關(guān)于絕緣配合基礎(chǔ)知識(shí)

1、標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)

2、絕緣配合的基本原則

3、絕緣特征與環(huán)境因素主要內(nèi)容第2頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天1、標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)按照GB156《標(biāo)準(zhǔn)電壓》和GB/T11022《高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》的規(guī)定，我國(guó)三相交流電網(wǎng)標(biāo)稱電壓和電氣設(shè)備額定電壓及電氣設(shè)備的最高電壓，如表所示，注:1140V僅限于煤礦井下使用。分類系統(tǒng)標(biāo)稱電壓/kV電氣設(shè)備的最高電壓Um/kV高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備額定電壓低壓0.380.661000(1140)高壓3610203566110---3.67.2122440.572.5126---3.67.2122440.572.5126---第3頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天系統(tǒng)標(biāo)稱電壓：系統(tǒng)被指定的電壓(額定電壓)。系統(tǒng)最高電壓：當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，在任何時(shí)間、系統(tǒng)中任何一點(diǎn)上所出現(xiàn)的電壓最高值，不包括系統(tǒng)的暫態(tài)和異常電壓。高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備額定電壓：根據(jù)規(guī)定的電氣設(shè)備工作條件，通常由制造廠確定的電壓。所在系統(tǒng)的最高電壓上限。設(shè)備最高電壓：考慮到設(shè)備的絕緣性能和與最高電壓有關(guān)的其他性能所確定的最高運(yùn)行電壓，其數(shù)值等于所在系統(tǒng)的系統(tǒng)最高電壓值。第4頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天2、絕緣配合的基本原則GB311.1《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》：按照電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種電壓（工作電壓和過(guò)電壓）和保護(hù)裝置的特性來(lái)確定電氣設(shè)備的絕緣水平，稱為絕緣配合。額定絕緣水平：在規(guī)定條件下，用來(lái)度量電器及其部件的不同電位部分的絕緣強(qiáng)度，電氣間隙和爬電距離的標(biāo)準(zhǔn)電壓值，包括額定雷電沖擊耐受電壓、額定短時(shí)工頻耐受電壓和額定操作沖擊耐受電壓。最高電壓Um≤252kV的電氣設(shè)備的額定絕緣水平用額定雷電沖擊耐受電壓和額定短時(shí)工頻耐受電壓來(lái)表征。第5頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天絕緣介質(zhì)：空氣、各種絕緣材料、SF6、真空。作用電壓：（1）持續(xù)工頻電壓（其值不超過(guò)設(shè)備最高電壓Um,持續(xù)時(shí)間等于設(shè)備設(shè)計(jì)的運(yùn)行壽命）；（2）暫時(shí)過(guò)電壓（包括工頻電壓升高、諧振過(guò)電壓）；（3）緩波前（操作）過(guò)電壓；（4）快波前（雷電）過(guò)電壓；（5）陡波前過(guò)電壓（GIS中隔離開(kāi)關(guān)操作引起）；（6）聯(lián)合過(guò)電壓（沖擊電壓和工頻電壓聯(lián)合作用于相間絕緣和縱絕緣）。其中陡波前過(guò)電壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)尚在考慮中。第6頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天絕緣配合的基本原則：考慮所采用的過(guò)電壓保護(hù)措施后，決定設(shè)備上可能的作用電壓，并根據(jù)設(shè)備的絕緣特性及可能影響絕緣特性的因素，從安全運(yùn)行和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性兩方面確定設(shè)備的絕緣水平。在所有情況下，進(jìn)行絕緣配合時(shí)應(yīng)考慮：設(shè)備安裝點(diǎn)的預(yù)期過(guò)電壓值、系統(tǒng)與設(shè)備的電氣特性、類似的系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)以及所有裝置的限壓效果。第7頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天3、絕緣特征與環(huán)境因素（1）絕緣類型絕緣類型分為：（1）相對(duì)地絕緣；（2）相間絕緣；（3）縱絕緣（對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備來(lái)說(shuō)是指開(kāi)關(guān)斷口的絕緣；對(duì)變壓器和互感器來(lái)說(shuō)是指繞組的匝間、層間、段間絕緣）；外絕緣：指開(kāi)關(guān)設(shè)備暴露在大氣中部分的空間距離或設(shè)備固體絕緣的表面與大氣接觸部分，它承受電壓作用，并受到諸如污穢、潮氣、鳥(niǎo)獸蟲(chóng)害的影響。內(nèi)絕緣：指開(kāi)關(guān)設(shè)備在其防護(hù)裝置外殼內(nèi)的絕緣部分，它可以是固體、液體或氣體，以保護(hù)開(kāi)關(guān)設(shè)備不受外在大氣條件的影響。第8頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天自恢復(fù)絕緣：破壞性放電后，能完全恢復(fù)其絕緣性能的絕緣。非自恢復(fù)絕緣：破壞性放電后，喪失其絕緣性能或不能完全恢復(fù)其絕緣性能的絕緣。標(biāo)準(zhǔn)參考大氣條件：溫度：20℃；壓力：101.325kPa；絕對(duì)濕度：11g/m3。正常使用條件：（1）周?chē)h(huán)境最高空氣溫度不超過(guò)40oC；（2）安裝地點(diǎn)的海拔高度不超過(guò)1000m。對(duì)正常運(yùn)行條件，絕緣應(yīng)能長(zhǎng)期耐受設(shè)備最高電壓。第9頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天確定絕緣水平時(shí)首先應(yīng)考慮雷電沖擊電壓的作用，GB/T11022《高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》規(guī)定了3-35kV中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中電氣設(shè)備耐壓值。系統(tǒng)標(biāo)稱電壓額定電壓（有效值）額定雷電沖擊耐受電壓（峰值）額定短時(shí)工頻耐受電壓（1分鐘，有效值）通用值隔離斷口通用值隔離斷口

3

3.640461820

6

7.260702328

10

1275854248

20

241251455060

3540.518521595110備注為設(shè)備外絕緣在干燥狀態(tài)下之耐受電壓；通用值適用于相對(duì)地、相間和開(kāi)關(guān)斷口；隔離斷口符合對(duì)隔離開(kāi)關(guān)所規(guī)定的安全要求的斷開(kāi)觸頭間的電氣間隙第10頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天表中所列的短時(shí)工頻耐受電壓一般均能滿足在正常運(yùn)行電壓和暫時(shí)過(guò)電壓下的要求。設(shè)備的相對(duì)地絕緣的額定耐受電壓是確定設(shè)備的相間絕緣和縱絕緣額定耐受電壓的基礎(chǔ)。對(duì)受避雷器保護(hù)的設(shè)備，其額定雷電沖擊耐受電壓由避雷器的雷電沖擊保護(hù)水平乘以配合因數(shù)Kc計(jì)算選定，一般取Kc≥1.4。相間絕緣的額定雷電沖擊耐受電壓均取相應(yīng)的相對(duì)地絕緣的耐受電壓值。設(shè)備縱絕緣的額定雷電沖擊耐受電壓一般等于相對(duì)地絕緣的耐受電壓值，但隔離斷口的耐受電壓可高于相對(duì)地絕緣的耐受電壓值。第11頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天Um＞252kV的電氣設(shè)備在操作過(guò)電壓下，根據(jù)設(shè)備上的統(tǒng)計(jì)操作過(guò)電壓水平或避雷器的操作沖擊保護(hù)水平和設(shè)備的絕緣特性，并取一定的配合因數(shù)Kc（一般取Kc≥1.15）計(jì)算、選取相對(duì)地絕緣的額定操作沖擊耐受電壓。相間絕緣的額定操作沖擊耐受電壓是相對(duì)地絕緣的倍數(shù)。設(shè)備縱絕緣的額定短時(shí)工頻耐受電壓一般等于相應(yīng)的相對(duì)地絕緣的耐受電壓值，但隔離斷口的耐受電壓可高于相對(duì)地絕緣的耐受電壓值。第12頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天對(duì)周?chē)h(huán)境空氣溫度高于40oC處的設(shè)備，其外絕緣在干燥狀態(tài)下的試驗(yàn)電壓應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定耐受電壓值乘以溫度校正因數(shù)，式中，為環(huán)境空氣溫度，。在各種間隔距離中，最基本的是帶電部分對(duì)接地部分之間和不同相的帶電部分之間的空間最小安全凈距，即電氣間隙，亦稱空氣間隙。在這一距離下，無(wú)論是在正常最高工作電壓還是在出現(xiàn)內(nèi)、外過(guò)電壓時(shí)，都不致使空氣間隙擊穿。

第13頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天GB50060《3-110kV高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定了戶內(nèi)高壓配電裝置的安全凈距，如表所示。工程上采用的安全凈距，通常大于表中所列的數(shù)值。額定電壓（kV）36102035帶電部分至接地部分之間75100125180300不同相的帶電部分及開(kāi)關(guān)斷開(kāi)之間75100125180300帶電部分與無(wú)孔遮攔門(mén)之間（其值可取帶電部分至接地部分凈距+30mm）105130155210330帶電部分與網(wǎng)狀遮攔門(mén)之間175200225280400第14頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天（2）爬電距離簡(jiǎn)稱爬距，沿絕緣表面測(cè)得的兩個(gè)導(dǎo)電器件或?qū)щ娖骷c設(shè)備界面之間的最短距離。（絕緣體與導(dǎo)體間受潮或污染導(dǎo)致兩者之間絕緣等級(jí)下降而發(fā)生閃烙擊穿的最小距離），主要用來(lái)確定絕緣子、絕緣套管的絕緣水平。爬電比距：電力設(shè)備外絕緣的爬電距離對(duì)設(shè)備最高工作電壓有效值之比。即電力設(shè)備外絕緣的爬電距離(mm)爬電比距=

設(shè)備最高工作電壓(kV)根據(jù)不同絕緣材料的爬電比距可求得爬電距離。第15頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天（3）污穢等級(jí)根據(jù)自然污穢環(huán)境條件，相應(yīng)地劃分電力設(shè)備戶外絕緣污穢等級(jí)，規(guī)定各級(jí)外絕緣人工污穢耐受值和爬電比距。污穢等級(jí)：設(shè)備安裝地點(diǎn)的污穢程度對(duì)電氣設(shè)備的外絕緣有重要影響。GB/T16434《高壓架空線路和發(fā)電廠、變電所環(huán)境污區(qū)分級(jí)及外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)》給出了線路和發(fā)電廠、變電所污穢等級(jí)，見(jiàn)表第16頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天污穢等級(jí)污穢特征等值鹽密mg/cm20大氣清潔地區(qū)及離海岸鹽場(chǎng)50km以上無(wú)明顯污染地區(qū)-Ⅰ大氣輕度污染地區(qū)，工業(yè)區(qū)和人口低密集區(qū)，離海岸鹽場(chǎng)10-50km地區(qū)，在污閃季節(jié)中干燥少霧（含毛毛雨）或雨量較多時(shí)≤0.06Ⅱ大氣中等污染地區(qū)，輕鹽堿和爐煙污穢地區(qū)，離海岸鹽場(chǎng)3-10km地區(qū)，在污閃季節(jié)中潮濕多霧（含毛毛雨）但雨量較少時(shí)>0.06-0.10Ⅲ大氣污染較嚴(yán)重地區(qū)，重霧和重鹽堿地區(qū)，離海岸鹽場(chǎng)1-3km地區(qū)，工業(yè)和人口密度較大地區(qū)，離化學(xué)污源爐煙污穢300-1500m的較嚴(yán)重污穢地區(qū)>0.10-0.25Ⅳ大氣特別嚴(yán)重污染地區(qū)，離海岸鹽場(chǎng)1km以內(nèi)，離化學(xué)污源爐煙污穢300m以內(nèi)的地區(qū)>0.25-0.35第17頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天外絕緣按最小公稱爬電比距和污穢環(huán)境條件分5級(jí)：0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。

GB/T5582《高壓電力設(shè)備外絕緣污穢等級(jí)》規(guī)定了戶外設(shè)備最小公稱爬電比距分級(jí)數(shù)值，見(jiàn)表。外絕緣污穢等級(jí)最小公稱爬電比距mm/kV線路電站設(shè)備013.514.8Ⅰ輕1616Ⅱ中2020Ⅲ重2525Ⅳ特重3131第18頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天DL/T539《戶內(nèi)交流高壓開(kāi)關(guān)柜和元部件凝露及污穢試驗(yàn)技術(shù)條件》規(guī)定了戶內(nèi)設(shè)備最小公稱爬電比距分級(jí)數(shù)值，見(jiàn)表。外絕緣污穢等級(jí)最小公稱爬電比距mm/kV瓷質(zhì)材料有機(jī)材料01214Ⅰ輕1416Ⅱ中1820第19頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天（4）海拔高度也稱絕對(duì)高度，是表示地面某個(gè)地點(diǎn)高出海平面的垂直距離。由巴申定律知，海拔高度越高，大氣越稀薄，導(dǎo)致絕緣強(qiáng)度及散熱效果變差，電氣間隙耐壓下降，同樣對(duì)爬電距離也有影響，故對(duì)于3-35kV的高壓電氣設(shè)備，國(guó)標(biāo)規(guī)定一般安裝于1000米以下，超過(guò)1000米的海拔高度，電氣設(shè)備外絕緣必須修正。對(duì)用于海拔高于1000m，但不超過(guò)4000m處的設(shè)備的外絕緣及干式變壓器的絕緣，海拔每升高100米，絕緣強(qiáng)度約降低1%，在海拔不高于1000m的地點(diǎn)試驗(yàn)時(shí)，其試驗(yàn)電壓應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定耐受電壓乘以海拔校正因數(shù)，第20頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天式中，為設(shè)備安裝地點(diǎn)的海拔高度，m。GB/T11022《高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的共用技術(shù)要求》給出了海拔校正因數(shù)的另一個(gè)計(jì)算式，式中，為設(shè)備安裝地點(diǎn)的海拔高度，m。m取值如下：對(duì)于工頻、雷電沖擊和相間操作沖擊電壓m=1；對(duì)于縱絕緣操作沖擊電壓m=0.9；對(duì)于相對(duì)地操作沖擊電壓m=0.75。第21頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天注：巴申定律表明，氣體間隙的擊穿電壓與氣體壓力有關(guān)，如圖所示。第22頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天DL/T620-1997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》對(duì)電氣設(shè)備的絕緣配合原則規(guī)定如下。（1）工頻運(yùn)行電壓和暫時(shí)過(guò)電壓下的絕緣配合：

a、工頻運(yùn)行電壓下電氣裝置電瓷外絕緣的爬電距離應(yīng)符合相應(yīng)環(huán)境污穢分級(jí)條件下的爬電比距要求；

b、變電所電氣設(shè)備應(yīng)能承受一定幅值和時(shí)間的工頻過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓。（2）操作過(guò)電壓下的絕緣配合。以計(jì)算用最大操作過(guò)電壓為基礎(chǔ)進(jìn)行絕緣配合。（3）雷電過(guò)電壓下的絕緣配合。以避雷器雷電保護(hù)水平為基礎(chǔ)進(jìn)行配合。第23頁(yè),共25頁(yè)，2024年2月25日，星期天絕緣配合方法的選擇（試驗(yàn)）：確定性法（慣用法）、統(tǒng)計(jì)法、簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法確定性法：首先確定設(shè)備絕緣上可能出現(xiàn)的各類過(guò)電壓的最高值，然后選取一個(gè)適宜的考慮各種因素影響并有一定裕度的配合系數(shù)，相乘后得到絕緣耐受電壓值并在標(biāo)準(zhǔn)值中選取