第讲绝缘配合

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1、电磁环境技术研究室电磁环境技术研究室清 华 大 学绝缘配合及其原则 n电力系统中的绝缘 发、变电站的电气设备的绝缘、线路的绝缘 n运行中可能承受的电压类型 正常运行条件下的工频电压、暂时过电压(包括工频电 压升高)、操作过电压、雷电过电压n过电压的参数影响绝缘的耐受能力，它们在确定绝缘水平中起着决定性的作用 n电气设备的绝缘水平 用设备绝缘可以承受（不发生闪络、放电或其他损坏）的试验电压值表示。对应于设备绝缘可能承受的各种作用电压，在进行绝缘试验时，有以下几种试验类型短时(一分钟)工频试验长时间工频试验操作冲击试验雷电冲击试验n随着系统规模的扩大，输电电压等级不断提高，确定绝缘水平方法则发生变

2、化绝缘配合原则 综合考虑系统中可能出现的各种作用电压、保护装置特性及设备的绝缘特性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 对不同电压等级系统，配合原则是不同的 n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 主要保护装置是避雷器，以避雷器的保护水平为基础确定设备的绝缘水平，并保证输电线路具有一定的耐雷水平。对于设备，在正常情况下应能耐受内过电压的作用，因此一般不专门采用针对内过电压的限制措施 n在超高压电力系统的绝缘配合中，操作过电压逐渐起控制作用 采用专门限制内过电压的措施（并联电抗器、带有并联电阻的断路器及MOA避雷器等）

3、前苏联：采用避雷器，设备绝缘水平是以操作过 电压下避雷器的保护特性为基础确定的 美国等：改进断路器的性能，绝缘水平是以雷电过 电压下避雷器的保护特性为基础确定的 我国采取后一作法绝缘配合的方法n惯用法n统计法n简化统计法 绝缘配合的惯用法n惯用法的基本概念 按作用在绝缘上的“最大过电压”和“最小绝缘强度”的概念进行配合 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n避雷器的雷电冲击保护水平由以下三个数据表征在标称放电电流波形(如820s)和幅值下的残压值磁吹避雷器1.250s标准雷电冲击放电电压上限磁吹避雷器规定陡度下的冲击波波前放电电压最大

4、值除以1.15，对氧化锌避雷器则为陡波冲击电流(给定波前及幅值)下的残压值除以1.15 取以上三者中较大者作为雷电冲击保护水平n避雷器的操作冲击保护水平 对于磁吹阀型避雷器由以下两个数据表征2502500s标准操作冲击波下的最大火花放电电压规定操作冲击电流下的残压取其中较大者作为操作冲击保护水平 对于氧化锌避雷器规定操作冲击电流下的残压n在绝缘配合时，必须考虑以下因素的作用设备安装点的预期过电压值系统与设备的电气特性类似系统的运行经验所有保护装置的限压效果对受避雷器保护的设备，在考虑以上因素的基础上，按预期的暂时过电压选择避雷器的额定（灭弧）电压及保护水平，然后取一定安全裕度系数确定设备冲击绝

5、缘水平 n变电站电气设备绝缘水平的确定500kV变电站主接线示意图 变压器的绝缘水平应与灭弧电压（额定电压）较低的变电所型避雷器进行配合，其他设备则与灭弧电压（额定电压）较高的线路型避雷器相配合变压器的全波基本冲击绝缘水平(BIL)与避雷器雷电冲击保护水平(Up)之间取一定的配合系数，系数根据各国的运行经验及传统的取值略有不同，一般在1.21.4之间。国际电工委员会(1EC)规定此系数大于等于1.2，即(330500)kV电气设备的绝缘水平由两个参数表示全波基本冲击绝缘水平(BIL)，额定雷电冲击耐受电压操作基本冲击绝缘水平(BSL)，额定操作冲击耐受电压pU.BIL21变压器的操作基本冲击绝

6、缘水平(BSL)与避雷器的操作冲击保护水平(Up)相配合，配合系数不低于1.15，即pU.BSL151在220kV及以下的系统中，避雷器只用作雷电过电压的防护措施，按上述原则根据避雷器的雷电冲击保护水平可以确定变压器的全波基本冲击绝缘水平(BIL)，而操作冲击绝缘水平(BSL)是用额定短时工频耐受电压，即工频绝缘水平代替 1、2为雷电和操作冲击电压换算为等值工频电压用的冲击系数 对于不用避雷器保护或非有效保护的设备，如断路器、仪用互感器等，应选用较高的雷电冲击耐受电压及与之对应的操作冲击耐受电压 绝缘配合的统计法已知过电压幅值及绝缘闪络电压的统计特性，用计算方法求出绝缘闪络的概率和线路的跳闸率

7、，在技术经济比较的基础上，正确地确定绝缘水平不仅定量地给出设计的安全程度，并能按照使每年设备折旧费、运行费及事故损失费最小的原则进行优化设计 绝缘配合的统计法设：f(u)为过电压概率密度函数 P(u)为绝缘放电概率分布函数 f(u0)du：过电压在附近范围内出 现的概率 P(u0)：在过电压u0作用下绝缘 放电的概率 P(u0)f(u0)du：出现这样高的过电压 并使绝缘放电的概率故障率R ：phmUduufuPRUphm：最大运行相电压幅值 简化统计法 假定过电压及绝缘放电概率的统计规律均服从正态分布，而且已知它们的标准偏差O、i 过电压的概率密度函数绝缘放电的概率函数 22100021aUue)u(fuUVidVe)u(Pai22121Ua0：过电压的均值Uai：绝缘的50%放电电压 输电线路绝缘水平的确定 绝缘子片数的确定u在工作电压下不发生污闪u雨天在操作过电压下不发生闪络u具有一定的雷电耐受水平，保证线路具有一定的耐雷水平cm/kV1UnSP线路的泄漏距离（爬电比距）：线路额定电压（有效值）绝缘子片数每片绝缘子的爬电比距输电线路空气间隙的确定 uS1：工频过电压+最大风速u330-500kV:1.7u220kV及以下：1.6(中性点接地)，2.5(中性点非直接接地)uS2：操作过电压+50%最大风速uS3：雷电过电压+10m/s风速phPUkU1