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1、第十章 电力系统的绝缘配合,要求,熟悉绝缘配合的基本概念 和配合原则，能正确应用 绝缘配合的各种方法,绝缘配合的基本概念 绝缘配合的原则 绝缘配合的惯用法 绝缘配合的统计法和简化统计法 电气设备的绝缘水平的确定 架空输电线路绝缘水平的确定,知识点,重点和难点,绝缘配合的原则和惯用法 电气设备绝缘水平的确定方法 输电线路绝缘水平的确定方法,所谓绝缘配合，就是综合考虑电气设备在系统中可能承受的各种作用电压(工作电压及过电压)、保护装置的特 性和设备绝缘对各种作用电压的耐压特性，合理地确定设备必要的绝缘平以使设备造价、维护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。绝缘配合
2、的最终目的就是确定电气设备的绝缘水平 .,第一节 绝缘配合的基本概念,1.对不压等级的统绝缘配合的具体原则是不同的 2.在技术上要力求做到作用电压与绝缘强度的全伏秒特性配合,电气设备的绝缘配合的原则,3.为兼顾设备造价、运行费用和停电损失三者的综合经济效益，绝缘配合的原则需因不同的系统结构、不同的地区以及不同的发展阶段而有所不同。 4.对于输电线路的绝缘水平，一般不需要考虑与变电站的绝缘配合 .通常是以保证一定的耐雷水平为前提，基本上由工作电压和操作过电压决定。,第二节 中性点接地方式对绝缘水平的影响,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： 1最大长期工作电压 2雷
3、电过电压 3内部过电压,电力系统中性点接地方式 ，一般分为非 有效接地(不接地、经消弧线圈接地)和有 效接地(直接接地、经小阻抗接地)两大类 .,小结 :,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。但降低绝缘水平的经济效益大小与系统的电压等级有很大的关系. 在110kV及以上的系统中，采用有效接地方式以降低系统绝缘水平在经济上意义很大，成为选择中性点接地方式时的首要因素 . 在66kV及以下的系统中，绝缘费用所占比重不大，一般均采用中性点非有效接地方式。,第三节 绝缘配合的惯用法,一、基本概念 绝缘配合的方法有惯用法、统计法和简化统计法等 .,惯用法是按作用在绝缘上的最大过电和
4、 最小的绝缘强度的概念进行配合的。即首 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配合系数(或称安全 裕度系数)，即可得出应有的绝缘水平。,确定电气设备绝缘水平的基础是避雷器的保护水平。避雷器的保护水平包括雷电冲击保护水平和操作冲击保护水平。 在确定避雷器保护水平后，考虑绝缘配合的原则，然后取一定的安全裕度系数，即可确定设备的冲击绝缘水平。,二、变电站电气设备绝缘水平的确定,(一)雷电过电压下的绝缘配合 电气设备在雷电过电压下的绝缘水平通常用它们的基本冲击绝缘水平(BIL)来表示，全波基本冲击绝缘水平(BIL)与避雷器雷电冲击保护水平(BI
5、L)之间取一定的配合系数. 我国标准规定，全波冲击绝缘水平以避雷器的标称放电电流时的额定残压为基础，配合系数 取1.4，即,（二）操作过电压下的绝缘配合,(1)对于范围的系统 : 对于这一类变电站中的电气设备来说，其操作冲击绝缘水平(SIL)与最大计算操作过电压相配合，配合系数取1.15，即 SIL=1.15 式中 相对地操作过电压计算倍数。,(2)对于范围的电力系统 对这类变电站的电气设备，其操作冲击绝缘水平(SIL)与避雷器的操作保护水平( )相配合 ,即 SIL 1.15 （三）工频绝缘水平的确定 为了检验电气设备绝缘是否达到了以上所确定的BIL和SIL，就需要进行雷电冲击和操作冲击耐压
6、试验。,操作冲击绝缘水平(BSL)用额定短时(1min)工频耐受电压,即工频绝缘水平来代替。,其中, 、 分别为雷电和操作冲击配合数， 、 分别为雷电和操作冲击电压换算成等效工频电压的冲击系数， 通常可取1.48， 可取1.31.35,由图可见，工频试验电压值实际上是由设备的和共同决定的，它在某种程度上也代表了绝缘对雷电、操作过电压总的耐受水平 .,第四节 绝缘配合的统计法,绝缘配合的统计法是根据过电压幅值和绝缘耐压强度都是随机变量的实际情况，在已知过电压幅值及绝缘闪络电压的统计特性后，用计算方法求出绝缘闪络的概率和线路跳闸率，在技术经济比较的基础上，正确地确定绝缘水平 ,设 为过电压概率密度
7、函数， 为绝缘放电概率分布函数，假定 与 是不相关的， 为过电压在 附近 范围内出现的概率， 为在过电压 作用下绝缘放电的概率。由概率积分的计算公式得到出现这样高的过电压并使绝缘放电的概率为 式中， 称为微分故障率 ,即下图中阴影部分的面积。,一般，绝缘在负极性操作冲击下的耐压强度较高，若忽略负极性下的故障率，则绝缘在操作过电压下故障率的估计值为 则故障率是图 中总的阴影部分 的面积,简化统计法实质上是利用有关参数的概率统计特性，仍沿用惯用法计算程序的一种混合型绝缘配合方法。 把简化统计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计安全系数下的绝缘故障率，这对评估系统运行可靠性是
8、重要的。 统计法的主要困难在于随机因素较多 ,还有待进一步完善. 在实际工程中,为便于实际应用,IEC又 推荐了一种“简化统计法”.,第五节 架空输电线路的绝缘配合,一、绝缘子串的选择,确定输电线路绝缘水平，包括确定 绝缘子串的片数 及线路绝缘的空气间隙,(1)在工作电压下不发生污闪； (2)在操作过电压下不发生湿闪； (3)具有足够的雷电冲击绝缘水平,能保 证线路的耐雷水平与雷击跳闸率满足 规定要求。,(一)按工作电压要求选择,绝缘子爬电距离有效系数,爬电比距,系统最高工作(线)电压有效值,每片绝缘子的几何爬电距离,为了避免污闪事故，所需的绝缘子片数应为 (二)按操作过电压要求选择 绝缘子串
9、在操作过电压下，也不应发生湿闪,可以近似地用绝缘于串的工频湿 闪电压来代替,可利用下面的经验公式求得,即,式中 n绝缘子片数 设此时应有的绝缘子片数为 ，则由 片组成的绝缘子中的工频湿闪电压幅值应为 式中 1.1综合考虑各种影响因素和必要裕度的一个综合修正系数。,只要知道各种类型绝缘子串的工频湿闪电压与其片数的关系，就可利用上述两式求得应有的值。再考虑需增加的零值绝缘子片数后，最后得出的操作过电压要求的片数为 (三)按雷电过电压要求选择 按上面所得的和中较大的片数，校验线路的耐雷水平和雷击跳闸率是否符合有关标准规定。,二、空气间距的选择,输电线路上的空气间隙包括 (1)导线对地面 (2)导线之
10、间 (3)导、地线之间 (4)导线与杆塔之间,净空气间距的确定方法,1工作电压所要 求的净间距 为空气间隙 工频配合系数,2操作过电压所要求的净间距 式中 计算用最大操作过电压； 空气间隙操作过电压配合系数,确定绝缘子串处于垂直状态时对杆塔应有的水平距离,式中,绝缘子串长度,导线与杆塔之间的水平距离,L,本 章 小 结,1. 绝缘配合就是按系统中出现的各种 电压和保护装置的特性来确定设备的绝缘水平。设备的绝缘水平是指设备绝缘所能耐受的试验电压值。进行绝缘配合时，应全面考虑设备造价、维修费用以及故障损失三个方面，使三者总和最小。,2. 电力系统中性点接地方式对绝缘水平有重要影响。非有效接地系统中
11、最大长期工作电压、雷电过电压和内部过电压要比有效接地系统中的高，绝缘水平也高，但由于中性点的接地方式还涉及到供电的可靠性、对通讯的干扰等诸多方面，需通过技术经济比较确定。,3. 绝缘配合的方法有惯用法、统计法和简化统计法三种，除了在超高压线路绝缘的设计中采用统计法外，其他情况下均采用惯用法。 4. 惯用法是首先确定电气设备绝缘上可能出现的各类过电压的最高值，然后根据经验乘以一个考虑各种因素的影响和和一定裕度的配合系数，从而决定绝缘应能耐受的电压水平。绝缘的最低耐电强度应大于过电压的最高值。,5. 统计法是首先确定各种过电压和绝缘耐电强度的统计特性（概率密度、分布函数等），然后用计算的方法求出绝缘放电的概率和线路的跳闸率，根据技术经济比较，在绝缘成本与故障率间进行协调，合理地确定绝缘水平。,6. 简化统计法假定过电压及绝缘放电概率的统计分布均服从正态分布，且已知其标准偏差，对某类过电压在统计冲击耐受电压和条件冲击过电压之间选取一个统计配合系数，使所确定的绝缘故障率从系统的运行可靠性和费用两方面来看是可以接受的。,
