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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：

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，那么投资大大增加，造成浪费。

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。

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。

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，以到达优质、平安、经济供电的目的。

绝缘配合的根本原那么是：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，到达经济上和平安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。

绝缘水平确实定：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，再乘以平安系数K，使之等于设备绝缘的最小耐受水平UW。

国际电工委员会规定：K一般取1.25～1.4。

目前，在惯用法中采用的最大雷电过电压是按避雷器的残压来决定的；最大操作过电压是根据实测记录结果确定，在超高压系统中还与避雷器的特性有关。

过电压保护规程对操作过电压倍数规定如下：

电网额定电压〔kV〕

内部过电压倍数

30~60

110~220

330

2.75

500

6.2输变电设备绝缘水平确实定

一、220KV及以下输变电设备绝缘水平确实定

1、根本冲击绝缘水平〔BIL〕确实定

根本冲击绝缘水平：指设备绝缘耐受雷电冲击电压的水平，此水平是根据避雷器在大气过电压下的残压决定。

〔1〕内绝缘的冲击绝缘水平

采用1.5/50μs全波冲击电压检验。

即BILU+15〕

式中U—阀型避雷器5kA放电〔500kV时10kA〕时的残压

〔2〕外绝缘的冲击电压水平

全波试验电压：

Ub

0.84—海拔1000m及以下地区的空气密度及湿度校正系数

2、操作冲击绝缘水平〔SIL〕确实定

操作冲击绝缘水平是指设备耐受内部过电压的水平

SIL根据内部过电压决定：对于220KV及以下设备不需考虑操作冲击绝缘水平。

3、工频试验电压确实定

设备的内、外绝缘的工频试验电压由内部过电压和冲击绝缘水平决定，分别求出各自对应的工频试验电压，取大值作为绝缘的工频试验电压。

二、330KV～500KV输变电设备绝缘水平确实定

与220KV及以下设备绝缘水平确定的主要区别是：

〔1〕避雷器的残压按10KA放电电流决定

〔2〕需要做操作冲击试验

我国各级电压设备的试验电压规定〔国标GB311、1—83〕。

见表6—2。

6.3输电线绝缘水平确实定

一、绝缘子串中绝缘子个数确实定

1、对绝缘子选择的要求

防污闪

防湿闪

防雷击闪络

2、确定的方法

〔1〕按工作电压下所要求的泄漏比距决定每串绝缘子的个数

〔2〕按操作过电压水平和耐雷水平的要求进行验算

泄漏比距S=nλ/Um

式中：n—每串绝缘子个数λ—每片绝缘子的距离〔cm〕

Um—系统最高线电压的有效值〔KV〕

要求：SS0(S0—规定的绝缘子最小泄漏比距值，见表6-3)

表6-3绝缘子最小泄漏比距值

外绝缘污秽等级

最小泄漏比距值

线路

电站设备

0

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

Ⅳ

每串绝缘子的个数：n1≥S0Um/λ

3、实际线路杆塔每串绝缘子片数〔对于直线杆塔〕〔见表6-4〕

表6-4海拔1000m以下的非污秽区线路绝缘子个数〔X-4.5型〕

线路额定电压〔KV〕

35

66

110

220

330

500

中性点接地方式

非有效接地

直接接地

按工作电压泄漏比距要求决定n1

2

4

6~7

13

19

28