【文档说明】第15章电力系统的绝缘配合.pptx，共(28)页，2.301 MB，由精品优选上传

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第15章电力系统的绝缘配合15.1绝缘配合的基本概念与方法15.2输变电设备绝缘水平的确定15.3输电线路绝缘水平的确定电力系统过电压与绝缘配合❖过电压（overvoltage）➢电气设备上出现的高于工作电压的电压❖按来源形式分类➢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❖过电压的幅值要比工作电压高出许多（几倍）❖过电压对电力系统绝缘水平起着决定性作用❖必须采取必要的限

制过电压的措施绝缘水平与绝缘配合❖绝缘水平（绝缘强度）➢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）❖绝缘配合➢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压（工作电压和过电压）、限压保护

装置的特性以及设备绝缘对各种作用电压的耐受特性，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，达到在经济上和安全运行上总体效益最高的目的技术过电压限压装置特性绝缘耐受特性绝缘水平投资费用维护费用事故损失费用经济发电厂、变电所电气设备的绝缘线路的绝

缘电力系统绝缘输变电设备绝缘部分的投资占总设备投资的比重越来越大系统电压等级高，输送容量大，一旦出现故障，损失巨大绝缘配合重要性电气设备的绝缘水平：指该电气设备能承受的试验电压值。包括：短时工频试验电压、工频放电电

压、长时间工频试验电压、雷电冲击试验电压等。技术上要处理好各种作用电压、限压措施及设备绝缘耐受能力三者之间的相互配合关系；经济上要协调投资费用、维护费用及事故损失费用三者的关系。15.1绝缘配合的基本概念与方法15.1.1绝缘配合的原则2

20kV以下的电网，电气设备的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，操作过电压将起主导作用特高压电网的绝缘水平可能由工频过电压及长时间工作电压决定不考虑谐振过电压；不考虑线路绝缘与变电

站绝缘间的配合除型式试验外，一般电气设备出厂试验只做lmin工频耐压试验。这不仅是为了试验的方便，也是考虑到在某种程度上雷电冲击对绝缘的作用可用工频电压来等价的缘故。大气过电压下的避雷器残压雷电冲击耐受电压等值工频耐受电压

内部过电压操作冲击耐受电压等值工频耐受电压工频试验电压/β1/β215.1.2绝缘配合的方法➢惯用法首先确定设备上可能出现的最危险的过电压，然后根据运行经验乘上一个考虑各种因素的影响和一定裕度的系数，从而决定绝缘应耐受的电压水

平。惯用法对有自恢复能力的绝缘（如气体绝缘）和无自恢复能力的绝缘（如固体绝缘）都是适用的。➢统计法统计法是根据过电压幅值和绝缘的耐受强度的概率分布，用计算的方法求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，正确地确定绝缘水平。➢

简化统计法在简化统计法中，对过电压和绝缘特性两条概率曲线的形状，作出一些通常认为合理的假定，并已知其标准偏差。在此基础上可以计算绝缘的故障率。绝缘配合的统计法至今只能用于自恢复绝缘，主要是输变电设备的外绝缘

。15.2输变电设备绝缘水平的确定标准放电电流的波形和其幅值下的残压1.2/50μs标准雷电冲击放电电压上限冲击波波前放电电压最大值除以1.15避雷器雷电冲击保护水平BIL取最大值250/2500μs标准冲击波间隙放电电压的上

限规定操作冲击电流下的残压避雷器操作冲击保护水平BSL取最大值变压器BIL＝（1.25～1.4）避雷器BIL（当电气设备与避雷器紧靠时，取1.25，有一定距离时取1.4。）变压器BSL＝（1.15）避雷器BSL（操作安全系数比较小，因为操作波比较平缓，距离效应不强烈）绝缘配合的方法❖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时工作电压决定❖绝缘配合的具体方法➢惯用法➢统计法➢简化统计法1）惯用法原则（思想）➢按作用在绝缘上

的最大过电压和最小的绝缘强度的概念进行绝缘配合办法➢首先确定设备上可能出现的最危险的过电压，然后根据运行经验乘上一个考虑各种因素影响和一定裕度的系数，从而决定绝缘应耐受的电压水平缺点➢惯用法确定的绝缘水平裕度较大（过大）2）统计法❖思路➢视过电压和绝缘强度均为随机变量❖方法➢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➢在技术经济比较的基础上，确定绝缘水平❖特点➢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➢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总阴影面

积==pnUgadUUfUpR)()(过电压概率密度函数绝缘放电概率函数3）简化统计法❖思路➢假设已知过电压和绝缘放电电压的概率分布❖方法➢在假设的基础上，计算故障率，进而确定绝缘水平❖特点➢简化➢比较科学合理输变电设备和线路的绝缘水平❖在变电所中，确定电力变压器的绝缘水平是中心环节❖

确定绝缘水平的基础是避雷器的保护水平❖避雷器的保护水平➢雷电冲击保护水平（BIL）➢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，避雷器上呈现的最高电压（残压）❖绝缘水平=K.U残❖K的影响因素（1.25~1.4）➢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➢设备绝缘的老化➢安全裕度3～500kV输变电设备的基准绝缘水平额定电压最高工作电压额定操作冲击耐受电压额定雷电冲击耐受电压额定短时工频耐受电压有效值（kV）峰值（kV）相对地过电压（p.u.）峰值（kV）有效值（kV）ⅠⅡⅠⅡ3

3.5－－2040101866.9－－406020231011.5－－607528301517.5－－7510538402023.0－－－125－503540.5－－－185/200*－806369.0－－－325－140110126－－－450/480*－185220

252－－－850－3609503953303638502.85－1050－(460)9503.19－1175－(510)50055010502.34－1425－(630)11752.62－1550－(680)输电线路绝

缘水平的确定❖确定的内容➢绝缘子串的绝缘子片数➢线路绝缘的空气间隙❖绝缘子片数的确定步骤根据杆塔机械负荷选定绝缘子型式根据下列条件确定片数➢在工作电压下不发生污闪➢下雨天在操作过电压下不发生闪络➢具有一定的雷电冲击强度，

保证线路具有一定的耐雷水平按工作电压下所要求的泄漏距离（爬电比距）sp决定绝缘子片数n✓按内部过电压进行验算✓按大气过电压进行验算01sUnsp=不同污秽地区最小泄漏比距外绝缘污秽等级最小爬电比距（cmkV－1）线路电站设备0ⅠⅡⅢⅣ1.391.62.02.

53.11.481.62.02.53.1必须满足：p0sss0为不同污秽地区要求的泄漏比距。（2）按内部过电压进行验算目前一般是用绝缘子串的工频湿放电电压来代替绝缘子串在内部过电压作用时的放电电压。这样，n’个绝缘子的工频湿闪电压Ush则为sh0ph1.1UkU=为了安全，需要增加一些绝缘

子。目前我国规定，绝缘子串中应预留的零值绝缘子数为：35~220kV线路，直线杆l片，耐张杆2片；对于330kV及以上线路，直线杆1~2片，耐张杆2~3片。❖输电线路空气间隙距离的确定➢导线－大地导线下的最高物体与导线之间的安全距离

超高压线路下的静电感应➢导线－导线导线弧垂最低点在风力作用下，发生异步摇摆时能耐受工作电压➢导线－避雷线雷击避雷线档距中间不会引起对导线的空气击穿➢导线－杆塔和横担根据工作电压、内部过电压、雷电过电压来确定p1phUkU=pssp+lsinθpss+lsinθsS

0ph1.2UkU=ss绝缘子串50%放电电压的85%sl+lsinθlls选择最大者导线对杆塔的距离额定电压(kV)3560110154220330500直接接地非直接接地直接接地非直接接地XP型绝缘子片数357

710101317（19）25（28）工作电压要求的间隙值1020254035555590130操作过电压要求的间隙值25507080100110145195270雷电过电压要求的间隙值4565100100140140190230（260）330（370）输电线路绝缘子片数及最小空气间隙

距离（cm）额定电压（kV）3560110154220330500直接接地非直接接地直接接地非直接接地绝缘子片数（X-4.5）35771010131928工作电压要求的间隙值sp10202540355555100125操作过电压要求的间隙ss2550708010

0110145220270雷电过电压要求的间隙sl4565100100140140190260370