的目的。系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種電壓保護(hù)裝置的保護(hù)水平設(shè)備的絕緣水平經(jīng)濟(jì)費(fèi)用制造、安裝運(yùn)行、維護(hù)事故損失設(shè)備絕緣對(duì)各種電壓的耐受能力技術(shù)面經(jīng)濟(jì)面絕緣配合的基本概念與方法設(shè)備上實(shí)際承受的電壓絕緣配合：系統(tǒng)設(shè)備的絕緣水平：絕緣配合的最終目的就是確定電氣設(shè)備的絕緣水平，所謂電氣設(shè)備的絕緣水平是指該電氣設(shè)備能承受的試驗(yàn)電壓值。

短時(shí)工頻試驗(yàn)檢驗(yàn)設(shè)備在工頻運(yùn)行電壓和暫時(shí)過(guò)電壓下的絕緣性能。長(zhǎng)時(shí)間工頻試驗(yàn)絕緣的老化和外絕緣的污穢對(duì)工頻運(yùn)行電壓及過(guò)電壓下的性能有影響時(shí)，需作長(zhǎng)時(shí)間工頻試驗(yàn)。操作沖擊試驗(yàn)操作過(guò)電壓的作用。雷電沖擊試驗(yàn)雷電過(guò)電壓的作用。在某種程度上，操作或雷電沖擊電壓對(duì)絕緣的作用可用工頻電壓來(lái)等價(jià)設(shè)備的絕緣水平：在某種程度上，操作或雷電沖擊電壓對(duì)絕緣的作用絕緣配合原則總原則：綜合考慮系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種作用電壓、保護(hù)裝置特性及設(shè)備的絕緣特性確定設(shè)備的絕緣水平，從而使設(shè)備絕緣故障率或停電事故率降低到在經(jīng)濟(jì)上和運(yùn)行上可以接受的水平。(1)電壓不同，絕緣配合原則不同對(duì)于220kV及以下的系統(tǒng)，一般以大氣過(guò)電壓決定設(shè)備的絕緣水平。其主要保護(hù)裝置是避雷器，以避雷器的保護(hù)水平為基礎(chǔ)確定設(shè)備的絕緣水平，并保證輸電線路具有一定的耐雷水平。對(duì)于這些設(shè)備，在正常情況下應(yīng)能耐受內(nèi)過(guò)電壓的作用，因此一般不專(zhuān)門(mén)采用針對(duì)內(nèi)過(guò)電壓的限制措施。隨著電壓等級(jí)的提高，操作過(guò)電壓的幅值將隨之增高，所以，在超高壓電力系統(tǒng)（≥330kV）的絕緣配合中，操作過(guò)電壓將逐漸起控制作用。因此，超高壓系統(tǒng)中一般都采用了專(zhuān)門(mén)限制內(nèi)過(guò)電壓的措施。例如并聯(lián)電抗器、帶有并聯(lián)電阻的斷路器及金屬氧化物避雷器(MOA)等。由于對(duì)限制過(guò)電壓措施的要求不同，絕緣配合的作法也不同。實(shí)際上，無(wú)論哪工種作法，都是以避雷器的保護(hù)特性為基礎(chǔ)的。絕緣配合原則(1)電壓不同，絕緣配合原則不同(2)技術(shù)上要力求做到作用電壓與絕緣強(qiáng)度的全伏秒特性配合，為此，要求具有一定伏秒特性和伏安特性的避雷器能將過(guò)電壓限制在設(shè)備絕緣耐受強(qiáng)度以下。(2)技術(shù)上要力求做到作用電壓與絕緣強(qiáng)度的全伏秒特性配合，為(3)為了兼顧設(shè)備造價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用和停電損失等的綜合經(jīng)濟(jì)效益，絕緣配合的原則需因不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、不同的地區(qū)以及不同的發(fā)展階段而有所不同。不同的系統(tǒng)，因結(jié)構(gòu)不同，過(guò)電壓水平不同，且同一系統(tǒng)中不同地點(diǎn)的過(guò)電壓水平亦有差異，造成事故的后果也是不同的。在系統(tǒng)發(fā)展初期，采用單回長(zhǎng)距離線路送電，系統(tǒng)聯(lián)系薄弱，一旦發(fā)生故障，經(jīng)擠損失較大。到了發(fā)展的中期或后期，系統(tǒng)聯(lián)系增強(qiáng)，而設(shè)備制造水平提高，保護(hù)設(shè)備性能改善，設(shè)備損壞幾率減少；即使個(gè)別設(shè)備損壞，造成的經(jīng)濟(jì)損失也會(huì)降低。因此，從經(jīng)濟(jì)方面考慮，對(duì)同一電壓等級(jí)，不同地點(diǎn)、不同類(lèi)型的設(shè)備，允許選擇不同的絕緣水平。(4)在絕緣配合中不考慮諧振過(guò)電壓，因此在電網(wǎng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中都應(yīng)當(dāng)避開(kāi)諧振過(guò)電壓的產(chǎn)生。(5)在污穢地區(qū)的電網(wǎng)，外絕緣的強(qiáng)度受污穢影響將大大降低。污閃事故發(fā)生在惡劣氣象條件正常工作電壓下，因此，嚴(yán)重污穢地區(qū)電網(wǎng)外絕緣水平應(yīng)主要由系統(tǒng)最大運(yùn)行電壓決定。(6)不需要考慮線路絕緣和發(fā)、變電站絕緣的配合問(wèn)題。如降低線路絕緣使之與變電站配合，則會(huì)使線路事故大增。(7)在特高壓電網(wǎng)中，由于限壓措施的不斷完善，過(guò)電壓可降低到1.6~1.8p.u.或更低，電網(wǎng)的絕緣水平可能由工頻過(guò)電壓及長(zhǎng)時(shí)間工作電壓決定。(3)為了兼顧設(shè)備造價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用和停電損失等的綜合經(jīng)濟(jì)效益，絕緣配合的方法慣用法統(tǒng)計(jì)法簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法

適用范圍：由于對(duì)非自恢復(fù)絕緣進(jìn)行絕緣放電概率的測(cè)定，費(fèi)用很高，目前難于使用統(tǒng)計(jì)法，主要仍用慣用法。但是，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外都正在致力于研究采用統(tǒng)計(jì)模擬的方法解決非自恢復(fù)絕緣的配合問(wèn)題。對(duì)于降低絕緣水平經(jīng)濟(jì)效益不是非常顯著的220kV及以下電壓等級(jí)設(shè)備的絕緣，通常仍采用慣用法。在采用慣用法進(jìn)行絕緣配合時(shí)，無(wú)法定量預(yù)估絕緣的故障率，只是在確定絕緣水平時(shí)留有一定的安全裕度，即所謂配合系數(shù)(或安全裕度系數(shù))。對(duì)于330kV及以上設(shè)備的自恢復(fù)絕緣，可以采用統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行絕緣配合，因此也可以用統(tǒng)計(jì)法對(duì)各項(xiàng)可靠性指標(biāo)進(jìn)行預(yù)估。絕緣配合的方法適用范圍：慣用法慣用法是按作用在絕緣上的最大過(guò)電壓和最小的絕緣強(qiáng)度的概念進(jìn)行絕緣配合的。即首先確定設(shè)備上可能出現(xiàn)的最危險(xiǎn)的過(guò)電壓，然后根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)乘上一個(gè)考慮各種因素的影響和一定裕度的系數(shù)，以補(bǔ)償在估計(jì)最大過(guò)電壓和最低耐壓強(qiáng)度時(shí)的誤差，從而決定絕緣應(yīng)耐受的電壓水平。有較大的裕度由于過(guò)電壓幅值及絕緣強(qiáng)度都是隨機(jī)變量，很難找到一個(gè)嚴(yán)格的規(guī)則去估計(jì)它們的上限和下限。因此，用這一原則確定絕緣水平常有較大的裕度。適用于具有自恢復(fù)能力的絕緣和無(wú)自恢復(fù)能力的絕緣慣用法對(duì)有自恢復(fù)能力的絕緣（如氣體絕緣）和無(wú)自恢復(fù)能力的絕緣（如固體絕緣）都是適用的。慣用法有較大的裕度統(tǒng)計(jì)法統(tǒng)計(jì)法是根據(jù)過(guò)電壓幅值和絕緣的耐受強(qiáng)度都是隨機(jī)變量的實(shí)際情況，在已知過(guò)電壓幅值和絕緣放電電壓的概率分布后，用計(jì)算的方法求出絕緣放電的概率和線路故障率，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的基礎(chǔ)上，正確地確定絕緣水平。不僅定量地給出設(shè)計(jì)的安全裕度，并能按照使用設(shè)備費(fèi)、每年的運(yùn)行費(fèi)以及每年的事故損失費(fèi)的總和為最小的原則，確定一個(gè)輸電系統(tǒng)絕緣配合的最佳方案。統(tǒng)計(jì)法不僅定量地給出設(shè)計(jì)的安全裕度，并能按照使用設(shè)備費(fèi)、每年輸變電設(shè)備絕緣水平的確定電力變壓器：在變電所的諸多電氣設(shè)備中，以電力變壓器最為重要，因此，通常以確定電力變壓器的絕緣水平為中心環(huán)節(jié)，再確定其它設(shè)備的絕緣水平。避雷器保護(hù)水平：確定電氣設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)是避雷器保護(hù)水平，即設(shè)備的絕緣水平與避雷器的保護(hù)水平進(jìn)行配合。雷電沖擊保護(hù)水平（BIL）操作沖擊水平（BSL）避雷器的雷電沖擊保護(hù)水平：磁吹避雷器（取三者中較大者作為雷電沖擊保護(hù)水平）在標(biāo)稱(chēng)放電電流波形（如8／20s）和幅值下的殘壓值；1.2／50s標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊放電電壓上限；規(guī)定陡度下的沖擊波波前放電電壓最大值除以1.15（GB7327-87）輸變電設(shè)備絕緣水平的確定電力變壓器：避雷器保護(hù)水平：避雷器的氧化鋅避雷器（取兩者中較大者作為雷電沖擊保護(hù)水平）在標(biāo)稱(chēng)放電電流波形（如8／20s）和幅值下的殘壓值；陡波沖擊電流（給定波前及幅值）下的殘壓值除以1.15。視在波前時(shí)間為1μs的沖擊電流，波前時(shí)間應(yīng)在0.9～1.1μs范圍內(nèi)，視在半峰值時(shí)間不作規(guī)定。避雷器的操作沖擊保護(hù)水平（針對(duì)330~500kV設(shè)備）：磁吹避雷器250／2500s標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊波下的最大火花放電電壓；規(guī)定操作沖擊電流下的殘壓。氧化鋅避雷器規(guī)定操作沖擊電流下的殘壓值（視在波前時(shí)間大于30μs而小于100μs、視在半峰值時(shí)間約為視在波前時(shí)間兩倍的沖擊電流。）。氧化鋅避雷器（取兩者中較大者作為雷電沖擊保護(hù)水平）避雷器的操變壓器的雷電沖擊耐受電壓：考慮避雷器和變壓器之間的距離、避雷器內(nèi)部的電感、變壓器絕緣的老化累積效應(yīng)、避雷器運(yùn)行中參數(shù)的變化、變壓器工頻激磁的影響等因素后，使保護(hù)水平的變化及變壓器上的作用電壓超過(guò)避雷器的保護(hù)水平。因此雷電沖擊耐受電壓和避雷器保護(hù)水平之間應(yīng)取一定的安全裕度系數(shù)。根據(jù)我國(guó)過(guò)去的傳統(tǒng)做法，以雷電沖擊保護(hù)水平為基礎(chǔ)，取一個(gè)安全系數(shù)，當(dāng)電氣設(shè)備（如變壓器）與避雷器緊靠時(shí)，安全系數(shù)取1.25，有一定距離時(shí)取1.4。變壓器的操作沖擊耐受電壓：變壓器的操作基本沖擊絕緣水平與避雷器被保護(hù)水平相配合，安全系數(shù)不低于1.15。操作安全系數(shù)比較小，這是因?yàn)椴僮鞑ū容^平緩，距離效應(yīng)不強(qiáng)烈所致。變壓器的雷電沖擊耐受電壓：變壓器的操作沖擊耐受電壓：電壓等級(jí)不同，絕緣配合原則不同超高壓設(shè)備應(yīng)當(dāng)進(jìn)行雷電及操作沖擊耐受電壓試驗(yàn)，以檢驗(yàn)設(shè)備在雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓作用下的絕緣性能。220kV及以下電壓等級(jí)由于操作過(guò)電壓對(duì)正常絕緣無(wú)危險(xiǎn)，故不要求避雷器動(dòng)作，避雷器只用作雷電過(guò)電壓的防護(hù)措施。因此，按上述原則根據(jù)避雷器的雷電沖擊保護(hù)水平可以確定變壓器的全波基本沖擊絕緣水平(BIL)。而操作沖擊絕緣水平(BSL)是用額定短時(shí)工頻耐受電壓，即工頻絕緣水平代替。實(shí)際上這種短時(shí)工頻試驗(yàn)電壓值是由設(shè)備的BSL和BIL共同決定的。電壓等級(jí)不同，絕緣配合原則不同其它設(shè)備對(duì)于不用避雷器保護(hù)或非有效保護(hù)的設(shè)備，如斷路器、儀用互感器等，應(yīng)選用較高的雷電沖擊耐受電壓及與之對(duì)應(yīng)的操作沖擊耐受電壓。這些數(shù)值的選定應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，過(guò)電壓保護(hù)設(shè)備的性能及預(yù)期的過(guò)電壓水平等具體情況。根據(jù)我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展情況及電器制造水平，結(jié)合我國(guó)電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，并參考國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）推薦的絕緣配合標(biāo)準(zhǔn)，在我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

GB311-83中對(duì)各電壓等級(jí)電氣設(shè)備的試驗(yàn)電壓作出了規(guī)定。

其它設(shè)備電力系統(tǒng)的絕緣配合課件電力系統(tǒng)的絕緣配合課件電力系統(tǒng)的絕緣配合課件電力系統(tǒng)的絕緣配合課件電力系統(tǒng)的絕緣配合課件輸電線路絕緣水平的確定輸電線路的絕緣水平：絕緣子串的絕緣子片數(shù)線路絕緣的空氣間隙絕緣子串的片數(shù)選擇根據(jù)桿塔機(jī)械負(fù)荷選定絕緣子型式之后，需要確定絕緣子的片數(shù)，其要求如下：在工作電壓下不發(fā)生污閃下雨天在操作過(guò)電壓下不發(fā)生閃絡(luò)具有一定的雷電沖擊耐受強(qiáng)度，保證線路有一定的耐雷水平輸電線路絕緣水平的確定輸電線路的絕緣水平：絕緣子串的片數(shù)選（1）按工作電壓下所要求的泄漏距離（爬電比距）sp決定所需絕緣子片數(shù)n式中 n：每串絕緣子片數(shù)； ：每片絕緣子的爬電比距，cm；

U1：線路的額定電壓（有效值），kV。表15-7最小泄漏比距分級(jí)數(shù)值外絕緣污穢等級(jí)最小爬電比距cm/kV線路電站設(shè)備01.391.48Ⅰ1.61.6Ⅱ2.02.0Ⅲ2.52.5Ⅳ3.13.1注：330kV級(jí)線路和電站設(shè)備外絕緣在0級(jí)時(shí)分別為1.45和1.55cm/kV，按500kV系統(tǒng)暫行技術(shù)規(guī)定對(duì)0級(jí)地區(qū)取1.6。對(duì)于不同污穢地區(qū)要求一定的泄漏比距s0

，清潔區(qū)取為1.6。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，必須滿足sp≥s0，否則污閃事故比較嚴(yán)重，造成很大損失。（1）按工作電壓下所要求的泄漏距離（爬電比距）sp決定所需絕說(shuō)明：由于泄漏比距s0的取值是總結(jié)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)得出的，因此最大工作電壓與額定電壓的差別以及零值絕緣子（運(yùn)行中，由于機(jī)械及電的作用下，在眾多的線路絕緣子中，總有個(gè)別絕緣子會(huì)喪失絕緣性能，起不到絕緣的作用，稱(chēng)之謂“零值絕緣子”）的影響等因素都已包括在內(nèi)，所以計(jì)算絕緣子片數(shù)時(shí)按額定電壓計(jì)算，且不需再考慮零值絕緣子而增加絕緣子個(gè)數(shù)。說(shuō)明：（2）按內(nèi)部過(guò)電壓進(jìn)行驗(yàn)算要求線路絕緣能耐受一定的內(nèi)部過(guò)電壓。在驗(yàn)算時(shí)需考慮零值絕緣子的問(wèn)題，這是因?yàn)檫\(yùn)行中的絕緣子受到很大的機(jī)械力及電壓的長(zhǎng)期作用，容易損壞。然而，現(xiàn)場(chǎng)眾多的絕緣子，難以及時(shí)地清查和更換。為了安全，需要增加一些絕緣子，以便出現(xiàn)零值絕緣子后，其余的絕緣子仍能耐受出現(xiàn)的操作過(guò)電壓。目前我國(guó)規(guī)定，絕緣子串中應(yīng)預(yù)留的零值絕緣子數(shù)為：35~220kV線路，直線桿l片，耐張桿2片；對(duì)于330kV及以上線路，直線桿1~2片，耐張桿2~3片。目前絕緣子串在內(nèi)部過(guò)電壓作用下，還沒(méi)有適用的放電電壓數(shù)據(jù)，所以一般是用絕緣子串的工頻濕放電電壓來(lái)代替絕緣子串在內(nèi)部過(guò)電壓作用時(shí)的放電電壓。這樣，絕緣子串的工頻濕閃電壓Ush

則為

式中 1.1:綜合考慮各種因素的修正系數(shù)

k0:操作過(guò)電壓計(jì)算倍數(shù)