高電壓技術(shù)電力系統(tǒng)的絕緣配合PPT課件

1、.,1,.,2,第十一章,電力系統(tǒng)的絕緣配合,.,3,一、絕緣配合、絕緣水平和試驗(yàn)電壓,問(wèn)題的提出 絕緣與過(guò)電壓是高電壓技術(shù)中的兩大主要內(nèi)容。隨著電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的進(jìn)一步提高，一方面輸變電設(shè)備絕緣部分的投資占總設(shè)備投資的比重越來(lái)越大；另一方面，由于系統(tǒng)電壓等級(jí)的提高，輸送容量的增大，一旦出現(xiàn)故障，損失巨大。因此，在超高壓系統(tǒng)中，絕緣配合的問(wèn)題尤為重要！,.,4,何為絕緣配合？,根據(jù)設(shè)備在電力系統(tǒng)中可能承受的各種電壓，并考慮過(guò)電壓的限制措施和設(shè)備的絕緣耐受強(qiáng)度，把作用于電氣設(shè)備上的各種電壓所引起的絕緣損壞降低到經(jīng)濟(jì)上和運(yùn)行上所能接受的水平。,1、絕緣配合,.,5,技術(shù)層面要處理好,過(guò)電壓 絕緣水

2、平 限壓措施,三者的配合關(guān)系,經(jīng)濟(jì)層面要協(xié)調(diào)好,投資費(fèi)用（設(shè)備造價(jià)） 維護(hù)費(fèi)用 事故損失費(fèi)用,三者的關(guān)系,絕緣配合是一個(gè)復(fù)雜的、綜合性很強(qiáng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題！,.,6,2、絕緣水平與試驗(yàn)電壓,絕緣配合的最終目的：確定電氣設(shè)備的絕緣水平。,電氣設(shè)備的絕緣水平：指電氣設(shè)備所能承受的試驗(yàn) 電壓值（耐受電壓）。,（1）絕緣水平是由作用與絕緣上的最大工作電壓、大氣過(guò)電壓及內(nèi)部過(guò)電壓三者中最嚴(yán)重的一種來(lái)決定！,不同電壓等級(jí)中對(duì)這些作用電壓的處置是不同的。,指該設(shè)備可以承受（不發(fā)生閃絡(luò)、擊穿或其他損壞）的試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)。,.,7, 220KV及以下系統(tǒng)中，電氣設(shè)備的絕緣水平有雷電過(guò)電壓決定。 一般不采用專(zhuān)門(mén)限制內(nèi)

3、部過(guò)電壓措施。限制雷電過(guò)電壓的措施主 要是采用避雷器，其雷電沖擊保護(hù)水平是確定設(shè)備絕緣水平的基 礎(chǔ)。一般用1min工頻耐壓試驗(yàn)代替雷電沖擊和操作沖擊耐壓試驗(yàn)。 對(duì)輸電線(xiàn)路，要求達(dá)到一定的耐雷水平！,330KV及以上的超高壓系統(tǒng)中，雖然內(nèi)過(guò)電壓成為主要矛盾，但通過(guò) 內(nèi)過(guò)電壓保護(hù)措施已限制到一定水平，所以仍由大氣過(guò)電壓來(lái)決定，須采 用專(zhuān)門(mén)限制內(nèi)部過(guò)電壓措施，將操作過(guò)電壓限制到允許值。對(duì)超高 壓電氣設(shè)備規(guī)定了操作波試驗(yàn)電壓。,由于限制過(guò)電壓措施和要求不同，絕緣配合的做法不同。通常有 以下兩種做法：,主要采用復(fù)合型磁吹型避雷器和過(guò)電壓限制器限制操作過(guò)電壓， 按避雷器的操作過(guò)電壓保護(hù)性能確定設(shè)備的絕緣水

4、平。（俄羅斯）,.,8,主要通過(guò)改進(jìn)斷路器的性能將操作過(guò)電壓限制到預(yù)定水平，避雷器 是作為操作過(guò)電壓的后備保護(hù)。按避雷器的雷電沖擊過(guò)電壓保護(hù)性能 確定設(shè)備的絕緣水平。（美國(guó)、日本、法國(guó)等）,無(wú)論哪種做法，均以避雷器保護(hù)特性為基礎(chǔ)。對(duì)輸電線(xiàn)路而言，仍以保證一定的耐雷水平為目標(biāo)。,由于設(shè)備絕緣對(duì)不同作用電壓的耐受力不同，所以同一絕緣對(duì)不同 的作用電壓有其相應(yīng)的耐受電壓值。,短時(shí)（1min)工頻耐受電壓值考核設(shè)備絕緣承受運(yùn)行電壓、工頻過(guò)電壓及等價(jià)操作過(guò)電壓和雷電過(guò)電壓的能力！,長(zhǎng)時(shí)（12h）工頻耐受電壓值考核絕緣承受運(yùn)行電壓和工頻過(guò)電壓作用下內(nèi)絕緣老化和外絕緣耐污穢性能！,.,9,雷電沖擊耐受電壓值

5、考核絕緣承受雷電過(guò)電壓作用的能力！,操作沖擊耐受電壓值考核超高壓設(shè)備絕緣承受操作過(guò)電壓作用的能力！,電力系統(tǒng)的絕緣包括： 發(fā)電廠、變電站中電氣設(shè)備絕緣； 輸電線(xiàn)路的絕緣。 從絕緣結(jié)構(gòu)和特性區(qū)分為：外絕緣和內(nèi)絕緣。,外絕緣：指與大氣直接接觸的絕緣部件。 特點(diǎn)-耐受電壓值與大氣條件密切相關(guān)。沿面閃絡(luò)和氣隙擊穿是 其喪失絕緣性能的常見(jiàn)形式，但事后能恢復(fù)其絕緣性能，屬自恢 復(fù)型絕緣。,.,10,內(nèi)絕緣：指不與大氣直接接觸的絕緣部件。 特點(diǎn)-一旦被擊穿損壞，不能恢復(fù)原有絕緣性能，屬非自恢復(fù)型絕緣。, 絕緣配合的本質(zhì)：合理處置作用電壓與絕緣強(qiáng)度的關(guān)系。而電力 系統(tǒng)中各類(lèi)作用電壓與電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式有關(guān)

6、，中性點(diǎn)運(yùn)行方 式將直接影響系統(tǒng)絕緣水平的確定！ 對(duì)同一電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)，若中性點(diǎn)非有效接地，則其絕緣水平要 高于有效接地！, 絕緣配合不考慮諧振過(guò)電壓。輸電線(xiàn)路絕緣與變電站電氣設(shè)備絕緣 之間不存在配合問(wèn)題！, 允許絕緣水平的差異化！,.,11,二、絕緣配合的方法,1、慣用法,按作用在絕緣上的最大過(guò)電壓和最小的絕緣強(qiáng)度的概念進(jìn)行絕緣配合。,首先：確定最危險(xiǎn)電壓 然后：根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)乘上一個(gè)影響因子（系數(shù)），從而確定絕緣 應(yīng)耐受的電壓水平。,我國(guó)相對(duì)地計(jì)算用最大操作過(guò)電壓的倍數(shù)（以電網(wǎng)最高運(yùn)行相電壓幅值為基準(zhǔn)）為：,.,12,慣用法確定的絕緣水平是偏嚴(yán)格的！,適用：自恢復(fù)能力絕緣220kv及以下

7、 非自恢復(fù)能力絕緣各電壓等級(jí),2、統(tǒng)計(jì)法 始于20世紀(jì)70年代,問(wèn)題的提出：對(duì)于超高壓、特高壓遠(yuǎn)距離輸電，降低絕緣水平的 經(jīng)濟(jì)效益越來(lái)越重要。換個(gè)想法，容許絕緣有一定的故障率，用 技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合指標(biāo)確定系統(tǒng)絕緣的最佳方案。,根據(jù)已知過(guò)電壓幅值和絕緣放電電壓的統(tǒng)計(jì)特性（概率密度、 分布函數(shù)等），用計(jì)算的方法求出絕緣耐電的概率和線(xiàn)路故障率， 在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的基礎(chǔ)上，正確確定絕緣水平。,.,13,優(yōu)點(diǎn),既定量給出設(shè)計(jì)的安全裕度，又按照使用設(shè)備費(fèi)、每年運(yùn)行費(fèi)、每年事故損失費(fèi)等綜合最小的原則，確定輸電系統(tǒng)絕緣配合的最佳方案。,主要用于輸變電設(shè)備的外絕緣配合（自恢復(fù)絕緣）！,3、簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法,設(shè)實(shí)際過(guò)電壓和絕

8、緣放電概率為正態(tài)分布，且已知標(biāo)準(zhǔn)偏差。 在此基礎(chǔ)上，兩條概率曲線(xiàn)可分別用某一參考概率相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)表示 出來(lái)，此兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的值分別稱(chēng)為統(tǒng)計(jì)過(guò)電壓和統(tǒng)計(jì)耐受電壓。絕故障率與這兩個(gè)值有關(guān)，只決定于兩者間的裕度。通過(guò)計(jì)算求得故障率，選擇能接受此故障率的相應(yīng)的絕緣水平。,.,14,線(xiàn)路上發(fā)生事故主要是 絕緣子串的沿面放電 導(dǎo)線(xiàn)-桿塔、導(dǎo)線(xiàn)-導(dǎo)線(xiàn)間空氣隙擊穿,三、線(xiàn)路絕緣水平的確定,.,15,具體做法如下：,（1）按工作電壓作用下所需的單位爬電距離S初定片（個(gè)）數(shù),（cm/kv）,.,16,.,17,（3）按大氣過(guò)電壓校核。,一般按（1）、（2）確定的可滿(mǎn)足要求。在特殊高桿塔和高海拔 地區(qū)，大氣過(guò)電壓則成為確

9、定絕緣子片數(shù)的決定因素，其值會(huì)大于 前兩者。,.,18,絕緣配合原則：,應(yīng)使空氣間隙的擊穿電壓（放電電壓）與絕緣子串的閃絡(luò)電壓大致相等。,確定空氣間隙距離應(yīng)依據(jù)：工作電壓、操作過(guò)電壓、雷電過(guò)電壓 分別計(jì)算。,還須考慮：導(dǎo)線(xiàn)受風(fēng)力作用使絕緣子串偏斜的不利因素！,空氣間隙所承受的電壓由高到低依次為： 雷電過(guò)電壓操作過(guò)電壓工作電壓 但作用時(shí)間則恰恰相反！,.,19,三種電壓作用下空氣間隙的計(jì)算方法如下：,（1）按工作電壓確定風(fēng)偏后的間隙SP,其對(duì)應(yīng)的工頻放電電壓為,.,20,（3）按雷電過(guò)電壓確定風(fēng)偏后的間隙Sl,雷電沖擊波作用下的放電電壓U50%，通常取絕緣子串的U50%的放 電電壓值的85%。這

10、是為了減小絕緣子串的閃絡(luò)概率，以免損壞沿 面絕緣。,根據(jù)確定的SP、SS、Sl（見(jiàn)下表），即可確定絕緣子串垂直位置時(shí)對(duì)桿塔的水平距離。即,.,21,各級(jí)電壓線(xiàn)路最小空氣間隙（cm）,注：對(duì)發(fā)電廠、變電所，計(jì)算S值時(shí)應(yīng)增加10%的裕度。海拔超過(guò)1000m時(shí)，應(yīng)進(jìn)行校正。,.,22,.,23,四、電氣設(shè)備試驗(yàn)電壓的確定,確定電氣設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)是避雷器保護(hù)水平，即設(shè)備的絕緣 水平與避雷器的保護(hù)水平進(jìn)行配合。,避雷器對(duì)電氣設(shè)備的保護(hù)有兩種方式：,方式一 只用來(lái)保護(hù)大氣過(guò)電壓，而不用來(lái)保護(hù)內(nèi)部過(guò)電壓。,方式二 主要用來(lái)保護(hù)大氣過(guò)電壓，兼作內(nèi)部過(guò)電壓的后備保 護(hù)。,.,24,電氣設(shè)備絕緣耐受操作過(guò)電壓(即操作沖擊電壓)的能力稱(chēng)為電氣設(shè)備的操作沖擊絕緣水平(SIL)。 操作沖擊電壓值 操作沖擊耐壓試驗(yàn)電壓值,