绝缘配合基础知识
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14电力系统绝缘配合
为n2 ，则由 n2 片组成的绝缘子串的工频湿闪电压幅
值应为： UW 1.1K0U (kV)
在实际工作中，利用上两式求得应有的n2 值后，
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
我国规定应预留的零值绝缘子片数，如表14-3 所示。
额定电压/kV 绝缘子串类型
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40.5
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表14-2 3~500kV输变电设备的基准绝缘水平（续）
额定电 最高工 压 作电压
额定操作冲 击耐受电压
额定雷电冲 击耐受电压
额定短时工 频耐受电压
有效值/kV
SIL KsU p(s)
式中，Ks为操作过电压下的配合系数，Ks 1.15 ~ 1.25。
3．工频绝缘水平的确定 为了更加可靠和直观，国际电工委员会（IEC）
作如下补充规定： （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。
一、绝缘子串的选择
线路绝缘子串应满足下述三方面的要求； （1）在工作电压下不发生污闪； （2）在操作过电压下不发生湿闪； （3）具有足够的雷电冲击绝缘水平，能保证线路的耐 雷水平与雷击跳闸率满足规定要求。
值应为： UW 1.1K0U (kV)
在实际工作中，利用上两式求得应有的n2 值后，
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
我国规定应预留的零值绝缘子片数，如表14-3 所示。
额定电压/kV 绝缘子串类型
20
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表14-2 3~500kV输变电设备的基准绝缘水平（续）
额定电 最高工 压 作电压
额定操作冲 击耐受电压
额定雷电冲 击耐受电压
额定短时工 频耐受电压
有效值/kV
SIL KsU p(s)
式中，Ks为操作过电压下的配合系数，Ks 1.15 ~ 1.25。
3．工频绝缘水平的确定 为了更加可靠和直观，国际电工委员会（IEC）
作如下补充规定： （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。
一、绝缘子串的选择
线路绝缘子串应满足下述三方面的要求； （1）在工作电压下不发生污闪； （2）在操作过电压下不发生湿闪； （3）具有足够的雷电冲击绝缘水平，能保证线路的耐 雷水平与雷击跳闸率满足规定要求。
第6章 电力系统的绝缘配合
第6章电力系统的绝缘配合6.1 电力系统的绝缘配合一、绝缘配合1、绝缘配合：是指合理地确定系统中各个设备的绝缘水平,使综合性能、价格最优。
2、考虑因素：1）作用于电气设备上的各种电压：长期工作电压、内部过电压、外部过电压。
在某一额定电压下，绝缘水平U越小投资越省，但可能导致频繁的闪络和绝缘击穿；绝缘水平U越大，则投资大大增加，造成浪费。
2）保护装置的性能。
如改善避雷器的性能和断路器的性能以限制过电压的数值，对于降低系统绝缘水平意义非常重大。
3）设备绝缘承受各种电压的能力。
如改善电气设备绝缘结构和绝缘材料的电气性能。
4）系统中性点接地方式。
中性点不接地系统的长期工作电压为线电压；中性点直接接地系统的长期工作电压为相电压。
3、绝缘配合的根本任务是：正确处理过电压和绝缘这一矛盾，以达到优质、安全、经济供电的目的。
绝缘配合的基本原则是：综合考虑电气设备在系统中可能承受的各种作用电压、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、维护费用和设备绝缘故障引起的事故损失，达到经济上和安全运行上总体效益最高目的。
绝缘配合的核心问题是：确定各种电气设备的绝缘水平，它是绝缘设计的首要前提。
二、绝缘水平绝缘水平：指电气设备的绝缘可以承受的试验电压值，在此值下设备不发生火花放电闪络或击穿。
试验电压是模拟各种实际电压的，故有以下三种：工频交流试验电压、雷闪冲击试验电压、操作冲击试验电压。
绝缘水平的确定：一般情况下，绝缘水平由长期工作电压、内部过电压、外部过电压中最严格的一个决定。
220KV及以下系统，绝缘水平主要由大气过电压决定。
330KV及以上超高压系统，在绝缘配合中，操作过电压起主导作用。
污秽严重地方的电网处绝缘水平主要由系统最大运行电压决定。
三、绝缘配合的方法：惯用法、统计法、简化统计法。
我国主要采用惯用法。
惯用法：首先确定设备上可能出现的最大过电压Umax，再乘以安全系数K，使之等于设备绝缘的最小耐受水平U W。
第四章-绝缘配合
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
第15章 电力系统的绝缘配合解读
－
－
75
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38
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20
23.0－35源自40.5－63
69.0
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220
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(460)
3.19
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1175
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(510)
1050
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
额定
最高工
额定操作冲击
额定雷电冲击
额定短时工频
电有压效值（kV作）电3压～500（峰kkV值V）输耐受变电电相压压电对（地设p过.u.）备的Ⅰ基峰耐值准受（电绝kV压）Ⅱ缘水平有Ⅰ效耐值受（电k压VⅡ）
3
3.5
－
－
20
40
10
18
6
绝缘配合基础知识
2、绝缘配合的基本原则
GB311.1《高压输变电设备的绝缘配合》：
按照电力系统中出现的各种电压（工作电压和 过电压）和保护装置的特性来确定电气设备的 绝缘水平，称为绝缘配合。
额定绝缘水平：在规定条件下，用来度量电器 及其部件的不同电位部分的绝缘强度，电气间 隙和爬电距离的标准电压值，包括额定雷电冲 击耐受电压、额定短时工频耐受电压和额定操 作冲击耐受电压。最高电压Um≤252kV的电气 设备的额定绝缘水平用额定雷电冲击耐受电压 和额定短时工频耐受电压来表征。
主要内容
1、标准电压等级 2、绝缘配合的基本原则 3、绝缘特征与环境因素
1、标准电压等级
按照GB156《标准电压》和GB/T11022《高压开关设备和控制设备标准的共 用技术要求》的规定，我国三相交流电网标称电压和电气设备额定电压及电 气设备的最高电压，如表所示，
分 系统标称电压 电气设备的最高
设备纵绝缘的额定短时工频耐受电压一般等于 相应的相对地绝缘的耐受电压值，但隔离断口 的耐受电压可高于相对地绝缘的耐受电压值。
对周围环境空气温度高于40oC处的设备，其外绝缘在 干燥状态下的试验电压应取标准规定的额定耐受电压 值乘以温度校正因数 K f ，
K f 1 0.0033(T 40)
（1）工频运行电压和暂时过电压下的绝缘配合：
a、工频运行电压下电气装置电瓷外绝缘的爬电距离 应符合相应环境污秽分级条件下的爬电比距要求；
b、变电所电气设备应能承受一定幅值和时间的工频 过电压和谐振过电压。
（2）操作过电压下的绝缘配合。以计算用最大操作过 电压为基础进行绝缘配合。
（3）雷电过电压下的绝缘配合。以避雷器雷电保护水 平为基础进行配合。
GB/T5582《高压电力设备外绝缘污秽等级》规 定了户外设备最小公称爬电比距分级数值，见 表。
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。
绝缘配合1
电力系统的绝缘配合
第一节 第二节 第三节 第四节
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
第一节 绝缘配合的基本概念
一、绝缘配合的概念
概念：电力系统中用以确定输电线路和电工设备绝缘 水平的原则、方法和规定。
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
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。
3、输电线路空气间隙的确定
从间隙所承受的电压来看，所需的最小净空间距离，在大 气过电压情况下最大，内部过电压次之，工作电压最小。 从电压作用的持续时间来看，在工作电压下应保留的风偏 距离最大，内部过电压次之，大气过电压最小。
三种情况下的净空间距离的确定方法
按工作电压确定风偏后所要求的净间距Sg U 50 %(~) K 1U xg 按内部过电压确定风偏后所要求的净间距Sn U 50 %( s ) K 2U s 按大气过电压确定风偏后所要求的净间距Sl
第一节 第二节 第三节 第四节
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
第一节 绝缘配合的基本概念
一、绝缘配合的概念
概念：电力系统中用以确定输电线路和电工设备绝缘 水平的原则、方法和规定。
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
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。
3、输电线路空气间隙的确定
从间隙所承受的电压来看，所需的最小净空间距离，在大 气过电压情况下最大，内部过电压次之，工作电压最小。 从电压作用的持续时间来看，在工作电压下应保留的风偏 距离最大，内部过电压次之，大气过电压最小。
三种情况下的净空间距离的确定方法
按工作电压确定风偏后所要求的净间距Sg U 50 %(~) K 1U xg 按内部过电压确定风偏后所要求的净间距Sn U 50 %( s ) K 2U s 按大气过电压确定风偏后所要求的净间距Sl
电气工程基础PE-14电力系统绝缘配合
被保护绝缘与保护装置之间的绝缘配合。
W
HUST_CEEE 2
z
第一节 概述
二、绝缘配合的发展阶段
1．多级配合
1940年以前，采用的多级配合的原则是：价格越昂贵、修 复越困难、损坏后果越严重的绝缘结构，其绝缘水平应选得 越高。
2．两级配合
从20世纪40年代后期开始，阀式避雷器的保护特性变成了 绝缘配合的基础，只要将它的保护水平乘上一个综合考虑各 种影响因素和必要裕度的系数，就能确定绝缘应有的耐压水 平（惯用法）。
第十四章 电力系统绝缘配合
第一节 概述 第二节 绝缘配合方法 第三节 输变电设备绝缘水平的确定 第四节 架空输电线路的绝缘配合
W
HUST_CEEE 1
z
第一节 概述
一、绝缘配合的基本概念
所谓绝缘配合，就是综合考虑电气设备在系统中可能承受的各种作用 电压（工作电压和过电压）、保护装置的特性和设备绝缘对各种工作电压 的耐受特性，合理选择设备的绝缘水平，以使设备的造价、维护费用和设 备绝缘故障所引起的事故损失，达到在经济上和安全运行上总体效益最高 的目的。
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；
W
HUST_CEEE 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。 8
z
第二节 绝缘配合方法
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。
显然，由于试验的目的不同，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。
W
HUST_CEEE 2
z
第一节 概述
二、绝缘配合的发展阶段
1．多级配合
1940年以前，采用的多级配合的原则是：价格越昂贵、修 复越困难、损坏后果越严重的绝缘结构，其绝缘水平应选得 越高。
2．两级配合
从20世纪40年代后期开始，阀式避雷器的保护特性变成了 绝缘配合的基础，只要将它的保护水平乘上一个综合考虑各 种影响因素和必要裕度的系数，就能确定绝缘应有的耐压水 平（惯用法）。
第十四章 电力系统绝缘配合
第一节 概述 第二节 绝缘配合方法 第三节 输变电设备绝缘水平的确定 第四节 架空输电线路的绝缘配合
W
HUST_CEEE 1
z
第一节 概述
一、绝缘配合的基本概念
所谓绝缘配合，就是综合考虑电气设备在系统中可能承受的各种作用 电压（工作电压和过电压）、保护装置的特性和设备绝缘对各种工作电压 的耐受特性，合理选择设备的绝缘水平，以使设备的造价、维护费用和设 备绝缘故障所引起的事故损失，达到在经济上和安全运行上总体效益最高 的目的。
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；
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HUST_CEEE 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。 8
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第二节 绝缘配合方法
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。
显然，由于试验的目的不同，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。
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
011绝缘配合
第十一章
高
电
压 技
电力系统的绝缘配合
术
第十一章 电力系统绝缘配合
第一节 绝缘配合基本概念
高
电
压
第二节 输变电设备绝缘水平的确定
技
术
第三节 架空输电线路绝缘水平的确定
第四节 绝缘配合举例
第一节 绝缘配合基本概念
一、绝缘配合： 确定各种电气设备的绝缘水平。
高
1、绝缘水平：是指电气设备的绝缘可以承受的实
结论：220kv及以下电压等级的电气设备，通常都只作工 频耐压试验。
三、我国输变电设备的基准绝缘水平：表11—3
高 电 压 技 术
第三节 架空输电线路的绝缘配合
主要确定线路绝缘子串的长度和确定线间及导
高 线与杆塔之间的空气间隙 电 压 一、绝缘子串的选择 技 术 选择要求： ⑴ 在工作电压下不发生污闪；
定设备绝缘的耐受强度。把作用于设备上的各种电压所
高 电
引起的绝缘损坏及影响设备连续运行的概率降低到经济 和运行能接受的水平。
压 技
电力系统绝缘配合的根本任务是：正确处理过电压和
术 绝缘这一对矛盾，以达到优质、安全、经济供电的目的。
绝缘配合的核心问题是确定各种电气设备的绝缘水平， 它是绝缘设计的首要前提，往往以各种耐压试验所用的 试验电压来表示。
BIL=（1.25～1.4）Up
保护物与避雷器直接相连时，取1.25 ；二者有距离时 取1.4 。
高
Up ——为避雷器特性参数中，残压、冲击放电电压
电 上限和冲击波波前放电电压，取这三个参数的最大值。
压
技 术
2、基本操作绝缘水平 (SIL )
——操作耐压。
是指承受250/2500 标准操作波最大幅值的能力。
高
电
压 技
电力系统的绝缘配合
术
第十一章 电力系统绝缘配合
第一节 绝缘配合基本概念
高
电
压
第二节 输变电设备绝缘水平的确定
技
术
第三节 架空输电线路绝缘水平的确定
第四节 绝缘配合举例
第一节 绝缘配合基本概念
一、绝缘配合： 确定各种电气设备的绝缘水平。
高
1、绝缘水平：是指电气设备的绝缘可以承受的实
结论：220kv及以下电压等级的电气设备，通常都只作工 频耐压试验。
三、我国输变电设备的基准绝缘水平：表11—3
高 电 压 技 术
第三节 架空输电线路的绝缘配合
主要确定线路绝缘子串的长度和确定线间及导
高 线与杆塔之间的空气间隙 电 压 一、绝缘子串的选择 技 术 选择要求： ⑴ 在工作电压下不发生污闪；
定设备绝缘的耐受强度。把作用于设备上的各种电压所
高 电
引起的绝缘损坏及影响设备连续运行的概率降低到经济 和运行能接受的水平。
压 技
电力系统绝缘配合的根本任务是：正确处理过电压和
术 绝缘这一对矛盾，以达到优质、安全、经济供电的目的。
绝缘配合的核心问题是确定各种电气设备的绝缘水平， 它是绝缘设计的首要前提，往往以各种耐压试验所用的 试验电压来表示。
BIL=（1.25～1.4）Up
保护物与避雷器直接相连时，取1.25 ；二者有距离时 取1.4 。
高
Up ——为避雷器特性参数中，残压、冲击放电电压
电 上限和冲击波波前放电电压，取这三个参数的最大值。
压
技 术
2、基本操作绝缘水平 (SIL )
——操作耐压。
是指承受250/2500 标准操作波最大幅值的能力。
绝缘配合基础知识
绝缘配合的基本原则： 考虑所采用的过电压保护措施后，决定 设备上可能的作用电压，并根据设备的 绝缘特性及可能影响绝缘特性的因素， 从安全运行和技术经济合理性两方面确 定设备的绝缘水平。 在所有情况下，进行绝缘配合时应考虑： 设备安装点的预期过电压值、系统与设 备的电气特性、类似的系统的运行经验 以及所有装置的限压效果。
3、绝缘特征与环境因素
（1）绝缘类型 绝缘类型分为：（1）相对地绝缘；（2）相间 绝缘；（3）纵绝缘（对开关设备来说是指开 关断口的绝缘；对变压器和互感器来说是指绕 组的匝间、层间、段间绝缘）； 外绝缘：指开关设备暴露在大气中部分的空间 距离或设备固体绝缘的表面与大气接触部分， 它承受电压作用，并受到诸如污秽、潮气、鸟 兽虫害的影响。 内绝缘：指开关设备在其防护装置外壳内的绝 缘部分，它可以是固体、液体或气体，以保护 开关设备不受外在大气条件的影响。
系统标 称电压 3 6
10
20 35 备注
12
24 40.5
75
125 185
85
145 215
42
50 95
48
60 110
为设备外绝缘在干燥状态下之耐受电压；通用值适用于相对地、相间和 开关断口；隔离断口符合对隔离开关所规定的安全要求的断开触头间的 电气间隙
表中所列的短时工频耐受电压一般均能满足在 正常运行电压和暂时过电压下的要求。 设备的相对地绝缘的额定耐受电压是确定设备 的相间绝缘和纵绝缘额定耐受电压的基础。 对受避雷器保护的设备，其额定雷电冲击耐受 电压由避雷器的雷电冲击保护水平乘以配合因 数Kc计算选定，一般取Kc≥1.4。相间绝缘的 额定雷电冲击耐受电压均取相应的相对地绝缘 的耐受电压值。 设备纵绝缘的额定雷电冲击耐受电压一般等于 相对地绝缘的耐受电压值，但隔离断口的耐受 电压可高于相对地绝缘的耐受电压值。
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
10 电力系统绝缘配合
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。
24
（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
13
四、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，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路
的绝缘配合
输变电设备的绝缘配合 雷电过电压下的绝缘配合 操作过电压下的绝缘配合 架空输电线路的绝缘配合 绝缘子串中绝缘子片数的确定 空气间距的选择
15
一、输变电设备的绝缘配合 实质：变压器的绝缘水平与避雷器的保护水平的配合 就代表了输变电设备的绝缘配合。 1、雷电过电压下的绝缘配合 BIL=(1.25～1.4)UR 当电气设备与避雷器紧靠时，取1.25 当电气设备与避雷器有一定距离时，取1.4 2、操作过电压下的绝缘配合 采用FCD保护的变压器的SIL应与避雷器的保护水 平相配合。 SIL=KsUP(s)=1.15～1.25UP(s）
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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
13
四、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，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路
的绝缘配合
输变电设备的绝缘配合 雷电过电压下的绝缘配合 操作过电压下的绝缘配合 架空输电线路的绝缘配合 绝缘子串中绝缘子片数的确定 空气间距的选择
15
一、输变电设备的绝缘配合 实质：变压器的绝缘水平与避雷器的保护水平的配合 就代表了输变电设备的绝缘配合。 1、雷电过电压下的绝缘配合 BIL=(1.25～1.4)UR 当电气设备与避雷器紧靠时，取1.25 当电气设备与避雷器有一定距离时，取1.4 2、操作过电压下的绝缘配合 采用FCD保护的变压器的SIL应与避雷器的保护水 平相配合。 SIL=KsUP(s)=1.15～1.25UP(s）
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）。
13/134
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。
39/134
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)
绝缘配合基础知识共26页文档
绝缘配合基础知识
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
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Um>252kV的电气设备在操作过电压下,根 据设备上的统计操作过电压水平或避雷器的操 作冲击保护水平和设备的绝缘特性,并取一定 的配合因数Kc(一般取Kc≥1.15)计算,选取 相对地绝缘的额定操作冲击耐受电压.相间绝 缘的额定操作冲击耐受电压是相对地绝缘的倍 数. 设备纵绝缘的额定短时工频耐受电压一般等于 相应的相对地绝缘的耐受电压值,但隔离断口 的耐受电压可高于相对地绝缘的耐受电压值.
GB50060《3-110kV高压配电装置设计规范》 规定了户内高压配电装置的安全净距,如表所 示.工程上采用的安全净距,通常大于表中所 列的数值.
额定电压(kV) 带电部分至接地部分之间 不同相的带电部分及开关断开之 间 带电部分与无孔遮拦门之间 (其值可取带电部分至接地部分 净距+30mm) 带电部分与网状遮拦门之间 3 75 75 105 175 6 100 100 130 200 10 125 125 155 225 20 180 180 210 280 35 300 300 330 400
绝缘配合的基本原则: 考虑所采用的过电压保护措施后,决定 设备上可能的作用电压,并根据设备的 绝缘特性及可能影响绝缘特性的因素, 从安全运行和技术经济合理性两方面确 定设备的绝缘水平. 在所有情况下,进行绝缘配合时应考虑: 设备安装点的预期过电压值,系统与设 备的电气特性,类似的系统的运行经验 以及所有装置的限压效果.
注:巴申定律表明,气体间隙的击穿电压与气 体压力有关,如图所示.
DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘 配合》对电气设备的绝缘配合原则规定如下. (1)工频运行电压和暂时过电压下的绝缘配合: a,工频运行电压下电气装置电瓷外绝缘的爬电距离 应符合相应环境污秽分级条件下的爬电比距要求; b,变电所电气设备应能承受一定幅值和时间的工频 过电压和谐振过电压. (2)操作过电压下的绝缘配合.以计算用最大操作过 电压为基础进行绝缘配合. (3)雷电过电压下的绝缘配合.以避雷器雷电保护水 平为基础进行配合.
1 Ka = 1.1 H × 10 4
式中,H 为设备安装地点的海拔高度,m. GB/T11022《高压开关设备和控制设备标准的 共用技术要求》给出了海拔校正因数 K a 的另一 个计算式,
K a = e m ( H 1000 ) / 8150
式中,H 为设备安装地点的海拔高度,m. m取值如下:对于工频,雷电冲击和相间操作 冲击电压m=1;对于纵绝缘操作冲击电压 m=0.9;对于相对地操作冲击电压m=0.75.
DL/T539《户内交流高压开关柜和元部件凝露 及污秽试验技术条件》规定了户内设备最小公 称爬电比距分级数值,见表.
外绝缘污秽等级 0 Ⅰ轻 Ⅱ中
最小公称爬电比距mm/kV 瓷质材料 有机材料 12 14 14 16 18 20
(4)海拔高度 也称绝对高度,是表示地面某个地点高出海平面的垂 直距离. 由巴申定律知,海拔高度越高,大气越稀薄,导致绝 缘强度及散热效果变差,电气间隙耐压下降,同样对 爬电距离也有影响,故对于3-35kV的高压电气设备, 国标规定一般安装于1000米以下,超过1000米的海 拔高度,电气设备外绝缘必须修正. 对用于海拔高于1000m,但不超过4000m处的设备的 外绝缘及干式变压器的绝缘,海拔每升高100米,绝 缘强度约降低1%,在海拔不高于1000m的地点试验 时,其试验电压应为标准规定的额定耐受电压乘以海 拔校正因数K a ,
3,绝缘特征与环境因素
(1)绝缘类型 绝缘类型分为:(1)相对地绝缘;(2)相间 绝缘;(3)纵绝缘(对开关设备来说是指开 关断口的绝缘;对变压器和互感器来说是指绕 组的匝间,层间,段间绝缘); 外绝缘:指开关设备暴露在大气中部分的空间 距离或设备固体绝缘的表面与大气接触部分, 它承受电压作用,并受到诸如污秽,潮气,鸟 兽虫害的影响. 内绝缘:指开关设备在其防护装置外壳内的绝 缘部分,它可以是固体,液体或气体,以保护 开关设备不受外在大气条件的影响.
注:1140V仅限于煤矿井下使用.
系统标称电压:系统被指定的电压(额定电压). 系统最高电压:当系统正常运行时,在任何时 间,系统中任何一点上所出现的电压最高值, 不包括系统的暂态和异常电压. 高压开关设备和控制设备额定电压:根据规定 的电气设备工作条件,通常由制造厂确定的电 压.所在系统的最高电压上限. 设备最高电压:考虑到设备的绝缘性能和与最 高电压有关的其他性能所确定的最高运行电压, 其数值等于所在系统的系统最高电压值.
2,绝缘配பைடு நூலகம்的基本原则
GB311.1《高压输变电设备的绝缘配合》: 按照电力系统中出现的各种电压(工作电压和 过电压)和保护装置的特性来确定电气设备的 绝缘水平,称为绝缘配合. 额定绝缘水平:在规定条件下,用来度量电器 及其部件的不同电位部分的绝缘强度,电气间 隙和爬电距离的标准电压值,包括额定雷电冲 击耐受电压,额定短时工频耐受电压和额定操 作冲击耐受电压.最高电压Um≤252kV的电气 设备的额定绝缘水平用额定雷电冲击耐受电压 和额定短时工频耐受电压来表征.
确定绝缘水平时首先应考虑雷电冲击电压的作 用,GB/T11022《高压开关设备和控制设备标 准的共用技术要求》规定了3-35kV中性点非直 接接地系统中电气设备耐压值.
额定电 系统标 称电压 3 6 10 20 35 备注 压 (有效 值) 3.6 7.2 12 24 40.5 额定雷电冲击耐受电 压(峰值) 通用值 40 60 75 125 185 隔离断口 46 70 85 145 215 额定短时工频耐受电压 (1分钟,有效值) 通用值 18 23 42 50 95 隔离断口 20 28 48 60 110
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
大气特别严重污染地区,离海岸盐场1km以内, >0.25-0.35 离化学污源炉烟污秽300m以内的地区
外绝缘按最小公称爬电比距和污秽环境条件分 5级:0,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ. GB/T5582《高压电力设备外绝缘污秽等级》规 定了户外设备最小公称爬电比距分级数值,见 表.
外绝缘污秽等级 0 Ⅰ轻 Ⅱ中 Ⅲ重 Ⅳ特重 最小公称爬电比距mm/kV 线路 13.5 16 20 25 31 电站设备 14.8 16 20 25 31
绝缘介质:空气,各种绝缘材料,SF6,真空. 作用电压:(1)持续工频电压(其值不超过 设备最高电压Um,持续时间等于设备设计的运 行寿命);(2)暂时过电压(包括工频电压 升高,谐振过电压);(3)缓波前(操作) 过电压;(4)快波前(雷电)过电压;(5) 陡波前过电压(GIS中隔离开关操作引起); (6)联合过电压(冲击电压和工频电压联合 作用于相间绝缘和纵绝缘).其中陡波前过电 压试验标准尚在考虑中.
系统集成部
绝缘配合基础知识
许继工业电气自动化系统公司 系统集成部 韩学志 2009年3月 年 月
2010年5月24日2时30分
主要内容
1,标准电压等级 2,绝缘配合的基本原则 3,绝缘特征与环境因素
1,标准电压等级
按照GB156《标准电压》和GB/T11022《高压开关设备和控制设备标准的共 用技术要求》的规定,我国三相交流电网标称电压和电气设备额定电压及电 气设备的最高电压,如表所示,
对周围环境空气温度高于40oC处的设备,其外绝缘在 干燥状态下的试验电压应取标准规定的额定耐受电压 值乘以温度校正因数 K f ,
K f = 1 + 0.0033(T 40)
0 C 式中,T 为环境空气温度, . 在各种间隔距离中,最基本的是带电部分对接地部分 之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距, 即电气间隙,亦称空气间隙.在这一距离下,无论是 在正常最高工作电压还是在出现内,外过电压时,都 不致使空气间隙击穿.
绝缘配合方法的选择(试验):确定性法(惯用法), 统计法,简化统计法 确定性法:首先确定设备绝缘上可能出现的各类过电 压的最高值,然后选取一个适宜的考虑各种因素影响 并有一定裕度的配合系数,相乘后得到绝缘耐受电压 值并在标准值中选取.这种方法要求绝缘具有一定的 耐受电压作用的能力,在一定波形和幅值的过电压作 用下,不发生闪络或击穿事故.因此这种方法对设备 的内,外绝缘均可选用,在我国,各种电压等级的线 路和输配电设备的绝缘配合均采用这种方法. 确定性法对自恢复绝缘(如外绝缘,空气间隙)和非 自恢复绝缘(如内绝缘,油纸绝缘等)都是适用的. 在该种方法中所采用的最大雷电过电压是按避雷器通 过标称放电电流时的残压来决定的.最大操作过电压 是根据统计实测的结果而来的.
污秽 等级 0 Ⅰ
污秽特征 大气清洁地区及离海岸盐场50km以上无明显 污染地区
等值盐密
mg/cm2 -
大气轻度污染地区,工业区和人口低密集区, ≤0.06 离海岸盐场10-50km地区,在污闪季节中干 燥少雾(含毛毛雨)或雨量较多时 大气中等污染地区,轻盐碱和炉烟污秽地区, >0.06-0.10 离海岸盐场3-10km地区,在污闪季节中潮 湿多雾(含毛毛雨)但雨量较少时 大气污染较严重地区,重雾和重盐碱地区,离 >0.10-0.25 海岸盐场1-3km地区,工业和人口密度较大 地区,离化学污源炉烟污秽300-1500m的较 严重污秽地区
(3)污秽等级 根据自然污秽环境条件,相应地划分电力设备 户外绝缘污秽等级,规定各级外绝缘人工污秽 耐受值和爬电比距. 污秽等级:设备安装地点的污秽程度对电气设 备的外绝缘有重要影响.GB/T16434《高压架 空线路和发电厂,变电所环境污区分级及外绝 缘选择标准》给出了线路和发电厂,变电所污 秽等级,见表
为设备外绝缘在干燥状态下之耐受电压;通用值适用于相对地,相间和 开关断口;隔离断口符合对隔离开关所规定的安全要求的断开触头间的 电气间隙
表中所列的短时工频耐受电压一般均能满足在 正常运行电压和暂时过电压下的要求. 设备的相对地绝缘的额定耐受电压是确定设备 的相间绝缘和纵绝缘额定耐受电压的基础. 对受避雷器保护的设备,其额定雷电冲击耐受 电压由避雷器的雷电冲击保护水平乘以配合因 数Kc计算选定,一般取Kc≥1.4.相间绝缘的 Kc Kc≥1.4 额定雷电冲击耐受电压均取相应的相对地绝缘 的耐受电压值. 设备纵绝缘的额定雷电冲击耐受电压一般等于 相对地绝缘的耐受电压值,但隔离断口的耐受 电压可高于相对地绝缘的耐受电压值.