绝缘配合基础知识

Um>252kV的电气设备在操作过电压下,根 据设备上的统计操作过电压水平或避雷器的操 作冲击保护水平和设备的绝缘特性,并取一定 的配合因数Kc(一般取Kc≥1.15)计算,选取 相对地绝缘的额定操作冲击耐受电压.相间绝 缘的额定操作冲击耐受电压是相对地绝缘的倍 数. 设备纵绝缘的额定短时工频耐受电压一般等于 相应的相对地绝缘的耐受电压值,但隔离断口 的耐受电压可高于相对地绝缘的耐受电压值.
GB50060《3-110kV高压配电装置设计规范》 规定了户内高压配电装置的安全净距,如表所 示.工程上采用的安全净距,通常大于表中所 列的数值.
额定电压(kV) 带电部分至接地部分之间 不同相的带电部分及开关断开之 间 带电部分与无孔遮拦门之间 (其值可取带电部分至接地部分 净距+30mm) 带电部分与网状遮拦门之间 3 75 75 105 175 6 100 100 130 200 10 125 125 155 225 20 180 180 210 280 35 300 300 330 400
绝缘配合的基本原则: 考虑所采用的过电压保护措施后,决定 设备上可能的作用电压,并根据设备的 绝缘特性及可能影响绝缘特性的因素, 从安全运行和技术经济合理性两方面确 定设备的绝缘水平. 在所有情况下,进行绝缘配合时应考虑: 设备安装点的预期过电压值,系统与设 备的电气特性,类似的系统的运行经验 以及所有装置的限压效果.
注:巴申定律表明,气体间隙的击穿电压与气 体压力有关,如图所示.
DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘 配合》对电气设备的绝缘配合原则规定如下. (1)工频运行电压和暂时过电压下的绝缘配合: a,工频运行电压下电气装置电瓷外绝缘的爬电距离 应符合相应环境污秽分级条件下的爬电比距要求; b,变电所电气设备应能承受一定幅值和时间的工频 过电压和谐振过电压. (2)操作过电压下的绝缘配合.以计算用最大操作过 电压为基础进行绝缘配合. (3)雷电过电压下的绝缘配合.以避雷器雷电保护水 平为基础进行配合.
1 Ka = 1.1 H × 10 4
式中,H 为设备安装地点的海拔高度,m. GB/T11022《高压开关设备和控制设备标准的 共用技术要求》给出了海拔校正因数 K a 的另一 个计算式,
K a = e m ( H 1000 ) / 8150
式中,H 为设备安装地点的海拔高度,m. m取值如下:对于工频,雷电冲击和相间操作 冲击电压m=1;对于纵绝缘操作冲击电压 m=0.9;对于相对地操作冲击电压m=0.75.
DL/T539《户内交流高压开关柜和元部件凝露 及污秽试验技术条件》规定了户内设备最小公 称爬电比距分级数值,见表.
外绝缘污秽等级 0 Ⅰ轻 Ⅱ中
最小公称爬电比距mm/kV 瓷质材料 有机材料 12 14 14 16 18 20
(4)海拔高度 也称绝对高度,是表示地面某个地点高出海平面的垂 直距离. 由巴申定律知,海拔高度越高,大气越稀薄,导致绝 缘强度及散热效果变差,电气间隙耐压下降,同样对 爬电距离也有影响,故对于3-35kV的高压电气设备, 国标规定一般安装于1000米以下,超过1000米的海 拔高度,电气设备外绝缘必须修正. 对用于海拔高于1000m,但不超过4000m处的设备的 外绝缘及干式变压器的绝缘,海拔每升高100米,绝 缘强度约降低1%,在海拔不高于1000m的地点试验 时,其试验电压应为标准规定的额定耐受电压乘以海 拔校正因数K a ,
3,绝缘特征与环境因素
(1)绝缘类型 绝缘类型分为:(1)相对地绝缘;(2)相间 绝缘;(3)纵绝缘(对开关设备来说是指开 关断口的绝缘;对变压器和互感器来说是指绕 组的匝间,层间,段间绝缘); 外绝缘:指开关设备暴露在大气中部分的空间 距离或设备固体绝缘的表面与大气接触部分, 它承受电压作用,并受到诸如污秽,潮气,鸟 兽虫害的影响. 内绝缘:指开关设备在其防护装置外壳内的绝 缘部分,它可以是固体,液体或气体,以保护 开关设备不受外在大气条件的影响.
注:1140V仅限于煤矿井下使用.
系统标称电压:系统被指定的电压(额定电压). 系统最高电压:当系统正常运行时,在任何时 间,系统中任何一点上所出现的电压最高值, 不包括系统的暂态和异常电压. 高压开关设备和控制设备额定电压:根据规定 的电气设备工作条件,通常由制造厂确定的电 压.所在系统的最高电压上限. 设备最高电压:考虑到设备的绝缘性能和与最 高电压有关的其他性能所确定的最高运行电压, 其数值等于所在系统的系统最高电压值.
2,绝缘配பைடு நூலகம்的基本原则
GB311.1《高压输变电设备的绝缘配合》: 按照电力系统中出现的各种电压(工作电压和 过电压)和保护装置的特性来确定电气设备的 绝缘水平,称为绝缘配合. 额定绝缘水平:在规定条件下,用来度量电器 及其部件的不同电位部分的绝缘强度,电气间 隙和爬电距离的标准电压值,包括额定雷电冲 击耐受电压,额定短时工频耐受电压和额定操 作冲击耐受电压.最高电压Um≤252kV的电气 设备的额定绝缘水平用额定雷电冲击耐受电压 和额定短时工频耐受电压来表征.
确定绝缘水平时首先应考虑雷电冲击电压的作 用,GB/T11022《高压开关设备和控制设备标 准的共用技术要求》规定了3-35kV中性点非直 接接地系统中电气设备耐压值.
额定电 系统标 称电压 3 6 10 20 35 备注 压 (有效 值) 3.6 7.2 12 24 40.5 额定雷电冲击耐受电 压(峰值) 通用值 40 60 75 125 185 隔离断口 46 70 85 145 215 额定短时工频耐受电压 (1分钟,有效值) 通用值 18 23 42 50 95 隔离断口 20 28 48 60 110
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
大气特别严重污染地区,离海岸盐场1km以内, >0.25-0.35 离化学污源炉烟污秽300m以内的地区
外绝缘按最小公称爬电比距和污秽环境条件分 5级:0,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ. GB/T5582《高压电力设备外绝缘污秽等级》规 定了户外设备最小公称爬电比距分级数值,见 表.
外绝缘污秽等级 0 Ⅰ轻 Ⅱ中 Ⅲ重 Ⅳ特重 最小公称爬电比距mm/kV 线路 13.5 16 20 25 31 电站设备 14.8 16 20 25 31
绝缘介质:空气,各种绝缘材料,SF6,真空. 作用电压:(1)持续工频电压(其值不超过 设备最高电压Um,持续时间等于设备设计的运 行寿命);(2)暂时过电压(包括工频电压 升高,谐振过电压);(3)缓波前(操作) 过电压;(4)快波前(雷电)过电压;(5) 陡波前过电压(GIS中隔离开关操作引起); (6)联合过电压(冲击电压和工频电压联合 作用于相间绝缘和纵绝缘).其中陡波前过电 压试验标准尚在考虑中.
系统集成部
绝缘配合基础知识
许继工业电气自动化系统公司 系统集成部 韩学志 2009年3月 年 月
2010年5月24日2时30分
主要内容
1,标准电压等级 2,绝缘配合的基本原则 3,绝缘特征与环境因素
1,标准电压等级
按照GB156《标准电压》和GB/T11022《高压开关设备和控制设备标准的共 用技术要求》的规定,我国三相交流电网标称电压和电气设备额定电压及电 气设备的最高电压,如表所示,
对周围环境空气温度高于40oC处的设备,其外绝缘在 干燥状态下的试验电压应取标准规定的额定耐受电压 值乘以温度校正因数 K f ,
K f = 1 + 0.0033(T 40)
0 C 式中,T 为环境空气温度, . 在各种间隔距离中,最基本的是带电部分对接地部分 之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距, 即电气间隙,亦称空气间隙.在这一距离下,无论是 在正常最高工作电压还是在出现内,外过电压时,都 不致使空气间隙击穿.
绝缘配合方法的选择(试验):确定性法(惯用法), 统计法,简化统计法 确定性法:首先确定设备绝缘上可能出现的各类过电 压的最高值,然后选取一个适宜的考虑各种因素影响 并有一定裕度的配合系数,相乘后得到绝缘耐受电压 值并在标准值中选取.这种方法要求绝缘具有一定的 耐受电压作用的能力,在一定波形和幅值的过电压作 用下,不发生闪络或击穿事故.因此这种方法对设备 的内,外绝缘均可选用,在我国,各种电压等级的线 路和输配电设备的绝缘配合均采用这种方法. 确定性法对自恢复绝缘(如外绝缘,空气间隙)和非 自恢复绝缘(如内绝缘,油纸绝缘等)都是适用的. 在该种方法中所采用的最大雷电过电压是按避雷器通 过标称放电电流时的残压来决定的.最大操作过电压 是根据统计实测的结果而来的.
污秽 等级 0 Ⅰ
污秽特征 大气清洁地区及离海岸盐场50km以上无明显 污染地区
等值盐密
mg/cm2 -
大气轻度污染地区,工业区和人口低密集区, ≤0.06 离海岸盐场10-50km地区,在污闪季节中干 燥少雾(含毛毛雨)或雨量较多时 大气中等污染地区,轻盐碱和炉烟污秽地区, >0.06-0.10 离海岸盐场3-10km地区,在污闪季节中潮 湿多雾(含毛毛雨)但雨量较少时 大气污染较严重地区,重雾和重盐碱地区,离 >0.10-0.25 海岸盐场1-3km地区,工业和人口密度较大 地区,离化学污源炉烟污秽300-1500m的较 严重污秽地区
(3)污秽等级 根据自然污秽环境条件,相应地划分电力设备 户外绝缘污秽等级,规定各级外绝缘人工污秽 耐受值和爬电比距. 污秽等级:设备安装地点的污秽程度对电气设 备的外绝缘有重要影响.GB/T16434《高压架 空线路和发电厂,变电所环境污区分级及外绝 缘选择标准》给出了线路和发电厂,变电所污 秽等级,见表
为设备外绝缘在干燥状态下之耐受电压;通用值适用于相对地,相间和 开关断口;隔离断口符合对隔离开关所规定的安全要求的断开触头间的 电气间隙
表中所列的短时工频耐受电压一般均能满足在 正常运行电压和暂时过电压下的要求. 设备的相对地绝缘的额定耐受电压是确定设备 的相间绝缘和纵绝缘额定耐受电压的基础. 对受避雷器保护的设备,其额定雷电冲击耐受 电压由避雷器的雷电冲击保护水平乘以配合因 数Kc计算选定,一般取Kc≥1.4.相间绝缘的 Kc Kc≥1.4 额定雷电冲击耐受电压均取相应的相对地绝缘 的耐受电压值. 设备纵绝缘的额定雷电冲击耐受电压一般等于 相对地绝缘的耐受电压值,但隔离断口的耐受 电压可高于相对地绝缘的耐受电压值.