第15章电力系统的绝缘配合
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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。
电力系统的绝缘配合演示文稿
因此只要已知Uao及Uai即可根据式(8-8)很快算得故障率R。 国际电工委员会绝缘配合标准推荐采用出现概率为2％的过电
压值为“统计过电压”US，推荐闪络概率为10％、即耐受 概率为90％的电压为绝缘的“统计耐受电压”Uw，在这个 基础上可以得到不同的统计安全系数γ下绝缘的闪络概率。
UW
US
因为在正态分布下
工频耐压值，代表了绝缘对雷电、操作过电压的总的耐受 水平。 对于超高压电气设备(330-500kV)，考虑到操作波对绝缘 作用的特殊性，还需规定操作、雷电冲击试验电压。
8.2.2 绝缘配合的方法
1.惯用法 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，从而决定绝缘 应耐受的电压水平。
8-4 8-5 由于在式(8-2)中u在-∞~0范围内用f(u)=0，以及u在0~Uphm范围 内f(u)≈0, 可得绝缘故障率为
8-6
通过变量置换进行积分运算，可以得到：
8-7
Uao及Uai分别为过电压的均值及绝缘的50％放电电压。 同理，若略去负极性下的故障率，得绝缘在操作过电压下故障率
的估算值： 8-8
➢绝缘配合的最终目的就是确定电气设备的绝缘水平， 所谓电气设备的绝缘水平是指该电气设备能承受的试 验电压值。
对应于设备绝缘可能承受的各种作用电压，在进行绝 缘试验时，有以下几种试验类型： ①短时(一分钟)工频试验； ②长时间工频试验： ③操作冲击试验； ④雷电冲击试验。
➢ 要做到符合绝缘配合总的原则，必须计及不同电压等级、系统 结构等诸因素的影响，具体情况，灵活处理。
损失费的总和为最小的原则，确定一个输电系统绝缘 配合的最佳方案。
压值为“统计过电压”US，推荐闪络概率为10％、即耐受 概率为90％的电压为绝缘的“统计耐受电压”Uw，在这个 基础上可以得到不同的统计安全系数γ下绝缘的闪络概率。
UW
US
因为在正态分布下
工频耐压值，代表了绝缘对雷电、操作过电压的总的耐受 水平。 对于超高压电气设备(330-500kV)，考虑到操作波对绝缘 作用的特殊性，还需规定操作、雷电冲击试验电压。
8.2.2 绝缘配合的方法
1.惯用法 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，从而决定绝缘 应耐受的电压水平。
8-4 8-5 由于在式(8-2)中u在-∞~0范围内用f(u)=0，以及u在0~Uphm范围 内f(u)≈0, 可得绝缘故障率为
8-6
通过变量置换进行积分运算，可以得到：
8-7
Uao及Uai分别为过电压的均值及绝缘的50％放电电压。 同理，若略去负极性下的故障率，得绝缘在操作过电压下故障率
的估算值： 8-8
➢绝缘配合的最终目的就是确定电气设备的绝缘水平， 所谓电气设备的绝缘水平是指该电气设备能承受的试 验电压值。
对应于设备绝缘可能承受的各种作用电压，在进行绝 缘试验时，有以下几种试验类型： ①短时(一分钟)工频试验； ②长时间工频试验： ③操作冲击试验； ④雷电冲击试验。
➢ 要做到符合绝缘配合总的原则，必须计及不同电压等级、系统 结构等诸因素的影响，具体情况，灵活处理。
损失费的总和为最小的原则，确定一个输电系统绝缘 配合的最佳方案。
电力系统的绝缘配合共27页
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
电力系统的绝缘配合
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等Leabharlann 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
电力系统的绝缘配合
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等Leabharlann 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
绝缘配合
1 绝缘配合定义 2 绝缘配合方法 3 绝缘配合内容
绝缘配合就是合理确定设备的绝缘水平
合理体现为： 1、保证设备满足正常稳定运行要求 2、造价、故障维修和事故损失可以承受
绝缘配合原则： 1、系统电压等级：
雷电过电压
工频过电压
操作过电压
操作过电压
工频过电压
雷电过电压
a.220kV及以下电网绝缘配合顺序
导线对杆塔的距离
对于猫头塔和酒杯塔中相导 线被两根绝缘子串拉住，不 受风偏影响，只需校核雷电 过电压下导线对杆塔的间隙 是否满足雷电闪络距离。
工频电压下空气间隙
海拔修正系数：IEC71-2[2]推荐如下公式计算。
由于已经考虑1-3σ，闪络概率仅为0.13%，是很低的, 本不需要再考虑安全裕度。但为了偏安全，仍再考虑5% 的安全裕度ks。
放电电压明显偏高，可以忽略负极性操作下冲击下的故障 率，因而在上式中有因子1/2。
如果需要提高绝缘的电气强度，图中P(u)曲线向右移
动，可以减少阴影部分的面积，降低了绝缘故障率，但这 需要增加设备的投资。所以，采用统计法可以按需要进行 绝缘费用与事故损失的协调，在满足允许的故障率的条件 下，选择合理的绝缘水平，在特高压绝缘配合中经济效益 显著。此时，安全裕度不再是一个随机性的变量，而是一 个与绝缘故障率相关的变量。
作过电压配合系数。 如果操作冲击电压波的50%冲击放电电压不能满足
上式的要求，则需要在原先确定的绝缘子串片数n的基础 上再进一步增加绝缘子片数，直至满足公式的要求。
雷电过电压队也确定绝缘子串的片数的影响是不大 的，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。
线路空气间隙确定
工频电压下，考5虑0o 最大工作电压，百年一遇最大风速 试验中模拟风偏角 。
绝缘配合就是合理确定设备的绝缘水平
合理体现为： 1、保证设备满足正常稳定运行要求 2、造价、故障维修和事故损失可以承受
绝缘配合原则： 1、系统电压等级：
雷电过电压
工频过电压
操作过电压
操作过电压
工频过电压
雷电过电压
a.220kV及以下电网绝缘配合顺序
导线对杆塔的距离
对于猫头塔和酒杯塔中相导 线被两根绝缘子串拉住，不 受风偏影响，只需校核雷电 过电压下导线对杆塔的间隙 是否满足雷电闪络距离。
工频电压下空气间隙
海拔修正系数：IEC71-2[2]推荐如下公式计算。
由于已经考虑1-3σ，闪络概率仅为0.13%，是很低的, 本不需要再考虑安全裕度。但为了偏安全，仍再考虑5% 的安全裕度ks。
放电电压明显偏高，可以忽略负极性操作下冲击下的故障 率，因而在上式中有因子1/2。
如果需要提高绝缘的电气强度，图中P(u)曲线向右移
动，可以减少阴影部分的面积，降低了绝缘故障率，但这 需要增加设备的投资。所以，采用统计法可以按需要进行 绝缘费用与事故损失的协调，在满足允许的故障率的条件 下，选择合理的绝缘水平，在特高压绝缘配合中经济效益 显著。此时，安全裕度不再是一个随机性的变量，而是一 个与绝缘故障率相关的变量。
作过电压配合系数。 如果操作冲击电压波的50%冲击放电电压不能满足
上式的要求，则需要在原先确定的绝缘子串片数n的基础 上再进一步增加绝缘子片数，直至满足公式的要求。
雷电过电压队也确定绝缘子串的片数的影响是不大 的，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。
线路空气间隙确定
工频电压下，考5虑0o 最大工作电压，百年一遇最大风速 试验中模拟风偏角 。
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。
高电压技术
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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
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。
绝缘配合
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二 变电站电气设备ຫໍສະໝຸດ 缘水平的确定1、雷电过电压下的绝缘配合
2、操作过电压下的绝缘配合
3、工频绝缘水平的确定
4、长时间工频高压试验
1、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水平通常用它们的 基本冲击绝缘水平（BIL）来表示：
BIL K1U p(1)
U p(1) 为阀式避雷器在雷电过电压下的保护水平，K1 为
4、长时间工频高压试验 当内绝缘的老化和外绝缘的污染对绝缘在工频 工作电压和过电压下的性能有影响时，尚需作长时 间工频高压试验。
由于试验目的不同，长时间工频高压试验时所 加的试验电压值和加压时间均与短时工频耐压试验 不同。 我国国家标准对各种电压等级电气设备以耐压 值表示的绝缘水平作出了规定，见表9-3。
2、导线对杆塔的空气间距的确定
输电线路的绝缘水平不仅取决于绝缘子的片数， 同时也取决于线路上各种空气间隙的极间距离—空 气间距，而且后者对线路建设费用的影响远远超过 前者。
输电线路的空气间隙主要有：
（1）导线对大地：在选择其空气间距时主要考虑地面 车辆和行人等的安全通过、地面电场强度及静电感应 等问题。 （2）导线对导线：应考虑相间过电压的作用、相邻导 线在大风中因不同步摆动或舞动而相互靠近等问题。 导线与塔身之间的距离也决定着导线之间的空气间距。
U50%( s) K2Us K2 K0U
U s —计算用最大操作过电压
K 2 —空气间隙操作配合系数，对范围Ⅰ取1.03，对范
围Ⅱ取1.1。
在缺乏空气间隙50％操作冲击击穿电压的实验数据时， 亦可采取先估算出等值的工频击穿电压Ue(50~) ，然后求取 应有的空气间距 s s 的办法。 由于长气隙在不利的操作冲击波形下的击穿电压显著低 于其工频击穿电压，其折算系数 s 1 ，如再计入分散 性较大等不利因素，可取 s 0.82 ，即
二 变电站电气设备ຫໍສະໝຸດ 缘水平的确定1、雷电过电压下的绝缘配合
2、操作过电压下的绝缘配合
3、工频绝缘水平的确定
4、长时间工频高压试验
1、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水平通常用它们的 基本冲击绝缘水平（BIL）来表示：
BIL K1U p(1)
U p(1) 为阀式避雷器在雷电过电压下的保护水平，K1 为
4、长时间工频高压试验 当内绝缘的老化和外绝缘的污染对绝缘在工频 工作电压和过电压下的性能有影响时，尚需作长时 间工频高压试验。
由于试验目的不同，长时间工频高压试验时所 加的试验电压值和加压时间均与短时工频耐压试验 不同。 我国国家标准对各种电压等级电气设备以耐压 值表示的绝缘水平作出了规定，见表9-3。
2、导线对杆塔的空气间距的确定
输电线路的绝缘水平不仅取决于绝缘子的片数， 同时也取决于线路上各种空气间隙的极间距离—空 气间距，而且后者对线路建设费用的影响远远超过 前者。
输电线路的空气间隙主要有：
（1）导线对大地：在选择其空气间距时主要考虑地面 车辆和行人等的安全通过、地面电场强度及静电感应 等问题。 （2）导线对导线：应考虑相间过电压的作用、相邻导 线在大风中因不同步摆动或舞动而相互靠近等问题。 导线与塔身之间的距离也决定着导线之间的空气间距。
U50%( s) K2Us K2 K0U
U s —计算用最大操作过电压
K 2 —空气间隙操作配合系数，对范围Ⅰ取1.03，对范
围Ⅱ取1.1。
在缺乏空气间隙50％操作冲击击穿电压的实验数据时， 亦可采取先估算出等值的工频击穿电压Ue(50~) ，然后求取 应有的空气间距 s s 的办法。 由于长气隙在不利的操作冲击波形下的击穿电压显著低 于其工频击穿电压，其折算系数 s 1 ，如再计入分散 性较大等不利因素，可取 s 0.82 ，即
试论供电系统绝缘配合的原则及方法
电力技术交流NO.33, 2014 (Serial No.328)供电系统的绝缘包括输电线路的绝缘和变电站中电气设备的绝缘，它们在运行过程中除了要求受长期最大工作电压的作用外，还要承受雷电过电压和各种内部过电压的作用。
各种绝缘的绝缘水平和作用于绝缘上的各种电压是矛盾的两个方面，如果在某一额定电压下所选择的绝缘水平太低，则会使绝缘闪络或击穿的概率增大，供电系统运行的可靠性减低；如果所选择的绝缘水平太高，则又会使投资大大怎么增加，造成不必要的浪费。
绝缘配合就是要合理处理这一矛盾，以达到在经济上和安全运行上总体效益最高的目的，它是一个涉及面很广的综合性技术课题。
一、中性点接地方式对绝缘水平的影响供电系统中性点接地方式对供电系统的供电可靠性、过电压与绝缘配合、继电保护、通信干扰、系统稳定等方面都有很大的影响。
通常将供电系统中性点接地方式分为非有效性接地（不接地、经消弧线圈接地）和有效接地（直接接地、经小阻抗接地）两大类。
这样的分类方法从过电压和绝缘水平配合的角度看也是特别合适，因为在这两类接地方式不同的电网中，过电压水平和绝缘水平都有很大的差别。
一是最大长期工作电压。
在非有效接地系统中，由于单相接地故障并不需要立即跳闸，而可以继续带故障运行一段时间，这时健全相上的工作电压升高到线电压，再考虑最大工作电压可比额定电压高10%～15%。
二是雷电过电压。
不管原有的雷电过电压波幅值有多大，实际作用到绝缘上的雷电过电压幅值取决于阀式避雷器的保护作用。
由于阀式避雷器的灭弧电压是按最大长期工作电压选定的，因而有效接地系统中所用避雷器的灭弧电压较低，相应的火花间隙和阀片数较少，冲击放电电压和残压也较低，一般约为同一电压等级，但中性点为非有效接地系统中的避雷器低20%左右。
三是内部过电压。
在有效接地系统中，内部过电压是在相电压的基础上发生和发展的，而在非有效接地系统中，则有可能在线电压的基础上发生和发展，因而前者也要比后者低20%~30%左右。
技能培训专题电力系统绝缘配合
技能培训专题电力系统绝缘配合
电力系统绝缘配合是指电力系统中各种电器设备之间的绝缘互动，以确保系统的安全稳定运行。
为了保持良好的绝缘性能，需要
进行绝缘配合，具体包括如下方面。
一、绝缘材料的选择
绝缘材料是保证电气设备绝缘配合的基础。
优良的绝缘材料要
求电气性能稳定，机械强度高，绝缘性能好，耐腐蚀、耐热、耐寒
性强等。
为了保证绝缘配合的效果，电器设备中各种绝缘材料的选
用和使用要严格按照设计和使用要求进行。
二、绝缘层厚度的控制
绝缘层厚度是绝缘衰减和电场分布的重要因素。
对于不同电器
设备，要控制好绝缘层的厚度，以保证绝缘效果。
一般来说，绝缘
层的厚度应符合设计要求，并要在使用过程中进行定期检查和测试。
三、绝缘等级的匹配
绝缘等级是指电器设备中绝缘介质的耐受电压能力。
不同电器
设备的绝缘等级各不相同，要进行相应的配合才能保证系统的安全
运行。
一般来说，在设计和选择电器设备的时候，要根据电压等级、电气运行条件和使用环境等因素，选择合适的绝缘等级，以保证绝
缘系统的配合。
四、绝缘表面的清洗和干燥
电气设备的绝缘系统中，绝缘表面的污垢和水分等会对其绝缘
性能产生负面影响。
因此，在对绝缘系统进行维护和检修时，要对
绝缘表面进行清洗和干燥。
清洗时应选用适当清洁剂，干燥时应注意防止过度加热或过度曝晒。
绝缘配合是电力系统运行中重要环节之一，需要严格按照规定进行操作。
只有做到细心、认真、细致进行绝缘配合工作，才能保证电力系统的安全和稳定运行。
电力系统的绝缘配合
电力系统的绝缘配合张作智;吴建【摘要】近年来,随着电力系统容量和电压等级的不断提高,电力系统的绝缘配合问题显得越来越重要,由此带来的施工及造价问题也越来越突出,一方面要增加电力系统的绝缘能力;另一方面又不能过分增加投资,这就需要考虑如何确定绝缘水平,即绝缘配合.【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】1页(P17)【关键词】绝缘配合;输电线路;变电所【作者】张作智;吴建【作者单位】牡丹江电力工业学校,黑龙江,牡丹江,157011;牡丹江电力工业学校,黑龙江,牡丹江,157011【正文语种】中文电力系统的绝缘包括发电厂、变电所电力设备的绝缘以及输电线路的绝缘。
它们在运行中将承受正常工作时的工作电压，以及各种原因引起的过电压：操作过电压、谐振过电压、大气过电压等。
电气设备的作用、电压等级等因素将决定设备的绝缘与这些电压的关系，或者说将决定绝缘水平主要依据哪种电压确定，即绝缘配合的问题。
电力系统绝缘配合包括输电线路的绝缘配合和变电所的绝缘配合。
所谓绝缘配合，就是综合考虑系统中可能出现的各种电压，保护装置特性及设备的绝缘特性，确定设备的水平，从而使设备的绝缘故障率降低到技术、经济上都可以接受的水平。
一方面，在正常工作时系统将承受工频电压，设备绝缘水平要保证设备在工频电压作用下正常工作；而过电压幅值一般都超过工频电压，这就要求设备绝缘应能在保护设备配合下保证设备安全。
所以，设备绝缘水平以哪种电压为依据设计就是一个需要综合考虑多方面因素的课题。
另一方面，绝缘水平与投资是成正比的。
绝缘水平越高，投资越大。
降低绝缘水平也就降低了设备的造价。
为了节约投资，如何在较低的绝缘水平上保证设备在工频电压及各种过电压作用下的安全，就成为系统经济技术对比的重要内容之一。
所以，绝缘配合包含了两方面的含义：保证设备安全运行；保证经济技术的合理。
由绝缘配合的定义可知：绝缘配合的主要任务是正确的规定电力设备的绝缘水平。
电力系统的绝缘配合
绝缘配合的最终目的就是确定电气设备的绝缘水平， 所谓电气设备的绝缘水平是指该电气设备能承受的试 验电压值。
对应于设备绝缘可能承受的各种作用电压，在进行绝 缘试验时，有以下几种试验类型： ①短时(一分钟)工频试验； ②长时间工频试验： ③操作冲击试验； ④雷电冲击试验。
要做到符合绝缘配合总的原则，必须计及不同电压等级、系统 结构等诸因素的影响，具体情况，灵活处理。
8-1
dR称为微分故障率。
通常只按过电压的绝对值进行统
计(正、负极性约各占一半)，
且高于最大运行相电压幅值
U≥Upn时才作为过电压，
图 绝缘故障率的估算
所以将上式在Upn到∞(或到某一 值为止)积分可得故障率R，即
R0 U pn P(U0 ) f (U0 )dU
8-2
一般，绝缘在负极性操作冲击下的耐压强度较高，若忽略负极
8.1 绝缘配合的基本概念与方法
绝缘配合的原则 就是综合考虑电气设备在电力系统中可能承受的各种 电压(工作电压及过电压)、保护装置的特性和设备绝缘 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、维修费用和设备绝缘故 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。
电力系统的绝缘配合
电力系统运行的可靠性主要由停电次数及停电时间来 衡量。
绝缘的击穿是造成停电的主要原因之一。
电力系统运行的可靠性．在很大程度上决定于设备的 绝缘水平及工作状况。
为了提高系统的运行可靠性、合理地确定设备绝缘 水平，具有十分重大的意义。 电力系统中的绝缘包括发、变电站的电气设备的绝缘 和线路的绝缘。 电力系统的绝缘在运行中将承受： 正常运行时的工作电压、短时过电压、操作过电压及大 气过电压
对应于设备绝缘可能承受的各种作用电压，在进行绝 缘试验时，有以下几种试验类型： ①短时(一分钟)工频试验； ②长时间工频试验： ③操作冲击试验； ④雷电冲击试验。
要做到符合绝缘配合总的原则，必须计及不同电压等级、系统 结构等诸因素的影响，具体情况，灵活处理。
8-1
dR称为微分故障率。
通常只按过电压的绝对值进行统
计(正、负极性约各占一半)，
且高于最大运行相电压幅值
U≥Upn时才作为过电压，
图 绝缘故障率的估算
所以将上式在Upn到∞(或到某一 值为止)积分可得故障率R，即
R0 U pn P(U0 ) f (U0 )dU
8-2
一般，绝缘在负极性操作冲击下的耐压强度较高，若忽略负极
8.1 绝缘配合的基本概念与方法
绝缘配合的原则 就是综合考虑电气设备在电力系统中可能承受的各种 电压(工作电压及过电压)、保护装置的特性和设备绝缘 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、维修费用和设备绝缘故 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。
电力系统的绝缘配合
电力系统运行的可靠性主要由停电次数及停电时间来 衡量。
绝缘的击穿是造成停电的主要原因之一。
电力系统运行的可靠性．在很大程度上决定于设备的 绝缘水平及工作状况。
为了提高系统的运行可靠性、合理地确定设备绝缘 水平，具有十分重大的意义。 电力系统中的绝缘包括发、变电站的电气设备的绝缘 和线路的绝缘。 电力系统的绝缘在运行中将承受： 正常运行时的工作电压、短时过电压、操作过电压及大 气过电压
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技术 过电压
经济 投资费用
绝缘耐受特性
维护费用
限压装置特性
事故损失费用
绝缘水平
电力系统 绝缘
发电厂、变电所电气设备的绝缘 线路的绝缘
绝缘配合 重要性
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
15.1 绝缘配合的基本概念与方法
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；
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牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。202 0年10 月21日 星期三1 1时56 分10秒 Wednes day , October 21, 2020
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相信相信得力量。20.10.212020年10月 21日星 期三11 时56分 10秒20 .10.21
谢谢大家！
2.0
Ⅲ
2.5
2.5
Ⅳ
3.1
3.1
（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 Ush 则为
Ush 1.1k0Uph
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 ~ 220kV线路， 直线杆 l 片，耐张杆 2 片；对于 330kV 及以上线路，直 线杆 1 ~ 2 片，耐张杆 2 ~ 3 片。
按工作电压下所要求的泄漏距离（爬电比距）sp决
定绝缘子片数n
sp
n
U1
s0
✓ 按内部过电压进行验算
✓ 按大气过电压进行验算
必须满足：
sp s0
s0 为不同污秽地区要求的泄漏比距。
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
1.48
Ⅰ
1.6
1.6
Ⅱ
2.0
3
5
7
7
10
10
13
17 （19）
25 （2 8）
工作电压要 10 20
25
40
35
求的间隙值
操作过电压
要求的间隙 25 50
70
80
100
值
雷电过电压
要求的间隙 45 65 100 100
140
值
55
55 90 130
110 145 195 270
140
190
230 （260）
330 （3 70）
时工作电压决定
❖绝缘配合的具体方法
➢惯用法 ➢统计法 ➢简化统计法
1）惯用法
原则（思想）
➢ 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
办法
➢ 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影响和一定裕 度的系数，从而决定绝缘应耐受的电压水平
缺点
➢ 惯用法确定的绝缘水平裕度较大（过大）
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或系统发生故障，使系统参数发生变化，引起电网 电磁能量的转化或传递
❖ 过电压的幅值要比工作电压高出许多（几倍） ❖ 过电压对电力系统绝缘水平起着决定性作用 ❖ 必须采取必要的限制过电压的措施
绝缘水平与绝缘配合
❖ 绝缘水平（绝缘强度）
➢ 电气设备能承受的试验电压值 ➢ 通过耐压试验予以确认（交流、直流、冲击）
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
电力系统过电压与绝缘配合
❖过电压（over voltage）
➢ 电气设备上出现的高于工作电压的电压
❖ 按来源形式分类
➢ 外部过电压（雷电过电压）：雷云放电 ➢ 内部过电压：在电力系统内部，由于断路器的操作
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。
➢ 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。
❖ 确定绝缘水平的基础是避雷器的保护水平 ❖ 避雷器的保护水平
➢ 雷电冲击保护水平（BIL） ➢ 操作冲击保护水平（BSL）
分别为对应的标准冲击放电电流作用下，避雷器上呈现的 最高电压（残压）
❖ 绝缘水平=K.U残
❖K的影响因素（1.25~1.4） ➢ 避雷器和被保护设备之间的距离 ➢ 避雷器参数和性能的变化 ➢ 设备绝缘的老化 ➢ 安全裕度
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。
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。
15.1.1 绝缘配合的原则
220kV 以下的电网，电气设备的绝缘水平主要由大气过电压决定 330kV 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
2）统计法
❖ 思路
➢ 视过电压和绝缘强度均为随机变量
❖ 方法
➢ 已知过电压和绝缘放电电压的概率分布 ➢ 计算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，确定绝缘水平
❖ 特点
➢ 能够给出定量的安全裕度，确定的绝缘水平更趋合 理和科学
➢ 过电压和绝缘放电电压的概率分布很难获得
绝缘故障率的估算示意图
冲击波波前放电电压 最大值除以 1.15
取最大值
避雷器 雷电冲击保护水平
BIL
250/2500 μs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
取最大值
避雷器 操作冲击保护水平
BSL
变压器BIL＝（1.25～1.4）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。）
❖ 输电线路空气间隙距离的确定
➢ 导线－大地 导线下的最高物体与导线之间的安全距离 超高压线路下的静电感应
➢ 导线－导线 导线弧垂最低点在风力作用下，发生异步摇摆时 能耐受工作电压
➢ 导线－避雷线 雷击避雷线档距中间不会引起对导线的空气击穿
➢ 导线－杆塔和横担 根据工作电压、内部过电压、雷电过电压来确定
绝缘放电概率函数
过电压概率密度函数
Ra
U pn
p(U ) fg (U )dU
总阴影面积
3）简化统计法
❖思路
➢假设已知过电压和绝缘放电电压的概率分布
❖方法
➢在假设的基础上，计算故障率，进而确定绝 缘水平
❖特点
➢简化 ➢比较科学合理
输变电设备和线路的绝缘水平
❖ 在变电所中，确定电力变压器的绝缘水平是中 心环节
2.34
－
1425
－
(630)
500
550
1175
2.62
－
1550
－
(680)
输电线路绝缘水平的确定
❖ 确定的内容
➢ 绝缘子串的绝缘子片数
➢ 线路绝缘的空气间隙
❖ 绝缘子片数的确定步骤
根据杆塔机械负荷选定绝缘子型式
根据下列条件确定片数
➢ 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强度，保证线路具有一定的耐雷水平
70
ss
80
100
110
145 220 270
雷电过电压
要求的间隙 45
65
100
100
140
140
190 260 370
sl
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树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 10.2120 .10.21 Wednes day , October 21, 2020
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。1 1:56:10 11:56:1 011:56 10/21/2 020 11:56:10 AM
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
/β1 等值工频 耐受电压
工 频
试
验
内部
操作冲击 /β2 等值工频
电 压