高電壓技術(shù)-第十章電力系統(tǒng)絕緣配合

1、第二篇第二篇 電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合 第三篇第三篇內(nèi)部過電壓的產(chǎn)生根源在電力系統(tǒng)內(nèi)部，通常都是由系統(tǒng)內(nèi)部電磁能量的積聚和轉(zhuǎn)換而引起。第九章 內(nèi)部過電壓分類圖解如下：工頻電壓升高，雖然其幅值不大，本身不會(huì)對(duì)絕緣構(gòu)成威脅，但其他內(nèi)部過電壓是在它的基礎(chǔ)上發(fā)展的，所以仍需加以限制和降低。操作過電壓所指的操作應(yīng)理解為“電網(wǎng)參數(shù)的突變”，這一類過電壓的幅值較大，可采用限壓保護(hù)裝置和其他技術(shù)措施來加以限制。諧振過電壓的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，而現(xiàn)有的限壓保護(hù)裝置的通流能力和熱容量都很有限，無法防護(hù)諧振過電壓。一般在選擇電力系統(tǒng)的絕緣水平時(shí)，要求各種絕緣均能可靠地耐受尚有可能出現(xiàn)的諧振過電壓的

2、作用，而不再專門設(shè)置限壓保護(hù)措施。nUkU32分析內(nèi)部的過電壓的發(fā)展過程，可以采用分布參數(shù)等值電路及行波理論，也可采用集中參數(shù)等值電路暫態(tài)計(jì)算的方法。U內(nèi)部過電壓的能量來自電網(wǎng)本身，它的幅值大小與電網(wǎng)的工作電壓有一定的比例關(guān)系，用工作電壓的倍數(shù)來表示。其基準(zhǔn)值通常取電網(wǎng)的最大工作相電壓幅值 Un系統(tǒng)額定電壓有效值，kV k 容許電壓偏移系數(shù)第一節(jié) 切斷空載線路過電壓發(fā)展過程 影響因素和降壓措施切除空載線路時(shí)引起的操作過電壓幅值大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，是按操作過電壓選擇絕緣水平的重要因素之一。一、發(fā)展過程采用分布參數(shù)等值電路和行波理論來分析設(shè)被切除的空載線路的長(zhǎng)度為 ，波阻抗為Z，電源容量足夠大，工作相

3、電壓u的幅值為 。lU如圖9-1（a）所示，當(dāng)斷路器QF閉合時(shí)，流過的電流將是空載線的充電（電容）電流 ，它比電壓u超前90，如圖9-1（b）所示。當(dāng)斷路器在任何瞬間拉閘時(shí)，其觸頭間的電弧總是要到電流過零點(diǎn)附近才能熄滅，這時(shí)電源電壓正好處于幅值 的附近，觸頭間的電弧熄滅后，線路對(duì)地電容上將保留一定的剩余電荷，如忽略泄漏，導(dǎo)線對(duì)地電壓將保持等于電源電壓的幅值。ciU切空線時(shí)電壓沿線分布如圖9-2所示。二、影響因素和降壓措施影響過電壓的最大值的因素： 1)中性點(diǎn)接地方式；2)斷路器的性能；3)母線上的出線數(shù) 4)在斷路器外側(cè)是否接有電磁式電壓互感器切空線過電壓在220kV及以下高電壓線路絕緣水平的

4、選擇中有重要的影響，消除或降低這種操作過電壓采取的措施如下：(一)采用不重燃斷路器 (二)加裝并聯(lián)分匝電阻 降低觸頭間的恢復(fù)電壓、避免重燃。(三)利用避雷器來保護(hù) ZnO或磁吹避雷器安裝在線路首端和末端，能有效地限制這種過電壓的幅值。小 結(jié)采用分布參數(shù)等值電路和行波理論來分析切斷空載線路過電壓的發(fā)展機(jī)理。 切空線過電壓在220kV及以下高壓線路絕緣水平的選擇中有重要的影響，采取措施消除或降低這種操作過電壓有重大的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)意義。主要措施如下：1）采用不重燃斷路器 2）加裝并聯(lián)分閘電阻 3）利用避雷器來保護(hù)。（本節(jié)完）第二節(jié) 空載線路合閘過電壓發(fā)展過程 影響因素和限制措施空載線的合閘分為兩種情況

5、，即正常合閘和自空載線的合閘分為兩種情況，即正常合閘和自動(dòng)重合閘。這時(shí)出現(xiàn)的操作過電壓稱為合空線動(dòng)重合閘。這時(shí)出現(xiàn)的操作過電壓稱為合空線過電壓或合閘過電壓，重合閘過電壓是合閘過過電壓或合閘過電壓，重合閘過電壓是合閘過電壓中最嚴(yán)重的一種。電壓中最嚴(yán)重的一種。 合閘過電壓在超高壓系統(tǒng)的絕緣配合中，上升合閘過電壓在超高壓系統(tǒng)的絕緣配合中，上升為主要矛盾，成為選擇超高壓系統(tǒng)絕緣水平的為主要矛盾，成為選擇超高壓系統(tǒng)絕緣水平的決定性因素。決定性因素。 一、發(fā)展過程用集中參數(shù)等值電路暫態(tài)計(jì)算的方法來分析。在正常合閘時(shí)，若斷路器的三相完全同步動(dòng)作，則按單相電路進(jìn)行分相研究，可得到圖9-6（a）所示的等值電路。

6、在做定性分析時(shí)，還可忽略電源合線路電阻的作用，這樣就可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化成圖9-6（b）所示的簡(jiǎn)單振蕩回路。圖9-6（b）的回路方程為)(tuuddLcti考慮最不利的情況，即在電源電壓正好經(jīng)過幅值 時(shí)合閘。U可得tBtAUuc00cossin 振蕩回路的自振角頻率 A、B積分常數(shù)0當(dāng) 時(shí)， 達(dá)到最大值，即：0tcuUUC2實(shí)際上，回路存在電阻與能量損耗，振蕩將是衰減的，通常以衰減系數(shù) 來表示。可得)cos1 (0teUutc其波形見下圖，最大值 將略小于CUU2電源電壓并非直流電壓 ，而是工頻交流電壓 ，這時(shí)的 表達(dá)式將為U)(tu)(tuc)cos(cos0tetUutc其波形如下圖所示如果按分

7、布參數(shù)等值電路中的波過程來處理，設(shè)合閘也發(fā)生在電源電壓等于幅值 的瞬間，且忽略電阻與能量損耗，則沿線傳播到末端的電壓波 將在開路末端發(fā)生全反射，使電壓增大為 ，這與按集中參數(shù)等值電路計(jì)算的結(jié)果是一致的。UUU2以上是正常合閘的情況，空載線路上沒有殘余電荷，初始電壓 。如果是自動(dòng)重合閘的情況，那么條件將更為不利，主要原因在于這時(shí)線路上有一定殘余電荷和初始電壓，重合閘時(shí)振蕩將更加激烈。0)0(cu如果采用的是單相自動(dòng)重合閘，只切除故障相，而健全相不與電源電壓相脫離，那么當(dāng)故障相重合閘時(shí)，因該相導(dǎo)線上不存在殘余電荷和初始電壓，就不會(huì)出現(xiàn)高幅值重合閘過電壓。在合閘過電壓中，以三相重合閘的情況最為嚴(yán)重，

8、其過電壓理論幅值可達(dá) 。 U3二、影響因素和降壓措施以上對(duì)合閘過電壓的分析也是考慮最嚴(yán)重的條件、最不利的情況。實(shí)際出現(xiàn)的過電壓幅值會(huì)受到一系列因素的影響，最主要的有：U1)合閘相位 如果合閘不是在電源電壓接近幅值 時(shí)發(fā)生，出現(xiàn)的合閘過電壓自然就較低了。 2)線路損耗 線路損耗能減弱振蕩，從而降低過電壓。 3)線路殘余電壓的變化 合閘過電壓的限制、降低措施主要有(一)裝設(shè)并聯(lián)合閘電阻(二)同電位合閘 (三)利用避雷器來保護(hù)小 結(jié)正常合閘時(shí)，最不利的情況，電源電壓正好經(jīng)過幅值 時(shí)合閘，沿線傳播到末端的電壓波 將在開路末端發(fā)生全反射，使電壓增大為 。 如果是自動(dòng)重合閘的情況，由于線路上有一定殘余電荷

9、和初始電壓，重合閘時(shí)振蕩將更加激烈。 在合閘過電壓中，以三相重合閘的情況最為嚴(yán)重，其過電壓理論幅值可達(dá) 。UUU2U3影響過電壓幅值的主要因素有：合閘相位、線路損耗和線路殘余電壓的變化。 限制、降低合閘過電壓的措施主要有：裝設(shè)并聯(lián)合閘電阻、同電位合閘和利用避雷器保護(hù)。（本節(jié)完）第三節(jié) 切除空載變壓器過電壓發(fā)展過程 影響因素與限制措施產(chǎn)生這種過電壓的原因是流過電感的電流在到達(dá)自然零值之前就被斷路器強(qiáng)行切斷，從而迫使儲(chǔ)存在電感中的磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能量而導(dǎo)致電壓的升高?？蛰d變壓器在正常運(yùn)行時(shí)表現(xiàn)為一激磁電感。切除空載變壓器就是開斷一個(gè)小容量電感負(fù)荷，會(huì)在變壓器和斷路器上出現(xiàn)很高的過電壓。在開斷并聯(lián)

10、電抗器、消弧線圈等電感元件時(shí)，也會(huì)引起類似的過電壓。 一、發(fā)展過程實(shí)驗(yàn)研究表明：在切斷100A以上的交流電流時(shí)，開關(guān)觸頭間的電弧通常都是在工頻電流自然過零時(shí)熄滅的；但當(dāng)被切斷的電流較小時(shí)（空載變壓器的激磁電流很小，一般只是額定電流的0.55，約數(shù)安到數(shù)十安），電弧往往提前熄滅，亦即電流會(huì)在過零之前就被強(qiáng)行切斷（截流現(xiàn)象）?？捎脠D9-10所示的簡(jiǎn)化等值電路來說明這種過電壓的發(fā)展過程。圖中 為變壓器的激磁電感， 為變壓器繞組及連接線的對(duì)地電容。TLTC假如電流 是在其自然過零時(shí)被切斷的，電容 和電感 上的電壓正好等于電源電壓u的幅值 。 被切斷后的情況是電容 上的電荷通過電感 作振蕩性放電，并逐漸

11、衰減至零（因?yàn)榇嬖阼F心損耗和電阻損耗），可見這樣的拉閘不會(huì)引起大于 的過電壓。LiTCTLUTCTLU如果電流 在自然過零之前就被提前切斷，設(shè)此時(shí) 的瞬時(shí)值為 ， 的瞬時(shí)值為 ，則切斷瞬間在電感和電容中所儲(chǔ)存的能量分別為L(zhǎng)iLi0Icu0U2021ILWTL2021UCWTCLi此后即在 、 構(gòu)成的振蕩回路中發(fā)生電磁振蕩，在某一瞬間，全部電磁能量均變?yōu)殡妶?chǎng)能量，這時(shí)電容 上出現(xiàn)最大電壓TLTCTCmaxU2020maxUICLUTT若略去截流瞬間電容上所儲(chǔ)存的能量 ，則2021UCT020maxIZICLUTTT式中 變壓器的特性阻抗TTTCLZ 截流現(xiàn)象通常發(fā)生在電流曲線的下降部分，設(shè) 為正

12、值，則相應(yīng)的 必為負(fù)值。當(dāng)開關(guān)中突然滅弧時(shí)， 中的電 流 不能突變，將繼續(xù)向 充電，使電容上的電壓從“ ”向更大的負(fù)值方向增大，如圖9-11所示。0I0UTLLiTC0U以上介紹的是理想化了的切除空載變壓器過電壓的發(fā)展過程，實(shí)際過程往往要復(fù)雜得多，斷路器觸頭間會(huì)發(fā)生多次電弧重燃，不過與切空線時(shí)相反，這時(shí)電弧重燃將使電感中的儲(chǔ)能越來越小，從而使過電壓幅值變小。二、影響因素和限制措施 主要影響因素： (一)斷路器性能 滅弧能力越強(qiáng)的斷路器，其對(duì)應(yīng)的切空變過電壓最大值越大。 (二)變壓器特性 優(yōu)質(zhì)導(dǎo)磁材料應(yīng)用日益廣泛，變壓器的激磁電流減小很多 變壓器繞組改用糾結(jié)式繞法以及增加靜電屏蔽等措施，使過電壓

13、有所降低。小 結(jié)在切斷100A以上的交流電流時(shí)，開關(guān)觸頭間的電弧通常都是在工頻電流自然過零時(shí)熄滅的；但當(dāng)被切斷的電流較小時(shí)，電弧往往提前熄滅，亦即電流會(huì)在過零之前就被強(qiáng)行切斷（截流現(xiàn)象）。 電容 上出現(xiàn)的最大電壓 影響切除空載變壓器過電壓的因素主要有：斷路器性能和變壓器特性。TC2020maxUICLUTT（本節(jié)完）第四節(jié) 斷續(xù)電弧接地過電壓發(fā)展過程 防護(hù)措施中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中的單相接地電流(電容電流)較大，接地點(diǎn)電弧將不能自熄，而以斷續(xù)電弧的形式存在，就會(huì)產(chǎn)生另一種嚴(yán)重的操作過電壓斷續(xù)電弧接地過電壓 一、發(fā)展過程這種過電壓的發(fā)展過程和幅值大小都與熄弧的時(shí)間有關(guān)。存在兩種熄弧時(shí)間： 電弧在過渡

14、過程中的高頻振蕩電流過零時(shí)即可熄滅 電弧要等到工頻電流過零時(shí)才能熄滅下面以工頻電流過零時(shí)熄弧的情況來說明這種過電壓的發(fā)展機(jī)理：作如下簡(jiǎn)化：1）略去線間電容的影響；2）設(shè)各相導(dǎo)線的對(duì)地電容均相等，即C1=C2=C3=C。就可得如圖9-12(a)所示的等值電路。設(shè)接地故障發(fā)生于A相，而且是正當(dāng) 經(jīng)過正幅值 時(shí)發(fā)生，這樣A相導(dǎo)線的電位立即變?yōu)榱?，中性點(diǎn)電位 由零升至相電壓，即 ，B、C兩相的對(duì)地電壓都升高到線電壓 、 。 AUNUANUUBAUCAU流過C2和C3的電流 和 分別較 和 超前90，其幅值為2I3IBAUCAUCUII332因?yàn)?與 在相位上相差60，所以故障點(diǎn)的電流幅值為2I3IlU

15、CUIInC332 電網(wǎng)的額定電壓 線路總長(zhǎng)度 C 每相導(dǎo)線的對(duì)地電容 單位長(zhǎng)度的對(duì)地電容nUl0C由此可知:1)流過故障點(diǎn)的電流是線路對(duì)地電容所引起的電容電流 2）故障電流的大小與電網(wǎng)額定電壓和線路總長(zhǎng)度成正比如以u(píng)A，uB，uC代表三相電源電壓；以u(píng)1，u2，u3代表三相導(dǎo)線的對(duì)地電壓，即C1、C2、C3上的電壓，則通過分析可得如下圖所示的過電壓發(fā)展過程。按工頻電流過零時(shí)熄弧的理論所作的分析結(jié)論是：1）兩健全相的最大過電壓倍數(shù)為3.5；2）故障相上不存在振蕩過程，最大過電壓倍數(shù)等于2.0。長(zhǎng)期以來大量試驗(yàn)研究表明：故障點(diǎn)電弧在工頻電流過零時(shí)和高頻電流過零時(shí)熄滅都是可能的。一般來說，發(fā)生在大

16、氣中的開放性電弧往往要到工頻電流過零時(shí)才能熄滅；而在強(qiáng)烈去電離的條件下，電弧往往在高頻電流過零時(shí)就能熄滅。電弧的燃燒和熄滅會(huì)受到發(fā)弧部位的周圍媒質(zhì)和大氣條件等的影響，具有很強(qiáng)的隨機(jī)性質(zhì)，因而它所引起的過電壓值具有統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。二、防護(hù)措施 對(duì)付這種過電壓，最根本的防護(hù)辦法就是不讓斷續(xù)電弧出現(xiàn)，可以通過改變中性點(diǎn)接地方式來實(shí)現(xiàn)。 (一)采用中性點(diǎn)有效接地方式這時(shí)單相接地將造成很大的單相短路電流，斷路器將立即跳閘，切斷故障，經(jīng)過一段短時(shí)間歇讓故障點(diǎn)電弧熄滅后再自動(dòng)重合。如能成功，可立即恢復(fù)送電；如不能成功，斷路器將再次跳閘，不會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)電弧現(xiàn)象。(二)采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式采用中性點(diǎn)有效接地方式

17、雖然能解決斷續(xù)電弧問題，但每次發(fā)生單相接地故障都會(huì)引起斷路器跳閘，大大降低了供電可靠性。當(dāng)單相接地流過故障點(diǎn)的電容電流不大時(shí)，不能維持?jǐn)嗬m(xù)電弧長(zhǎng)期存在，因而可采用中性點(diǎn)不接地的方式；當(dāng)電網(wǎng)的電容電流 達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，單相接地點(diǎn)的電弧將難以自熄，需要裝設(shè)消弧線圈來加以補(bǔ)償，方能避免斷續(xù)電弧的出現(xiàn)。 CI關(guān)于消弧線圈的應(yīng)用場(chǎng)合，我國標(biāo)準(zhǔn)有如下規(guī)定：（1）對(duì)于35kV和66kV系統(tǒng)，如單相接地電容電流 不超過10A時(shí)，中性點(diǎn)可采用不接地方式；如 超過上述容許值時(shí)（10A），應(yīng)采用經(jīng)消弧線圈接地方式； （2）對(duì)于不直接與發(fā)電機(jī)連接的310kV系統(tǒng)， 的容許值如下： 由鋼筋混凝土或金屬桿塔的架空線路構(gòu)成

18、者：10A 由非鋼筋混凝土或非金屬桿塔的架空線路構(gòu)成者：3kV、6kV30A；10kV20A 1)由電纜線路構(gòu)成者：30ACICICI（3）對(duì)于與發(fā)電機(jī)直接連接的320kV系統(tǒng)，如 不超過表9-2所示容許值，其中性點(diǎn)可采用不接地方式；如超過容許值，應(yīng)采用經(jīng)消弧線圈接地方式。CI消弧線圈是一只具有分段鐵心、電感可調(diào)的電抗器，接在電網(wǎng)中性點(diǎn)與大地之間。全補(bǔ)償時(shí)的電感值為CL312消弧線圈的運(yùn)行主要就是調(diào)諧值的整定。在選擇消弧線圈的調(diào)諧值（即L值）時(shí)，應(yīng)滿足下述兩方面的基本要求： （1）單相接地時(shí)流過故障點(diǎn)的殘流應(yīng)符合能可靠地自動(dòng)消弧的要求； （2）在電網(wǎng)正常運(yùn)行和發(fā)生故障時(shí)，中性點(diǎn)位移電壓 都不可

19、升高到危及絕緣的程度。NU實(shí)際上，這兩個(gè)要求是互相矛盾的，因而我們只能采取折衷的方案來同時(shí)滿足兩方面要求。小 結(jié)一般來說，發(fā)生在大氣中的開放性電弧往往要到工頻電流過零時(shí)才能熄滅；而在強(qiáng)烈去電離的條件下，電弧往往在高頻電流過零時(shí)就能熄滅。 電弧的燃燒和熄滅會(huì)受到發(fā)弧部位的周圍媒質(zhì)和大氣條件等的影響，具有很強(qiáng)的隨機(jī)性質(zhì)，因而它所引起的過電壓值具有統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。 對(duì)付斷續(xù)電弧接地過電壓的防護(hù)措施有：采用中性點(diǎn)有效接地方式和采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。（本節(jié)完）第五節(jié) 有關(guān)操作過電壓若干總的概念與結(jié)論通過前面對(duì)通過前面對(duì)4種常見的典型操作過電壓及其防護(hù)措施種常見的典型操作過電壓及其防護(hù)措施的分析與介紹，

20、我們可得到下面一些有關(guān)操作過電壓的分析與介紹，我們可得到下面一些有關(guān)操作過電壓的總的概念與結(jié)論。的總的概念與結(jié)論。1 1、電力系統(tǒng)中各種操作過電壓的產(chǎn)生原因和發(fā)、電力系統(tǒng)中各種操作過電壓的產(chǎn)生原因和發(fā)展過程各異、影響因素很多，但其根源均為電展過程各異、影響因素很多，但其根源均為電力系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?chǔ)存的電磁能量發(fā)生交換和振蕩。力系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?chǔ)存的電磁能量發(fā)生交換和振蕩。其幅值和波形與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及參數(shù)、中性點(diǎn)接地其幅值和波形與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及參數(shù)、中性點(diǎn)接地方式、斷路器性能、運(yùn)行接線及操作方式、限方式、斷路器性能、運(yùn)行接線及操作方式、限壓保護(hù)裝置的性能等多種因素有關(guān)。壓保護(hù)裝置的性能等多種因素有關(guān)。 2、操作過電壓

21、具有多種多樣的波形和持續(xù)時(shí)間，較長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)于線路較長(zhǎng)的情況。 兩種典型的波形： 在工頻電壓分量上疊加 一高頻衰減性振蕩波。 在工頻電壓分量上疊加 一非周期性沖擊波，后 者的波前時(shí)間為0.10.5ms ，半峰值時(shí)間約34ms。3 3、在斷路器內(nèi)安裝并聯(lián)電阻是降低多種操作、在斷路器內(nèi)安裝并聯(lián)電阻是降低多種操作過電壓的有效措施，但不同操作過電壓對(duì)并聯(lián)過電壓的有效措施，但不同操作過電壓對(duì)并聯(lián)電阻的阻值提出了不同的要求。電阻的阻值提出了不同的要求。 在在220kV220kV及以下電網(wǎng)中，通常更多地傾向及以下電網(wǎng)中，通常更多地傾向于采用以限制切空線過電壓為主的中值電阻；于采用以限制切空線過電壓為主的

22、中值電阻；而在而在500kV500kV電網(wǎng)中，傾向于以限制合空線過電電網(wǎng)中，傾向于以限制合空線過電壓為主的低值電阻。壓為主的低值電阻。 采用現(xiàn)代采用現(xiàn)代ZnOZnO避雷器的情況下，是否尚需避雷器的情況下，是否尚需裝用并聯(lián)合閘電阻，可以通過驗(yàn)算決定。裝用并聯(lián)合閘電阻，可以通過驗(yàn)算決定。 4、操作過電壓的幅值受到許多因素的影響，具有顯著的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。在未采用避雷器對(duì)操作過電壓幅值進(jìn)行限制的情況下按操作過電壓作絕緣配合時(shí)，可采用表9-3給出的計(jì)算倍數(shù)。 5、對(duì)保護(hù)操作過電壓用的避雷器有以下一些特殊的要求： 有間隙避雷器的火花間隙在操作過電壓下的放電電壓與工頻放電電壓不同，而且分散性較大； 操作過電壓下

23、流過避雷器的電流雖然一般均小于雷電流，但持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，因而對(duì)閥片通流容量的要求較高； 1) 在操作過電壓的作用下，避雷器可能多次動(dòng)作，因而對(duì)閥片和火花間隙的要求都比較苛刻。 磁吹避雷器雖可用來限制操作過電壓，但磁吹避雷器雖可用來限制操作過電壓，但由于所采用的高溫閥片的非線性指數(shù)較大，由于所采用的高溫閥片的非線性指數(shù)較大，當(dāng)避雷器在雷電過電壓下動(dòng)作時(shí)，流過的沖當(dāng)避雷器在雷電過電壓下動(dòng)作時(shí)，流過的沖擊電流所造成的參亞可能偏高。為了協(xié)調(diào)限擊電流所造成的參亞可能偏高。為了協(xié)調(diào)限制雷電過電壓和操作過電壓的不同要求，研制雷電過電壓和操作過電壓的不同要求，研制了復(fù)合式磁吹避雷器?，F(xiàn)代氧化鋅避雷器制了復(fù)合式磁吹

24、避雷器。現(xiàn)代氧化鋅避雷器具有無間隙、動(dòng)作電壓低、殘壓低等一系列具有無間隙、動(dòng)作電壓低、殘壓低等一系列優(yōu)點(diǎn)，可同時(shí)滿足限制雷電過電壓和操作過優(yōu)點(diǎn)，可同時(shí)滿足限制雷電過電壓和操作過電壓的要求，是目前最理想的保護(hù)裝置。電壓的要求，是目前最理想的保護(hù)裝置。 第六節(jié) 工頻電壓升高空載長(zhǎng)線電容效應(yīng)引起的工頻電壓升高 不對(duì)稱短路引起的工頻電壓升高 甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高工頻電壓升高在絕緣裕度較小的超高壓輸電系統(tǒng)中受到很大的注意的原因如下： 由于工頻電壓升高大都在空載或輕載條件下發(fā)生，與多種操作過電壓的發(fā)生條件相同或相似，所以它們有可能同時(shí)出現(xiàn)、相互，疊加。所以在設(shè)計(jì)高電壓的絕緣時(shí)，應(yīng)計(jì)及它們的聯(lián)合作用；

25、工頻電壓升高是決定某些過電壓保護(hù)袈置工作條件的重要依據(jù)，所以它直接影響避雷器的保護(hù)特性和電力設(shè)備的絕緣水平； 1) 由于工頓電壓升高是不衰減或弱衰減現(xiàn)象，持續(xù)的時(shí)間很長(zhǎng)，對(duì)設(shè)備絕緣及其運(yùn)行條件也有很大的影響。一、空載長(zhǎng)線電容效應(yīng)引起的工頻電壓升高輸電線路在長(zhǎng)度不很大時(shí)，可用集中參數(shù)的電阻、電感和電容來代替，圖9-15（a）給出了它的T型等值電路。由于線路空載，可簡(jiǎn)化成一R、L、C串連電路，如圖9-15（b）所示。由于電感與電容上的壓降反相，且 ，可見電容上的壓降大于電源電勢(shì)，如圖9-15（c）所示。LCUU隨著輸電電壓的提高、輸送距離的增長(zhǎng)，在分析空載長(zhǎng)線的電容效應(yīng)時(shí)，也需要采用分布參數(shù)等值電

26、路，但基本結(jié)論與前面所述者相似。為了限制這種工頻電壓升高現(xiàn)象，大多采用并聯(lián)電抗器來補(bǔ)償線路的電容電流以削弱電容效應(yīng)，效果十分顯著。二、不對(duì)成短路引起的工頻電壓升高不對(duì)稱短路是電力系統(tǒng)中最常見的故障形式，當(dāng)發(fā)生單相或兩相對(duì)地短路時(shí)，健全相上的電壓都會(huì)升高，其中單相接地引起的電壓升高更大一些。此外，閥式避雷器的滅弧電壓通常也就是根據(jù)單相接地時(shí)的工頻電壓升高來選定的，所以下面只討論單相接地的情況。單相接地時(shí)，故障點(diǎn)各相的電壓、電流是不對(duì)稱的，為了計(jì)算健全相上的電壓升高，通常采用對(duì)稱分量法和復(fù)合序網(wǎng)進(jìn)行分析，不僅計(jì)算方便，且可計(jì)及長(zhǎng)線的分布特性。0ACBKUUU21)()(31010210XXXXXX

27、K當(dāng)A相接地時(shí)，B、C兩健全相上電壓的模值為：系數(shù)系數(shù)K K為接地系數(shù)。它表示單相接地故障時(shí)健為接地系數(shù)。它表示單相接地故障時(shí)健全相的最高對(duì)地工頻電壓有效值與無故障時(shí)全相的最高對(duì)地工頻電壓有效值與無故障時(shí)對(duì)地電壓有效值之比。對(duì)地電壓有效值之比。按電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式分析健全相電壓升高的程度：對(duì)中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)，采用“110避雷器”。 對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的3560kV電網(wǎng)，采用“100避雷器”。 對(duì)中性點(diǎn)有效接地的110220kV電網(wǎng)，采用“80避雷器”。當(dāng)輸電線路在傳輸較大容量時(shí)，斷路器因某種原因而突然跳閘甩掉負(fù)荷時(shí)，會(huì)在原動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)內(nèi)引起一系列機(jī)電暫態(tài)過程，它是造成工頻電壓升高的又一原

28、因。三、甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高在一般情況下，220kV及以下的電網(wǎng)中不需要采取特殊措施來限制工頻電壓升高 在330500kV超高壓電網(wǎng)中，應(yīng)采用并聯(lián)電抗器或靜止補(bǔ)償裝置等措施，將工頻電壓升高限制到1.31.4倍相電壓以下在考慮線路的工頻電壓升高時(shí)，如果同時(shí)計(jì)及空載線路的電容效應(yīng)、單相接地及突然甩負(fù)荷等三種情況，那么工頻電壓升高可達(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：小 結(jié)工頻電壓升高的倍數(shù)雖然不大，一般不會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的絕緣直接造成危害，但是它在絕緣裕度較小的超高壓輸電系統(tǒng)中仍受到很大的注意。 電力系統(tǒng)中常見的幾種工頻電壓升高為：1）空載長(zhǎng)線電容效應(yīng)引起的工頻電壓升高 2）不對(duì)稱短路引起的工頻電

29、壓升高 3）甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高。（本節(jié)完）第七節(jié) 諧振過電壓諧振過電壓的類型 鐵磁諧振過電壓一、諧振過電壓的類型通常認(rèn)為，系統(tǒng)中的電阻元件和電容元件均為線性元件，而電感元件則可分為三類：一類是線性的，第二類是非線性的，還有一類是電感值呈周期性變化的電感元件。與之相對(duì)應(yīng)，可能發(fā)生三種不同形式的諧振現(xiàn)象：(一)線性諧振過電壓 電路中的電感L與電容C、電阻R一樣，都是線性參數(shù)。限制這種過電流和過電壓的方法是使回路脫離諧振狀態(tài)或增加回路的損耗。在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)，應(yīng)設(shè)法避開諧振條什以消除這種線性諧振過電壓。 (二)參數(shù)諧振過電壓 系統(tǒng)中某些元件的電感會(huì)發(fā)生周期性變化。系統(tǒng)中某些元件的電感會(huì)發(fā)

30、生周期性變化。 進(jìn)行自激的校核，避開諧振點(diǎn)。進(jìn)行自激的校核，避開諧振點(diǎn)。(三)鐵磁諧振 當(dāng)電感元件帶有鐵心時(shí)。一般都會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，這時(shí)電感不再是常數(shù)而是隨看電流或磁通的變化而改變，在滿足一定條件時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生鐵磁諧振現(xiàn)象，它具有系列不同于其他諧振過電壓特點(diǎn)。二、鐵磁諧振過電壓為了探討這種過電壓最基本的物理過程，可利用圖9-17中最簡(jiǎn)單的LC串連諧振電路。不過這時(shí)的L是一只帶鐵心的非線性電感，電感值是一個(gè)變數(shù)，因而回路也就沒有固定的自振頻率，同一回路中，既可能產(chǎn)生振蕩頻率等于電源頻率的基頻諧振，也可以產(chǎn)生高次諧波和分次諧波諧振，具有各種諧波諧振的可能性是鐵磁諧振的一個(gè)重要特點(diǎn)。在圖9-18中分別

31、畫出了電感上的電壓UL及電容上的電壓UC與電流 的關(guān)系。由于電容是線性的，所以 是一條直線 ；隨著電流的增大，鐵心出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，電感L不斷減小，設(shè)兩條伏安特性相交于P點(diǎn)。I)(IUCICUC1基波的鐵磁諧振的特點(diǎn)： 1) 產(chǎn)生串聯(lián)鐵磁諧振的必要條件是：電感和電容的伏安特性必須相交，鐵磁諧振可在較大范圍內(nèi)產(chǎn)生； 2) 對(duì)鐵磁諧振電路，在同一電源電勢(shì)作用下，回路可能有不只一種穩(wěn)定工作狀態(tài)； 3) 鐵磁元件的非線性是產(chǎn)生鐵磁諧振的根本原因，但其飽和特性本身又限制了過電壓的幅值。此外，回路中的損耗會(huì)使過電壓降低，當(dāng)回路電阻值大到一定數(shù)值時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的的諧振現(xiàn)象。 限制和消除鐵磁諧振過電壓的有效的

32、措施為： （1）改善電磁式電壓互感器的激磁特性，或改用電容式電壓互感器。 （2）在電壓互感器開口三角繞組中接入阻尼電阻，或在電壓互感器一次繞組的中性點(diǎn)對(duì)地接入電阻。 （3）在有些情況下，可在10kV及以下的母線上裝設(shè)一組三相對(duì)地電容器，或用電纜段代替架空線段，以增大對(duì)地電容，從參數(shù)搭配上避開諧振。 （4）在特殊情況下，可將系統(tǒng)中性點(diǎn)臨時(shí)經(jīng)電阻接地或直接接地，或投入消弧線圈，也可以按事先規(guī)定投入某些線路或設(shè)備以改變電路參數(shù)，消除諧振過電壓。小 結(jié)諧振過電壓可分為如下三種形式：線性諧振過電壓、參數(shù)諧振過電壓和鐵磁諧振。 具有各種諧波諧振的可能性是鐵磁諧振的一個(gè)重要特點(diǎn)。 電力系統(tǒng)中的鐵磁諧振過電壓

33、常發(fā)生在非全相運(yùn)行狀態(tài)中。（本節(jié)完）第十章第十章 電力系統(tǒng)絕緣配合電力系統(tǒng)絕緣配合 隨著電力系統(tǒng)過電壓等級(jí)的提高，正確隨著電力系統(tǒng)過電壓等級(jí)的提高，正確解決電力系統(tǒng)的絕緣配合問題變得越來解決電力系統(tǒng)的絕緣配合問題變得越來越重要。越重要。 它是電力系統(tǒng)中涉及面最廣它是電力系統(tǒng)中涉及面最廣的綜合性科學(xué)技術(shù)課題之一。的綜合性科學(xué)技術(shù)課題之一。第一節(jié) 絕緣配合基本概念絕緣配合的根本任務(wù)和核心問題 電力系統(tǒng)中絕緣配合的例子 電力系統(tǒng)絕緣配合的發(fā)展過程第一節(jié) 絕緣配合基本概念電力系統(tǒng)絕緣配合的根本任務(wù)是：正確處理電力系統(tǒng)絕緣配合的根本任務(wù)是：正確處理過電壓和絕緣這一對(duì)矛盾，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、安過電壓和絕緣這一對(duì)

34、矛盾，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)供電的目的。全、經(jīng)濟(jì)供電的目的。就絕緣配合算經(jīng)濟(jì)帳時(shí)，應(yīng)該全面考慮投資就絕緣配合算經(jīng)濟(jì)帳時(shí)，應(yīng)該全面考慮投資費(fèi)用、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和事故損失等三個(gè)方面，費(fèi)用、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用和事故損失等三個(gè)方面，以求優(yōu)化總的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。以求優(yōu)化總的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 絕緣配合的核心問題是確定各種電氣設(shè)備的絕緣配合的核心問題是確定各種電氣設(shè)備的絕緣水平，它是絕緣設(shè)計(jì)的首要前提，往往絕緣水平，它是絕緣設(shè)計(jì)的首要前提，往往以各種耐壓試驗(yàn)所用的試驗(yàn)電壓來表示。以各種耐壓試驗(yàn)所用的試驗(yàn)電壓來表示。電力系統(tǒng)中存在著許多絕緣配合方面的問題，電力系統(tǒng)中存在著許多絕緣配合方面的問題，下面就是一些例子：下面就是一些例子

35、：架空線路與變電所之間的絕緣配合架空線路與變電所之間的絕緣配合同桿架設(shè)的雙回線路之間的絕緣配合同桿架設(shè)的雙回線路之間的絕緣配合電氣設(shè)備內(nèi)絕緣與外絕緣的配合電氣設(shè)備內(nèi)絕緣與外絕緣的配合各種外絕緣之間的配合各種外絕緣之間的配合各種保護(hù)裝置之間的絕緣配合各種保護(hù)裝置之間的絕緣配合1.1. 被保護(hù)絕緣與保護(hù)裝置之間的絕緣配合被保護(hù)絕緣與保護(hù)裝置之間的絕緣配合這是最基本和最重要的一種配合。這是最基本和最重要的一種配合。從電力系統(tǒng)的絕緣配合的發(fā)展過程來看，可以分以下從電力系統(tǒng)的絕緣配合的發(fā)展過程來看，可以分以下三個(gè)階段：三個(gè)階段：( (一) )多級(jí)配合（多級(jí)配合（19401940年以前）年以前）采用多級(jí)配

36、合的原則是：價(jià)格越昂貴、修采用多級(jí)配合的原則是：價(jià)格越昂貴、修復(fù)越困難、損壞后果越嚴(yán)重的絕緣結(jié)構(gòu)，復(fù)越困難、損壞后果越嚴(yán)重的絕緣結(jié)構(gòu)，其絕緣水平應(yīng)越高。其絕緣水平應(yīng)越高。 采用多級(jí)配合是由于當(dāng)時(shí)所用的避雷器保采用多級(jí)配合是由于當(dāng)時(shí)所用的避雷器保護(hù)性能不夠穩(wěn)定和完善，因而不能把它的護(hù)性能不夠穩(wěn)定和完善，因而不能把它的保護(hù)特性作為絕緣配合的基礎(chǔ)。保護(hù)特性作為絕緣配合的基礎(chǔ)。 但是采用多級(jí)配合必然會(huì)把設(shè)備內(nèi)絕緣水但是采用多級(jí)配合必然會(huì)把設(shè)備內(nèi)絕緣水平抬得很高，這是特別不利的。平抬得很高，這是特別不利的。（二）兩級(jí)配合（慣用法） 從二十世紀(jì)40年代后期開始，越來越多的國家逐漸摒棄多級(jí)配合的概念而轉(zhuǎn)為采

37、用兩級(jí)配合的原則，即以閥式避雷器的保護(hù)特性作為絕緣配合的基礎(chǔ)，將它的保護(hù)水平乘上一個(gè)綜合考慮各種影響因素和必要裕度的系數(shù)，就能確定絕緣應(yīng)有的耐壓水平。 （三）絕緣配合統(tǒng)計(jì)法 “統(tǒng)計(jì)法”：規(guī)定出某一可以接受的絕緣故障率，容許冒一定的風(fēng)險(xiǎn)。 用統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)及方法來處理絕緣配合問題，以獲得優(yōu)化的總經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。小 結(jié)電力系統(tǒng)絕緣配合的根本任務(wù)是：正確處理過電壓和絕緣這一對(duì)矛盾，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)供電的目的。 絕緣配合的核心問題是確定各種電氣設(shè)備的絕緣水平，它是絕緣設(shè)計(jì)的首要前提，往往以各種耐壓試驗(yàn)所用的試驗(yàn)電壓值來表示。 以兩級(jí)配合為基本原則的慣用法至今仍在廣泛應(yīng)用。 隨著輸電電壓的提高，絕緣配合統(tǒng)計(jì)

38、法的經(jīng)濟(jì)效益越來越顯著。（本節(jié)完）第二節(jié) 中性點(diǎn)接地方式對(duì)絕緣水平的影響從最大長(zhǎng)期工作電壓、雷電過電壓和內(nèi)部過電壓三個(gè)方面來分析中性點(diǎn)接地方式對(duì)絕緣水平的影響電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)涉及面很廣的綜合性電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)涉及面很廣的綜合性技術(shù)課題，它對(duì)電力系統(tǒng)的供電可靠性、過電壓與絕技術(shù)課題，它對(duì)電力系統(tǒng)的供電可靠性、過電壓與絕緣配合、繼電保護(hù)、通信干擾、系統(tǒng)穩(wěn)定等方面都有緣配合、繼電保護(hù)、通信干擾、系統(tǒng)穩(wěn)定等方面都有很大的影響。很大的影響。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式分為非有效接地和有效接地兩電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式分為非有效接地和有效接地兩大類。在這兩類接地方式不同的電網(wǎng)中，過電壓水平

39、和大類。在這兩類接地方式不同的電網(wǎng)中，過電壓水平和絕緣水平都有很大的差別。絕緣水平都有很大的差別。1、最大長(zhǎng)期工作電壓 nU在非有效接地系統(tǒng)中，由于單相接地故障時(shí)并不需要立即跳閘，而可以繼續(xù)帶故障運(yùn)行一段時(shí)間，這時(shí)健全相上的工作電壓升高到線電壓，再考慮最大工作電壓可比額定電壓 高1015，可見其最大長(zhǎng)期工作電壓為（1.11.15） 。nU3nU在有效接地系統(tǒng)中，最大長(zhǎng)期工作電壓僅為 （1.11.15）2、雷電過電壓 實(shí)際作用到絕緣上的雷電過電壓幅值取決于閥式避雷器的保護(hù)水平。由于閥式避雷器的滅弧電壓是按最大長(zhǎng)期工作電壓選定的，因而有效接地系統(tǒng)中所用避雷器的滅弧電壓約比同一電壓等級(jí)、中性點(diǎn)為非有

40、效接地系統(tǒng)中的避雷器低20左右。3、內(nèi)部過電壓 在有效接地系統(tǒng)中，內(nèi)部過電壓是在相電壓的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展的，而在非有效接地系統(tǒng)中，則有可能在線電壓的基礎(chǔ)上發(fā)生和發(fā)展，因而前者要比后者低2030左右。結(jié)論：中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)的絕緣水平可比非有效接地系統(tǒng)低20左右。 但降低絕緣水平的經(jīng)濟(jì)效益大小與系統(tǒng)的電壓等級(jí)有很大的關(guān)系： 在110kV及以上的系統(tǒng)中，絕緣費(fèi)用在總建設(shè)費(fèi)用中所占比重較大，因而采用有效接地方式以降低系統(tǒng)絕緣水平在經(jīng)濟(jì)上好處很大。 在66kV及以下的系統(tǒng)中，絕緣費(fèi)用所占比重不大，降低絕緣水平在經(jīng)濟(jì)上的好處不明顯，因而供電可靠性上升為首要考慮因素，所以一般均采用中性點(diǎn)非有效接地方式。但

41、是，635kV配電網(wǎng)往往發(fā)展很快，采用電纜的比重也不斷增加，且運(yùn)行方式經(jīng)常變化，給消弧線圈的調(diào)諧帶來困難，并易引發(fā)多相短路。故近年來有些以電纜網(wǎng)絡(luò)為主的610kV大城市或大型企業(yè)配電網(wǎng)不再象過去那樣一律采用中性點(diǎn)非有效接地的方式，有一部分改用了中性點(diǎn)經(jīng)低值或中值電阻接地的方式，它們屬于有效接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障時(shí)立即跳閘。小 結(jié)在110kV及以上的系統(tǒng)中，采用有效接地方式以降低系統(tǒng)絕緣水平在經(jīng)濟(jì)上好處很大；在66kV及以下的系統(tǒng)中，供電可靠性上升為首要考慮因素，一般均采用中性點(diǎn)非有效接地方式。 隨著635kV配電網(wǎng)的迅速發(fā)展，以電纜網(wǎng)絡(luò)為主的610kV大城市或大型企業(yè)配電網(wǎng)有一部分改用了中

42、性點(diǎn)經(jīng)低值或中值電阻接地的方式，它們屬于有效接地系統(tǒng)。（本節(jié)完）第三節(jié) 絕緣配合慣用法雷電過電壓下的絕緣配合 操作過電壓下的絕緣配合 工頻絕緣水平的確定 長(zhǎng)時(shí)間工頻高壓試驗(yàn)到目前為止，慣用法仍是采用得最廣泛的絕緣配合方法，除了在330kV及以上的超高壓線路絕緣的設(shè)計(jì)中采用統(tǒng)計(jì)法以外，其他情況下主要采用的仍均為慣用法。 根據(jù)兩級(jí)配合的原則，確定電氣設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)是避雷器的保護(hù)水平，它就是避雷器上可能出現(xiàn)的最大電壓，如果再考慮設(shè)備安裝點(diǎn)與避雷器間的電氣距離所引起的電壓差值、絕緣老化所引起的電氣強(qiáng)度下降、避雷器保護(hù)性能在運(yùn)行中逐漸劣化、沖擊電壓下?lián)舸╇妷旱姆稚⑿浴⒈匾陌踩６鹊纫蛩囟诒Ｗo(hù)水平

43、上再乘以一個(gè)配合系數(shù)，即可得出應(yīng)有的絕緣水平。 由于220kV（其最大工作電壓為252kV）及以下電壓等級(jí)和220kV以上電壓等級(jí)電力系統(tǒng)在過電壓保護(hù)措施、絕緣耐壓試驗(yàn)項(xiàng)目、最大工作電壓倍數(shù)、絕緣裕度取值等方面都存在差異，所以在作絕緣配合時(shí)，可分為以下兩個(gè)電壓范圍（以系統(tǒng)的最大工作電壓 來表示）：mUkVUm252kVUkVm2525 . 3范圍：范圍：)1(1pUKBIL （一）雷電過電壓下的絕緣配合 電氣設(shè)備在雷電過電壓下的絕緣水平通常用它們的基本沖擊絕緣水平（BIL）來表示：) 1 (pU1K 為閥式避雷器在雷電過電壓下的保護(hù)水平， 為雷電過電壓下的配合系數(shù)。RUBIL) 4 . 125

44、. 1 ( 在電氣設(shè)備與避雷器相距很近時(shí)取1.25，相距較遠(yuǎn)時(shí)取1.4。 我國使用的經(jīng)驗(yàn)公式：我國使用的經(jīng)驗(yàn)公式：在按內(nèi)部過電壓作絕緣配合時(shí)，通常不考慮諧振過在按內(nèi)部過電壓作絕緣配合時(shí)，通常不考慮諧振過電壓，因?yàn)樵谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)和選擇運(yùn)行方式時(shí)均應(yīng)設(shè)法電壓，因?yàn)樵谙到y(tǒng)設(shè)計(jì)和選擇運(yùn)行方式時(shí)均應(yīng)設(shè)法避免諧振過電壓的出現(xiàn)；此外，也不單獨(dú)考慮工頻避免諧振過電壓的出現(xiàn)；此外，也不單獨(dú)考慮工頻電壓升高，而把它的影響包括在最大長(zhǎng)期工作電壓電壓升高，而把它的影響包括在最大長(zhǎng)期工作電壓內(nèi)，這樣一來，就歸結(jié)為操作過電壓下的絕緣配合內(nèi)，這樣一來，就歸結(jié)為操作過電壓下的絕緣配合了。了。（二）操作過電壓下的絕緣配合（二）操作

45、過電壓下的絕緣配合 分兩種情況來討論：UKKSILS0sK)(spsUKSIL 25. 115. 1sK對(duì)于范圍這一類變電所中的電氣設(shè)備來說，其操作沖擊絕緣水平（SIL）可按下式求得 式中 為操作過電壓下的配合系數(shù)。 對(duì)于范圍（EHV）這一類變電所的電氣設(shè)備來說，其操作沖擊絕緣水平按下式計(jì)算： 式中操作過電壓下的配合系數(shù) （三）工頻絕緣水平的確定 為了檢驗(yàn)電氣設(shè)備絕緣是否達(dá)到了以上所確定的為了檢驗(yàn)電氣設(shè)備絕緣是否達(dá)到了以上所確定的BIL和和SIL，就需要進(jìn)行雷電沖擊和操作沖擊耐壓，就需要進(jìn)行雷電沖擊和操作沖擊耐壓試驗(yàn)。它們對(duì)試驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試技術(shù)提出了很高的試驗(yàn)。它們對(duì)試驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試技術(shù)提出了很高

46、的要求。對(duì)于要求。對(duì)于330kV及以上的超高壓電氣設(shè)備來說，及以上的超高壓電氣設(shè)備來說，這樣的試驗(yàn)是完全必需的，但對(duì)于這樣的試驗(yàn)是完全必需的，但對(duì)于220kV及以下及以下的高壓電氣設(shè)備來說，應(yīng)該設(shè)法用比較簡(jiǎn)單的高的高壓電氣設(shè)備來說，應(yīng)該設(shè)法用比較簡(jiǎn)單的高壓試驗(yàn)去等效地檢驗(yàn)絕緣耐受雷電沖擊電壓和操壓試驗(yàn)去等效地檢驗(yàn)絕緣耐受雷電沖擊電壓和操作沖擊電壓的能力。對(duì)高壓電氣設(shè)備普遍施行的作沖擊電壓的能力。對(duì)高壓電氣設(shè)備普遍施行的工頻耐壓試驗(yàn)實(shí)際上就包含著這方面的要求和作工頻耐壓試驗(yàn)實(shí)際上就包含著這方面的要求和作用。用。短時(shí)工頻耐壓試驗(yàn)所采用的試驗(yàn)電壓值往往要比額定相電壓高出數(shù)倍，它的目的和作用是代替雷電

47、沖擊和操作沖擊耐壓試驗(yàn)、等效地檢驗(yàn)絕緣在這兩類過電壓下的電氣強(qiáng)度。凡是合格通過工頻耐壓試驗(yàn)的設(shè)備絕緣在雷電和操作過電壓作用下均能可靠地運(yùn)行。為了更加可靠和直觀，國際電工委員會(huì)（IEC）規(guī)定：1、對(duì)于300kV以下的電氣設(shè)備 （1）絕緣在工頻工作電壓、暫時(shí)過電壓和操作過電壓下的性能用短時(shí)（1min）工頻耐壓試驗(yàn)來檢驗(yàn)； （2）絕緣在雷電過電壓下的性能用雷電沖擊耐壓試驗(yàn)來檢驗(yàn)。 2、對(duì)于300kV及以上的電氣設(shè)備 （1）絕緣在操作過電壓下的性能用操作沖擊耐壓試驗(yàn)來檢驗(yàn)； （2）絕緣在雷電過電壓下的性能用雷電沖擊耐壓試驗(yàn)來檢驗(yàn)。（四）長(zhǎng)時(shí)間工頻高壓試驗(yàn) 當(dāng)內(nèi)絕緣的老化和外絕緣的污染對(duì)絕緣在工頻工作電

48、壓和過電壓下的性能有影響時(shí)，尚需作長(zhǎng)時(shí)間工頻高壓試驗(yàn)。我國國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各種電壓等級(jí)電氣設(shè)備以耐壓值表示的絕緣水平作出如表10-1所示的規(guī)定。由于試驗(yàn)?zāi)康牟煌?，長(zhǎng)時(shí)間工頻高壓試驗(yàn)時(shí)所加的試驗(yàn)電壓值和加壓時(shí)間均與短時(shí)工頻耐壓試驗(yàn)不同。小 結(jié)電氣設(shè)備在雷電過電壓下的絕緣水平通常用它們的基本沖擊絕緣水平（BIL）來表示： 。 對(duì)于范圍這一類變電所中的電氣設(shè)備來說，其操作沖擊絕緣水平（SIL）可按下式求得 ；對(duì)于范圍（EHV）這一類變電所的電氣設(shè)備來說，其操作沖擊絕緣水平按下式計(jì)算： 。)1(1pUKBIL UKKSILS0)(spsUKSIL 短時(shí)工頻耐壓試驗(yàn)可等效地檢驗(yàn)絕緣在雷電沖擊和操作沖擊這兩類過

49、電壓下的電氣強(qiáng)度。 當(dāng)內(nèi)絕緣的老化和外絕緣的污染對(duì)絕緣在工頻工作電壓和過電壓下的性能有影響時(shí)，尚需作長(zhǎng)時(shí)間工頻高壓試驗(yàn)。 （本節(jié)完）第四節(jié) 架空輸電線路的絕緣配合本節(jié)以慣用法作架空輸電線路的絕緣配合，主要內(nèi)容為：線路絕緣子串的選擇、確定線路上各空氣間隙的極間距離空氣間距。 一、絕緣子串的選擇線路絕緣子串應(yīng)滿足三方面的要求： 在工作電壓下不發(fā)生污閃；在工作電壓下不發(fā)生污閃；2)2)在操作過電壓下不發(fā)生濕閃；在操作過電壓下不發(fā)生濕閃； 3)3)具有足夠的雷電沖擊絕緣水平，能保證線路的耐雷具有足夠的雷電沖擊絕緣水平，能保證線路的耐雷水平與雷擊跳閘率滿足規(guī)定要求。水平與雷擊跳閘率滿足規(guī)定要求。通常按下

50、列順序進(jìn)行選擇：1、根據(jù)機(jī)械負(fù)荷和環(huán)境條件選定所用懸式絕緣子的型號(hào)；2、按工作電壓所要求的泄漏距離選擇串中片數(shù)；3、按操作過電壓的要求計(jì)算應(yīng)有的片數(shù)；4、按上面1、2所得片數(shù)中的較大者，校驗(yàn)該線路的耐雷水平與雷擊跳閘率是否符合規(guī)定要求。（一）按工作電壓要求線路的閃絡(luò)率與該線路的爬電比距 密切相關(guān)，根據(jù)線路所在地區(qū)的污穢等級(jí)來選定 值，就能保證必要的運(yùn)行可靠性。設(shè)每片絕緣子的幾何爬電距離為 （cm），即可按爬電比距的定義得 0LmeULnK0n為絕緣子片數(shù)， 為系統(tǒng)最高工作電壓有效值， 為絕緣子爬電距離有效系數(shù)。mUeK為了避免污閃事故，所需的絕緣子片數(shù)應(yīng)為01LKUnem（二）按操作過電壓要求

51、 絕緣子串在操作過電壓的作用下，也不應(yīng)發(fā)生濕閃。在沒有完整的絕緣子串在操作波下的濕閃電壓數(shù)據(jù)的情況下，只能近似地用絕緣子串的工頻濕閃電壓來代替。電網(wǎng)中操作過電壓幅值的計(jì)算值 ，其中 為操作過電壓倍數(shù)。 UK00K設(shè)此時(shí)應(yīng)有的絕緣子片數(shù)為 ，則由 片組成的絕緣子串的工頻濕閃電壓幅值為2n2nUKUW01 . 11.1為綜合考慮各種影響因素和必要裕度的一個(gè)綜合修正系數(shù)只要知道各種類型絕緣子串的工頻濕閃電壓與其片數(shù)的關(guān)系，就可以利用式 求得應(yīng)有的 值。UKUW01 . 12n022nnn再考慮需增加的零值絕緣子片數(shù) 后，最后得出的操作過電壓所要求的片數(shù)為0n我國規(guī)定預(yù)留的零值絕緣子片數(shù)見表10-2如

52、果已掌握該絕緣子串在正極性操作沖擊波下的50放電電壓 與片數(shù)的關(guān)系，也可以用下面的方法來求出此時(shí)應(yīng)有的片數(shù) 和 。)%(50sU2n2n該絕緣子串應(yīng)具有下式所示的50操作沖擊放電電壓sssUKU)%(50 對(duì)范圍，它等于 ；對(duì)范圍，它應(yīng)為合空線、單相重合閘、三相重合閘這三種操作過電壓中的最大者。 絕緣子串操作過電壓配合系數(shù)，對(duì)范圍取1.17，對(duì)范圍取1.25。sUUK0sK（三）按雷電過電壓要求1n2n按上面所得的 和 中較大的片數(shù)，校驗(yàn)線路的耐雷水平和雷擊跳閘率是否符合有關(guān)規(guī)程的規(guī)定。雷電過電壓方面的要求在絕緣子片數(shù)選擇中的作用一般不大，這是由于線路的耐雷性能取決于各種防雷措施的綜合效果，影

53、響因素很多。即使驗(yàn)算的結(jié)果表明不能滿足線路耐雷性能方面的要求，一般也不再增加絕緣子片數(shù)，而是采用諸如降低桿塔接地電阻等其他措施來解決。二、空氣間距的選擇輸電線路的絕緣水平不僅取決于絕緣子的片數(shù)，同時(shí)也取決于線路上各種空氣間隙的極間距離空氣間距，而且后者對(duì)線路建設(shè)費(fèi)用的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過前者。輸電線路上的空氣間隙包括： （1）導(dǎo)線對(duì)地面：在選擇其空氣間距時(shí)主要考慮地面車輛和行人等的安全通過、地面電場(chǎng)強(qiáng)度及靜電感應(yīng)等問題。 （2）導(dǎo)線之間：應(yīng)考慮相間過電壓的作用、相鄰導(dǎo)線在大風(fēng)中因不同步擺動(dòng)或舞動(dòng)而相互靠近等問題。導(dǎo)線與塔身之間的距離也決定著導(dǎo)線之間的空氣間距。 （3）導(dǎo)、地線之間：按雷擊于檔距中央避雷

54、線上時(shí)不至于引起導(dǎo)、地線間氣隙擊穿這一條件來選定。（4）導(dǎo)線與桿塔之間，這將是下面要探討的重點(diǎn)內(nèi)容。 為了使絕緣子串和空氣間隙的絕緣能力都得到充分的發(fā)揮，顯然應(yīng)使氣隙的擊穿電壓與絕緣子串的閃絡(luò)電壓大致相等。但在具體實(shí)施時(shí)，會(huì)遇到風(fēng)力使絕緣子串發(fā)生偏斜等不利因素。就塔頭空氣間隙上可能出現(xiàn)的電壓幅值來看，一般是雷電過電壓最高、操作過電壓次之、工頻工作電壓最低；但從電壓作用時(shí)間來看，情況正好相反。由于工作電壓長(zhǎng)期作用在導(dǎo)線上，所以在計(jì)算它的風(fēng)偏角 時(shí)，應(yīng)取該線路所在地區(qū)的最大設(shè)計(jì)風(fēng)速 。 操作過電壓持續(xù)時(shí)間較短，通常在計(jì)算其風(fēng)偏角 時(shí)，取計(jì)算風(fēng)速等于 雷電過電壓持續(xù)時(shí)間最短，而且強(qiáng)風(fēng)與雷擊點(diǎn)同在一處

55、出現(xiàn)的概率極小，因此通常取其計(jì)算風(fēng)速等于1015m/s 0maxvsmax5 . 0 vUKU150三種情況下的凈空氣間距的確定方法如下： 0s1、工作電壓所要求的凈間距 0s 的工頻擊穿電壓幅值 為綜合考慮工頻電壓升高、氣象條件、必要的安全裕度等因素的空氣間隙工頻配合系數(shù)。1K 2、操作過電壓要求的凈間距ss要求 的正極性操作沖擊波下的50擊穿電壓 ssUKKUKUss022)%(50 計(jì)算用最大操作過電壓 空氣間隙操作配合系數(shù)，對(duì)范圍取1.03，對(duì)范圍取1.1。sU2KsseUU)%(50)50()50(eUss在缺乏空氣間隙50操作沖擊擊穿電壓的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，亦可采取先估算出等值的工頻擊穿

56、電壓 ，然后求取應(yīng)有的空氣間距 的辦法。 由于長(zhǎng)氣隙在不利的操作沖擊波形下的擊穿電壓顯著低于其工頻擊穿電壓，其折算系數(shù) ，如再計(jì)入分散性較大等不利因素，可取 ，即 1s82. 0s 3、雷電過電壓所要求的凈間距1s通常取 的50雷電沖擊電壓 等于絕緣子串的50雷電沖擊閃絡(luò)電壓 的85，即1s) 1%(50UCFOUCFOUU85. 0)1%(50其目的是減少絕緣子串的沿面閃絡(luò)，減少釉面受損的可能性。000sinlsLssslsLsin111sinlsL,max10LLLLs求得以上的凈間距后，即可確定絕緣子串處于垂直狀態(tài)時(shí)對(duì)桿塔應(yīng)有的水平距離 最后，選三者中最大的一個(gè)，就得出了導(dǎo)線與桿塔之間得

57、水平距離L，即 絕緣子串長(zhǎng)度l表10-4列出了各級(jí)電壓線路所需的凈間距值。當(dāng)海拔高度超過1000m時(shí)，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定對(duì)凈間距值進(jìn)行校正；對(duì)于發(fā)電廠變電所，各個(gè)s值應(yīng)再增加10的裕度，以策安全。小 結(jié) 通常按下列順序?qū)^緣子串進(jìn)行選擇：1、根據(jù)機(jī)械負(fù)荷和環(huán)境條件選定所用懸式絕緣子的型號(hào)；2、按工作電壓所要求的泄漏距離選擇串中片數(shù)；3、按操作過電壓的要求計(jì)算應(yīng)有的片數(shù)；4、按上面1、2所得片數(shù)中的較大者，校驗(yàn)該線路的耐雷水平與雷擊跳閘率是否符合規(guī)定要求。 輸電線路上的空氣間隙包括：導(dǎo)線對(duì)地面，導(dǎo)線之間，導(dǎo)、地線之間，導(dǎo)線與桿塔之間。（本節(jié)完）第二節(jié)第二節(jié) 中性點(diǎn)接地方式對(duì)絕緣水平的影響中性點(diǎn)接地方式

58、對(duì)絕緣水平的影響通?？梢詫㈦娏ο到y(tǒng)中性點(diǎn)接地方式分為非有效通?？梢詫㈦娏ο到y(tǒng)中性點(diǎn)接地方式分為非有效接地接地(x(x0 0/x/x1 13, r3, r0 0/x/x1 111；包括不接地、經(jīng)消弧線；包括不接地、經(jīng)消弧線圈接地等圈接地等) )和有效接地和有效接地(x(x0 0/x/x1 13, r3, r0 0/x/x1 1 11；包；包括直接接地括直接接地) )兩大。在這兩種不同的接地方式下，兩大。在這兩種不同的接地方式下，過電壓和絕緣水平有很大的差別：過電壓和絕緣水平有很大的差別：最大長(zhǎng)期工作電壓最大長(zhǎng)期工作電壓 在非有效接地系統(tǒng)中，由于單相接地故障時(shí)并在非有效接地系統(tǒng)中，由于單相接地故障

59、時(shí)并不需要立即跳閘，而可以帶故障運(yùn)行一段時(shí)間，不需要立即跳閘，而可以帶故障運(yùn)行一段時(shí)間，可見其最大長(zhǎng)期工作電壓為可見其最大長(zhǎng)期工作電壓為(1.11.5)U(1.11.5)Un n。雷電過電壓雷電過電壓 實(shí)際中不管原有的雷電過電壓波幅值有多實(shí)際中不管原有的雷電過電壓波幅值有多大，作用到絕緣上的雷電過電壓幅值均取決大，作用到絕緣上的雷電過電壓幅值均取決與閥式避雷器的保護(hù)水平。與閥式避雷器的保護(hù)水平。內(nèi)部過電壓內(nèi)部過電壓 在有效接地系統(tǒng)中，內(nèi)部過電壓是在相在有效接地系統(tǒng)中，內(nèi)部過電壓是在相電壓的基礎(chǔ)上發(fā)生和發(fā)展的，而在非有效接電壓的基礎(chǔ)上發(fā)生和發(fā)展的，而在非有效接地系統(tǒng)中，則有可能在線電壓的基礎(chǔ)上發(fā)

60、生地系統(tǒng)中，則有可能在線電壓的基礎(chǔ)上發(fā)生和發(fā)展，因而前者也要比后者低和發(fā)展，因而前者也要比后者低20%30%20%30%左右。左右。綜合以上三方面的原因，中性點(diǎn)有效接地的綜合以上三方面的原因，中性點(diǎn)有效接地的絕緣水平可比非有效接地系統(tǒng)低絕緣水平可比非有效接地系統(tǒng)低20%30%20%30%。第三節(jié) 絕緣配合慣用法一、基本概念一、基本概念 到目前為止，慣用法仍是采用最廣泛的絕緣配合到目前為止，慣用法仍是采用最廣泛的絕緣配合方法，除了在方法，除了在330KV330KV及以上的超高壓線路絕緣設(shè)及以上的超高壓線路絕緣設(shè)計(jì)中采用統(tǒng)計(jì)法以外，其他情況主要采用慣用法。計(jì)中采用統(tǒng)計(jì)法以外，其他情況主要采用慣用法