第10章 电力系统绝缘配合

SIL = K sU p ( s )
式中操作过电压下的配合系数
K s = 1.15 ~ 1.25
3、工频绝缘水平的确定
为了检验电气设备绝缘是否达到了以上所确定的BIL 和SIL，就需要进行雷电冲击和操作冲击耐压试验。 对于330kV及以上的超高压电气设备来说，必需做雷 电冲击和操作冲击试验 对于220kV及以下的高压电气设备来说，应设法用比 较简单的工频高压试验去等效地检验绝缘耐受雷电冲击 电压和操作冲击电压的能力。
10.2 绝缘配合的原则和方法
绝缘配合 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。 绝缘水平 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。
c. 按大气过电压进行验算 一般情况下，大气过电压对确定绝缘子串的片 数影响是不大的，因为耐雷水平不完全取决于绝缘 子片数，而主要取决于各项防雷措施的综合效果， 因此它仅作验算条件。即使耐雷水平达不到规程的 下限值，也不一定必须增加绝缘子的片数，因为还 可以采用降低杆塔接地电阻等措施来提高线路的耐 雷水平。
电气设备绝缘水平的确定 考虑到设备在运行时要承受运行电压、工频过电 压、雷电过电压及操作过电压的作用，对电气设备绝 缘规定了以下试验电压: 短时工频试验电压（1min）； 雷电冲击试验电压； 操作冲击试验电压； 对外绝缘规定了干湿状态下的工频放电电压； 考虑到在长期工作电压和工频过电压作用下内绝 缘的老化和外绝缘的抗污秽性能，规定了设备的长时 间工频试验电压。
第10章 电力系统绝缘配合
10.1 响 10.2 10.3 10.4 系统中性点接地方式及其对绝缘的影 绝缘配合的原则和方法 变电站电气设备绝缘水平的确定 架空输电线路绝缘水平的确定
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10.1 系统中性点接地方式及其 对绝缘的影响
不接地 •系统 中性 点接 地方 式 非有效接地 经消弧线圈接地
有效接地
2、操作过电压下的绝缘配合
在系统设计和选择运行方式时均应设法避免谐振过电 压的出现，在按内部过电压作绝缘配合时，通常不考虑 谐振过电压 一般不单独考虑工频电压升高，而把它的影响包括在 最大长期工作电压（比额定电压高10%-15%） 内部过电压的配合归结为操作过电压下的绝缘配合。
分两种情况来讨论： 对于范围Ⅰ这一类变电所中的电气设备来说，其操作冲 击绝缘水平（SIL）为 SIL = K S K 0U ϕ 式中KS为操作过电压下的配合系数，K0:操作过电压计 算倍数 对于范围Ⅱ
a. 按工作电压要求 线路的闪络率与该线路的爬电比距 λ 密切相关， 根据线路所在地区的污秽等级来选定 λ 值，就能保证 必要的运行可靠性。 nK e L 0 λ = ( cm / kV ) U m n： 绝缘子片数 L0：每片绝缘子的几何爬电距离，cm Ke：为绝缘子爬电距离有效系数。 Um：系统最高工频电压有效值
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11.3 架空输电线路绝缘水平的确定
架空输电线路绝缘配合的主要内容为 绝缘子串中绝缘子片数的确定 导线对杆塔的空气间距的确定
1、绝缘子串中绝缘子片数的确定
线路绝缘子串应满足三方面的要求： a. 在工作电压下不发生污闪； b. 雨天时在操作过电压下不发生闪络（湿闪）； c. 具有一定的雷电冲击耐压强度，保证一定的线路 耐雷水平。
U 50%( s ) = K 2U s = K 2 K 0Uϕ
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。
（3）雷电过电压要求的净间距 通常取 si 的50％雷电冲击电压 U50%(i) 等于绝缘子串的50％ 雷电冲击闪络电压 U CFO 的85％，即
直接接地
10.1.1 最大长期工作电压
•非有效接地系统：最大长期工作电压为 非有效接地系统： 非有效接地系统
(1.1 ~ 1.15)Ue
• 有效接地系统：最大长期工作电压为 有效接地系统：
(1.1 ~ 1.15)Ue / 3
10.1.2 雷电过电压 • 阀型避雷器的灭弧电压按最大长期工作 电压选定。 电压选定。 • 有效接地系统：灭弧电压低，火花间隙 有效接地系统：灭弧电压低， 和阀片数较少， 和阀片数较少，冲击放电电压和残压也 比较低，结构尺寸小。 比较低，结构尺寸小。 10.1.3 内部过电压 •有效接地系统内部过电压比非有效接地 有效接地系统内部过电压比非有效接地 系统低20%~30%。 系统低 。
各种电压下所要求的净间距 （1）工作电压要求的净间距
s0 的工频击穿电压幅值
U 50 ~ = K 1U ϕ
K1 为综合考虑工频电压升高、气象条件、必要的安全
裕度等因素的空气间隙工频配合系数。
66kV及以下的线路取1.2；110-220kV取1.35；范围II 取1.4
（2）操作过电压要求的净间距 要求 ss 的正极性操作冲击波下的50％击穿电压
U 50%(i ) = 0.85U CFO
其目的是减少绝缘子串的沿面闪络，减少釉面 受损的可能性。
下表为各级电压线路的最小空气间隙。当海 拔高度超过1000m时，应按有关规定对净间距值进 行校正；
导线与杆塔之间距离的确定 求得以上净间距后,结百度文库风偏角,可 求各种过电压下所对应的最小距 离
L0 = S 0 + L sin θ 0
Ls = S s + L sin θ s Li = Si + L sin θ i
导线与杆塔之间的水平距 离由下式决定
L = max[ L0 , Ls , Li ]
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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。
β1
雷电冲击系数,取1.48 操作冲击系数，66kV及以下1.3，110kV及以上取1.35
β2
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。
为了避免污闪事故，所需的绝缘子片数应为
n1 ≥
λU
K
e
m
L
0
b. 按操作过电压要求 用工频湿闪电压近似代替操作湿闪电压,对于最常用的 ＸＰ－７０型绝缘子,其工频湿闪电压为
U
W
= 60 n + 14
电网中计算出的操作过电压为
U W = 1 . 1 K 0U ϕ
1.1为考虑各种影响因素和裕度的修正系数。 根据以上两式,可求出所需的绝缘子串片数,加上零 值绝缘子片数后,即为操作过电压下所要求的绝缘子 片数.
风偏角的影响 就塔头空气间隙上可能出现的电压幅值来看，一般是 雷电过电压最高、操作过电压次之、工频工作电压最低。 而三种情况下可能出现的风偏角 则刚好相反 由于工作电压长期作用在导线 上，其可能引起的风偏角最大 雷电过电压持续时间最短，可 能出现的风偏角最小 操作过电压持续时间较短，可 能出现风偏角介于以上两者之间
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 = K 1U p ( i )
K 为阀式避雷器在雷电过电压下的保护水平， 1 为 雷电过电压下的配合系数。
U p(i)
我国使用的经验公式： BIL = (1.25 ~ 1.4)U r Ur为标称雷电流下的避雷器残压 在电气设备与避雷器相距很近时取1.25，相距较远 时取1.4。
电气设备绝缘配合的惯用法 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。
10.3 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 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。避雷器在内过电压下一般不动作， 只有很大时才动作。
220kV(最大工作电压为252kV)及以下等级和 220kV以上电压等级在过电压保护措施、绝缘耐压 试验、最大工作电压倍数、绝缘裕度等方面都存在 差异，可分为以下两部分： 范围I： 范围II:
3.5kV ≤ um ≤ 252kV
u m > 252 kV
10.3.1 雷电过电压下的绝缘配合 10.3.2 操作过电压下的绝缘配合 10.3.3 工频绝缘水平的确定 10.3.4 长时间工频高压试验
表10.5 各级电压线路悬垂串应有的绝缘子片数 线路额定 电压/kV 电压 n1 n2 实际采用 值n 35 2 3 3 66 4 5 5 110 7 7 7 220 13 12 13 330 19 17 19 500 28 22 28
2、导线对杆塔的空气间距的确定 （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。 （3）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。 （4）导线对杆塔及横担：这将是下面要探讨的重点内 容。