高电压技术电力系统绝缘配合共25页文档
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电力系统绝缘配合—绝缘配合的方法(高电压技术课件)
U phm
三、统计法的特点与应用
统计法的特点 •对 统 计 规 律 的 认 识 有 待 资 料 累 积 和 完 善 ， 试 验 工 作 量 大 。 •当 降 低 绝 缘 水 平 具 有 显 著 的 经 济 效 益 时 ， 统 计 法 才 特 别 有 价 值 。 •应 用 •非 自 恢 复 绝 缘 配 合 仍 采 用 惯 用 法 。 •主 要 用 于 3 3 0 k V 及 以 上 系 统 中 自 恢 复 绝 缘 的 配 合 ， 主 要 是 输 变 电 设 备 的 外 绝 缘
9.2.2 绝缘配合的方法
9.2.2.3绝缘配合的简化统计法
一、简化统计法的概述
统计法存在的问题： 一些随机因素的概率分布有 时未知，非自恢复绝缘放电 概率测量成本太大，虽然合 理，不实用。
简化统计法：
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。
配合 系数取值具有一定的随意性和故障未知性 。
统计法：
02
在已知过电压幅值和绝缘放电电压的概率分布后，用 计算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，正确的确定绝缘水平。
统计法的优点：
03 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
二、简化统计法
假设过电压与绝缘放电概率均符合正态分布，并已知它们的标准偏差，这样就可以用与某一参考概 率相对应的点来表示它们的分布曲线。
分别称为统计过电压US和统计绝缘耐压UW。
KS
UW US
KS：统计安全因数
电工委员会绝缘配合标准推荐采用概率为2%的过电压值为“统计过电压US”，推荐放电概率为10%、即 耐受概率为90%的耐受电压值为绝缘的统计耐受电压UW”。 绝缘故障率与这两个值有关，通过计算可以得出故障率R；再根据经济技术比较，确定能接受的R值，选择 相应的绝缘水平。
三、统计法的特点与应用
统计法的特点 •对 统 计 规 律 的 认 识 有 待 资 料 累 积 和 完 善 ， 试 验 工 作 量 大 。 •当 降 低 绝 缘 水 平 具 有 显 著 的 经 济 效 益 时 ， 统 计 法 才 特 别 有 价 值 。 •应 用 •非 自 恢 复 绝 缘 配 合 仍 采 用 惯 用 法 。 •主 要 用 于 3 3 0 k V 及 以 上 系 统 中 自 恢 复 绝 缘 的 配 合 ， 主 要 是 输 变 电 设 备 的 外 绝 缘
9.2.2 绝缘配合的方法
9.2.2.3绝缘配合的简化统计法
一、简化统计法的概述
统计法存在的问题： 一些随机因素的概率分布有 时未知，非自恢复绝缘放电 概率测量成本太大，虽然合 理，不实用。
简化统计法：
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。
配合 系数取值具有一定的随意性和故障未知性 。
统计法：
02
在已知过电压幅值和绝缘放电电压的概率分布后，用 计算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，正确的确定绝缘水平。
统计法的优点：
03 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
二、简化统计法
假设过电压与绝缘放电概率均符合正态分布，并已知它们的标准偏差，这样就可以用与某一参考概 率相对应的点来表示它们的分布曲线。
分别称为统计过电压US和统计绝缘耐压UW。
KS
UW US
KS：统计安全因数
电工委员会绝缘配合标准推荐采用概率为2%的过电压值为“统计过电压US”，推荐放电概率为10%、即 耐受概率为90%的耐受电压值为绝缘的统计耐受电压UW”。 绝缘故障率与这两个值有关，通过计算可以得出故障率R；再根据经济技术比较，确定能接受的R值，选择 相应的绝缘水平。
电力系统绝缘配合
高电压技术 河北科技师范学院电气教研室
电力系统绝缘配合大致可分为以下三个阶段：
（一）多级配合（1940以前）
采用多级配合的原则是：价格越昂贵、修复越困难、 损坏后果越严重的绝缘结构，其绝缘水平应越高。
采用多级配合是由于当时所用的避雷器保护性能不 够稳定和完善，因而不能把它的保护特性作为绝缘 配合的基础。
根据两级配合的原则，确定电气设备绝缘水平的基 础是避雷器的保护水平，它就是避雷器上可能出现 的最大电压，如果再考虑设备安装点与避雷器间的 电气距离所引起的电压差值、绝缘老化所引起的电 气强度下降、避雷器保护性能在运行中逐渐劣化、 冲击电压下击穿电压的分散性、必要的安全裕度等 因素而在保护水平上再乘以一个配合系数，即可得 出应有的绝缘水平。
高电压技术
河北科技师范学院电气教研室
小 结
在110kV及以上的系统中，采用有效接地方式以降低 系统绝缘水平在经济上好处很大；在66kV及以下的系 统中，供电可靠性上升为首要考虑因素，一般均采用 中性点非有效接地方式。 随着6～35kV配电网的迅速发展，以电缆网络为主的 6～10kV大城市或大型企业配电网有一部分改用了中 性点经低值或中值电阻接地的方式，它们属于有效接 地系统。 （本节完）
高电压技术
河北科技师范学院电气教研室
结论：中性点有效接地系统的绝缘水平可比非有效接 地系统低20％左右。
但降低绝缘水平的经济效益大小与系统的电压等级有 很大的关系： 在110kV及以上的系统中，绝缘费用在总建设费用 中所占比重较大，因而采用有效接地方式以降低系统 绝缘水平在经济上好处很大。 在66kV及以下的系统中，绝缘费用所占比重不大， 降低绝缘水平在经济上的好处不明显，因而供电可靠 性上升为首要考虑因素，所以一般均采用中性点非有 效接地方式。
电力系统绝缘配合大致可分为以下三个阶段：
（一）多级配合（1940以前）
采用多级配合的原则是：价格越昂贵、修复越困难、 损坏后果越严重的绝缘结构，其绝缘水平应越高。
采用多级配合是由于当时所用的避雷器保护性能不 够稳定和完善，因而不能把它的保护特性作为绝缘 配合的基础。
根据两级配合的原则，确定电气设备绝缘水平的基 础是避雷器的保护水平，它就是避雷器上可能出现 的最大电压，如果再考虑设备安装点与避雷器间的 电气距离所引起的电压差值、绝缘老化所引起的电 气强度下降、避雷器保护性能在运行中逐渐劣化、 冲击电压下击穿电压的分散性、必要的安全裕度等 因素而在保护水平上再乘以一个配合系数，即可得 出应有的绝缘水平。
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小 结
在110kV及以上的系统中，采用有效接地方式以降低 系统绝缘水平在经济上好处很大；在66kV及以下的系 统中，供电可靠性上升为首要考虑因素，一般均采用 中性点非有效接地方式。 随着6～35kV配电网的迅速发展，以电缆网络为主的 6～10kV大城市或大型企业配电网有一部分改用了中 性点经低值或中值电阻接地的方式，它们属于有效接 地系统。 （本节完）
高电压技术
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结论：中性点有效接地系统的绝缘水平可比非有效接 地系统低20％左右。
但降低绝缘水平的经济效益大小与系统的电压等级有 很大的关系： 在110kV及以上的系统中，绝缘费用在总建设费用 中所占比重较大，因而采用有效接地方式以降低系统 绝缘水平在经济上好处很大。 在66kV及以下的系统中，绝缘费用所占比重不大， 降低绝缘水平在经济上的好处不明显，因而供电可靠 性上升为首要考虑因素，所以一般均采用中性点非有 效接地方式。
三篇电力系统过电压与绝缘配合教程文件
(四) Z2>Z1
U1f Z1
v1 v1
·
A Z2 (a) 电压波形图
u1b
· U1f
u2
v2
A
i1f
v1
·
Z1
A
Z2
v1
i1f i1b
· i2
v2
(b) 电流波形图
图7-9 z2>z1时电压和电流折、反射波形图
三、集中参数等值电路（彼得逊法则）
已知波通过节点后各线路上Z2的折射电压：
u2
2u1f
u2z1 2 z2 z2u 1f(1e t)u 1f(1e t)
z1z2 c -----线路时间常数
z1 z2
线路2上折射电压上升速率（陡度）最大值：
ma x d d2u tma x d d2u tt 0c 2 1u z1fe tt 02 z u 1 1 c f
可见，最大陡度与Z1和c有关，c越大，陡度降低越多
L
A
Z0 B
Z2
结点A、B折、反射系数：
1
2z0 z1 z0
2
2z2 z0 z2
1
z1 z1
z0 z0
2
z2 z0
z0 z2
经过n次折反射，线路2上电压
u2(t) U012 U01212
U012(12)2 U012(12)3
U012(12)n1
U012
1 (12 )n 1 12
n →∞ （t→ ∞ ）
线路1中的反射电压波：
u1u2
u1f u1b u2
u 1bu2u1f z z1 2 z z2 1u1f z1 2 z2 z2u 1fe t
t=0,
u1b u1f
电力系统绝缘配合—绝缘配合的发展(高电压技术课件)
1
由于冲击闪络和击穿电压的分散性，为了使上一级伏秒特性的下限高于下一级伏秒特性，并保持一定的裕度, 采用多级配合的方法会把设备的内绝缘水平抬得很高。
9.1.3绝缘配合的发展 9.1.3.2两级配合
1940年后，避雷器保护特性和质量稳定性不断改善
9.1.3绝缘配合的对于超高压、特高压远距离输电，降低绝缘水平的经济效益日益重要
容许冒一定的风险（闪络、击穿概率），有效地减小绝缘裕度，获得优化的经济指标。
应用
发展
适用于具有自恢复能力的绝缘和无自恢复能力的绝缘
9.1.3绝缘配合的发展 9.1.3.1多级配合
当时所用的避雷器保护性能不够稳定和完善，因而不能把它的保护特性作为绝缘配合的基础。
多级配合的原则是：价格越昂贵、修复越困难、损坏后果越严重的绝缘结构，其绝缘水平应越高。
1940年以前
变电所绝缘高于线路，设备内绝缘高于外绝缘
TODAY
时间
原则
由来
应用
图例 以50%伏秒特性表示的变电所绝缘的多级配合
变电所中的绝缘水平分为四级，(1)避雷器；（2）并联在套管上的放电间隙；（3）套管；（4）内绝缘
图 在套管上跨接放电间隙
2
由于避雷器的保护性能不够稳定和完善，因而把被保护绝缘的绝缘水平再分成若干档次，以减轻绝缘故障后果、减少施工损失。
按作用在绝缘上的最大过电压和最小的绝缘强度的概念进行绝缘配合的。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，以补偿在估计最大过电压和最低耐压强度时的误差，从而决定绝缘应耐受的电压水平。
两级配合的方法
两级配合的特点
以两级配合为基本原则的惯用法至今仍在广泛应用。除了在330kV及以上的超高压线路绝缘的设计中采用统计法以外，其他情况下主要采用的仍为惯用法。
由于冲击闪络和击穿电压的分散性，为了使上一级伏秒特性的下限高于下一级伏秒特性，并保持一定的裕度, 采用多级配合的方法会把设备的内绝缘水平抬得很高。
9.1.3绝缘配合的发展 9.1.3.2两级配合
1940年后，避雷器保护特性和质量稳定性不断改善
9.1.3绝缘配合的对于超高压、特高压远距离输电，降低绝缘水平的经济效益日益重要
容许冒一定的风险（闪络、击穿概率），有效地减小绝缘裕度，获得优化的经济指标。
应用
发展
适用于具有自恢复能力的绝缘和无自恢复能力的绝缘
9.1.3绝缘配合的发展 9.1.3.1多级配合
当时所用的避雷器保护性能不够稳定和完善，因而不能把它的保护特性作为绝缘配合的基础。
多级配合的原则是：价格越昂贵、修复越困难、损坏后果越严重的绝缘结构，其绝缘水平应越高。
1940年以前
变电所绝缘高于线路，设备内绝缘高于外绝缘
TODAY
时间
原则
由来
应用
图例 以50%伏秒特性表示的变电所绝缘的多级配合
变电所中的绝缘水平分为四级，(1)避雷器；（2）并联在套管上的放电间隙；（3）套管；（4）内绝缘
图 在套管上跨接放电间隙
2
由于避雷器的保护性能不够稳定和完善，因而把被保护绝缘的绝缘水平再分成若干档次，以减轻绝缘故障后果、减少施工损失。
按作用在绝缘上的最大过电压和最小的绝缘强度的概念进行绝缘配合的。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，以补偿在估计最大过电压和最低耐压强度时的误差，从而决定绝缘应耐受的电压水平。
两级配合的方法
两级配合的特点
以两级配合为基本原则的惯用法至今仍在广泛应用。除了在330kV及以上的超高压线路绝缘的设计中采用统计法以外，其他情况下主要采用的仍为惯用法。
高电压技术--10 电力系统绝缘配合
K e L0
（2）按操作过电压要求 绝缘子串在操作过电压的作用下，也不应发生湿 闪。即绝缘子串的湿闪电压在考虑大气状态等影响因 素并保持一定的裕度后，应大于可能出现的操作过电 压，通常取10％的裕度。则n2’绝缘子的工频或操作湿 闪电压为 ：
UW 1.1K0U
K0：操作过电压计算倍数 可用经验公式计算UW与n2’之间关系
第10章
电力系统绝缘配合
绝缘配合的基本概念
绝缘配合惯用法
输变电设备以及输电线路的绝缘配合
绝缘配合统计法
第1节 绝缘配合的基本概念
绝缘配合的任务、原则和问题 绝缘配合中存在的问题举例 绝缘配合的发展过程
一、绝缘配合的任务、原则和问题 根本任务：正确处理过电压和绝缘这一对矛盾，以达到 优质、安全、经济供电的目的； 基本原则：综合考虑电气设备在系统中可能承受的各种 电压、保护装置的特性和设备绝缘对各种作用电压的耐受
第2节 绝缘配合惯用法
雷电过电压下的绝缘配合 操作过电压下的绝缘配合 工频绝缘水平的确定
长时间工频高压实验
绝缘配合惯用法即由两级配合原则出发，避雷器的保护 水平就是确定电气设备绝缘水平的基础，其值就是避雷器上 可能出现的最大电压。 绝缘配合时，将电压分为两个电压等级： 范围Ⅰ：3.5kV≤Um≤252kV 范围Ⅱ：Um＞252kV
缘耐受雷电冲击电压和操作冲击电压的能力。
短时工频耐压试验所采用的试验电压值往往要比 额定相电压高出数倍，它的目的和作用是代替雷电冲 击和操作冲击耐压试验、等效地检验绝缘在这两类过 电压下的电气强度。
凡是合格通过工频耐压试验的设备绝缘在雷电 和操作备绝缘在雷电 和操作过电压作用下均能可靠地运行。为了更加可 靠和直观，国际电工委员会（IEC）规定：
（2）按操作过电压要求 绝缘子串在操作过电压的作用下，也不应发生湿 闪。即绝缘子串的湿闪电压在考虑大气状态等影响因 素并保持一定的裕度后，应大于可能出现的操作过电 压，通常取10％的裕度。则n2’绝缘子的工频或操作湿 闪电压为 ：
UW 1.1K0U
K0：操作过电压计算倍数 可用经验公式计算UW与n2’之间关系
第10章
电力系统绝缘配合
绝缘配合的基本概念
绝缘配合惯用法
输变电设备以及输电线路的绝缘配合
绝缘配合统计法
第1节 绝缘配合的基本概念
绝缘配合的任务、原则和问题 绝缘配合中存在的问题举例 绝缘配合的发展过程
一、绝缘配合的任务、原则和问题 根本任务：正确处理过电压和绝缘这一对矛盾，以达到 优质、安全、经济供电的目的； 基本原则：综合考虑电气设备在系统中可能承受的各种 电压、保护装置的特性和设备绝缘对各种作用电压的耐受
第2节 绝缘配合惯用法
雷电过电压下的绝缘配合 操作过电压下的绝缘配合 工频绝缘水平的确定
长时间工频高压实验
绝缘配合惯用法即由两级配合原则出发，避雷器的保护 水平就是确定电气设备绝缘水平的基础，其值就是避雷器上 可能出现的最大电压。 绝缘配合时，将电压分为两个电压等级： 范围Ⅰ：3.5kV≤Um≤252kV 范围Ⅱ：Um＞252kV
缘耐受雷电冲击电压和操作冲击电压的能力。
短时工频耐压试验所采用的试验电压值往往要比 额定相电压高出数倍，它的目的和作用是代替雷电冲 击和操作冲击耐压试验、等效地检验绝缘在这两类过 电压下的电气强度。
凡是合格通过工频耐压试验的设备绝缘在雷电 和操作备绝缘在雷电 和操作过电压作用下均能可靠地运行。为了更加可 靠和直观，国际电工委员会（IEC）规定：
电力系统绝缘配合—绝缘配合的种类(高电压技术课件)
与空气接触的绝缘部分称为外绝缘。
在没有获得现代避雷器的可靠保护之前，曾将内绝缘水平取得高于外绝缘水平，因为内绝缘的击穿后果远比外绝缘的闪络更加严重。
9.2.1 绝缘配合的种类9.2.1.4各种外绝缘之间的绝缘配合
概念：不少电力设备的外绝缘不止一种，这些外绝缘之间存在的绝缘配合问题
例如架空线路塔头空气间隙的击穿电压与绝缘子串的闪络电压的绝缘配合
有避雷器的保护，降低了变电设备的绝缘水平，经济效益显著。
电力发展早期为了限制侵入变电所的过电压，线路绝缘水平低于变电所内电气设备的绝缘水平
MOA或阀式避雷器的安装，可靠的限制入侵波的幅值，现代输电线绝缘水平高于变电所设备
9.2.1 绝缘配合的种类9.2.1.3电气设备内绝缘与外绝缘之间的绝缘配合
9.2.1 绝缘配合的种类9.2.1.2同杆架设的双回线路之间的绝缘配合
双回线是指同一杆塔上安装有不一定为相同电压与频率的两个回路的线路。
为了避免雷击线路引起两回线路同时跳闸停电的事故，双回路的绝缘水平采用不平衡方法，一边的绝缘子数量较多，而另外一边的较少。两回线路绝缘水平差距大小，为绝缘配合问题。
二、同杆架设的双回线路之间的绝缘配合
9.2.1 绝缘配合的种类9.2.1.1架空线路与变电所之间的绝缘配合
请替换文字内容
电力系统绝缘配合的根本任务是：正确处理过电压和绝缘这一对矛盾，以达到优质、安全、经济供电的目的。
架空线路与变电所之间的绝缘配合
因为线路绝缘的后果没有变电设备绝缘故障严重，有一定合理性。
例如高压隔离开关的断开耐压水平必须设计得比支柱绝缘子的对地闪络电压更高一些，目的是保证人身安全。电力设来自不与空气接触的绝缘部分称为内绝缘。
内绝缘一般不受空气湿度与外界污秽程度等的影响，相对比较稳定。
在没有获得现代避雷器的可靠保护之前，曾将内绝缘水平取得高于外绝缘水平，因为内绝缘的击穿后果远比外绝缘的闪络更加严重。
9.2.1 绝缘配合的种类9.2.1.4各种外绝缘之间的绝缘配合
概念：不少电力设备的外绝缘不止一种，这些外绝缘之间存在的绝缘配合问题
例如架空线路塔头空气间隙的击穿电压与绝缘子串的闪络电压的绝缘配合
有避雷器的保护，降低了变电设备的绝缘水平，经济效益显著。
电力发展早期为了限制侵入变电所的过电压，线路绝缘水平低于变电所内电气设备的绝缘水平
MOA或阀式避雷器的安装，可靠的限制入侵波的幅值，现代输电线绝缘水平高于变电所设备
9.2.1 绝缘配合的种类9.2.1.3电气设备内绝缘与外绝缘之间的绝缘配合
9.2.1 绝缘配合的种类9.2.1.2同杆架设的双回线路之间的绝缘配合
双回线是指同一杆塔上安装有不一定为相同电压与频率的两个回路的线路。
为了避免雷击线路引起两回线路同时跳闸停电的事故，双回路的绝缘水平采用不平衡方法，一边的绝缘子数量较多，而另外一边的较少。两回线路绝缘水平差距大小，为绝缘配合问题。
二、同杆架设的双回线路之间的绝缘配合
9.2.1 绝缘配合的种类9.2.1.1架空线路与变电所之间的绝缘配合
请替换文字内容
电力系统绝缘配合的根本任务是：正确处理过电压和绝缘这一对矛盾，以达到优质、安全、经济供电的目的。
架空线路与变电所之间的绝缘配合
因为线路绝缘的后果没有变电设备绝缘故障严重，有一定合理性。
例如高压隔离开关的断开耐压水平必须设计得比支柱绝缘子的对地闪络电压更高一些，目的是保证人身安全。电力设来自不与空气接触的绝缘部分称为内绝缘。
内绝缘一般不受空气湿度与外界污秽程度等的影响，相对比较稳定。
高电压技术第十章电力系统绝缘配合
近，触U头间的电弧熄灭后， 线路对地电容上将保留一定
的剩余电荷，如忽略泄漏，
导线对地电压将保持等于电 源电压的幅值。
切空线时电压沿线分布如图9-2所示。
二、影响因素和降压措施
影响过电压的最大值的因素：
1)中性点接地方式； 2)断路器的性能； 3)母线上的出线数 4)在断路器外侧是否接有电磁式电压互感器
切空线过电压在220kV及以下高电压线路绝缘水平的 选择中有重要的影响，消除或降低这种操作过电压采 取的措施如下：
(一)采用不重燃断路器
(二)加装并联分匝电阻
降低触头间的恢复电压、避免重燃。 (三)利用避雷器来保护
ZnO或磁吹避雷器安装在线路首端和末端，能有效 地限制这种过电压的幅值。
小结
采用分布参数等值电路和行波理论来分析切断空载线 路过电压的发展机理。 切空线过电压在220kV及以下高压线路绝缘水平的选 择中有重要的影响，采取措施消除或降低这种操作过电 压有重大的技术、经济意义。主要措施如下：1）采用 不重燃断路器 2）加装并联分闸电阻 3）利用避雷器来 保护。
设被切除的空载线路的长度为 l ，波阻抗为Z，电
源容量足够大，工作相电压u的幅值为 U 。
如图9-1（a）所示，当断路 器QF闭合时，流过的电流将 是空载线的充电（电容）电 流 ic ，它比电压u超前90°， 如图9-1（b）所示。当断路 器在任何瞬间拉闸时，其触
头间的电弧总是要到电流过
零点附近才能熄灭，这时电 源电压正好处于幅值 的附
可得 uc U (1 et cos0t)
其波形见下图，最大值UC 将略小于 2U
电源电压并非直流电压U ，而是工频交流电压 u(t)，这时 的 uc (t)表达式将为
其波形如下图所示
的剩余电荷，如忽略泄漏，
导线对地电压将保持等于电 源电压的幅值。
切空线时电压沿线分布如图9-2所示。
二、影响因素和降压措施
影响过电压的最大值的因素：
1)中性点接地方式； 2)断路器的性能； 3)母线上的出线数 4)在断路器外侧是否接有电磁式电压互感器
切空线过电压在220kV及以下高电压线路绝缘水平的 选择中有重要的影响，消除或降低这种操作过电压采 取的措施如下：
(一)采用不重燃断路器
(二)加装并联分匝电阻
降低触头间的恢复电压、避免重燃。 (三)利用避雷器来保护
ZnO或磁吹避雷器安装在线路首端和末端，能有效 地限制这种过电压的幅值。
小结
采用分布参数等值电路和行波理论来分析切断空载线 路过电压的发展机理。 切空线过电压在220kV及以下高压线路绝缘水平的选 择中有重要的影响，采取措施消除或降低这种操作过电 压有重大的技术、经济意义。主要措施如下：1）采用 不重燃断路器 2）加装并联分闸电阻 3）利用避雷器来 保护。
设被切除的空载线路的长度为 l ，波阻抗为Z，电
源容量足够大，工作相电压u的幅值为 U 。
如图9-1（a）所示，当断路 器QF闭合时，流过的电流将 是空载线的充电（电容）电 流 ic ，它比电压u超前90°， 如图9-1（b）所示。当断路 器在任何瞬间拉闸时，其触
头间的电弧总是要到电流过
零点附近才能熄灭，这时电 源电压正好处于幅值 的附
可得 uc U (1 et cos0t)
其波形见下图，最大值UC 将略小于 2U
电源电压并非直流电压U ，而是工频交流电压 u(t)，这时 的 uc (t)表达式将为
其波形如下图所示
第篇电力系统过电压与绝缘配合-精选精品教育文档
波动方程的通解
u(x,t)uq(xt)uf(xt)uu i(x,t)iq(xt)if(xt)ii
School of Electrical Engineering and Information SEEI
电气信息学院
Sichuan University
1.波动方程通解的物理意义 (1).电压和电流均有两个部分组成：前行波和反行波
du2q dl
max
2U1q
Z1C
School of Electrical Engineering and Information SEEI
电气信息学院
Sichuan University
折射波电压、电流随时间变化
电气信息学院
Sichuan University
四. 行波通过串联电感和并联电容
1. 通过串联电感
School of Electrical Engineering and Information SEEI
电气信息学院
Sichuan University
回路方程：
2U 1qi2q(Z1Z2)Ldd2iqt
电气信息学院
Sichuan University
2u x 2
L0C o
2u t 2
2i x 2
L0C 0
2i t 2
School of Electrical Engineering and Information SEEI
电气信息学院
Sichuan University
电气信息学院
Sichuan University
2.波是怎样沿着导线传布的
School of Electrical Engineering and Information SEEI
u(x,t)uq(xt)uf(xt)uu i(x,t)iq(xt)if(xt)ii
School of Electrical Engineering and Information SEEI
电气信息学院
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1.波动方程通解的物理意义 (1).电压和电流均有两个部分组成：前行波和反行波
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max
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折射波电压、电流随时间变化
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四. 行波通过串联电感和并联电容
1. 通过串联电感
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回路方程：
2U 1qi2q(Z1Z2)Ldd2iqt
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L0C o
2u t 2
2i x 2
L0C 0
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Sichuan University
2.波是怎样沿着导线传布的
School of Electrical Engineering and Information SEEI
电力系统绝缘配合—绝缘配合任务及原则(高电压技术课件)
9.1.1 绝缘配合任务及原则
9.1.1.2绝缘配合的原则
一、绝缘配合的原则
原则
根据设备在系统中可能承受的工作电压及过 电压，考虑限压装置的特性和设备的绝缘特性 来确定必要的耐压强度，以便把作用于设备上 的各种电压所引起的绝缘损坏和影响连续运行 的概率，降低到在经济上和运行上能接受的水 平。
要求
在技术上处理好各种电压、限压措施和设备绝缘耐受能力 三者之间的配合关系；
处在污秽地区的电网的外绝缘水 平应主要由系统最大运行电压决 定。
四、绝缘配合的具体原则
2、从经济方面考虑
绝缘配合的原则需因不同的 系统结构、不同的地区以及 不同的发展阶段而有所不同。
若绝缘配合不考虑谐振过电压， 则系统设计和运行中要避免谐振 过电压的发生。
应从运行可靠性的角度出发，选 择合理的绝缘水平，以使各种作 用电压下设备绝缘的等效安全系 数都大致相同。
四、绝缘配合的具体原则
3、中性点对绝缘水平的影响
绝缘配合的本质是合理处置作用电压与绝 缘强度的关系，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。
中性点运行 方式
影响
对同一电压等级的电力系统，若中 性点非有效接地，则其绝缘水平更 高于有效接地。
三、绝缘配合的任务及目的
电力系统绝缘配合的根本任务是：正确处理过电压和绝
1 缘这一对矛盾，以达到优质、安全、经济供电的目的。
目的：就是确定各种电气设备的绝缘水平，即指设备绝
2 缘能够耐受的试验电压值，在此电压下，绝缘不发生闪
络、击穿或其它损坏现象。
四、绝缘配合的例子
1
架空线路与变电所之间的绝缘配合
2
同杆架设的双回线路之间的绝缘配合
9.1.1.2绝缘配合的原则
一、绝缘配合的原则
原则
根据设备在系统中可能承受的工作电压及过 电压，考虑限压装置的特性和设备的绝缘特性 来确定必要的耐压强度，以便把作用于设备上 的各种电压所引起的绝缘损坏和影响连续运行 的概率，降低到在经济上和运行上能接受的水 平。
要求
在技术上处理好各种电压、限压措施和设备绝缘耐受能力 三者之间的配合关系；
处在污秽地区的电网的外绝缘水 平应主要由系统最大运行电压决 定。
四、绝缘配合的具体原则
2、从经济方面考虑
绝缘配合的原则需因不同的 系统结构、不同的地区以及 不同的发展阶段而有所不同。
若绝缘配合不考虑谐振过电压， 则系统设计和运行中要避免谐振 过电压的发生。
应从运行可靠性的角度出发，选 择合理的绝缘水平，以使各种作 用电压下设备绝缘的等效安全系 数都大致相同。
四、绝缘配合的具体原则
3、中性点对绝缘水平的影响
绝缘配合的本质是合理处置作用电压与绝 缘强度的关系，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。
中性点运行 方式
影响
对同一电压等级的电力系统，若中 性点非有效接地，则其绝缘水平更 高于有效接地。
三、绝缘配合的任务及目的
电力系统绝缘配合的根本任务是：正确处理过电压和绝
1 缘这一对矛盾，以达到优质、安全、经济供电的目的。
目的：就是确定各种电气设备的绝缘水平，即指设备绝
2 缘能够耐受的试验电压值，在此电压下，绝缘不发生闪
络、击穿或其它损坏现象。
四、绝缘配合的例子
1
架空线路与变电所之间的绝缘配合
2
同杆架设的双回线路之间的绝缘配合
电力系统的绝缘配合 高电压技术 教学PPT课件
Uω1.5/40=
1.1Uc.5 15 0.84
= 1.1 670+15 895.3kV
0.84
5．外绝缘的截波冲击试验电压
Uω1.5/2=
1.25(1.1Uc.5 0.84
15)
=
1.25 (1.1 670+15) 1119kV 0.84
例题：已知系统额定电压UN =220kV，FZ-220避雷 器5kA下的残压为U＝664~670kV，内过电压计算 倍数K0 =3，试计算各种试验电压。 6．内绝缘的工频试验电压
空气间隙的确定起决定作用的是雷电过电压。
第三节 电气设备试验电压的确定
确定电气设备的绝缘水平即是确定其耐受电压 试验值，包括额定短时工频耐受电压、额定雷电冲击 耐受电压和额定操作冲击耐受电压等。
➢额定短时工频耐受电压，即1min工频试验电压； ➢额定雷电冲击耐受电压，用全波雷电冲击电压进行试 验，称为基本冲击绝缘水平（BIL）； ➢额定操作冲击耐受电压，用规定波形操作冲击电压进 行，称为操作冲击绝缘水平（SIL）。
在实际运行中，还要考虑零值绝缘子存在 的可能性，因此每串绝缘子片数应为：
n2 n2' n0 （8-4）
式中n0为预留的零值绝缘子片数，见表8-2
（三）按雷电过电压确定每串绝缘子的片数
要求具有一定的雷电冲击绝缘水平，保证 线路的耐雷水平和雷击跳闸率满足规定要求。 一般情况下，按雷电过电压要求的片数通常不 一定就大于和，雷电过电压不一定成为确定值 的决定性因素。但在特殊高杆塔或高海拨地区， 则会大于和。表8-3 为各级电压线路直线杆每 串绝缘子片数。
二、 内、外绝缘的工频试验电压
(1) 内绝缘1min工频试验电压。内绝缘工频试验电 压为
电力系统过电压与绝缘配合
（1）中性点接地方式：中性点非 有效接地电网的中性点电位有可能 发生位移，所以某一相的过电压可 能特别高一些。 （2）断路器的性能：重燃次数对 这种过电压的最大值有决定性的影 响； （3）母线上的出线数：当母线上 同时接有几条出线，而只切除其中 一条时，这种过电压将较小；
第四节 空载线路合闸过电压
E U L UC j I ( X L X C )
.
.
.
.
由于电感与电容上的压降
反相，且UC＞UL，可见电 容上的压降大于电源电势. 为了限制这种工频电压升 高现象，大多采用并联电 抗器来补偿线路的电容电 流以削弱电容效应，效果 十分显著。
第二节 谐振过电压
一、谐振过电压的类型
通常“云—地”之间的线状雷电在开始时往往 是一微弱发光的通道从雷云向地面伸展，它以 逐级推进的方式向下发展，每级长度约 25~50m，每级的伸展速度约104 km/s，平均 发展速度只有100~800km/s这种预放电称为先 导放电。 当先导放电接近地面时，地面上一些高耸的物 体因周围电场强度达到了能使空气电离程度， 会发出向上的迎面先导，当它与下行先导相遇 时，就出现了强烈的电荷中和过程，出现极大 的电流，这就是雷电的主放电阶段，伴随着雷 鸣和闪光。这段时间极短，只有50~100 μs， 它是沿着负的下行先导通道，由下而上逆向发 展的，亦称“回击” 。
五、 变电所的进线段保护
• • •
•
从前面的分析可知：为了使阀式避雷器有 效地发挥保护作用，就必须采取措施： 限制进波陡度 限制流过避雷器的冲击电流幅值 进线段能起两方面的作用： 进入变电所的雷电过电压将来自进线段以 外的线路，它们在流过进线段时将因冲击 电晕而发生衰减和变形，降低了波前陡度 和幅值； 利用进线段来限制流过避雷器的冲击电流 幅值。
第十章电力系统绝缘配合
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
额定操作冲击耐受电压（SIL）：
高电压技术
SIL K S K0U xg
其中，U xg为系统最高相电压幅值；KS为操作冲
击配合系数，KS
1.15～1.25；K
为计算用操作过电压
0
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：
f (u)为过电压幅值的概率密度函数，p(u)为绝缘 击穿（或闪络）概率分布函数。
绝缘故障率为：
A p(u) f (u)du
U xg
第十章 电力系统绝缘配合
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
额定操作冲击耐受电压（SIL）：
高电压技术
SIL K S K0U xg
其中，U xg为系统最高相电压幅值；KS为操作冲
击配合系数，KS
1.15～1.25；K
为计算用操作过电压
0
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：
f (u)为过电压幅值的概率密度函数，p(u)为绝缘 击穿（或闪络）概率分布函数。
绝缘故障率为：
A p(u) f (u)du
U xg
第十章 电力系统绝缘配合