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1、第四章 绝缘配合1概述概述所谓绝缘配合绝缘配合，就是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受特性，合理地确定设备必要的绝缘水平，在技术上处理好作用电压、限制过电压的措施和绝缘耐受能力三者之间的相互配合关系，并要求经济上协调投资费用、维护费用和事故损失费用之间的关系，达到在经济上和安全运行上总体效益最高的目的。2过电压过电压过电压：过电压：特定条件下出现的超过工作电压从而可能危害绝缘的异常电压雷电过电压雷电过电压内过电压内过电压直击雷直击雷感应雷感应雷操作过电压操作过电压暂时过电压暂时过电压过电压过电压一、雷电过电压一、雷电
2、过电压 直击雷过电压：直击雷过电压：直接雷击：直接雷击：雷闪直接击中带电导体反击：反击：雷闪击中正常情况下处于接地状态的导体时，雷电流流过接地阻抗会引起电位升高，导致其对具有不同电位的导体放电雷闪击中电气设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧 变 化而使未直接遭受雷击的电气设备（包括二次 场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电气设备（包括二次设备、通信设备）上感应出的过电压称为雷电感应过电压 雷感应过电压：雷感应过电压：雷闪直接击中电气设备导电部分时引起的过电压二、内过电压二、内过电压 内过电压：内过电压：电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压称为内过电压操作过电压：操作过电压：电力系
3、统由于进行断路器操作或发生突然短路而引起的 过电压称为操作过电压l空载线路合闸与重合闸过电压空载线路合闸与重合闸过电压产生过电压的根本原因是电容、电感的振荡， 合闸空载线路产生过电压的根本原因是电容、电感的振荡，其振荡电压叠加在稳态电压上所致。在线路上存在残余电荷时(例如在空载长线自动重合闸中 在线路上存在残余电荷时(例如在空载长线自动重合闸中某些情况下)，空载线路合闸的过电压最大幅值为3Em l切除空载线路过电压切除空载线路过电压切断过程中断路器触头间交流电弧的重燃而引起更剧烈的电磁振荡，使线路出现过电压l切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压在自然过零前被截断，在变压器上产生感应过电压。
4、电流截断后，变压器中残余电磁能又向对地电容充电，形成振荡过程，因而出现过电压。l弧光接地过电压弧光接地过电压中性点不接地系统，单相接地时，若电弧不能熄灭，也不能稳定燃烧，则由于电弧的重燃，可能引起过电压。持续时间长的过电压则称为暂时过电压暂时过电压暂时过电压中，频率为工频或接近工频的过电压，称为工频电压升高。常见暂时过电压有：a)空载长线的电容效应b)不对称短路引起的工频电压升高 Y 不对称短路引起的工频电压升高c)突然甩负荷引起的工频电压升高三、过电压防护三、过电压防护 过电压防护主要措施：1.安装避雷针、避雷线2.装设避雷器 2.装设避雷器3.安装接地装置4.断路器并联电阻 4.断路器并联
5、电阻5.设置消弧线圈6.装设放电器 6.装设放电器7.安装电抗器过电压防护的基本原理是设法将形成过电压的电磁能量泄放掉或消耗掉，以达到削弱过电压幅值的目的。3绝缘配合的原则绝缘配合的原则绝缘配合的最终目的就是确定电气设备的绝缘水平，而电气设备的绝缘水平是用电气设备绝缘可以耐受的试验电压值表征。短时工频试验 检验设备在工频运行电压和暂时过电压下的绝缘性能。长时间工频试验 绝缘的老化和外绝缘的污秽对工频运行电压及过电压下的性能有影响时，需作长时间工频试验。操作冲击试验 操作过电压的作用。 操作过电压的作用。雷电冲击试验 雷电过电压的作用。绝缘试验类型：绝缘配合原则：绝缘配合原则：综合考虑电力系统中
6、可能出现的各种作用电压、保护装置特性和设备的绝缘特性以确定设备的绝缘水平，从而使设备绝缘故障率或停电事故率降低到在经济上和运行上可以接受的水平。电压不同，绝缘配合原则不同 对于220kV及以下的系统，一般以大气过电压决定设备的绝缘 水平。 随着电压等级的提高，操作过电压的幅值将随之增高，所以， 在超高压电力系统（330 kV）的绝缘配合中，操作过电压将 逐渐起控制作用。为了兼顾设备造价、运行费用和停电损失等的综合经济效益， 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绝缘配合方法绝缘配合方法一、确定性法（惯用法）一、确定性法（惯用法）首先确定设备上可能出现的最
7、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，以补偿在估计最大过电压和最低耐压强度时的误差，从而决定绝缘应耐受的电压水平。确定电气设备绝缘水平的基础是避雷器的保护水平，即设备的绝缘水平与避雷器的保护水平进行配合。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，由避雷器在相应冲击电流下的残压等因素确定。确定性法是按作用在绝缘上的最大过电压和最低放电电压并考虑适当的安全裕度的概念进行绝缘配合的。330-500kV：BIL(全波基本冲击绝缘水平)+BSL(操作基本冲击绝缘水平)220kV：BIL(全波基本冲击绝缘水平)+短时(1min)工频耐受电压二、统计法二、
8、统计法统计法是根据过电压幅值及绝缘介电强度的统计规律性，分析计算绝缘故障率，从而能在经济技术比较的基础上，合理确定绝缘水平。不仅定量地给出设计的安全裕度，并能按照每年设备折旧费、运行费及事故损失费最小的原则进行优化设计。设f(u)为操作过电压幅值的概率密度分布函数，P(u)为线路绝缘在操作冲击下放电电压的概率分布函数，绝缘故障率三、简化统计法三、简化统计法假定过电压及绝缘放电概率的统计分布服从正态分布，且已知其标准偏差分别为 和 ， 过电压的概率密度分布函数绝缘放电的概率函数P(u)绝缘绝缘故障率推荐采用统计过电压 及耐受电压 以表征过电压及绝缘放电电压的分布统计安全系数：5架空输电线路绝缘水
9、平的确定架空输电线路绝缘水平的确定一、绝缘子串中绝缘子片数的确定一、绝缘子串中绝缘子片数的确定绝缘子串中绝缘子片数的确定，要求：1.在工作电压下不发生污闪 根据线路绝缘子串在工作电压下发生闪络的运行经验，规定了不同污秽地区的直线杆单位爬电距离（爬电比距）直线杆中每串绝缘子片数2.操作过电压下不发生湿闪 绝缘子串的湿闪电压在考虑各种影响因素并保持一定的裕度后，应 大于可能出现的操作过电压。 绝缘子串的工频湿闪电压（最大值）或正极性操作冲击放电电压可由下式确定：实际运行中不排除零值绝缘子的可能性，必须另外考虑零值绝缘子的问题：35220kV线路，直线杆l片，耐张杆1片330kV及以上线路，直线杆1
10、 2 片，耐张杆2 3 片3.具有一定的雷电冲击耐受强度一般情况下，按爬电比距及操作过 一般情况下，按爬电比距及操作过电压的要求选定的绝缘子片数都能满足耐雷水平的要求。绝缘子片数要按线路雷电过电压进行复核在特殊高杆塔或高海拔地区，按雷电过电压要求的片数往往大于工作电压及操作过电压要求的片数，此时雷电过电压才成为确定值的决定性因素。二、线路带电部分和杆塔构件间最小空气间隙的确定二、线路带电部分和杆塔构件间最小空气间隙的确定在确定空气间隙时，应考虑导线受风力而使绝缘子串摇摆的不利因素线路空气间隙所能承受的电压幅值： 雷电过电压操作过电压工作过电压电压作用时间： 雷电过电压操作过电压作过电压工作电压：25-35 m/s操作过电压：最大风速的50 %雷电过电压：10 m/s考虑风速（风偏角）：确定空气间隙时，工作电压工频50%击穿电压应符合正极性操作冲击50%击穿电压应符合 按雷电过电压确定风偏后的空气间隙时，应使其正极性雷电冲击击穿电压与绝缘子串相应闪络电压相适应：间隙的击穿电压可选为绝缘子串相应闪络电压的85% (污秽区该间隙可仍按0级污秽区配合)，其目的是尽量减少绝缘子串的闪络概率，以免损坏绝缘子
