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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高电压工程基础,华南理工大学电力学院,高电压工程基础,第15章 电力系统的绝缘配合,15.1 绝缘配合的基本概念与方法,15.2 输变电设备绝缘水平的确定,15.3 输电线路绝缘水平的确定,.,高电压工程基础,发电厂、变电所电气设备的绝缘,线路的绝缘,电力系统,绝缘,输变电设备绝缘部分的投资,占总设备投资的比重越来越大,系统电压等级高，输送容量大，,一旦出现故障，损失巨大,绝缘配合,重要性,.,15.1 绝缘配合的基本概念与方法,高电压工程基础,.,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（工作电压和过电压）、,保护装置的特性,和,设备绝缘对各种电压的耐受特性,，,合理,选择设备的绝缘水平,，,以使设备的造价、维护费用和设备绝缘故障所引起的事故损失，达到在,经济上和安全运行上总体效益最高的目的,原则,。,绝缘配合的,目的,确定电气设备绝缘水平。,绝缘配合,包括,保护装置和被保护装置之间、线路和变电站（换流站）之间、设备内绝缘和外绝缘之间、同杆架设双回线路之间、各种外绝缘之间的绝缘配合等,。,电气设备的绝缘水平：,指该电气设备能承受的试验电压值。,包括：短时工频试验电压、工频放电电压、长时间工频试验电压、雷电冲击试验电压等。,技术上,要处理好各种作用电压、限压措施及设备绝缘耐受能力三者之间的相互配合关系；,经济上,要协调投资费用、维护费用及事故损失费用三者的关系,。,高电压工程基础,.,绝缘配合的发展过程三个阶段,多级配合,1940,年以前，避雷器的保护性能及电气特性差，不能作为绝缘配合的基础。,原则：变电站绝缘水平,线路绝缘水平，内绝缘,外绝缘,并联间隙,避雷器。,缺点：将内绝缘水平提得很高。,惯用法,统计法,绝缘配合的发展过程三个阶段,多级配合,惯用法,20,世纪,40,年代后期开始，避雷器保护特性和质量稳定性不断改善,两级保护,。,原则：各种绝缘都接受避雷器保护，仅与避雷器进行绝缘配合，经不断完善，成为目前广泛使用的绝缘配合惯用法。,缺点：绝缘裕度较大，因此随着电压等级的提高，绝缘费用因绝缘水平的提高急剧增大。,统计法,绝缘配合的发展过程三个阶段,多级配合,惯用法,统计法,20,世纪,60,年代开始出现,原则：规定某一可以接受的,绝缘故障率,，冒一定风险，减小绝缘裕度，优化经济指标。,难点：不确定性因素多、且统计规律有待积累，该方法有待完善。,高电压工程基础,15.1.1 绝缘配合的原则,220,kV,以下的电网，电气设备的绝缘水平主要由大气过电压决定,330,kV,及以上的超高压绝缘配合中，操作过电压将起主导作用,特高压电网的绝缘水平可能由工频过电压及长时间工作电压决定,不考虑谐振过电压；不考虑线路绝缘与变电站绝缘间的配合,.,除型式试验外，一般电气设备出厂试验只做,l min,工频耐压试验。这不仅是为了试验的方便，也是考虑到在某种程度上雷电冲击对绝缘的作用可用工频电压来等价的缘故。,大气过电压下,的避雷器残压,雷电冲击,耐受电压,等值工频,耐受电压,内部,过电压,操作冲击,耐受电压,等值工频,耐受电压,工,频,试,验,电,压,/,1,/,2,高电压工程基础,.,高电压工程基础,15.1.2 绝缘配合的方法,惯用法,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 和一定裕度的系数，从而决定绝缘应耐受的电压水平。,惯用法对有自恢复能力的绝缘（如气体绝缘）和无自恢复能力的绝缘（如固体绝缘）都是适用的。,.,绝缘配合的惯用法,(,确定性方法,),惯用法是按作用在绝缘上的“,最大过电压,”和“,最小绝缘强度,BIL/BSL,”,的概念进行配合。首先确定绝缘上过电压设计计算值，然后沿用长期累积运行经验乘上一个考虑了各种因素影响的系数，即间隔系数,K,C,来确定绝缘水平。,电力系统绝缘配合常用的惯用法：,U,W,K,C,U,ex,其中：,U,W,绝缘水平，可耐受电压,U,ex,过电压值（,MOA,残压）,K,C,间隔系数（配合系数）,不同国家，,K,C,选值不同，一般在,1.2,1.6,之间。,15.1.2 绝缘配合的方法,统计法,统计法是根据过电压幅值和绝缘的耐受强度的概率分布，用计算的方法求出绝缘放电的概率和线路故障率，在技术经济比较的基础上，正确地确定绝缘水平。,这种方法不仅定量给出设计的安全裕度，并能按照使用设备费、每年的运行费以及每年的事故损失费的总和为最小的原则，确定输电系统绝缘配合的最佳方案。,简化统计法,在简化统计法中，对过电压和绝缘特性两条概率曲线的形状，作出一些通常认为合理的假定，并已知其标准偏差。在此基础上可以计算绝缘的故障率。,绝缘配合的统计法至今只能用于自恢复绝缘，主要是输变电设备的外绝缘。,高电压工程基础,.,15.2 输变电设备绝缘水平的确定,标准放电电流的波形,8/20us,和其幅值下的残压,1.2/50,s,标准雷电,冲击放电电压上限,冲击波波前放电电压,最大值除以 1.15,避雷器,雷电冲击保护水平,BIL,取最大值,250/2500,s,标准冲击,波间隙放电电压的上限,规定操作冲击电流下,的残压,避雷器,操作冲击保护水平,BSL,取最大值,高电压工程基础,.,以变压器为例,变压器,BIL（1.251.4）,避雷器,BIL,（当电气设备与避雷器紧靠时，取 1.25，有一定距离时取 1.4。）,变压器,BSL（1.15）,避雷器,BSL,（操作安全系数比较小，因为操作波比较平缓，距离效应不强烈）,高电压工程基础,.,15.3 输电线路绝缘水平的确定,绝缘子片数的确定,要求：,在工作电压下不发生污闪；,下雨天在操作过电压下不发生闪络；,具有一定的雷电冲击耐受强度，保证线路,有一定的耐雷水平。,高电压工程基础,.,方法：,（1）按工作电压下所要求的泄漏距离（爬电比距）,s,p,决定所需绝缘子片数,式中,n,每串绝缘子片数；,每片绝缘子的爬电距离，,cm；,U,1,线路的额定电压，,kV。,高电压工程基础,.,不同污秽地区最小泄漏比距,外绝缘污秽等级,最小爬电比距（,cm kV,1,）,线路,电站设备,0,1.39,1.6,2.0,2.5,3.1,1.48,1.6,2.0,2.5,3.1,必须满足：,s,0,为不同污秽地区要求的泄漏比距。,高电压工程基础,.,（2）按内部过电压进行验算,目前一般是用绝缘子串的,工频湿放电电压,来代替绝缘子串在内部过电压作用时的放电电压。这样，,n,个绝缘子的工频湿闪电压,U,sh,则为,U,ph,为系统最高运行相电压,为了安全，需要增加一些绝缘子。目前我国规定，绝缘子串中应预留的零值绝缘子数为：35 220,kV,线路，直线杆,l,片，耐张杆 2 片；对于 330,kV,及以上线路，直线杆 1 2 片，耐张杆 2 3 片。,高电压工程基础,.,（3）按大气过电压进行验算,一般情况下，大气过电压对确定绝缘子串的片,数影响是不大的，因为耐雷水平不完全决定于绝缘,子片数，而主要取决于各项防雷措施的综合效果。,但在特殊高杆塔或高海拔地区，雷电过电压则成为,确定绝缘子片数的决定因素。,高电压工程基础,.,输电线路空气间隙的确定,导线对大地的空气间隙,主要考虑穿越导线下的最高物体与导线间的安全距离，以及超高压输电线的静电感应问题。,导线对导线的空气间隙,在低电压等级时以不碰线为原则。,导线对架空地线的空气间隙,由雷击避雷线档距中间不引起对导线的气隙击穿来确定。,导线对杆塔及横担的空气间隙,高电压工程基础,.,s,p,+,l,sin,p,s,s,+,l,sin,s,绝缘子串50%,放电电压的85%,s,l,+,l,sin,l,选择最大者,导线对杆塔的距离,高电压工程基础,.,额定电压,(,kV),35,60,110,154,220,330,500,直接接地,非直接接地,直接接地,非,直接接地,XP,型绝缘子片数,3,5,7,7,10,10,13,17（19）,25（28）,工作电压要求的间隙值,10,20,25,40,35,55,55,90,130,操作过电压要求,的间隙值,25,50,70,80,100,110,145,195,270,雷电过电压要求,的间隙值,45,65,100,100,140,140,190,230（260）,330（370）,高电压工程基础,.,
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