第四章-绝缘配合
04 绝缘配合设计说明
3.3 绝缘配合及外绝缘泄漏距离的确定3.3.1 500kV绝缘配合的原则3.3.1.1 500kV电气设备的绝缘配合，参照电力行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（以下简称行标）确定的原则进行。
(1) 电网额定电压为500kV，电网最高电压及设备最高电压为550kV，绝缘配合中以最高运行相电压Uxg=550/ 为基准。
3(2) 工频过电压：线路断路器的变电站侧为1.3Uxg线路断路器的线路侧为1.4Uxg(3) 变电站内、外绝缘的全波额定雷电冲击耐压(BIL)与变电站避雷器20kA残压间的配合系数取1.4。
(4) 并联电抗器、高压电器、电流互感器、单独试验的套管、母线支持缘子等的全波额定雷电冲击耐压与避雷器标称电流下的残压间的配合系数取1.4。
(5) 变压器、并联电抗器及电流互感器截波额定雷电冲击耐压取相应设备全波额定雷电冲击耐压的1.1倍。
(6) 电器设备内绝缘相对地额定操作冲击耐压与避雷器操作过电压保护水平间的配合系数不应小于1.15。
(7) 电气设备外绝缘相对地干态额定操作冲击耐压与相应设备的内绝缘冲击耐压同，淋雨时耐压值可低5%。
变压器外绝缘相间干态额定操作冲击耐压与其内绝缘相间额定操作冲击耐压相同。
(8) 关于电气设备同极断口间的额定绝缘水平，参照行标确定，雷电冲击耐压(峰值)为1550+315(kV)；操作冲击耐压(峰值)为1050+450(kV)；1分钟工频耐压(有效值)为790(kV)。
(9) 关于线路合闸过电压的限制，不带合闸电阻，用线路侧氧化锌避雷器来限制过电压。
3.3.1.2 500kV避雷器的选择选用无间隔氧化锌避雷器，按最新500kV变电站招标或采购的设备能达到的技术参数进行选择。
氧化锌避雷器主要技术参数见表3.3.1-1。
表3.3.1-1 500kV避雷器技术参数表3.3.1.3500kV电气设备的绝缘水平见表3.3.1-2。
表3.3.1-2 500kV 电气设备的绝缘水平一览表*：仅电流互感器承受截波耐压试验。
电力系统绝缘配合—绝缘配合任务及原则(高电压技术课件)
9.1.1.2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
绝缘配合
工频电压下空气间隙
间隙距离的选择：特高压真型塔边相空气间隙工频放电电 压与间隙距离的关系见图1。放电电压试验值和要求值的 比较见表2。
工频电压下空气间隙
操作冲击下的空气间隙
本研究采用真型的特高压杆塔进行空气间隙的放电电 压试验。 在选择空气间隙距离时，要考虑下列因素: (1)沿线最大的统计（2%）操作过电压水平Us为1.7 p.u。 (2)计算中tf以1000us计。 U 50.1.和变异系数的影 r (3) 考虑多间隙并联对放电电压 * 响 m 。
操作冲击下的空气间隙
对于操作过电压下的线路空气间隙距离选择，并联间隙 数取决于线路上出现最大的操作统计过电压的部分线路长 度，或者说取决于沿线操作过电压分布的均匀程度。根据 晋东南－南阳－荆门特高压线路操作过电压的实际分布情 况取m=100。 U 50.1.c (4)考虑线路间隙放电电压为 （1-3σ）。 (5)计算风速为0.5Vm(Vm为最大风速)。 单空气间隙的操作冲击放电电压配合值：
2、变电站绝缘配合
线路绝缘子串片数选择
原则： 1、工作电压下不发生雾闪； 2、操作过电压下不发生湿闪； 3、具有一定冲击耐压能力，保证一定的线路耐雷水平。 方法： 1 、污耐压法 2、泄露比距法
污耐压法
首先需要对每种绝缘子在尽可能模拟实际污秽的各种 污秽度、污秽分布下做大量的人工污秽试验，从闪络电压 的试验结果中计算出绝缘子在不同污秽度下的闪络电压或 耐受电压。然后按照系统必须保证的耐受电压Us，计算出 需要的绝缘子片数。 线路单片绝缘子的闪络电压和盐密的关系如下 式中：S为盐密；a ,b是常数，通过污闪试验的拟合得出。 单片绝缘子耐受电压表示如下 un= ui50% (1 - 3σs) 式中：σs为绝缘子污秽闪络电压的变差系数，一般取8％。
电力系统绝缘配合—绝缘配合的方法(高电压技术课件)
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。
绝缘配合的基本方法
绝缘配合的基本方法一、绝缘配合的重要性1.1 绝缘配合就像是一场精心编排的舞蹈。
在电力系统这个大舞台上，各种电气设备都得各司其职，而绝缘配合就是确保它们能和谐共处的关键规则。
如果绝缘配合没做好，那就像跳舞的人乱了步伐，整个电力系统就可能陷入混乱。
这可不得了，电力系统一旦出问题，就像多米诺骨牌一样，影响的范围可广了，小到家庭停电，大到影响整个城市甚至更大区域的正常运转。
1.2 从安全角度看，绝缘配合就如同给电气设备穿上合适的铠甲。
电气设备在运行过程中，会面临各种各样的电压威胁，就像战士在战场上会遇到各种危险一样。
如果绝缘这个铠甲不合适，太薄弱了，设备就容易被电压“敌人”攻破，导致设备损坏，甚至引发安全事故，那可真是“城门失火，殃及池鱼”，周围的设备和人员都可能受到伤害。
2.1 确定绝缘水平这就好比给每个电气设备量体裁衣。
我们得先知道设备在正常运行和可能出现的异常情况下会遇到的电压情况。
比如说，一个变压器在正常运行时可能承受一定的额定电压，但在雷击或者系统故障时，就会遭受更高的过电压。
我们要根据这些情况，综合考虑各种因素，像设备的重要性、使用环境等，来确定这个设备的绝缘水平应该是多少。
这可不能马虎，要是绝缘水平定得太高，就像给一个小孩穿上大人的衣服，浪费资源不说，还可能影响设备的性能；要是定得太低，那就像给士兵穿了一件破铠甲，根本起不到保护作用。
2.2 选择绝缘材料这是绝缘配合里很关键的一环。
市场上有各种各样的绝缘材料，就像商店里琳琅满目的商品。
我们要根据设备的需求来挑选。
有些设备需要耐高温的绝缘材料，就像在高温环境下工作的烤箱相关的电气设备；有些设备需要高介电强度的绝缘材料，比如高压输电线路中的设备。
我们得像精明的购物者一样，在众多的绝缘材料中挑选出最适合的那一款。
这可不仅仅是看价格或者外观，而是要综合考虑材料的电气性能、机械性能、化学稳定性等多方面的因素。
2.3 考虑绝缘距离绝缘距离就像是设备之间的安全距离。
第4章-绝缘配合
高电压绝缘技术
第四章—绝缘配合
绝缘配合及其原则
电力系统中的绝缘
发、变电站的电气设备的绝缘、线路的绝缘
运行中可能承受的电压类型
正常运行条件下的工频电压、暂时过电压(包括工频电 压升高)、操作过电压、雷电过电压
过电压的参数影响绝缘的耐受能力，它们在确定绝缘水平 中起着决定性的作用
电气设备的绝缘水平 用设备绝缘可以承受（不发生闪络、放电或其他损坏）的 试验电压值表示。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
在超高压电力系统的绝缘配合中，操作过电压逐渐起控制 作用
采用专门限制内过电压的措施（并联电抗器、带有并联电阻的 断路器及MOA避雷器等）
前苏联：采用避雷器 ，设备绝缘水平是以操作过
电压下避雷器的保护特性为基础确定的 美国等：改进断路器的性能，绝缘水平是以雷电过
电压下避雷器的保护特性为基础确定的
我国采取后一作法
变压器的全波基本冲击绝缘水平 (BIL)与避雷器雷电冲击保护水平(Up)之间 取一定的配合系数，系数根据各国的运行经验及传统的取值略有不同，一 般在1.21.4之间。国际电工委员会(1EC)规定此系数大于等于1.2，即
BIL 1 .2 U p
变压器的操作基本冲击绝缘水平(BSL)与避雷器的操作冲击保护水平(Up)相 配合，配合系数不低于1.15，即 BSL 1 . 15 U
p
在220kV及以下的系统中，避雷器只用作雷电过电压的防护措 施 ，按上述原则根据避雷器的雷电冲击保护水平可以确定变 压器的全波基本冲击绝缘水平 (BIL) ，而操作冲击绝缘水平 (BSL)是用额定短时工频耐受电压，即工频绝缘水平代替
电力系统绝缘配合—绝缘配合的发展(高电压技术课件)
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。
绝缘配合
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
绝缘配合解释
绝缘配合1 绝缘配合的概念根据电气设备在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性能后来确定电气设备的绝缘水平，以便把作用于电气设备上的各种电压（正常工作电压及过电压）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。
其核心问题为确定设备的绝缘水平。
从最大长期工作电压、雷电过电压和内部过电压三个方面来进行分析，有效接地系统的绝缘水平比非有效接地系统低 20%左右。
2 绝缘配合的原则实际绝缘水平由最大长期工作电压、雷电过电压和内部过电压三因素中最严格的一个来确定220kV 及以下系统中，电气设备绝缘水平主要由雷电过电压决定。
把雷电过电压限制到低于内部过电压是不经济的，具有正常绝缘水平的电力设备，应能承受内部过电压作用超高压系统中，操作过电压的幅值随电压等级而提高，成为主要矛盾。
我国通过改进断路器性能将操作过电压限制在一定水平，通过并联电抗器将工频过电压限制在一定水平，再通过避雷器作后备保护。
由于内部过电压被限制在一定水平内，系统绝缘水平仍以雷电过电压来决定严重污秽地区，由于污秽使设备绝缘性能大大降低，常发生污闪事故，超过了雷电损害，绝缘水平主要由系统最大运行电压决定若过电压被限制在 1.7-1.8 时,工作电压就可能成为决定电网绝缘水平的主要因素3 绝缘配合的方法（1）多级配合（1940 以前）多级配合的原则：价格越昂贵、修复越困难、损坏后果越严重的绝缘结构，其绝缘水平应选的越高。
（2）惯用法确定电气设备绝缘水平的基础是避雷器的保护水平。
避雷器的保护水平是以避雷器残压为基础确定的。
（3）统计法（20 世纪 70 年代以来）根据过电压幅值和绝缘闪络电压的概率分布，计算绝缘闪络的概率和线路的跳闸率，正确确定绝缘水平4 变电站电气设备绝缘水平的确定避雷器对设备的保护可有以下两种方式:（1）避雷器只用作雷电过电压的保护,而不用来保护内部过电压. 220kV 及以下系统都采用此种方式,内部过电压对正常绝缘无危险（2）避雷器主要于雷电过电压的保护,但也用作内部过电压的后备保护超高压系统中采用，依靠断路器将内部过电压限制在一定水平。
电力系统绝缘配合—绝缘配合的种类(高电压技术课件)
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。
绝缘配合的基本原理
绝缘配合的基本原理
绝缘配合意指根据设备的使用及其周围的环境来选择设备的电气绝缘特性。
1.绝缘配合与电压的关系绝缘配合与下列因素有关:
--在系统中可能出现的电压;
--设备产生的电压(该电压可能会反过来影响系统中的其他设备):
--要求的持续运行等级;
--人身和财产安全，电压应力可能造成的事故不能导致不可接受损害危险。
(1)长期交流或直流电压与绝缘配合的关系额定电压:额定绝缘电压:实际工作电压。
(2)瞬态过电压与绝缘配合的关系瞬态过电压的绝缘配合主要依据受控过电压的条件。
内在控制:要求电气系统特性能将预期瞬时过电压限制在规定水平的条件:
保护控制:要求电气系统中特定的过电压衰减措施将预期瞬时过电压限制在规定水平的条件。
为了应用绝缘配合概念，必须区别以下两种瞬时过电压来源:
来自系统的瞬时过电压，该系统是与设备的接线端子连接的:
--设备自身产生的瞬时过电压。
绝缘配合采用的额定冲击电压优先值如下:
330V、500V、800V、1500V、2500V、4000V、6000V、8000V、12000V。
2.环境条件和绝缘配合的关系应以量化的污染等级考虑绝缘的微观环境条件。
微观环境条件主要取决干设备所处的宏观环境条件，在许多情况下，这些微观和宏观环境是相同的。
但是微观环境可能会好于或坏于宏观环境。
例如，外壳、加热、通风或灰尘可能会影响微观环境。
电力系统的绝缘配合讲解
避雷器对电气设备的保护有两种方式： 方式一 方式二 只用来保护大气过电压，而不用来保护内部过电压。 主要用来保护大气过电压，兼作内部过电压的后备保 护。
电气设备绝缘耐受大气过电压(即雷电冲击电压)
的能力称为电气设备的基本冲击绝缘水平(BIL)。 ——雷电冲击电压值
不同电压等级中对这些作用电压的处置是不同的。
① 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！ ②330KV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
事故损失费用
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！
2、绝缘水平与试验电压 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）。
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。 （1）绝缘水平是由作用与绝缘上的最大工作电压、大气过电压及内 部过电压三者中最严重的一种来决定！
（3）按雷电过电压确定风偏后的间隙Sl 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
S p sin p S s sin s S sin
高压电课件第4章-绝缘配合
该方程的物理意义：
线路中传播的任意波形的电压和电流， 可分解成向前传播的前行波和反向传播 的反行波的叠加。或者说，线路上某点 某时刻的电压（或电流）为通过该点的 前行电压波（电流波）与反行电压波 （电流波）的代数和。前行电压波与前 行电流波的符号总是相同，反行电压波 与反行电流波的符号总是相反。
从这些基本方程式出发，再加上初始 条件和边界条件，就可以计算线路上任 一时刻、任一点的电压或电流了。
1、波过程的物理本质
分布参数电路（长线路或高频 率时）中的电磁暂态过程属于 电磁波的传播过程，该过程简 称为波过程（电路中的电压既 是时间的函数也是空间的函 数）。
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2-1 波过程的一般知识
一、波过程的基本概念
1、波过程的物理本质
波是怎样沿着线路传播的？ 电磁场沿线路传播——电压波
（建立电场）和电流波（建 立磁场）的流动过程。
②具有较强的绝缘自恢复能力，以免造成停电
避雷器应能迅速切断工频续流（由于工作电压的 作用，当冲击过电压消失后，仍然有工频电弧电流 通过避雷器），使系统尽快恢复正常运行，避免供 电中断。
③不应产生高幅值的截波，以免损坏被保护设备的纵
绝缘。
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4、基本类型 ①保护间隙（用于保护
10KV及以下不太重要的配 电线路） ②管型避雷器（变电站进线 段保护的辅助手段，保护 小容量重要性不大的变电 所及个别薄弱绝缘线段） ③阀型避雷器（基本淘汰） ④氧化锌避雷器（MOA， 性能最优越）
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（一） 保护间隙和管型避雷器 1、保护间隙（一种最原始、 最简单的避雷器） 优点：结构简单，价格低廉。 缺点：（1）伏秒曲线太陡， 难以和被保护设备实现合理的 绝缘配合。（2）灭弧能力差， 影响供电可靠性（3）动作后 会产生截波，对变压器的纵绝 缘不利。 2、管型避雷器(排气式避雷器)
第四节 架空输电线路的绝缘配合
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。
输电线路上的空气间隙包括：
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。
（三）按雷电过电压要求
雷电过电压方面的要求在绝缘子片数选择中的作用 一般不大，这是由于线路的耐雷性能取决于各种防雷 措施的综合效果，影响因素很多。
按上面所得的n1和 n2 中较大的片数，校验线路的耐雷水 平和雷击跳闸率是否符合有关规程的规定。
（1）导线对地面：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）导线之间：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。
（3）导、地线之间：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。
UW 1.1K0U
1.1为综合考虑各种影响因素和必要裕度的一个综合 修正系数
只要知道各种类型绝缘子串的工频湿闪电压与其片数的 关系，就可以利用式 UW 1.1K0U 求得应有的 n2' 值。
再考虑需增加的零值绝缘子片数n0 后，最后得出的操
作过电压所要求的片数为
n2 n2' n0
我国规定预留的零值绝缘子片数见表10-2
如果已掌握该绝缘子串在正极性操作冲击波下的50％放
电电压U 50% (s )与片数的关系，也可以用下面的方法来求出
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确定空气间隙时，工作电压工频50%击穿电压应符合
正极性操作冲击50%击穿电压应符合
按雷电过电压确定风偏后的空气间隙时，应使其正极性雷电冲击击穿电 压与绝缘子串相应闪络电压相适应：间隙的击穿电压可选为绝缘子串相应 闪络电压的85% (污秽区该间隙可仍按0级污秽区配合)，其目的是尽量减 少绝缘子串的闪络概率，以免损坏绝缘子
在超高压电力系统（≥330 kV）的绝缘配合中，操作过电压将
逐渐起控制作用。 ② 为了兼顾设备造价、运行费用和停电损失等的综合经济效益，
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。
§4 绝缘配合方法
一、确定性法（惯用法）
确定性法是按作用在绝缘上的最大过电压和最低放电电压并考虑 适当的安全裕度的概念进行绝缘配合的。 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。
影响时，需作长时间工频试验。
•操作冲击试验 操作过电压的作用。 操作过电压的作用。
•雷电冲击试验
雷电过电压的作用。
绝缘配合原则：综合考虑电力系统中可能出现的各种作用电压、保护 装置特性和设备的绝缘特性以确定设备的绝缘水平，从而使设备绝缘 故障率或停电事故率降低到在经济上和运行上可以接受的水平。 ① 电压不同，绝缘配合原则不同 •对于220kV及以下的系统，一般以大气过电压决定设备的绝缘 水平。 •随着电压等级的提高，操作过电压的幅值将随之增高，所以，
接遭受雷击的电气设备（包括二次设备、通信设备）上感应出的过电
压称为雷电感应过电压
二、内过电压
内过电压：电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压称为内过电压
操作过电压：电力系统由于进行断路器操作或发生突然短路而引起
的 过电压称为操作过电压
空载线路合闸与重合闸过电压
产生过电压的根本原因是电容、电感的振荡， 合闸空载线路产生过电压
3.安装接地装置
4.断路器并联电阻 4.断路器并联电阻 5.设置消弧线圈
6.装设放电器 6.装设放电器
7.安装电抗器
§3 绝缘配合的原则
绝缘配合的最终目的就是确定电气设备的绝缘水平，而电气设备的绝
缘水平是用电气设备绝缘可以耐受的试验电压值表征。 绝缘试验类型： •短时工频试验 检验设备在工频运行电压和暂时过电压下的绝缘性能。 •长时间工频试验 绝缘的老化和外绝缘的污秽对工频运行电压及过电压下的性能有
绝缘子串中绝缘子片数的确定，要求： 1.在工作电压下不发生污闪 根据线路绝缘子串在工作电压下发生闪络的运行经验，规定了不 同污秽地区的直线杆单位爬电距离（爬电比距） 直线杆中每串绝缘子片数
2. 操作过电压下不发生湿闪 绝缘子串的湿闪电压在考虑各种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。
三、简化统计法
假定过电压及绝缘放电概率的统计分布服从正态分布，且已知其标准偏 差分别为 和 ， 过电压的概率密度分布函数
绝缘放电的概率函数P(u)
绝缘绝缘故障率
推荐采用统计过电压 及耐受电
压 以表征过电压及绝缘放电电
压的分布 统计安全系数：
§5 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
绝缘子串的工频湿闪电压（最大值）或正极性操作冲击放电电压可 由下式确定：
实际运行中不排除零值绝缘子的可能性，必须另外考虑零值绝缘子的问 题： 35~220kV线路，直线杆l片，耐张杆1片 330kV及以上线路，直线杆1 ~ 2 片，耐张杆2 ~ 3 片
3. 具有一定的雷电冲击耐受强度 绝缘子片数要按线路雷电过电压进行复核 •一般情况下，按爬电比距及操作过 一般情况 下，按爬电比距及操作过电压的要求选定的绝 缘子片数都能满足耐雷水平的要求。 •在特殊高杆塔或高海拔地区，按雷电 过电压要求的片数往往大于工作电压及 操作过电压要求的片数，此时雷电过电 压才成为确定值的决定性因素。
第四章 绝缘配合
§1 概述
所谓绝缘配合，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，在 技术上处理好作用电压、限制过电压的措施和绝缘耐受能力三者 之间的相互配合关系，并要求经济上协调投资费用、维护费用和 事故损失费用之间的关系，达到在经济上和安全运行上总体效益
二、线路带电部分和杆塔构件间最小空气间隙的确定
在确定空气间隙时，应考虑导线受风力而使绝缘子 串摇摆的不利因素 线路空气间隙所能承受的电压幅值： 雷电过电压>操作过电压>工作过电压 电压作用时间： 雷电过电压<操作过电压<作过电压
考虑风速（风偏角）： 工作电压：25-35 m/s
操作过电压：最大风速的50 % 雷电过电压：10 m/s
切除空载变压器过电压 在自然过零前被截断，在 变压器上产生感应过电压。 电流截断后，变压器中残 余电磁能又向对地电容充
电，形成振荡过程，因而
出现过电压。 弧光接地过电压 中性点不接地系统，单
相接地时，若电弧不能
熄灭，也不能稳定燃烧，则由于电弧的重燃，可能引起过电压。
持续时间长的过电压则称为暂时过电压
二、统计法
统计法是根据过电压幅值及绝缘介电强度的统计规律性，分析计算绝
缘故障率，从而能在经济技术比较的基础上，合理确定绝缘水平。 •不仅定量地给出设计的安全裕度，并能按照每年设备折旧费、运行费
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
及事故损失费最小的原则进行优化设计。
•设f(u)为操作过电压幅值的概率密度分布函数，P(u)为线路绝缘在操 作冲击下放电电压的概率分布函数， 绝缘故障率
最高的目的。
§2 过电压
过电压：特定条件下出现的超过工作电压从而可能危害绝缘的异常电压 直击雷
雷电过电压
感应雷 过电压
操作过电压 内过电压
暂时过电压
一、雷电过电压
直击雷过电压： 雷闪直接击中电气设备导电部分时引起的过电压 直接雷击：雷闪直接击中带电导体 反击：雷闪击中正常情况下处于接地状态的导体时，雷电流流过接地 阻抗会引起电位升高，导致其对具有不同电位的导体放电 雷感应过电压： 雷闪击中电气设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧 变 化而使未直接遭受雷击的电气设备（包括二次 场的急剧变化而使未直
暂时过电压中，频率为工频或接近工频的过电压，称为工频电压升高。 常见暂时过电压有： a)空载长线的电容效应 b)不对称短路引起的工频电压升高 Y 不对称短路引起的工频电压升高 c)突然甩负荷引起的工频电压升高
三、过电压防护
过电压防护的基本原理是设法将形成过电压的电磁能量泄放掉或消耗 掉，以达到削弱过电压幅值的目的。 过电压防护主要措施： 1.安装避雷针、避雷线 2.装设避雷器 2.装设避雷器
确定电气设备绝缘水平的基础是避雷器的保护水平，即设备的绝缘
水平与避雷器的保护水平进行配合。避雷器的保护水平包括雷电冲击 保护水平和操作冲击保护水平，由避雷器在相应冲击电流下的残压等 因素确定。
330-500kV： BIL(全波基本冲击绝缘水平)+BSL(操作基本冲击绝缘水平) 220kV： BIL(全波基本冲击绝缘水平)+短时(1min)工频耐受电压
的根本原因是电容、电感的振荡，其振荡电压叠加在稳态电压上所致。 在线路上存在残余电荷时(例如在空载长线自动重合闸中 在线路上存在残 余电荷时(例如在空载长线自动重合闸中某些情况下)，空载线路合闸的过 电压最大幅值为3Em
切除空载线路过电压 切断过程中断路器触头间交流电弧的重燃而引起更剧烈的电磁振荡，使 线路出现过电压