110kV变电站空气间隙及电气设备绝缘配合

110kV变电站空气间隙及电气设备绝缘配合

【摘要】随着我国经济水平的不断提高，各地区的用电负荷增长较快，电力供应对人民生活、国民经济等各方面影响巨大，供电可靠性要求更高，但受雷雨天气、环境污染等因素影响，严重影响电网安全稳定运行，因此对其输电线路进行差异化设计改造，线路参数进行合理改善刻不容缓。本文以江西赣州某地区为例就110kV变电站空气间隙及电气设备绝缘配合进行了分析与研究。

【关键词】110kV变电站；空气间隙；绝缘配合

对110KV变电站中过电压时的空气间隙及绝缘子片数进行计算与分析，是为了110KV变电站中的电气设备在工频过电压、操作过电压及雷电过电压情况下正常运行，保证整个输电运行的安全性与稳定性。

地区基本情况概述

本文研究分析中所选择区域中110kV变电站主要分布江西赣州地区，该地区位于南岭、诸广及南岭三大山脉的交接处，其地势四周高，中间低，地形地貌主要以山地丘陵为主。本文主要研究了海拔以及污秽对110kV变电站中电气设备绝缘的影响，并对所需要的绝缘参数及水平进行了精确的计算，结合该地区的地质状况，研究出了不同海拔及污秽程度下的110kV变电站中电气设备所需要的绝缘子片的数量及不同电压状况下所需要的空气间隙大小。对该地区110kV 变电站中的空气间隙及电气设备绝缘进行全面的数据计算及分析，从而得出要确保110kV变电站的正常运行，保持其稳定性，就要选择符合该地区特点的绝缘水平及空气间隙。

一、110kV变电站中导线与构架间的空气间隙

1.110kV变电站正常电压对空气间隙的要求

110kV变电站电压对空气间隙大小的要求十分严格，需要经过计算出精确的空气间隙才能做进一步的判断，以下是在不受风偏情况下110kV变电站电压对空气间隙的要求，它需要运用该公式进行精确计算：

该公式中K2代表的是变电站线路中工频电压对空气间隙系数的统计，其取值是确定值为1.20；如果将变电站中空气间隙的工频设置为50%，那么该变电站所放出的电压则为

该地区110kV变电站进行绝缘放电压时应该校正该地区海拔高度，由于该区域特征应保持该区变电站所放电压大于154KV，根据以上计算可知该区域空间间隙最小为0.40m。

2.110kV变电站操作过电压对空气间隙的要求

110kV变电站中操作过电压对空气间隙的要求与其他相比，存在一定的差异，变电站运行中正记性操作中所显示的冲击波中空气间隙大小也有一定规律可循，假如该站放电电压为50%，那么操作后的电压要求则为：

这两种计算方式都是计算操作后的电压要求，但是要分情况进行运用，当有风偏的情况下计算时应运用上面的公式，当无风偏时则运用下面的公式。指的是该变电站空气间隙操作过程中电压经过的变异系数为5%，K6是指空气间隙操作过程中的电压配合系数，在有风偏或无风偏的状况下其冲击波所释放的50%电压值为：

该地区操作的电压绝缘放电也需要对其海拔高度进行校正，该区域所释放的50%放电压值应该大于572KV，其电压操作中空气间隙最小可为1.12m。

3.110KV变电站雷电过电压对空气间隙的要求

110KV变电站中空气间隙经过雷电后其冲击波所释放的50%电压值需要运用以下公式进行精确的计算：

其中K7是指该变电站中空气间隙经过雷电后所释放的电压配合系数，在有风偏的情况下其空气间隙应为1.4；无风偏的情况下其空气间隙应为1.45。

雷电过后其内部的冲击波50%放电电压总值应为：

对该区域进行海拔校正时，其放电电压总值应大于640KV，由上述诸多数据显示可知经过雷电后的最小空气间隙为1.20m。

4.110KV变电站工频过电压对相间空气间隙的要求

相对空间间隙与空间间隙存在本质上的区别，就工频过电压的情况而言，对于计算工频50%的放电电压下的相对空气间隙，首先要对其放电电压总值进行计算，计算方式为：

当该变电站外绝缘进行放电压时需要对该地区海拔高度进行校正，其放电电压总值应大于267KV，得到其中的相对空间间隙为0.60m，从数据上来看，相对空间间隙比空间间隙较小。

5.110KV变电站雷电过电压对相对空气间隙的要求

雷电过电压对空气间隙与相对空气间隙的要求有所不同，其取值是空气间隙的 1.1倍，由上述雷电过电压中对空气间隙的要求所得出的最小空气间隙为1.20m，那么该变电站的相对间隙则为1.20 ×1.1=1.32m。

二、110kV变电站要求的绝缘子串片数

要保证110kV变电站电气设备绝缘配合的合理性，就要对110KV变电站所在区域的海拔高度进行准确测量。江西赣州山地丘陵中各区域海拔各有不同，对于不同海拔高度，其耐受电压值也是不同的，然而在计算前需要对其海拔高度进行修正，对于不同的海拔高度区域，需要安装的绝缘电气设备规格也有所差异，其结果都需要进行精确的计算与分析，从而使安装的绝缘电气设备适应110KV 变电站的运行要求，确保变电站的输电安全性。

1.工频电压下所需绝缘子串片数

海拔高度不同，对绝缘子串的片数要求也有所不同，海拔在1000m以下的地区对污区工频电压中绝缘子串片数的要求需要进行精确计算，工频电压中爬电距离要求每串绝缘子数量应通过该公式来计算：

公式中的m所代表的是每串绝缘子的片数，Um是指该变电站系统中所经过的最高电压，λ指的是爬电距离，其计量单位用cm/kV来表示，L0表示悬式每片绝缘子中的几何爬电距离，其单位用cm表示，Ke指的是爬电距离数值中的有效数据，根据绝缘子所计算出来的爬电距离，可以提高变电站中污秽耐压的有效性。

一般情况下，在高海拔地区工频电压对绝缘子具体的片数要求较高，但是在江西赣州该地区则对绝缘子片数要求相对较低，原因是由它的地形地貌决定的，它所处的山地丘陵海拔较低。变电站若处于污秽地区，其内部绝缘子相比低海拔地区而言，更容易出现污闪现象，为了保证不同海拔之间的绝缘水平相同，应该加大爬电距离，大量增加绝缘子片数量。工频过电压与绝缘子片数有着密不可分的关系，绝缘子的外绝缘是由变电站运行中工频过电压决定的，而爬电比距则根据该地区污秽等级来确定的。2.操作过电压对绝缘子串片数的要求

我国对110KV变电站操作过的电压总值进行了规定，一般情况下，110KV 变电站中的电压等级最大操作过电压应保持在3.0，而针对110KV变电站绝缘子串操作过电压中50%冲击波的过电压总值为：

其中UP·1指的是计算中若运用的最大操作过电压，其取值为3.0，而σs所代表的则是操作过电压下绝缘子串的放电电压变异系数，一般取值为5%，K4是指变电站运行操作过电压的配合系数，应取值为1.18，那么就可以根据以上数据及公式得出110KV变电站绝缘子串操作过电压中50%冲击波的过电压的具体数值为364KV。

3.雷电过电压对绝缘子串片数的要求

该变电站运行中对于雷电过电压的状况有一定的要求，其50%放电电压不能低于110kV变电站电气设备中的支柱绝缘的参数以及隔离开关的相应值。对于雷电过电压状况下绝缘子串片数的正极性冲击波下的50%放电电压的计算为：