第4章-绝缘配合

绝缘配合的方法


惯用法
统计法 简化统计法
绝缘配合的惯用法

惯用法的基本概念
按作用在绝缘上的“最大过电压”和“最小绝缘强度” 的概念进行配合 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

避雷器的雷电冲击保护水平由以下三个数据表征

在标称放电电流波形(如8／20s)和幅值下的残压值
仪用互感器等，应选用较高的雷电冲击耐受电压及与
之对应的操作冲击耐受电压
绝缘配合的统计法
已知过电压幅值及绝缘闪络电压的统计特性，用计 算方法求出绝缘闪络的概率和线路的跳闸率，在技 术经济比较的基础上，正确地确定绝缘水平 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

短时(一分钟)工频试验 长时间工频试验 操作冲击试验 雷电冲击试验

随着系统规模的扩大，输电电压等级不断提高，确定绝缘 水平方法则发生变化
绝缘配合原则
综合考虑系统中可能出现的各种作用电压、保护装置特 性及设备的绝缘特性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

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

绝缘子片数 每片绝缘子的爬电比距
线路额定电压（有效值）
输电线路空气间隙的确定

S1：工频过电压+最大风速
330-500kV: 1.7 220kV 及以下： 1.6( 中性点接地 ) ， 2.5 (中性点非直接接地) S2：操作过电压+50%最大风速 S3：雷电过电压+10m/s风速

UP k Uph 1
绝缘配合的统计法
设：f(u)为过电压概率密度函数
P(u)为绝缘放电概率分布函数
f(u0)du：过电压在附近范围内出 现的概率 P(u0)：在过电压u0作用下绝缘 放电的概率 P(u0)f(u0)du：出现这样高的过电压 并使绝缘放电的概率 故障率R ：
R

Up h m
Pu f udu
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
1、2为雷电和操作冲击电压换算 为等值工频电压用的冲击系数
对于不用避雷器保护或非有效保护的设备，如断路器、
Uphm：最大运行相电压幅值
简化统计法
假定过电压及绝缘放电概率的统计规律均服从正态分布， 而且已知它们的标准偏差O、i 过电压的概率密度函数
f (u) 1 2 0 e
U 1 u a0 2 0 2
Ua0：过电压的均值
绝缘放电的概率函数
u
P (u )
接受的水平
对不同电压等级系统，配合原则是不同的

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 主要保护装置是避雷器，以避雷器的保护水平为基础确 定设备的绝缘水平，并保证输电线路具有一定的耐雷水 平。对于设备，在正常情况下应能耐受内过电压的作用， 因此一般不专门采用针对内过电压的限制措施
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

变电站电气设备绝缘水平的确定
500kV变电站主接线示意图 变压器的绝缘水平应与灭弧电压（额定电压）较低的变 电所型避雷器进行配合，其他设备则与灭弧电压（额定
电压）较高的线路型避雷器相配合
(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
取其中较大者作为操作冲击保护水平 对于氧化锌避雷器

规定操作冲击电流下的残压

在绝缘配合时，必须考虑以下因素的作用



设备安装点的预期过电压值 系统与设备的电气特性 类似系统的运行经验 所有保护装置的限压效果
对受避雷器保护的设备，在考虑以上因素的基础上，按预 期的暂时过电压选择避雷器的额定（灭弧）电压及保护水 平，然后取一定安全裕度系数确定设备冲击绝缘水平ห้องสมุดไป่ตู้
1 2 i
e
1 2 V U ai 2
dV Uai：绝缘的50%放电电压
输电线路绝缘水平的确定
绝缘子片数的确定
– –
在工作电压下不发生污闪 雨天在操作过电压下不发生闪络
–
具有一定的雷电耐受水平，保证线路具有一定的耐雷 水平
线路的泄漏距离（爬电比距）：
n SP cm/kV U1
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


磁吹避雷器1.2／50s标准雷电冲击放电电压上限
磁吹避雷器规定陡度下的冲击波波前放电电压最大值除以1.15， 对氧化锌避雷器则为陡波冲击电流(给定波前及幅值)下的残压 值除以1.15
取以上三者中较大者作为雷电冲击保护水平

避雷器的操作冲击保护水平
对于磁吹阀型避雷器由以下两个数据表征

250 ／ 2500s 标准操作冲击波下的最大火花放电 电压 规定操作冲击电流下的残压