电力系统绝缘配合ppt课件

第三篇第三篇电力系统过电压与绝缘配合电力系统过电压与绝缘配合第十章第十章电力系统绝缘配电力系统绝缘配合合 10.1 绝缘配合根本概念绝缘配合根本概念根本义务：根据电气设备所在系统中能够根本义务：根据电气设备所在系统中能够出现的各种电气应力任务电压合各种过出现的各种电气应力任务电压合各种过电压，并思索维护安装的维护性能合绝电压，并思索维护安装的维护性能合绝缘的电气特性，适中选择设备的绝缘程度，缘的电气特性，适中选择设备的绝缘程度，使之在各种电气应力的作用下，绝缘缺点使之在各种电气应力的作用下，绝缘缺点率和事故损失均处于经济上和运转上都可率和事故损失均处于经济上和运转上都可以接受的范围之内。以接受的范围之内。绝缘配合绝缘配合的经济性的经济性投资费用投资费用运转维护费用运转维护费用事故损失事故损失绝缘配合的经济性绝缘配合的经济性绝缘配合的中心问题绝缘配合的中心问题确定各种电气设备的绝缘程度确定各种电气设备的绝缘程度确定各种电气设备的绝缘程度是确定各种电气设备的绝缘程度是一件很容易的事情吗一件很容易的事情吗绝缘配合举例绝缘配合举例1.架空线路与变电所之间的绝缘配合架空线路与变电所之间的绝缘配合电网开展的早期两者如何配合电网开展的早期两者如何配合现代电网两者如何配合现代电网两者如何配合2.同杆架设的双回线路之间的绝缘配合同杆架设的双回线路之间的绝缘配合3.电气设备内绝缘和外绝缘之间的配合电气设备内绝缘和外绝缘之间的配合4.各种外绝缘之间的配合各种外绝缘之间的配合5.各种维护安装之间的绝缘配合各种维护安装之间的绝缘配合6.被维护绝缘与维护安装之间的配合被维护绝缘与维护安装之间的配合绝缘配合的开展过程：绝缘配合的开展过程：1.多级配合多级配合1940年以前年以前原那么：价钱越昂贵、修复越困难、损原那么：价钱越昂贵、修复越困难、损坏后果越严重的绝缘构造，其绝缘程度坏后果越严重的绝缘构造，其绝缘程度应选的越高应选的越高变电所绝缘大于线路绝缘变电所绝缘大于线路绝缘内绝缘大于外绝缘内绝缘大于外绝缘bU内绝缘内绝缘外绝缘外绝缘FFV以以50伏秒特性表示的变电所绝缘的多级配合伏秒特性表示的变电所绝缘的多级配合2.两级配合两级配合1940年以前年以前实际根底：各设备的绝缘都接受避雷器的实际根底：各设备的绝缘都接受避雷器的维护，其绝缘仅仅需求和避雷器进展绝缘维护，其绝缘仅仅需求和避雷器进展绝缘配合。只需将避雷器的维护程度乘上一个配合。只需将避雷器的维护程度乘上一个系数就可以确定设备的绝缘程度。系数就可以确定设备的绝缘程度。评价：该绝缘配合方法直至今日仍在广评价：该绝缘配合方法直至今日仍在广泛运用泛运用3.绝缘配合统计法绝缘配合统计法60年代开场出现年代开场出现目的：获得优化的总经济目的。目的：获得优化的总经济目的。原那么：电力系统中的过电压和绝缘的电气原那么：电力系统中的过电压和绝缘的电气强度都是随机变量，要求绝缘在任何过电压强度都是随机变量，要求绝缘在任何过电压下都不发生任何闪络或击穿景象过于保守。下都不发生任何闪络或击穿景象过于保守。因此可以规定出某一可以接受的缺点率，允因此可以规定出某一可以接受的缺点率，允许冒一定的风险，进展绝缘配合许冒一定的风险，进展绝缘配合 10.2 中性点接地方式对绝缘配程中性点接地方式对绝缘配程度的影响度的影响中性点接地方中性点接地方式式非有效接非有效接地地有效接地有效接地N NL最大长期任务电压最大长期任务电压非有效接非有效接地地有效接地有效接地1.11.15nU1.11.153nU雷电过电压雷电过电压雷电过电压的幅值和中性点的运雷电过电压的幅值和中性点的运转方式有关转方式有关不论原有雷电波的幅值有多大，实践作用不论原有雷电波的幅值有多大，实践作用到绝缘上的雷电过电压的幅值均取决于阀到绝缘上的雷电过电压的幅值均取决于阀式避雷器的维护程度。而阀式避雷器的灭式避雷器的维护程度。而阀式避雷器的灭弧电压是按最大长期任务电压选择的，因弧电压是按最大长期任务电压选择的，因此有效接地系统中所选用的避雷器的灭弧此有效接地系统中所选用的避雷器的灭弧电压较低，相应的冲击放电电压和残压也电压较低，相应的冲击放电电压和残压也低。低。内部过电压内部过电压非有效接非有效接地地有效接地有效接地 内部过电压在相电压的根底上产生内部过电压在相电压的根底上产生内部过电压有能够在线电压的内部过电压有能够在线电压的根底上产生线根底上产生线 10.3 绝缘配合惯用法绝缘配合惯用法实际根底：确定电气设备绝缘程度的根底实际根底：确定电气设备绝缘程度的根底是避雷器的维护程度是避雷器的维护程度(避雷器上能够出现的避雷器上能够出现的最大电压最大电压)。在避雷器的维护程度上再乘以。在避雷器的维护程度上再乘以一个配合系数一个配合系数(思索一些影响要素和必要的思索一些影响要素和必要的平安裕度平安裕度)就得到了设备应有的绝缘程度。就得到了设备应有的绝缘程度。绝缘配合的两个电压范围：绝缘配合的两个电压范围：范围范围1 1高压：高压：kVUkVm2525.3范围范围2 2超高压：超高压：kVUm252系统的系统的最大任务电压最大任务电压雷电过电压下的绝缘配合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程度通常用电气设备在雷电过电压下的绝缘程度通常用他们的根本冲击绝缘程度他们的根本冲击绝缘程度BIL来表示：来表示：)(lplUKBIL 雷电过电压下雷电过电压下的配合系数的配合系数避雷器的维护避雷器的维护程度程度操作过电压下的绝缘配合操作过电压下的绝缘配合1.变电所装设的阀式避雷器只用于雷电过变电所装设的阀式避雷器只用于雷电过电压的维护电压的维护(电压范围电压范围1)；对这一类变电所来说：其操作冲击绝缘程度对这一类变电所来说：其操作冲击绝缘程度(SIL)可按下式求得：可按下式求得：UKKSILos操作过电压计算倍数操作过电压计算倍数操作过电压下操作过电压下的配合系数的配合系数系统额定电压系统额定电压中性点接地方式中性点接地方式66及以下及以下非有效接地非有效接地4.035及以下及以下有效接地经小电阻有效接地经小电阻 3.2110220有效接地有效接地3.0oK操作过电压计算倍数操作过电压计算倍数2.EHV(电压范围电压范围2)电力系统操作过电压电力系统操作过电压的幅值得到避雷器的限制：的幅值得到避雷器的限制：此时，操作过电压的幅值取决于避雷器在操作过此时，操作过电压的幅值取决于避雷器在操作过电压下的维护程度。这一类变电所电气设备的操电压下的维护程度。这一类变电所电气设备的操作冲击绝缘程度为：作冲击绝缘程度为：)(spsUKSIL 操作过电压下操作过电压下的配合系数的配合系数操作过电压下的配合系数操作过电压下的配合系数ks取值范围取值范围在在1.151.25之间，小于雷电过电压下之间，小于雷电过电压下的配合系数的配合系数kl 1.2-1.4。工频绝缘程度确实定工频绝缘程度确实定如何检测电气设备的绝缘能如何检测电气设备的绝缘能否到达了规定的否到达了规定的BIL和和SIL超高压设备：进展雷电冲击和操作超高压设备：进展雷电冲击和操作冲击耐压实验冲击耐压实验高压设备：用简单的高压实验短高压设备：用简单的高压实验短时时1min工频耐压实验去等效工频耐压实验去等效检测检测雷电雷电过电压过电压lK避雷器雷电冲击维护程度避雷器雷电冲击维护程度BIL21l等值等值工频耐压工频耐压最大操作最大操作过电压过电压sKBIL21s等值等值工频耐压工频耐压绝缘的短时绝缘的短时工频耐压工频耐压max长时间工频高压实验长时间工频高压实验为了检测内绝缘的老化和外绝缘的污为了检测内绝缘的老化和外绝缘的污染对绝缘在工频任务电压和过电压下染对绝缘在工频任务电压和过电压下的性能影响，需求进展长时间工频高的性能影响，需求进展长时间工频高压实验压实验 10.4 架空输电线路的绝缘配合架空输电线路的绝缘配合主要内容：主要内容：1.线路绝缘子串的选择线路绝缘子串的选择2.确定线路上各空气间隙的极间间隔空确定线路上各空气间隙的极间间隔空气间距气间距常用方法：常用方法：惯用法惯用法一、绝缘子串的选择一、绝缘子串的选择1.在任务电压下不发生污闪在任务电压下不发生污闪2.在操作电压下不发生湿闪在操作电压下不发生湿闪3.具有足够的雷电冲击绝缘程度，能保证线具有足够的雷电冲击绝缘程度，能保证线路的耐雷程度与雷击跳闸率满足规定要求路的耐雷程度与雷击跳闸率满足规定要求。线路绝缘子串满足的要求：线路绝缘子串满足的要求：选择顺序：选择顺序：1.根据机械负荷和环境条件选定所用悬式根据机械负荷和环境条件选定所用悬式绝缘子的型号；绝缘子的型号；2.按任务电压所要求的走漏间隔选择串中按任务电压所要求的走漏间隔选择串中片数；片数；3.按操作过电压的要求计算应有的片数；按操作过电压的要求计算应有的片数；4.按上面按上面2，3步所得片数的较大者，校验该步所得片数的较大者，校验该线路的耐雷程度和雷击跳闸率能否符合规定线路的耐雷程度和雷击跳闸率能否符合规定要求；要求；一、按任务电压要求一、按任务电压要求0emnK LU爬电比距爬电比距绝缘子串的片数绝缘子串的片数绝缘子爬电间隔有效系数绝缘子爬电间隔有效系数单片绝缘子的单片绝缘子的几何爬电间隔几何爬电间隔系统最高任务系统最高任务线电压有线电压有效值效值(kV)绝缘子串的爬电比距：绝缘子串的爬电比距：eK由各种绝缘子几何走漏间隔对提高由各种绝缘子几何走漏间隔对提高提高污闪电压的有效性来确定。提高污闪电压的有效性来确定。为防止任务电压下发生污闪那么有为防止任务电压下发生污闪那么有：10meUnK L留意：该式中的爬电比矩是根据实践运转留意：该式中的爬电比矩是根据实践运转阅历求出来的，因此求出来的片数曾经包阅历求出来的，因此求出来的片数曾经包括零值绝缘子。括零值绝缘子。Case：处于清洁区处于清洁区0级，爬电比距为级，爬电比距为1.39的的110kV线路采用的是线路采用的是XP70型悬式型悬式绝缘子绝缘子 ，式按任务电，式按任务电压要求计算应有的片数压要求计算应有的片数n1029Lcm(二二)、按操作过电压要求：、按操作过电压要求：绝缘子串绝缘子串XP70，X4.5的工频的工频湿闪电压幅值用来替代绝缘子串在湿闪电压幅值用来替代绝缘子串在操作波下的湿闪电压：操作波下的湿闪电压：6014()wUnkV电网中操作过电压的计算幅值：电网中操作过电压的计算幅值：0smUk U由由n2片绝缘子组成的绝缘子串的工频湿片绝缘子组成的绝缘子串的工频湿闪电压幅值为：闪电压幅值为：01.1wUk U思索到零值绝缘子的片数思索到零值绝缘子的片数n0 有：有：220nnn额定电压额定电压kV 35220330500绝缘子串类型绝缘子串类型ABABn01223零值绝缘子的片数零值绝缘子的片数A：悬垂串：悬垂串B：耐张串：耐张串Case：试按操作过电压的要求，计算试按操作过电压的要求，计算110kV线线路的路的XP70型绝缘子串应有的片数型绝缘子串应有的片数n2：解：该绝缘子串应有的工频湿闪电压幅值为：解：该绝缘子串应有的工频湿闪电压幅值为：01.11.15 110 21.1 33413wUk UkV 将应有的将应有的UW代入可得：代入可得：2341 145.45660n最后应得出的片数：最后应得出的片数：220617nnn 线路额定电压线路额定电压(kV)35 66 110 220 330500n1247131928n2357121722n357131928各级电压线路悬垂串应有的绝缘子片数各级电压线路悬垂串应有的绝缘子片数留意：绝缘子均为留意：绝缘子均为XP70或或X4.5型。型。假设以知绝缘子串的假设以知绝缘子串的 正极性正极性与片数的关系，那么可以用如下方法与片数的关系，那么可以用如下方法确定绝缘子串的片数：确定绝缘子串的片数：50%()sU绝缘子串操作过绝缘子串操作过电压配合系数电压配合系数与电压有关与电压有关50%()sssUK U操作过电压与操作过电压与电压有关电压有关(三三)、按雷电过电压要求：、按雷电过电压要求：根据前两步确定的片数校验线路的耐根据前两步确定的片数校验线路的耐雷程度和雷击跳闸率能否满足要求。雷程度和雷击跳闸率能否满足要求。假设不满足咋办假设不满足咋办二、空气间距的选择二、空气间距的选择输电线路上的空气间隙包括：输电线路上的空气间隙包括：1.导线对地面导线对地面(地面行人和车辆的平安等地面行人和车辆的平安等)2.导线之间导线之间(相间过电压，不同步舞动相间过电压，不同步舞动)3.导地线之间导地线之间(雷击档距中央不导致击雷击档距中央不导致击穿穿)4.导线与杆塔之间导线与杆塔之间为了使绝缘子串和空气间隙的绝缘才干为了使绝缘子串和空气间隙的绝缘才干得到充分的发扬，应该使气隙导线与得到充分的发扬，应该使气隙导线与杆塔的击穿电压与绝缘子串的闪络电杆塔的击穿电压与绝缘子串的闪络电压大致相等。压大致相等。风力使绝缘子串发生偏风力使绝缘子串发生偏移会改动气隙的大小移会改动气隙的大小如何思索风如何思索风力的影响力的影响一任务电压要求的净间距一任务电压要求的净间距S0S0的工频击穿电压幅值：的工频击穿电压幅值：501UK U二操作过电压要求的净间距二操作过电压要求的净间距Ss要求要求Ss的正极性操作冲击波下的的正极性操作冲击波下的50击穿击穿电压：电压：50%()220ssUK UK K U假设缺乏空气间隙假设缺乏空气间隙50操作冲击击穿电压操作冲击击穿电压的实验数据该电压与空气间隙间隔的关的实验数据该电压与空气间隙间隔的关系该咋办系该咋办三雷击过电压要求的净间距三雷击过电压要求的净间距Sl取取Sl的的50雷击冲击击穿电压雷击冲击击穿电压U50l等等于绝缘串的于绝缘串的50雷电冲击闪络电压雷电冲击闪络电压UCFO的的85，即：，即：50%()0.85lCFOUU绝缘子处于垂直形状时，对杆塔应有的程度绝缘子处于垂直形状时，对杆塔应有的程度间隔：间隔：00sinsinsinossslolLSlLSlLSl绝缘子串绝缘子串的长度的长度0max;slLLLL 10.5 绝缘配合统计法绝缘配合统计法绝缘配合惯用法的缺陷绝缘配合惯用法的缺陷技术上技术上经济上经济上()()f U P U()f U()P U()f U过电压幅值的概率密度函数过电压幅值的概率密度函数()P U绝缘的击穿闪络的概率密度函数绝缘的击穿闪络的概率密度函数0U0()P U0()f UdU幅值为幅值为 的过电压使绝缘发生击穿的概率的过电压使绝缘发生击穿的概率为微分缺点率：为微分缺点率：0U00()()dRP Uf UdU绝缘缺点率：绝缘缺点率：()()URP Uf UdU