改第4章-绝缘配合

UW U j50% 1.28 j
统计安全系数： K S UW
US
U g 50% ,U j 50%
Ra P(U ) f (U )dU
U

故障概率Ra

Ra与Ks的关系曲线
即可按照可接受的故障率，求得Ks，结合Us， 即可适当确定设备的绝缘水平
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3、简化统计法
采用“统计过电压US”和“统计耐受电压UW”分别替代惯用法中 的最大过电压Ugmax和绝缘最低耐受电压Uj。 出现超过 Us 的过电压概率为 2% ；绝缘在 Uw 作用下的放电概率 为10%，即耐受概率为90%。在正态分布下，可知：
U S U g50% 2.05 g
备绝缘性能的影响。
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2、避雷器保护水平的确定
（1）雷电冲击保护水平Up( l ) ZnO避雷器的雷电冲击保护水平Up(l)为下列两者中的较大值： 标准放电电流的波形（8/20µ s）和标称放电电流幅值（5kA、 10kA或20kA）下的雷电冲击残压UR； 陡波冲击电流下的残压（电流波前时间为1µ s，峰值与标称雷 电冲击电流相同）除以1.15。 （2）操作冲击保护水平Up(s) 氧 化 锌 避 雷 器 的 操 作 冲 击 保 护 水 平 Up(s) 就 是 电 流 波 形 为 30~100/60~200µ s 和 电 流 峰 值 为 0.5kA （ 一 般 避 雷 器 ） 、 1kA （330kV避雷器）、2kA（500kV避雷器）下的操作冲击残压 UR（s）。
Ks——绝缘子串操作过电压配合系数，对范围Ⅰ取1.17， 对范围Ⅱ取1.25。
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二、输电线路空气间隙的确定
输电线路的空气间隙主要有： 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。 导线对导线：由导线弧垂最低点在风力作用下，发生异步 摇摆时耐受工作电压的最小间隙确定，一般在低电压下不 碰线为原则。 导线对架空地线：按雷击于档距中央避雷线上时不至于引 起导、地线间气隙击穿这一条件来选定。 导线对杆塔及横担：这将是下面要探讨的重点内容。
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第二节 绝缘配合的方法
一、绝缘配合的方法
1、惯用法
按照作用于绝缘上的最大过电压和设备的最小绝缘 强度进行的绝缘配合。 设备绝缘应耐受的电压水平：
U j kUg max
U gmax — 系统中的最大过电压幅值； k — 裕度系数，k 1。
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3、电压等级的划分
两个电压范围： 高压范围Ⅰ ：3kV≤Un ≤220kV
超高压范围Ⅱ：Un≥330kV 4、避雷器的保护方式
（1）避雷器只用来保护大气过电压而不保护内部过电压。 （ 2 ）避雷器主要用来保护大气过电压，但也用作内过电压的 后备保护。
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n
0U m
K e L0
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2、以绝缘子串的正极性操作冲击电压波的 50％冲击放电 电压进行校验
绝缘子串的正极性操作冲击电压波的50％冲击放电电压应满足：
U50%(s) KsU s
Us——对范围Ⅰ（Un≤220kV），它等于K0Uxg，其中操 作过电压计算倍数K0可由表9-1查得；对范围Ⅱ （Un≥330kV），它等于空载线路合闸、单相重合 闸、三相重合闸这三种操作过电压中的最大者；

电网电压处于高压范围Ⅰ
SIL Ks K0U xg

电网电压处于高压范围Ⅱ
SIL K sU p( s )
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6、电气设备的雷电冲击耐压试验和操作冲击耐压试验
（1）220kV及以下的高压电气设备
采用1min工频耐压试验来等效检验绝缘耐受雷电冲击电压和操作冲击电压的能力。 它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。
第三节 输变电设备绝缘水平的确定
一、输变电设备绝缘水平确定的方法
1、输变电设备绝缘水平确定的主要步骤
（1）确定避雷器的保护水平 ； （2）由避雷器的保护水平确定电气设备的绝缘水平 ；
（3）由电气设备的绝缘水平确定其耐压试验的试验电压值 ；
（4）在某些情况下还需要做长时间工频高压试验，以了解在 长期工频电压作用下内绝缘的老化和外绝缘的染污对设
2、统计法
前提：事先充分掌握作为随机变量的各种过电压和各种绝缘 电气强度的统计特性。 适用范围：超高压电网的外绝缘设计中使用。
利用已知的过电压概率分布函数和绝缘强度的概率分布函数，得出绝缘放电 电压的概率分布曲线，并根据过电压的概率分布和绝缘放电电压的概率分布 得出绝缘损坏的故障概率：
Ra P(U ) f (U )dU
导线与杆塔的水平距离为：
L max[Lp，Ls，LL ]
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求得净间距后，可确定处于垂直状态的绝缘子串对杆塔应有的水平 距离为： L g S g l sin g Ln S n l sin n Ll S l l sin l
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三、各种电压等级电网中对电气设备的绝缘水平 选取起主要作用的过电压
（1）对于220kV及以下的电网，电网中电气设备的绝缘水平主 要由大气过电压决定。
（2）对于330kV及以上的超高压电网，电网中电气设备的绝缘 水平主要由操作过电压决定。 （3）对于1000kV及以上的特高压电网，由于限压措施的不断完 善，过电压可以降低到1.6~1.8p.u.或更低，电网中电气设备的绝 缘水平可能由工频过电压和长时间工作电压决定。 （4）对于处在严重污秽地区的电网，其外绝缘经常会在正常工 作电压的作用下发生污闪事故，因此，严重污秽地区电网的外 绝缘水平主要由系统的最大运行相电压决定。
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7、长时间工频高压试验及其作用
考虑到在运行电压和工频过电压作用下内绝缘的老化和外绝 缘的污秽性能（如绝缘子的抗污闪性能等），对某些设备还规 定要进行长时间的工频高压试验。
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第四节 架空输电线路绝缘水平的确定
一、绝缘子串中绝缘子片数的确定
导线与杆塔之间的水平距离L为：
L max[Lg , Ln , Ll ]
一般情况下，对空气间隙的确定起决定作用的是雷电过电压。
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第一节 绝缘配合的基本概念
一、绝缘配合的概念
核心问题：确定电气设备的绝缘水平
二、电力系统中绝缘配合方面的一些典型例子
（1）同杆架设的双回路线路之间的绝缘配合 （2）各种保护装置之间的绝缘配合 （3）各种外绝缘之间的绝缘配合 （4）被保护绝缘与保护装置之间的绝缘配合
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间隙承受电压： 工作电压＜内部过电压＜雷电过电压 作用时间： 工作电压＞内部过电压＞雷电过电压
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（1）按工作电压确定Sp Sp的工频击穿电压幅值：
U50~ K1U
K1：安全系数 （2）按操作过电压确定Sa 为保证间隙在操作过电压下不发生闪络，其等值工频 放电电压为： U50%( s ) K2 K0U K0：操作过电压计算倍数 K2：空气间隙配合操作系数，取1.03（Ⅰ）或1.1（Ⅱ）。
U

f(U)：过电压概率密度函数
P(U)：绝缘的放电概率函数
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f(U)：过电压概率密度函数 P(U)：绝缘的放电概率函数 阴影部分面积Ra：绝缘故障率 减小故障率的措施：P(U)向右移 结果：故障率减小但是成本增加 适用范围：330kV及以上的超高压自恢复绝缘
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（3）按雷电过电压确定SL 通常取SL的50％雷电冲击电压等于绝缘子串的50％雷 电冲击闪络电压UCFO的85％，即
U50%(1) 0.85 UCFO
当确定上述三个量后，便可以求得绝缘子串处于垂直 状态时对杆塔应有的水平距离：
L p S p l sin p Ls S s l sin s LL S L l sin L
高电压绝缘技术
第四章—绝缘配合
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过电压的分类
工频电压升高 暂时过电压 内部过电压 谐振过电压
操作过电压
电力系统过电压 直接雷过电压 雷电过电压 感应雷过电压
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第9章 第一节 第二节 第三节 第四节
电力系统的绝缘配合 绝缘配合的基本概念 绝缘配合的方法 输变电设备绝缘水平的确定 架空输电线路绝缘水平的确定
（2）330kV及以上的高压电气设备 须进行雷电冲击耐压试验和操作冲击耐压试验。
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凡是合格通过工频耐压试验的设备绝缘在雷电和操作过电压作 用下均能可靠地运行（220kV及以下）。为了更加可靠和直观，国际 电工委员会（IEC）规定：
1、对于300kV以下的电气设备 （1）绝缘在工频工作电压、暂时过电压和操作过电压下的性能用 短时（1min）工频耐压试验来检验； （2）绝缘在雷电过电压下的性能用雷电冲击耐压试验来检验。 2、对于300kV及以上的电气设备 （1）绝缘在操作过电压下的性能用操作冲击耐压试验来检验； （2）绝缘在雷电过电压下的性能用雷电冲击耐压试验来检验。
1、按工作电压所要求的爬电比距决定所需绝缘子片数n
爬电比距：
nL0 Ke Um
n — 每串绝缘子的个数； L0 — 每片绝缘子的几何爬电距离，cm； U m — 系统最高工作（线）电压有效值，kV； K e — 绝缘子爬电距离的有效系数。
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由 0可得出每串的绝缘子片 数：
(330～500)kV电气设备的绝缘水平由两个参数表示 全波基本冲击绝缘水平(BIL)，额定雷电冲击耐受电压 操作基本冲击绝缘水平(BSL)，额定操作冲击耐受电压
5、电气设备绝缘水平的确定
（1）雷电过电压下的绝缘配合
基本冲击绝缘水平：
BIL KlU p(l )
（2）操作过电压下的绝缘配合