《电力系统绝缘配合》PPT课件

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1、第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术 电 力 系 统 的 绝 缘 在 运 行 中 除 了 要 长 期 承 受额 定 工 作 电 压 的 作 用 外 ， 有 时 还 要 承 受 系 统 中出 现 的 各 种 过 电 压 的 作 用 。 绝 缘 配 合 就 是 要 合理 处 理 各 种 绝 缘 的 绝 缘 水 平 和 作 用 其 上 的 各 种过 电 压 之 间 的 矛 盾 问 题 ， 以 达 到 在 经 济 上 和 安全 运 行 上 总 体 效 益 最 高 的 目 的 。第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压

2、技 术 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 ） 、 限 制 过 电 压 的 措 施 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 ， 以 使 设 备 的 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 的 目 的 。 第 一 节 绝 缘 配 合 的 基 本 概 念 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘

3、配 合 高 电 压 技 术 绝 缘 配 合 的 最 终 目 的 就 是 确 定 电 气 设 备 的绝 缘 水 平 。 电 气 设 备 的 绝 缘 水 平 ， 指 该 设 备 绝 缘 可 以承 受 的 试 验 电 压 标 准 ， 在 试 验 电 压 作 用 下 ， 设备 不 应 发 生 闪 络 或 击 穿 。 电 气 设 备 的 绝 缘 水 平 由 系 统 最 高 运 行 电 压 、雷 电 过 电 压 、 操 作 过 电 压 三 因 素 中 最 严 重 的 一个 来 决 定 。 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术 不 同 电 压 等 级 的 系 统 中 ， 各 种 作

4、 用 电 压 的 影 响 不同 ， 绝 缘 配 合 的 原 则 、 绝 缘 试 验 电 压 的 类 型 也 有 相 应的 差 别 。（ 1） 220kV及 以 下 系 统 ， 绝 缘 水 平 主 要 由 雷 电 过 电 压决 定 ；（ 2） 超 高 压 系 统 中 ， 绝 缘 水 平 主 要 由 操 作 过 电 压 决定 ；（ 3） 严 重 污 秽 地 区 ， 电 力 系 统 外 绝 缘 水 平 主 要 由 系统 最 高 运 行 电 压 决 定 ； 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术（ 4） 电 力 系 统 绝 缘 配 合 不 考 虑 谐 振 过 电 压 ， 在系

5、统 设 计 和 运 行 中 要 避 免 谐 振 过 电 压 的 发 生 。（ 5） 输 电 线 路 绝 缘 与 变 电 所 电 气 设 备 绝 缘 之 间不 存 在 配 合 问 题 ；（ 6） 对 同 一 电 压 等 级 ， 不 同 类 型 设 备 、 不 同 地点 ， 允 许 选 择 不 同 的 绝 缘 水 平 ， 一 般 在 电 网 建设 初 期 选 用 较 高 的 绝 缘 水 平 ， 发 展 到 中 、 后 期 ，可 选 用 较 低 的 绝 缘 水 平 。 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术第 二 节 绝 缘 配 合 的 基 本 方 法 一 、 惯 用 法 惯

6、 用 法 是 根 据 作 用 于 绝 缘 上 的 最 大 过 电 压 和最 小 绝 缘 强 度 的 概 念 来 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 经 验 乘上 一 个 考 虑 各 种 影 响 因 素 和 具 有 一 定 裕 度 的 配 合系 数 ， 从 而 决 定 绝 缘 应 耐 受 的 电 压 水 平 。 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术 确 定 电 气 设 备 绝 缘 水 平 的 基 础 是 避 雷 器 的保 护 水 平 （ 雷 电 冲 击 和 操 作 冲 击 保 护 水 平 ）

7、，因 而 需 将 设 备 的 绝 缘 水 平 与 避 雷 器 的 保 护 水 平进 行 配 合 。 雷 电 或 操 作 冲 击 电 压 对 绝 缘 的 作 用 ，在 某 种 程 度 上 可 以 用 工 频 耐 压 试 验 来 等 价 。 1 2 、 为 雷 电 冲 击 和操 作 冲 击 电 压 换 算 成等 值 工 频 电 压 的 冲 击系 数 。 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术二 、 统 计 法 统 计 法 是 根 据 过 电 压 幅 值 和 绝 缘 的 耐 电 强 度都 是 随 机 变 量 的 实 际 情 况 ， 在 已 知 过 电 压 幅 值 和绝 缘 闪

8、 络 电 压 的 概 率 分 布 后 ， 用 计 算 的 方 法 求 出绝 缘 闪 络 的 概 率 和 线 路 的 跳 闸 率 ， 在 技 术 经 济 比较 的 基 础 上 ， 正 确 的 选 择 绝 缘 水 平 。 此 方 法 能 确 定 一 个 输 电 系 统 的 最 佳 绝 缘 设 计方 案 。 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术 为 过 电 压 幅 值 的 概 率 密 度 函 数 ， 为 绝 缘击 穿 （ 或 闪 络 ） 概 率 分 布 函 数 。 )(uf )(up duufupA xgU )()(绝 缘 故 障 率 为 ： 第 十 章 电 力 系 统 绝

9、 缘 配 合 高 电 压 技 术 利 用 统 计 法 进 行 绝 缘 配 合 时 ， 绝 缘 裕 度 不是 选 定 的 某 个 固 定 数 ， 而 是 一 个 与 绝 缘 故 障 率相 联 系 的 变 数 。 实 际 工 程 中 严 格 采 用 统 计 法 的 主 要 困 难 在于 随 机 因 素 较 多 ， 而 且 各 种 统 计 数 据 的 概 率 分布 有 时 并 非 已 知 ， 因 而 实 际 上 采 用 得 更 多 的 是对 某 些 概 率 进 行 一 些 假 定 后 的 简 化 统 计 法 。 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术三 、 简 化 统 计 法

10、 简 化 统 计 法 是 设 定 实 际 过 电 压 和 绝 缘 放 电概 率 为 正 态 分 布 规 律 ， 并 已 知 其 标 准 偏 差 。 在此 设 定 基 础 上 ， 上 述 两 条 概 率 分 布 曲 线 就 可 分别 用 某 一 参 考 概 率 相 对 应 的 点 来 表 示 ， 此 两 点对 应 的 值 分 别 称 为 统 计 过 电 压 和 统 计 耐 受 电 压 。 330kV及 以 上 的 自 恢 复 绝 缘 （ 输 电 线 路 ） 采用 统 计 法 。 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术 电 气 设 备 的 绝 缘 可 分 为 内 绝 缘 和

11、 外 绝 缘 两部 分 。 确 定 电 气 设 备 的 绝 缘 水 平 就 是 确 定 设 备 绝缘 的 耐 受 电 压 试 验 值 ， 包 括 额 定 短 时 工 频 耐 受电 压 （ 1min工 频 试 验 电 压 ） 、 额 定 雷 电 冲 击 耐受 电 压 （ 全 波 基 本 冲 击 绝 缘 水 平 ） 和 额 定 操 作冲 击 耐 受 电 压 （ 基 本 操 作 冲 击 绝 缘 水 平 ） 。第 三 节 电 气 设 备 绝 缘 水 平 的 确 定 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术 针 对 作 用 于 绝 缘 的 典 型 过 电 压 种 类 、 幅值 、

12、防 护 措 施 以 及 绝 缘 的 耐 压 试 验 项 目 、 绝缘 裕 度 等 方 面 的 差 异 ， 在 进 行 电 力 系 统 绝 缘配 合 时 ， 按 系 统 最 高 运 行 电 压 值 划 分 为 两 个范 围 ：范 围 ： 3.5kV 252kV；范 围 ： 252kV。 mUmU 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术 在 范 围 的 系 统 中 ， 避 雷 器 只 是 限 制 雷 电过 电 压 ， 在 操 作 过 电 压 作 用 时 是 不 希 望 避 雷 器动 作 的 ， 即 要 求 正 常 绝 缘 能 承 受 操 作 过 电 压 。通 常 只 做 短

13、 时 工 频 耐 受 电 压 。 短 时 (1min)工 频 耐 压 试 验 所 采 用 的 试 验 电压 值 往 往 比 电 气 设 备 额 定 相 电 压 高 出 数 倍 ， 其确 定 过 程 如 图 10-1所 示 。 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术220kV及 以 下 设 备 的 型 式 试 验 ： 额 定 雷 电 冲 击 耐 受 电 压 （ BIL） ： 其 中 ， 为 标 称 雷 电 流 下 的 避 雷 器 残 压 ； 为 雷 电 冲 击 配 合 系 数 ， IEC规 定 ， 我 国 规定 在 电 气 设 备 与 避 雷 器 相 距 很 近 时 取

14、1.25， 相距 较 远 时 取 1.4。 PIIUKBIL PIU IK2.1IK 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术 额 定 操 作 冲 击 耐 受 电 压 （ SIL） ： 其 中 ， 为 系 统 最 高 相 电 压 幅 值 ； 为 操 作 冲击 配 合 系 数 ， ； 为 计 算 用 操 作 过 电 压倍 数 ， 我 国 相 对 地 操 作 过 电 压 的 计 算 倍 数 为 ：63kV及 以 下 ： 4.0； 110kV、 220kV： 3.0； 330kV：2.75； 500kV： 2.0。 xgS UKKSIL 0 xgU SK25.115.1 K S

15、 0K 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术 对 范 围 电 力 系 统 ， 避 雷 器 将 同 时 用 于 限制 雷 电 与 操 作 过 电 压 ， 这 时 计 算 最 大 操 作 过 电压 幅 值 取 决 于 避 雷 器 操 作 冲 击 残 压 值 ： 由 于 操 作 冲 击 波 对 绝 缘 作 用 的 特 殊 性 ， 以及 不 能 肯 定 操 作 冲 击 电 压 与 工 频 电 压 之 间 的 等价 程 度 ， 故 特 规 定 其 操 作 冲 击 耐 受 电 压 ， 而 不能 用 工 频 耐 受 电 压 替 代 。 PSU PSSUKSIL 第 十 章 电 力

16、系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术 输 电 线 路 的 绝 缘 是 指 线 路 绝 缘 子 串 的 绝 缘 子片 数 及 线 路 导 线 对 杆 塔 、 构 架 的 空 气 距 离 。一 、 绝 缘 子 片 数 的 确 定 绝 缘 子 片 数 的 选 择 应 满 足 ： 在 工 作 电 压 下 不发 生 雾 闪 （ 污 闪 ） ， 在 操 作 过 电 压 下 不 发 生 雨 闪 ，并 具 有 一 定 的 雷 电 冲 击 耐 受 强 度 ， 确 保 线 路 有 一定 的 耐 雷 水 平 。第 四 节 架 空 输 电 线 路 绝 缘 水 平 的 确 定 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘

17、配 合 高 电 压 技 术 具 体 选 择 程 序 ： 按 工 作 电 压 所 要 求 的 单 位 爬电 距 离 决 定 绝 缘 子 片 数 ， 再 按 操 作 过 电 压 的 要 求计 算 应 有 的 片 数 ， 选 择 两 种 要 求 所 得 片 数 中 的 较大 者 ； 最 后 校 验 该 线 路 的 耐 雷 水 平 与 雷 击 跳 闸 率是 否 符 合 规 定 要 求 。1.按 工 作 电 压 要 求 01 LKUn e m n-每 串 绝 缘 子 的 片 数 ； -绝 缘 子 串 的 爬 电 比 距 ；Um-系 统 最 高 工 作 线 电 压 有 效 值 ；Ke-绝 缘 子 爬 电

18、距 离 有 效 系 数 ；L0-单 片 绝 缘 子 的 几 何 爬 电 距 离 。 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术2.按 操 作 过 电 压 要 求 由 片 组 成 的 绝 缘 子 串 的 操 作 （ 或 工 频 ）湿 闪 电 压 幅 值 应 为 ： 其 中 ， 为 操 作 过 电 压 计 算 倍 数 ； 为 系 统最 高 运 行 相 电 压 幅 值 ； 1.1为 综 合 考 虑 各 种 影 响因 素 和 必 要 裕 度 的 一 个 综 合 修 正 系 数 。 2n xgsh UKU 01.10K xgU 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压

19、技 术 对 常 用 的 XP-70（ 或 X-4.5） 型 片 绝 缘 子 串的 工 频 湿 闪 电 压 幅 值 ， 可 按 下 列 经 验 公 式 求得 ： 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 两 式 求 得 值 ， 再考 虑 需 增 加 的 零 值 绝 缘 子 片 数 后 ， 实 际 选 用 的绝 缘 子 片 数 为 ： 预 留 的 零 值 绝 缘 子 片 数 见 表 10-1。2nshU 1460 2 nU sh 2n0n022 nnn 0n 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压

20、技 术 如 果 已 知 绝 缘 子 串 在 正 极 性 操 作 冲 击 波 下的 与 片 数 的 关 系 ， 那 么 可 以 用 以 下 方 法 求得 和 。 绝 缘 子 串 应 能 承 受 的 为 ： 式 中 ， 为 绝 缘 子 串 操 作 过 电 压 配 合 系 数 ， 对 范 围 取 1.17， 对 范 围 取 1.25； 对 于 范 围 为 计 算 用 最大 操 作 过 电 压 ， 即 ， 对 于 范 围 为 合 空 载 线 路 、单 相 重 合 闸 和 三 相 重 合 闸 这 三 种 方 式 中 的 最 大 者 。)%(50 SU2n 2n SSS UKU )%(50 )%(50 S

21、USK xgUK0 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术 按 雷 电 过 电 压 要 求 一 般 情 况 下 ， 按 爬 电 比 距 及 操 作 过 电 压 选 定的 绝 缘 子 片 数 能 满 足 线 路 耐 雷 水 平 的 要 求 。 在 特殊 高 杆 塔 或 高 海 拔 地 区 ， 按 雷 电 过 电 压 要 求 的 绝缘 子 片 数 会 大 于 和 ， 成 为 确 定 绝 缘 子 串 绝缘 子 片 数 的 决 定 因 素 。 3n 2n1n 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术 当 线 路 所 在 地 因 海 拔 高 度 （ 1000

22、m） 引 起气 象 条 件 变 化 而 异 于 标 准 状 态 时 ， 应 查 相 关 规定 进 行 校 正 。 线 路 耐 张 杆 绝 缘 子 的 片 数 要 比 直 线 杆 多 一片 。 发 电 厂 、 变 电 所 内 的 绝 缘 子 串 ， 因 其 重 要性 较 大 ， 每 串 的 绝 缘 子 片 数 可 按 线 路 耐 张 杆 选取 。 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术二 、 空 气 间 隙 的 确 定 架 空 输 电 线 路 的 空 气 间 隙 主 要 有 导 线 对 大地 、 导 线 对 导 线 、 导 线 对 架 空 地 线 以 及 导 线 对杆 塔

23、 及 横 担 。 下 面 重 点 介 绍 如 何 根 据 工 作 电 压 、 内 部 过电 压 、 大 气 过 电 压 来 确 定 导 线 对 杆 塔 的 距 离 。 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术1.按 工 作 电 压 确 定 风 偏 后 的 间 隙 S1 与 风 偏 角 1所 对 应 的 间 隙 距 离 应 保 证 在工 作 电 压 作 用 下 不 发 生 闪 络 ， 即 的 50 工 频放 电 电 压 为 : 图 10-3绝 缘 子 串 风 偏 角 及 其 对 杆 塔 的 距 离 S示 意 图1S1Sxgg UKU 1)%(50 K1 安 全 系 数 ，

24、查 表 10-3 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术 按 操 作 过 电 压 确 定 风 偏 后 的 间 隙 S2 与 风 偏 角 2对 应 的 间 距 应 保 证 在 操 作 过 电压 下 不 发 生 闪 络 ， 其 等 值 工 频 放 电 电 压 为 ： K2为 线 路 空 气 间 隙 操 作 过 电 压 统 计 配 合 系数 （ 对 范 围 取 1.03， 对 范 围 取 1.1） ； US为配 合 计 算 用 最 大 操 作 过 电 压 ； K 0为 操 作 过 电 压计 算 倍 数 。 )%(50 SUxgSS UKKUKU 022)%(50 第 十 章

25、电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术3.按 雷 电 过 电 压 确 定 风 偏 后 的 间 隙 S3 通 常 取 S3的 50%雷 电 冲 击 放 电 电 压 值 为 绝 缘 子串 的 雷 电 冲 击 50%放 电 电 压 值 的 85%。 当 确 定 了 S1、 S2和 S3后 ， 即 可 求 得 绝 缘 子 串处 于 垂 直 位 置 时 对 杆 塔 的 水 平 距 离 11 sinlSLg 22 sinlSLS 33 sinlSLI -绝 缘 子 串 长 度l 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术 导 线 对 杆 塔 的 最 小 空 气 间 隙 距

26、离 选 上 述 三式 中 最 大 的 。 在 实 际 中 ， 需 考 虑 杆 塔 尺 寸 误 差 、 横 担 变形 和 拉 线 施 工 误 差 等 不 利 因 素 ， 杆 塔 与 导 线 间的 空 气 间 隙 在 最 小 间 距 的 基 础 上 应 增 加 一 定 的裕 度 。 各 级 电 压 线 路 的 S 1、 S2 、 S3 值 见 表 10-4。 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术 由 表 10-4和 运 行 经 验 表 明 ， 一 般 情 况 下 ，空 气 间 距 是 由 雷 电 过 电 压 决 定 的 。 当 线 路 所 在地 区 海 拔 高 度 超 过

27、 1000m时 ， 应 按 有 关 规 定 进行 校 正 ， 适 当 增 大 间 距 。 对 于 发 电 厂 、 变 电 所 ，在 计 算 最 小 空 气 间 隙 距 离 时 应 增 加 10 的 裕 度 。 第 十 章 电 力 系 统 绝 缘 配 合 高 电 压 技 术绝 缘 配 合 就 是 要 协 调 配 合 好 过 电 压 、 限 压 措 施 与 电 气设 备 绝 缘 水 平 三 者 之 间 的 关 系 ， 在 技 术 、 经 济 和 运 行上 都 能 接 受 ；电 力 设 备 的 绝 缘 水 平 是 由 系 统 最 高 运 行 电 压 、 雷 电 过电 压 、 操 作 过 电 压 三 因 素 中 最 严 重 的 一 个 来 决 定 的 ；电 力 系 统 绝 缘 配 合 的 方 法 有 惯 用 法 、 统 计 法 与 简 化 统计 法 ， 惯 用 法 是 应 用 最 广 泛 的 绝 缘 配 合 方 法 。确 定 电 气 设 备 的 绝 缘 水 平 就 是 确 定 设 备 绝 缘 的 耐 受 电压 试 验 值 。 小 结