1、 15 電力系統(tǒng)絕緣配合 15.1 絕緣配合的基本概念與方法 15.2 輸變電設(shè)備絕緣水平的確定 15.3 輸電線路絕緣水平的確定電力系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性主要由停電次數(shù)及停電時間來衡量，絕緣擊穿是造成停電的主要原因之一。應(yīng)選擇合適的限壓措施和保護(hù)措施盡可能限制電力系統(tǒng)出現(xiàn)的過電壓，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，減低系統(tǒng)對輸變電設(shè)備絕緣水平(絕緣水平指電氣設(shè)備應(yīng)能承受的試驗電壓值)的要求，減少投資。這就是絕緣配合問題。發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)備的絕緣線路的絕緣電力系統(tǒng)絕緣設(shè)備絕緣水平若選擇太高，設(shè)備尺寸大、造價高，造成不必要的浪費(fèi)；若選擇太低，雖節(jié)省了設(shè)備造價，但增加了運(yùn)行中的事故率，導(dǎo)致停電損失和維修成本大

2、增，最終不僅造成經(jīng)濟(jì)上的更大浪費(fèi)，而且造成供電可靠性的下降。 技術(shù)上處理好各種作用電壓、限壓措施及設(shè)備絕緣耐受能力三者之間的相互配合關(guān)系；經(jīng)濟(jì)上協(xié)調(diào)投資費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用及事故損失費(fèi)用三者的關(guān)系。絕緣配合：綜合考慮電氣設(shè)備在系統(tǒng)中可能承受各種電壓、保護(hù)裝置的特性、和設(shè)備絕緣對各種電壓的耐受特性，合理地確定設(shè)備必要的絕緣水平，使設(shè)備造價、維修費(fèi)用和設(shè)備絕緣故障引起的事故損失，達(dá)到經(jīng)濟(jì)上和安全運(yùn)行上效益最高的目的。 15.1 絕緣配合的基本概念與方法 絕緣配合的最終目的是合理的確定電氣設(shè)備的絕緣水平。220kV 以下電網(wǎng)設(shè)備絕緣水平主要由大氣過電壓決定220kV以下的電網(wǎng)，要求把大氣過電壓限制到比內(nèi)過

3、電壓還低是很不經(jīng)濟(jì)的。對于220kV以下、具有正常絕緣水平的電氣設(shè)備，應(yīng)能承受內(nèi)過電壓的作用，一般不需要專門限制內(nèi)過電壓的措施。因此220kV以下電網(wǎng)電氣設(shè)備的絕緣水平主要由大氣過電壓決定。330kV 及以上的超高壓絕緣水平主要由操作過電壓決定 330kV及以上的超高壓系統(tǒng)在現(xiàn)代防雷技術(shù)條件下，大氣過電壓一般不如內(nèi)過電壓危險。隨著電壓等級提高，操作過電壓的幅值將隨之增大，對設(shè)備和線路絕緣要求更高。330kV及以上超高壓絕緣配合中，操作過電壓將起主導(dǎo)作用。污穢地區(qū)的污閃事故可能在工作電壓下發(fā)生，其外絕緣水平由系統(tǒng)最大運(yùn)行電壓決定。1. 絕緣配合的原則 特高壓電網(wǎng)的絕緣水平可能由工頻過電壓及長時間

4、工作電壓決定在特高壓電網(wǎng)中，由于限壓措施的完善，過電壓可降低到1.6-1.8 p.u.或更低，其絕緣水平可能由工頻過電壓及長時間過電壓決定。不考慮諧振過電壓在絕緣配合中不考慮諧振過電壓，因此在電網(wǎng)設(shè)計和運(yùn)行中都應(yīng)避開諧振過電壓的產(chǎn)生。不考慮線路絕緣與變電站絕緣之間的絕緣配合一般不考慮線路絕緣與變電站絕緣之間的絕緣配合。由于架空線路很長，受雷面積大，若降低線路絕緣使之與變電站絕緣配合，則會大大增加雷擊跳閘的概率。2. 絕緣配合的方法 慣用法（廣泛采用） 首先確定設(shè)備上可能出現(xiàn)的最危險的過電壓，然后根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗乘上一個考慮各種因素的影響 和一定裕度的系數(shù)，從而決定絕緣應(yīng)耐受的電壓水平。 慣用法以絕

5、緣的電氣強(qiáng)度下限與過電壓的上限作配合，還要留出足夠大的安全裕度。實際上這兩個都是隨機(jī)變量，無法嚴(yán)格地求出他們的上、下限，因此通常有較大的安全裕度，也不可能給出確定的事故率。這些做法從經(jīng)濟(jì)性是不合理的，特別是對超、特高壓輸電系統(tǒng)。 慣用法對有自恢復(fù)能力的絕緣（如氣體絕緣）和無自恢復(fù)能力的絕緣（如固體絕緣）都是適用的。 統(tǒng)計法 要求絕緣在過電壓的作用下不發(fā)生閃絡(luò)或擊穿是要付出代價的，因而要和絕緣故障所帶來的經(jīng)濟(jì)損失綜合起來考慮，方能得出合理的結(jié)論。以綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來衡量，容許有一定的絕緣故障率反而較為合理。統(tǒng)計法：根據(jù)過電壓幅值和絕緣的耐受強(qiáng)度都是隨機(jī)變量的實際情況，在已知過電壓幅值的概率分布和絕緣

6、放電電壓的概率分布后，用計算的方法求出絕緣放電的概率和線路故障率，在合理技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)基礎(chǔ)上，正確確定絕緣水平。采用統(tǒng)計法作絕緣配合的前提是充分掌握作為隨機(jī)變量的各種過電壓和各種絕緣電氣強(qiáng)度的統(tǒng)計特性（概率密度、分布函數(shù)）。 絕緣配合的統(tǒng)計法至今只能用于自恢復(fù)絕緣，主要是輸變電設(shè)備的外絕緣。 15.2 輸變電設(shè)備絕緣水平的確定設(shè)備的絕緣水平指設(shè)備應(yīng)能承受（不發(fā)生閃絡(luò)、擊穿或損壞）的標(biāo)準(zhǔn)試驗電壓?？紤]到設(shè)備在運(yùn)行時要承受運(yùn)行電壓、工頻過電壓及操作過電壓的作用，對電氣設(shè)備絕緣規(guī)定了短時工頻試驗電壓（如1min工頻耐壓試驗) ；考慮到在長期工作電壓和工頻過電壓作用下內(nèi)絕緣的老化和外絕緣的抗污穢性能，規(guī)

7、定了一些設(shè)備長時間工頻試驗電壓(如330kV以上設(shè)備的5min工頻耐壓試驗)；對外絕緣還規(guī)定了干、濕狀態(tài)下的工頻放電電壓； 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（基本雷電沖擊水平（BIL）和基本操作沖擊水平（BSL）進(jìn)行配合?？紤]到330kV以上設(shè)備在操作過電壓作用下的絕緣性能，規(guī)定了超高壓設(shè)備的操作試驗電壓；考慮到雷電過電壓對絕緣作用，規(guī)定了雷電沖擊試驗電壓，在技術(shù)上力求做到作用電壓與絕緣強(qiáng)度的全伏秒特性配合。對于有繞組的設(shè)備，應(yīng)做雷電沖擊截波試驗。 除型式試驗外，一般電氣設(shè)備出廠試驗只做 l min 工頻耐壓試驗。這不僅是為了試驗的方便，也是考慮到

8、在某種程度上雷電沖擊對絕緣的作用可用工頻電壓來等價的緣故。 大氣過電壓下的避雷器殘壓雷電沖擊耐受電壓等值工頻耐受電壓內(nèi)部過電壓操作沖擊耐受電壓等值工頻耐受電壓工頻試驗電壓/1 /2 1. 短時（1min）工頻耐受水平標(biāo)準(zhǔn)放電電流的殘壓1.2/50 s標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊放電電壓上限 沖擊波波前放電電壓最大值除以 1.15 有間隙的閥式避雷器雷電沖擊保護(hù)水平BIL (Basic Impulse Lever)取最大值變壓器BIL（1.251.4）避雷器BIL（當(dāng)電氣設(shè)備與避雷器緊靠時，取 1.25，有一定距離時取 1.4）2. 雷電過電壓耐受水平(以變壓器為例)如5kA、8/20us標(biāo)準(zhǔn)雷電流考慮到設(shè)備與

9、避雷器的距離及其它因素，設(shè)備雷電沖擊絕緣水平：金屬氧化鋅避雷器雷電沖擊保護(hù)水平250/2500 s標(biāo)準(zhǔn)沖擊波間隙放電電壓的上限 規(guī)定操作沖擊電流下的殘壓 磁吹避雷器操作沖擊保護(hù)水平BSL（Basic Switching Lever）取最大值變壓器的操作基本沖擊絕緣水平與避雷器保護(hù)水平相配合，安全系數(shù)不低于1.15。變壓器BSL（1.15）避雷器BSL（操作安全系數(shù)比較小，因為操作波比較平緩，距離效應(yīng)不大）3. 操作過電壓耐受水平金屬氧化鋅避雷器雷電沖擊保護(hù)水平系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電壓（有效值）設(shè)備最高電壓（有效值）額定雷電沖擊耐受電壓（峰值）額定短時工頻耐受電壓（有效值）系列系列101260759530/

10、423）；3520249512550；553540.5185/2001）80/953）；85110126450/4801）185；200220252（750）2）（325）2）850360950395（1050）2）（460）2）1）該欄斜線下之?dāng)?shù)據(jù)僅用于變壓器類設(shè)備的內(nèi)絕緣。2）220kV設(shè)備，括號內(nèi)的數(shù)據(jù)不推薦使用。3）為設(shè)備外絕緣在于燥狀態(tài)下之耐受電壓。注：系統(tǒng)標(biāo)稱電壓315kV所對應(yīng)設(shè)備的系列I的絕緣水平，在我國僅用于中性點低電阻接地系統(tǒng)（單相接地故障跳閘時間10s）。表A1電壓范圍（1KV252 kV ）的設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)絕緣水平 kV系統(tǒng)標(biāo)稱電壓設(shè)備最高電壓額定操作沖擊耐受電壓（峰值）額

11、定雷電沖擊耐受電壓（峰值）額定短時工頻耐受電壓（有效值）（有效值）（有效值）相對地相間相間與相對地之比縱絕緣2）相對地縱絕緣相對地33036385013001.50950850（+295）1）1050（460）95014251.501175（510）500550105016751.6011751050（+450）1）1425（630）117518001.501550（680）1675（740）1）欄7括號中數(shù)值是加在同一極對應(yīng)相端子上的反極性工頻電壓的峰值。2）縱絕緣的操作沖擊耐受電壓選取欄6或欄7之?dāng)?shù)值，決定于設(shè)備的工作條件，在有關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。3）欄10括號內(nèi)之短時工頻耐受電壓值，僅供參

12、考。4）開關(guān)設(shè)備縱絕緣的額定雷電沖擊耐受電壓由兩個分量組成，一為相對地的額定雷電沖擊耐受電壓；另一為反極性工頻電壓，其幅值為 。15.3 輸電線路絕緣水平的確定 15.3.1 絕緣子片數(shù)的確定 要求： 在工作電壓下不發(fā)生污閃； 雨天、操作過電壓下不發(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包括絕緣子片數(shù)的確定、導(dǎo)線與避雷線間距的確定.（1）按工作電壓要求的泄漏距離（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，kV。必須滿足：s0 為不同污穢地區(qū)要求的泄漏比距外絕緣污穢等級最小

13、爬電比距（cm/kV）線路電站設(shè)備01.391.62.02.53.11.481.62.02.53.1絕緣子每千伏額定線電壓的平均泄漏距離cm/kV（2）按內(nèi)部過電壓進(jìn)行驗算（應(yīng)考慮零值絕緣子） 要求線路絕緣能耐受一定的內(nèi)過電壓。一般用絕緣子串的工頻濕放電電壓Ush 來代替絕緣子串在內(nèi)部過電壓作用時的放電電壓。這樣，n個絕緣子的工頻濕閃電壓 Ush 則為 K0操作過電壓計算倍數(shù)；Uph系統(tǒng)最高相電壓 為了安全，需要增加一些絕緣子。目前我國規(guī)定，絕緣子串中應(yīng)預(yù)留的零值絕緣子數(shù)為： 35220kV線路，直線桿1片，耐張桿2片； 330kV 及以上線路，直線桿12片，耐張桿23片。 （3）按大氣過電壓

14、進(jìn)行驗算 一般情況下，大氣過電壓對確定絕緣子串的片數(shù)影響是不大的，因為耐雷水平不完全決定于絕緣子片數(shù)，而主要取決于各項防雷措施的綜合效果。 但在特殊高桿塔或高海拔地區(qū)，雷電過電壓則成為確定絕緣子片數(shù)的決定因素。 電壓等級kV35110220330500絕緣子片數(shù) 271317/1925/28 線路絕緣子每串片數(shù) 15.3.2 輸電線路空氣間隙的確定 導(dǎo)線對大地的空氣間隙 主要考慮穿越導(dǎo)線下的最高物體與導(dǎo)線間的安全距離，以及超高壓輸電線的靜電感應(yīng)問題。 導(dǎo)線對導(dǎo)線的空氣間隙 導(dǎo)線弧垂最低點發(fā)生風(fēng)偏時能耐受工作電壓的最小間隙。在低電壓等級時以不碰線為原則。 導(dǎo)線對架空地線的空氣間隙 由雷擊避雷線檔距中間不引起對導(dǎo)線的氣隙擊穿來確定。 導(dǎo)線對桿塔及橫擔(dān)的空氣間隙 sp +