11电力系统的绝缘配合

“电力系统中的过电压与绝缘配合”初步探讨作者：王旭波来源：《商情》2008年第03期[摘要]电力系统中的过电压与绝缘改进技术一直以来是高压、超高压输电的主要问题。

本文从空载线路合闸过程入手，对过电压的发展作了阐述。

[关键词]电力系统过电压绝缘配合软起动在电力系统中过电压与绝缘既相辅相成又是一对矛盾。

各种高压电气设备处在长期工作电压之下（含瞬间接入高压电路的设备）会受到各种短时过电压的作用，如雷电过电压和操作过电压等，所以，绝缘不仅要能够耐受工作电压的长期作用，而且还必须耐受可能出现的各种冲击性较强的过电压。

要做到这一点，应从两个方面入手，一是要保证和提高绝缘的耐受电压；二是设法降低和限制过电压。

因此，对电力系统的过电压和绝缘配合，长期以来成为高电压与绝缘试验的重要问题。

所谓绝缘配合，就是综合考虑电气设备在系统中可能承受的各种作用电压（工作电压及过电压）、保护装置的特性和设备绝缘对各种作用电压的耐压特性，合理地确定设备必要的绝缘水平，以使设备造价、维护费用和设备绝缘故障引起的事故损失达到在经济上和安全运行上总体效益最高。

从事高压电气设计或高压电气设备操作的人员都知道，电力系统常见操作过电压共分四种类型：（1）中性点绝缘系统的间歇电弧接地过电压；（2）空载线路分闸过电压；（3）空载线路合闸过电压；（4）切除空载变压器过电压。

结合近几年的实践，现就空载线路合闸过电压情况进行分析，希望与大家共同作一个探讨。

空载线路的合闸如图1所示。

假设在合闸瞬间，电源的电压为u1，线路上的初始电压为u0，只要在合闸瞬间，电源电压不等于线路上的起动电压，即u1≠ u0，则在合闸后线路上必然会产生一个高频振荡过程（考虑该高频振荡是由回路中的自振频率f0所决定的，其频率通常要比50赫兹的工频电源频率高得多，因此可以近似认为，在高频振荡开始的第一个周波内，工频电源电压基本保持u1不变），合闸线路上的电压逐渐由u0（初始值）向u1（稳态值）趋近。

1． 了解电力系统过电压的种类电力系统中的各种绝缘在运行过程中除了长期受到工作电压的作用外，还会受到各种比工作电压高得多的过电压的短时作用。

所谓“过电压”通常指电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高。

按照产生根源的不同，可将过电压作如下分类：⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧感应雷击过电压直接雷击过电压雷电过电压操作过电压参数谐振过电压铁磁谐振过电压线性谐振过电压谐振过电压工频电压升高暂时过电压内部过电压电力系统过电压 引起工频电压升高的原因有：空载长线的电容效应、不对称短路、甩负荷等。

当电路中的电感、电容和电阻元件都是线性参数（不随电流、电压而变化），且电网的电源频率接近回路的自振频率时，由于回路中的感抗和容抗相等或接近而相抵消，回路电流只受到电阻的限制而达到很大的数值，在电感元件和电容元件上产生远远超过电源电压的过电压，此过电压称为线性谐振过电压。

当电感元件带有铁芯时，一般会出现饱和现象，这时电感不再是常数，而是随着电流或磁通的变化而改变。

由于电感的非线性，回路可能有不只一种稳定工作状态。

在一定条件下，回路可能从非谐振工作状态变到谐振工作状态，发生相位反倾现象，产生铁磁谐振。

若系统中的某些元件（如发电机）的电感发生周期性的变化，再加上不利参数的配合，电网就有可能引发参数谐振。

操作过电压所指的操作并非狭义的开关倒闸操作，而应理解为“电网参数的突变”，引起操作过电压的原因主要有：切断空载线路、空载线路合闸、切断空载变压器、断续电弧接地等。

在220kV 以下的系统中，要把雷电过电压限制到比内部过电压还低的水平是不经济的，因此这些系统中电气设备的绝缘水平主要由雷电过电压所决定。

对于超高压系统，在现有防雷措施下，雷电过电压一般不如内部过电压危险性大，因此系统绝缘水平主要由内部过电压水平所决定。

在严重污秽地区的电网，设备的绝缘性能因污秽而大大降低，污闪事故在正常工作电压下时常发生，因此严重污秽地区的电网外绝缘水平主要由系统最大运行电压所决定。

电力系统过电压与绝缘配合的研究发表时间：2020-11-16T07:48:37.088Z 来源：《中国电业》（发电）》2020年第16期作者：王先强[导读] 伴随着社会经济的高速增长与城市化进程的加快，人们对电能的需求日益增加给电力行业带来更多挑战。

基于过电压和绝缘配合技术是高压、超高压输电工程的关键问题，阐述空载线路合闸操作和雷电过电压现象，分析过电压和绝缘配合的发展。

王先强国网青海省电力公司青海省西宁市 810000摘要：伴随着社会经济的高速增长与城市化进程的加快，人们对电能的需求日益增加给电力行业带来更多挑战。

基于过电压和绝缘配合技术是高压、超高压输电工程的关键问题，阐述空载线路合闸操作和雷电过电压现象，分析过电压和绝缘配合的发展。

关键词：电力系统，过电压，绝缘配合引言在电力系统中过电压与绝缘既相辅相成又是一对矛盾。

各种高压电气设备处在长期工作电压之下(含瞬间接入高压电路的设备)会受到各种短时过电压的作用,如雷电过电压和操作过电压等,所以,绝缘不仅要能够耐受工作电压的长期作用,而且还必须耐受可能出现的各种冲击性较强的过电压。

要做到这一点,应从两个方面入手,一是要保证和提高绝缘的耐受电压;二是设法降低和限制过电压。

因此,对电力系统的过电压和绝缘配合,长期以来成为高电压与绝缘试验的重要问题。

所谓绝缘配合,就是综合考虑电气设备在系统中可能承受的各种作用电压(工作电压及过电压)、保护装置的特性和设备绝缘对各种作用电压的耐压特性,合理地确定设备必要的绝缘水平,以使设备造价、维护费用和设备绝缘故障引起的事故损失达到在经济上和安全运行上总体效益最高。

1雷电过电压现象及其危害雷云指的是能够产生雷电的积雨云，雷云带电的原因是水滴在冷热空气的对流作用下，连续不断地进行“上升、凝结、下降、融化”这一过程，因为互相摩擦而产生点和分离，使得一部分水滴带电，进而导致整片云朵带电，形成雷云。

其中，距离地面较近的雷云为负电荷云，距离地面较远的称为正电荷云。

【1】潮流：表征电力系统运行状态的参量，包括电力系统中各节点和支路中的电压、电流和功率的流向及分布。

【2】母线：指用高导电率的材料（铜、铝）制成的，用以传输电能，具有汇集和分配电力的产品。

电站或变电站输送电能用的总导线。

通过它，把发电机、变压器或整流器输出的电能输送给各个用户或其他变电所。

通常截面积比较大，电流大，发热多。

【3】迭代：对某一物理量运用特定的数学公式进行反复计算，直至两次运算的结果小于某一预先给定的误差项，则称这样的算法是收敛的，这个过程就叫做迭代。

【4】直流法潮流计算：在N-R法的基础上，假定节点电压幅值已知、相邻节点电压相位差很小、相邻节点电导为零，对节点功率方程进行简化，得到有功功率和节点电压相位角的线性方程组，不需迭代直接求解各节点电压相位角的方法。

【5】集肤效应：通有交变电流流的导体中，由于涡流缘故，电流有向着导体表面分布的趋势。

【6】分裂导线：一根截面积大的导线分裂为较小的若干导线。

一举四得：减小电晕放电；减小电抗；削弱集肤效应；增加柔性。

【7】高压直流输电：优点：(1)输送相同功率时，线路造价低；(2)线路有功损耗小；(3)适宜于海下输电；(4)系统的稳定性好，不受输电距离的限制；(5)能限制系统的短路电流；(6)调节速度快，运行可靠。

适用场合：远距离大功率输电；海底电缆送电；不同频率或同频率非同期运行的交流系统之间的联络；用地下电缆向大城市供电；交流系统互联或配电网增容时，作为限制短路电流的措施之一；配合新能源的输电。

【8】无功补偿：采取一定措施，来提高供电系统中电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。

根本目的：稳压。

常见方式:(1)集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组；(2)分组补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器；(3)单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等。

补偿设备：同步调相器、并联电容器、并联电抗器、静止补偿器。

(1083)《高电压技术》复习题一、单项选择题1.阀式避雷器的保护比是指残压与（）电压之比。

A.冲击放电 B.额定放电 C.灭弧放电 D.工频放电 参考答案：C2.我国把年平均雷电日不超过（）日的地区叫少雷区。

A.10B.15C.5D.20 参考答案：B3.解释电压较高、距离较长的间隙中的气体放电过程可用（） A.汤逊理论 B.巴申定律 C.小桥理论 D.流注理论 参考答案：D4.SF6 气体具有较高绝缘强度的主要原因之一是（） A.无色无味性 B.不燃性 C.无腐蚀性 D.电负性 参考答案：D5.在中性点不接地系统和消弧线圈接地电网中，切除空载线路过电压一般不超过（）倍。

A.5.5B.3.5C.5D.3 参考答案：B6.极化时间最短的是（）。

A.电子式极化 B.离子式极化 C.偶极子极化 D.空间电荷极化 参考答案：A7.由于光辐射而产生游离的形式称为（） A.碰撞游离 B.光游离 C.表面游离 D.热游离 参考答案：B8.不均匀的绝缘试品，如果绝缘严重受潮，吸收比 K 将（） A.远小于 1B.约等于 1C.远大于 1D.不确定 参考答案：B9.电晕放电是一种（）A.自持放电B.非自持放电C.电弧放电D.均匀场中放电 参考答案：A10.衡量电介质损耗大小用（）表示。

A.相对电介质B.介质损失角正切C.电介质极化D.电介质电导 参考答案：B。

11.电力系统中出现的稳态过电压基本可以分为哪两大类（） A.工频电压升高，谐振过电压 B.谐振过电压，线性谐振过电压C.工频电压升高，线性谐振过电压D.线性谐振过电压，参数谐振过电压 参考答案：A12.冲击电晕使行波能量损耗，线路的波阻抗（），导线的耦合系数（）。

A.增大，减小 B.增大，增大 C.减小，减小 D.减小，增大 参考答案：D13. 电力系统中出现的谐振过电压基本可以分为哪几类（） A.工频电压升高，铁磁谐振过电压，线性谐振过电压 B.工频电压升高，线性谐振过电压，参数谐振过电压 C.铁磁谐振过电压，线性谐振过电压，参数谐振过电压 D.工频电压升高，铁磁谐振过电压，参数谐振过电压 参考答案：C14. 调压器的调压方法为（）。

国家电网招聘考试电气工程专业知识（多项选择题）模拟试卷14(题后含答案及解析)全部题型 2. 多项选择题3. 判断题多项选择题1．操作过电压特点有( )。

A．幅值高B．存在高频振荡、强阻尼C．持续时间短D．危害性极大正确答案：A,B,C,D。

2．针对合空线过电压的形成及其影响因素，限制合闸过电压的措施主要有( )。

A．采用带有合闸电阻的断路器B．同步合闸C．采用单相(故障相)自动重合闸D．降低工频电压升高正确答案：A,B,C,D。

3．对于工频电压升高，下列说法正确的有( )。

A．一般而言，工频电压升高对220 kV等级以下、线路不太长的系统的正常绝缘的电气设备是没有危险的B．工频电压升高对超高压、远距离传输系统绝缘水平的确定起着决定性的作用C．工频电压升高的数值是决定保护电气设备工作条件的主要依据D．工频电压升高持续时间比操作过电压长正确答案：A,B,C,D。

解析：工频电压升高是一类暂时过电压，一般而言，工频电压升高对220 kV 等级以下、线路不太长的系统的正常绝缘的电气设备是没有危险的，而对超高压、远距离传输系统绝缘水平的确定起决定性作用。

工频电压升高的数值是决定某些过电压保护装置工作条件的重要依据。

工频电压升高是不衰减或弱衰减现象，持续时间比操作过电压长，对设备绝缘及其运行条件也有很大影响。

4．切除空载变压器时相当于切除一个小容量的电感负荷。

分段感性小电流时，发生截流现象，下列关于截流的说法，正确的有( )。

A．超高压系统中的断路器采用外能式方法灭弧，分断这样的电流时，电弧被迅速拉长，弧阻剧增，发生不稳定现象B．在工频电流过零前发生强制熄弧C．截流是指在电流的最大值时发生的电流突然截断的现象D．由于截流留在电感中的磁场能量转化为电容上的电场能量，从而产生过电压正确答案：A,B,C,D。

5．断续电弧接地过电压发展过程和幅值大小都与熄弧时间有关，存在的熄弧时间类型有( )。

A．发生在大气中的开放性电弧往往要到工频电流过零时才能熄灭B．在强烈去电离的条件下，电弧往往在过渡过程中的高频电流过零时就能熄灭C．电弧的熄灭发生在工频电流最大值的时刻D．电弧在过渡过程中的高频振荡电流最大时即可熄灭正确答案：A,B。

《高电压工程》（专科）复习题-学生一、填空题：1、所谓“过电压”是指电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高。

2、电力系统在发生雷击或进行操作时，输电线路的都可能产生以行波的过电压波，该波过程的本质是能量沿着导线传播的过程，即在导线周围逐步建立起电场和磁场的过程，也就是在导线周围空间储存电磁能的过程。

3、波阻抗Z是电压波与电流波之间的比例常数，它反映了波在传播过程中遵循储存在单位长度线路周围媒质中的电场能量和磁场能量一定相等的规律，所以Z是一个非常重要的参数。

4、电压波的符号取决于它的极性，而与电荷的运动方向无关。

5、过电压波在线路开路末端处的电压加倍，电流变零，这种电压加倍升高对线路的绝缘是很危险的。

6、过电压波在线路末端短路接地处的电流加倍，电压变零，该现象表明这时的全部能量都转化为磁场能量储存起来。

7、在波过程的分析中，可将入射波和波阻抗为Z的线路，用一个集中参数的等值电路来代替，其中电源电势等于电压入射波的两倍，该电源内阻等于线路波阻抗Z 。

这就是应用广泛的彼得逊法则。

8、彼得逊法则只适用于入射波必须是一条分布参数线路传播过来。

其次，只适用于节点A之后的任何一条线路末端产生的反射尚未回到A点之前的情况。

9、电力系统绝缘配合的根本任务是正确处理过电压和绝缘这一矛盾。

以达到任务安全，经济供电的目的。

10、变压器绕组中的波过程是以一系列振荡形式的驻波的方法来探讨的。

分析其过电压可能达到的幅值和波形是设计变压器绝缘结构的基础。

11、旋转电机绕组中的波过程与输电线路相似，该过程因大量折、反射而变得极其复杂，在工程分析中，常采用取平均值的方法的宏观处理方法分析之。

12、雷电放电是一种超长气隙的火花放电。

“云—地”间的线状雷的放电经过先导电，后放电回击等阶段完成的。

13、雷击于低接地电阻（≤30Ω）的物体时所流过雷击点的电流为雷电流，它的幅值I用来表示（即雷电的强度指标）。

14、在防雷计算中，可按不同的要求，采取双指数法、斜角法、斜角平顶法、半余弦法等不同的计算波形。

第一章 电力系统绝缘配合1、解释电气设备的绝缘配合和绝缘水平的定义答：电气设备的绝缘配合是指综合考虑系统中可能出现的各种作用过电压、保护装置特性及设备的绝缘特性，最终确定电气设备的绝缘水平。

电气设备的绝缘水平是指电气设备能承受的各种试验电压值，如短时工频试验电压，长时工频试验电压，雷电冲击试验电压及各种操作冲击电压2、电力系统绝缘配合的原则是什么？答：电力系统绝缘配合的原则是根据电气设备在系统应该承受的各种电压，并考虑过电压的限压措施和设备的绝缘性能后，确定电气设备的绝缘水平。

3、输电线路绝缘子串中绝缘子片数是如何确定的？答：根据机械负荷确定绝缘子的型式后绝缘子片数的确定应满足：在工作电压下不发生雾闪；在操作电压下不发生湿闪；具有一定的雷电冲击耐受强度，保证一定的耐雷水平。

具体做法：按工作电压下所需的泄露距离初步确定绝缘子串的片数，然后按照操作过电压和耐雷水平进行验算和调整。

4、变电站内电气设备的绝缘水平是否应该与输电线路的绝缘水平相配合？为什么？答：输电线路绝缘与变电站中电气设备之间不存在绝缘水平相配合问题。

通常，线路绝缘水平远高于变电站内电气设备的绝缘水平，以保证线路的安全运行。

从输电线路传入变电站的过电压由变电站母线上的避雷器限制，而电气设备的绝缘水平是以避雷器的保护水平为基础确定的。

第二章 内部过电压1、有哪几种形式的工频过电压？答：主要有空载长线路的电感-电容效应引起的工频过电压，单相接地致使健全相电压升高引起的工频过电压以及发电机突然甩负荷引起的工频过电压等。

2、电源的等值电抗对空长线路的电容效应有什么影响？答：电源的等值电抗X S 可以加剧电容效应，相当于把线路拉长。

电源容量愈小，电源的等值电抗X S 愈大，空载线路末端电压升高也愈大。

3、线路末端加装并联电抗器对空长线路的电容效应有什么影响？答：在超高压电网中，常用并联电抗器限制工频过电压，并联电抗器接于线路末端，使末端电压下降。

110kv电压标准1. 电压范围110kv系统的电压范围通常在110kv至120kv之间。

这是为了保证电力系统的稳定运行和电力设备的正常运行。

2. 电压波动电压波动是指在一段时间内电压的平均值的变化。

110kv系统的电压波动应保持在允许范围内，以确保电力设备的正常运行。

3. 电压偏差电压偏差是指实际电压与额定电压之间的差值。

在110kv系统中，电压偏差应保持在正负5%的范围内。

4. 电压不平衡度电压不平衡度是指三相电压之间的最大差值与额定电压之间的百分比。

在110kv系统中，电压不平衡度应保持在正负2%的范围内。

5. 频率偏差频率偏差是指实际频率与额定频率之间的差值。

在110kv系统中，频率偏差应保持在正负0.2hz的范围内。

6. 谐波含量谐波含量是指电力系统中存在的高次谐波分量。

在110kv系统中，谐波含量应保持在允许范围内，以确保电力设备的正常运行和避免谐波对电力系统的影响。

7. 短路容量短路容量是指在短路时电力系统的最大容量。

在110kv系统中，短路容量应满足电力设备的正常运行和短路时的安全要求。

8. 过电压保护过电压保护是指当系统中的电压超过允许范围时，采取的保护措施。

在110kv系统中，过电压保护应确保电力设备和系统的安全运行。

9. 接地保护接地保护是指将电力系统中的带电部分接地，以保护人员和设备的安全。

在110kv系统中，接地保护应按照相关规定进行设计和安装。

10. 绝缘配合绝缘配合是指根据电力系统的运行方式和设备的特点，选择适当的绝缘水平和保护措施，以确保电力设备和系统的安全运行。

在110kv 系统中，绝缘配合应按照相关规定进行设计和安装。

高压输变电设备的绝缘配合知识1. 引言高压输变电设备是电力系统中的重要组成部分，用于输送和分配电能。

为了确保设备的安全运行和电能的有效传输，绝缘配合知识在高压输变电设备的设计、制造和维护过程中起到关键作用。

本文将介绍高压输变电设备的绝缘配合知识，包括绝缘材料的选择、绝缘配合的原则和方法等。

2. 绝缘材料的选择高压输变电设备的绝缘材料的选择是保证设备安全运行的基础。

常见的绝缘材料包括硅橡胶、聚乙烯、聚酰亚胺等。

选择合适的绝缘材料需要考虑以下因素：2.1 电气性能绝缘材料的电气性能是衡量其是否适用于高压输变电设备的重要指标。

常见的电气性能指标包括介电强度、介质损耗、体积电阻率等。

2.2 机械性能绝缘材料的机械性能直接影响设备的可靠性和耐久性。

机械性能指标包括拉伸强度、断裂伸长率、硬度等。

2.3 耐热性能高压输变电设备在运行过程中会产生高温，因此绝缘材料需要具备良好的耐热性能。

耐热性能指标包括热变形温度、热老化性能等。

2.4 耐候性能绝缘材料需要具备良好的耐候性能，以适应不同气候条件下的运行环境。

耐候性能指标包括抗紫外线性能、耐腐蚀性能等。

3. 绝缘配合的原则和方法绝缘配合是指不同部件之间的绝缘接触和连接方式。

在高压输变电设备中，绝缘配合的选择和优化将影响设备的安全性和可靠性。

3.1 绝缘配合的原则绝缘配合的原则主要包括：•接触压力适宜：绝缘接触部分的接触压力应适宜，既要保证良好的绝缘性能，又要避免过高的接触压力造成部件损坏。

•表面洁净且平整：绝缘接触表面应保持洁净且平整，以减少绝缘表面放电的可能性。

•合适的绝缘间隙：绝缘间隙的大小应根据具体设备的工作电压和环境条件进行合理选择。

3.2 绝缘配合的方法绝缘配合的常见方法包括：•压接螺栓连接：通过螺栓将绝缘部件和金属部件连接在一起，实现绝缘配合。

•绝缘套管：使用绝缘套管将绝缘部件包裹起来，确保其与金属部件之间有一定的绝缘距离。

•绝缘垫片：在绝缘接触部分放置绝缘垫片，增加绝缘间隙，提高绝缘能力。