高电压技术-电力系统的绝缘配合.ppt

高高电压电压技技术术（第二版）（第二版）张张一一尘尘主主编编1.第十一章第十一章电电力系力系统统的的绝缘绝缘配合配合2.一、绝缘配合、绝缘水平和试验电压问题问题的提出的提出 绝缘绝缘与与过电压过电压是高是高电压电压技技术术中的两大主要内容。随中的两大主要内容。随着着电电力系力系统电压统电压等等级级的的进进一步提高，一方面一步提高，一方面输变电设输变电设备绝缘备绝缘部分的投部分的投资资占占总设备总设备投投资资的比重越来越大；另的比重越来越大；另一方面，由于系一方面，由于系统电压统电压等等级级的提高，的提高，输输送容量的增大，送容量的增大，一旦出一旦出现现故障，故障，损损失巨大。因此，在超高失巨大。因此，在超高压压系系统统中，中，绝缘绝缘配合的配合的问题问题尤尤为为重要！重要！3.何何为绝缘为绝缘配合配合？根据设备在电力系统中可能承受的各种电压，并考虑过电压的限制措施和设备的绝缘耐受强度，把作用于电气设备上的各种电压所引起的绝缘损坏降低到经济上和运行上所能接受的水平。1、绝缘绝缘配合配合4.技术层面要处理好过电压过电压绝缘绝缘水平水平限限压压措施措施三者的配合关系三者的配合关系经济层面要协调好投投资费资费用（用（设备设备造价）造价）维护费维护费用用事故事故损损失失费费用用三者的关系三者的关系绝缘配合是一个复杂的、综合性很强的技术经济问题！5.2、绝缘绝缘水平与水平与试验电压试验电压绝缘配合的最终目的：确定电气设备的绝缘水平。电气设备的绝缘水平：指电气设备所能承受的试验 电压值（耐受电压）。（1 1）绝缘绝缘水平是由作用与水平是由作用与绝缘绝缘上的最大工作上的最大工作电压电压、大气、大气过电压过电压及内及内部部过电压过电压三者中最三者中最严严重的一种来决定！重的一种来决定！不同不同电压电压等等级级中中对这对这些作用些作用电压电压的的处处置是不同的。置是不同的。指该设备可以承受（不发生闪络、击穿或其他损坏）的试验电压标准。6.220KV及以下系统中，电气设备的绝缘水平有雷电过电压决定。一般不采用专门限制内部过电压措施。限制雷电过电压的措施主要是采用避雷器，其雷电冲击保护水平是确定设备绝缘水平的基础。一般用1min工频耐压试验代替雷电冲击和操作冲击耐压试验。对输电线路，要求达到一定的耐雷水平！330KV及以上的超高压系统中，虽然内过电压成为主要矛盾，但通过内过电压保护措施已限制到一定水平，所以仍由大气过电压来决定，须采用专门限制内部过电压措施，将操作过电压限制到允许值。对超高压电气设备规定了操作波试验电压。由于限制过电压措施和要求不同，绝缘配合的做法不同。通常有以下两种做法：主要采用复合型磁吹型避雷器和过电压限制器限制操作过电压，按避雷器的操作过电压保护性能确定设备的绝缘水平。（俄俄罗罗斯斯）7.主要通过改进断路器的性能将操作过电压限制到预定水平，避雷器是作为操作过电压的后备保护。按避雷器的雷电冲击过电压保护性能确定设备的绝缘水平。（美国、日本、法国等美国、日本、法国等）无无论论哪种做法，均以避雷器保哪种做法，均以避雷器保护护特性特性为为基基础础。对输电线对输电线路而言，仍路而言，仍以保以保证证一定的耐雷水平一定的耐雷水平为为目目标标。由于设备绝缘对不同作用电压的耐受力不同，所以同一绝缘对不同的作用电压有其相应的耐受电压值。短时（1min)工频耐受电压值考核设备绝缘承受运行电压、工频过电压及等价操作过电压和雷电过电压的能力！长时（12h）工频耐受电压值考核绝缘承受运行电压和工频过电压作用下内绝缘老化和外绝缘耐污秽性能！8.雷电冲击耐受电压值考核绝缘承受雷电过电压作用的能力！操作冲击耐受电压值考核超高压设备绝缘承受操作过电压作用的能力！电力系统的绝缘包括：发电厂、变电站中电气设备绝缘；输电线路的绝缘。从绝缘结构和特性区分为：外绝缘和内绝缘。外绝缘：指与大气直接接触的绝缘部件。特点-耐受电压值与大气条件密切相关。沿面闪络和气隙击穿是其丧失绝缘性能的常见形式，但事后能恢复其绝缘性能，属自恢复型绝缘。9.内绝缘：指不与大气直接接触的绝缘部件。特点-一旦被击穿损坏，不能恢复原有绝缘性能，属非自恢复型绝缘。绝缘配合的本质：合理处置作用电压与绝缘强度的关系。而电力系统中各类作用电压与电力系统中性点运行方式有关，中性点运行方式将直接影响系统绝缘水平的确定！对同一电压等级的电力系统，若中性点非有效接地，则其绝缘水平要高于有效接地！绝缘配合不考虑谐振过电压。输电线路绝缘与变电站电气设备绝缘之间不存在配合问题！允许绝缘水平的差异化！10.二、二、绝缘绝缘配合的方法配合的方法1 1、惯惯用法用法按作用在按作用在绝缘绝缘上的最大上的最大过电压过电压和最小的和最小的绝缘绝缘强强度的概念度的概念进进行行绝缘绝缘配合。配合。首先首先：确定最危险电压然后然后：根据运行经验乘上一个影响因子（系数），从而确定绝缘 应耐受的电压水平。我国相对地计算用最大操作过电压的倍数（以电网最高运行相电压幅值为基准）为：660kv及以下（低阻接地系统除外）4.0110kv及220kv 3.0330kv及500kv 分别为2.2和2.0 11.惯用法确定的绝缘水平是偏严格的！适用：自恢复能力绝缘220kv及以下 非自恢复能力绝缘各电压等级2、统计法 始于20世纪70年代问题问题的提出：的提出：对于超高压、特高压远距离输电，降低绝缘水平的经济效益越来越重要。换个想法，容许绝缘有一定的故障率，用技术经济综合指标确定系统绝缘的最佳方案。根据已知过电压幅值和绝缘放电电压的统计特性（概率密度、分布函数等），用计算的方法求出绝缘耐电的概率和线路故障率，在技术经济比较的基础上，正确确定绝缘水平。12.既定量给出设计的安全裕度，又按照使用设备费、每年运行费、每年事故损失费等综合最小的原则，确定输电系统绝缘配合的最佳方案。主要用于主要用于输变电设备输变电设备的外的外绝缘绝缘配合（自恢复配合（自恢复绝缘绝缘）！）！3、简化统计法设实际过电压和绝缘放电概率为正态分布，且已知标准偏差。在此基础上，两条概率曲线可分别用某一参考概率相对应的点表示出来，此两点对应的值分别称为统计过电压和统计耐受电压。绝故障率与这两个值有关，只决定于两者间的裕度。通过计算求得故障率，选择能接受此故障率的相应的绝缘水平。13.线线路上路上发发生事故主要是生事故主要是 绝缘绝缘子串的沿面放子串的沿面放电电 导线导线-杆塔、杆塔、导线导线-导线间导线间空气隙空气隙击击穿穿三、三、线线路路绝缘绝缘水平的确定水平的确定因此绝缘水平的确定项目包括：绝缘子串的长度 导线间、导线与杆塔间的气隙14.1 1、每串个数的、每串个数的选择选择选型号根据机械载荷和环境条件选型式定片数按工作电压要求的泄露距离确定片数。在工作电压下不发生污闪 在操作过电压下不发生湿闪 具有一定的雷电冲击耐受强度，保证线路耐雷水 平满足规定要求。具体做法如下：（1 1）按工作）按工作电压电压作用下所需的作用下所需的单单位爬位爬电电距离距离S S初定片（个）数初定片（个）数（cm/kv）15.S0最小泄漏比距。取决于地区污秽等级。其值见表11-1。污秽等级愈重，其值愈大。（2 2）按内部）按内部过电压验过电压验算。算。即湿闪电压要大于可能出现的操作过电压，且留有10%裕度。16.（3 3）按大气）按大气过电压过电压校核。校核。一般按（1）、（2）确定的可满足要求。在特殊高杆塔和高海拔地区，大气过电压则成为确定绝缘子片数的决定因素，其值会大于前两者。2 2、空气、空气间间隙的确定隙的确定线路上的空气隙包括：导线对地导线-导线导线-避雷线导线-杆塔和横担17.绝缘绝缘配合原配合原则则：应应使空气使空气间间隙的隙的击击穿穿电压电压（放（放电电压电电压）与）与绝缘绝缘子串的子串的闪络电压闪络电压大致相等。大致相等。确定空气间隙距离应依据：工作电压、操作过电压、雷电过电压分别计算。还须还须考考虑虑：导线受风力作用使绝缘子串偏斜的不利因素！空气间隙所承受的电压由高到低依次为：雷电过电压操作过电压工作电压但作用时间则恰恰相反！18.三种三种电压电压作用下空气作用下空气间间隙的隙的计计算方法如下：算方法如下：（1 1）按工作）按工作电压电压确定确定风风偏后的偏后的间间隙隙S SP P,其其对应对应的工的工频频放放电电压为电电压为220kv220kv中性点有效接地系中性点有效接地系统统：1.61.6330kv330kv500kv500kv线线路：路：1.71.7非有效接地非有效接地电电网：网：2.52.5（2 2）按操作）按操作过电压过电压确定确定风风偏后的偏后的间间隙隙S SS S,等效工等效工频频放放电电压为电电压为式中1.2是计及波形、空气湿度和密度及其他不利因素的裕度系数。19.（3 3）按雷）按雷电过电压电过电压确定确定风风偏后的偏后的间间隙隙S Sl l 雷电冲击波作用下的放电电压U50%，通常取绝缘子串的U50%的放电电压值的85%。这是为了减小绝缘子串的闪络概率，以免损坏沿面绝缘。根据确定的SP、SS、Sl（见下表），即可确定绝缘子串垂直位置时对杆塔的水平距离。即选三者中最大的作为最小空气距离20.额定电压（kv）3560110220330500X-4.5357131928SP10202565100125SS255070145220270Sl4565100190260370各各级电压线级电压线路最小空气路最小空气间间隙（隙（cmcm）注：对发电厂、变电所，计算S值时应增加10%的裕度。海拔超过1000m时，应进行校正。21.sp+lsinp ss+lsins 绝缘子串50%放电电压的85%sl+lsinl 选择最大者 导线对杆塔的距离 22.四、电气设备试验电压的确定 确定电气设备绝缘水平的基础是避雷器保护水平，即设备的绝缘水平与避雷器的保护水平进行配合。避雷器避雷器对电对电气气设备设备的保的保护护有两种方式：有两种方式：方式一方式一 只用来保只用来保护护大气大气过电压过电压，而不用来保，而不用来保护护内部内部过电压过电压。方式二方式二 主要用来保主要用来保护护大气大气过电压过电压，兼作内部，兼作内部过电压过电压的后的后备备保保 护护。23.l电电气气设备绝缘设备绝缘耐受操作耐受操作过电压过电压(即操作冲即操作冲击电压击电压)的能力称的能力称为电为电气气设备设备的的操作冲操作冲击绝缘击绝缘水平水平(SIL)SIL)。操作冲操作冲击电压值击电压值 操作冲操作冲击击耐耐压试验电压值压试验电压值l电电气气设备绝缘设备绝缘耐受大气耐受大气过电压过电压(即雷即雷电电冲冲击电压击电压)的能力称的能力称为电为电气气设备设备的的基本冲基本冲击绝缘击绝缘水平水平(BIL)BIL)。雷雷电电冲冲击电压值击电压值 雷雷电电冲冲击击耐耐压试验电压值压试验电压值 电气设备的各种耐压试验电压都是以避雷器在雷电冲击电压和操作冲击电压下的残压为基础来决定的。GB311.1-1997对各电压等级电气设备的试验电压作出了规定。24.25.