高电压技术--10 电力系统绝缘配合

1、绝缘子串中绝缘子片数的确定
线路绝缘子串应满足三方面的要求：
a. 在工作电压下不发生污闪； b. 雨天时在操作过电压下不发生闪络（湿闪）； c. 具有一定的雷电冲击耐压强度，保证一定的线路 耐雷水平。
a. 按工作电压要求
线路的闪络率与该线路的爬电比距 密切相关， 根据线路所在地区的污秽等级来选定 值，就能保证 必要的运行可靠性。 nKe L0 (cm / kV ) Um
U50%( s) K2Us K2 K0U
U s —计算用最大操作过电压
K 2 —空气间隙操作配合系数，对范围Ⅰ取1.03，对范
围Ⅱ取1.1。
（3）雷电过电压要求的净间距 通常取 si 的50％雷电冲击电压 U50%(i) 等于绝缘子串的50％ 雷电冲击闪络电压 UCFO 的85％，即
U50%(i ) 0.85 UCFO
10.1.3 内部过电压 •有效接地系统内部过电压比非有效接地 系统低20%~30%。
10.2 绝缘配合的原则和方法
绝缘配合
根据电气设备在系统中可能承受的各种电压,并考 虑过电压的限制措施和设备的绝缘性能后来确定电 气设备的绝缘水平，以便把作用于电气设备上的各 种电压（正常工作电压及过电压）所引起的绝缘损 坏降低到经济上和运行上所能接受的水平。
（3）导线对架空地线：按雷击于档距中央避雷线上时 不至于引起导、地线间气隙击穿这一条件来选定。
（4）导线对杆塔及横担：这将是下面要探讨的重点内 容。
风偏角的影响 就塔头空气间隙上可能出现的电压幅值来看，一般是 雷电过电压最高、操作过电压次之、工频工作电压最低。 而三种情况下可能出现的风偏角 则刚好相反 由于工作电压长期作用在导线 上，其可能引起的风偏角最大 雷电过电压持续时间最短，可 能出现的风偏角最小 操作过电压持续时间较短，可 能出现风偏角介于以上两者之间

（1）中性点接地方式：中性点非 有效接地电网的中性点电位有可能 发生位移，所以某一相的过电压可 能特别高一些。 （2）断路器的性能：重燃次数对 这种过电压的最大值有决定性的影 响； （3）母线上的出线数：当母线上 同时接有几条出线，而只切除其中 一条时，这种过电压将较小；

第四节 空载线路合闸过电压

E U L UC j I ( X L X C )

.
.
.
.
由于电感与电容上的压降
反相，且UC＞UL，可见电 容上的压降大于电源电势. 为了限制这种工频电压升 高现象，大多采用并联电 抗器来补偿线路的电容电 流以削弱电容效应，效果 十分显著。
第二节 谐振过电压
一、谐振过电压的类型


通常“云—地”之间的线状雷电在开始时往往 是一微弱发光的通道从雷云向地面伸展，它以 逐级推进的方式向下发展，每级长度约 25~50m，每级的伸展速度约104 km/s，平均 发展速度只有100~800km/s这种预放电称为先 导放电。 当先导放电接近地面时，地面上一些高耸的物 体因周围电场强度达到了能使空气电离程度， 会发出向上的迎面先导，当它与下行先导相遇 时，就出现了强烈的电荷中和过程，出现极大 的电流，这就是雷电的主放电阶段，伴随着雷 鸣和闪光。这段时间极短，只有50~100 μs， 它是沿着负的下行先导通道，由下而上逆向发 展的，亦称“回击” 。
五、 变电所的进线段保护

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从前面的分析可知：为了使阀式避雷器有 效地发挥保护作用，就必须采取措施： 限制进波陡度 限制流过避雷器的冲击电流幅值 进线段能起两方面的作用： 进入变电所的雷电过电压将来自进线段以 外的线路，它们在流过进线段时将因冲击 电晕而发生衰减和变形，降低了波前陡度 和幅值； 利用进线段来限制流过避雷器的冲击电流 幅值。

10kv直流配电系统过电压与绝缘配合摘要：现阶段在我国配电网络建设过程中，直流配电网具有电能质量高、无需无功补偿等优良特质，同时由于直流配电网分布式能源接入的能力也促使其在发展过程中得到了社会各界的关注，而现阶段我国10KV直流配电系统运行过程中，出现了一些问题，影响了整体配电系统的正常运行，因此本文通过对过电压与绝缘配合技术的阐述，结合10KV直流配电系统实际运行情况，对系统中各设备绝缘水平及系统的安全性、技术性进行了简单的分析。

关键词：10KV直流配电系统；过电压；绝缘配合前言：某10KV直流配电网示范工程主要为两端电压供电结构，且整体系统为单机对称主接线方式，在系统两端，环流设备结构为MMC结构，而交流侧主要由10KV交流电网、联接变压器共同组成。

DC/AC换流器与交直流负荷、DC/DC换流器与交直流微网相互连接的形式形成了整体直流线路。

一、系统结构为了保证此10KV直流配电系统可以在单极接地故障出现后，可以维持一段时间的稳定状态，可利用交流侧连接变压器中性点经高阻接地方的措施，结合接地大电阻并联真空开关控制小电阻的应用，保证单极接地故障下整体直流配电系统具有一定的运行稳定。

在整体10KV直流配电网正常运行的过程中，可以采用2500Ω大电阻，促使直流配电网直流入地电流小于10A；而在整体10KV直流配电网出现单极故障时的情况下，可通过400Ω小电流的运行达到直流电压不平衡保护的目的，同时在故障电流达到50A后也可促使直流电网系统得到更加详细的故障位置信息，在达到差动保护故障定位需求后可进行小电阻的切除措施，从而维持整体系统平稳运行[1]。

二、10KV直流配电系统过电压技术及绝缘配合1、换流站交流侧工频过电压依据某直流工程规范的相关规定，换流站交流母线侧工频过电压应在5个周期以内，在此工程交流并联正常运行的情况下一般直流工程工频过电压控制措施可发挥良好的效用，但是当此工程换流站交流侧带直流系统孤岛运行时会在直流双极先后闭锁时出现暂时过电压，暂时过电压可高达1.57P.U.。

• 在确定避雷器保护水平后，考虑绝缘配 合的原则，然后取一定的安全裕度系数， 即可确定设备的冲击绝缘水平。
二、变电站电气设备绝缘水平的确定
(一)雷电过电压下的绝缘配合
电气设备在雷电过电压下的绝缘水平 通常用它们的基本冲击绝缘水平(BIL)来 表示，全波基本冲击绝缘水平(BIL)与避 雷器雷电冲击保护水平(BIL)之间取一定 的配合系数.
确定绝缘子串处于垂直状态时对杆塔 应有的水平距离
L0S0lsin0
LSSSlsinS LLSLlsinL
Lma L0,x LS,[LL]
式中 l——绝缘子串长度
L 导线与杆塔之间的水平距离
本章小结
1. 绝缘配合就是按系统中出现的各种
电压和保护装置的特性来确定设备的 绝缘水平。设备的绝缘水平是指设备 绝缘所能耐受的试验电压值。进行绝 缘配合时，应全面考虑设备造价、维 修费用以及故障损失三个方面，使三 者总和最小。
4. 惯用法是首先确定电气设备绝缘上
可能出现的各类过电压的最高值，然 后根据经验乘以一个考虑各种因素的 影响和和一定裕度的配合系数，从而 决定绝缘应能耐受的电压水平。绝缘 的最低耐电强度应大于过电压的最高 值。
5. 统计法是首先确定各种过电压和绝
缘耐电强度的统计特性（概率密度、 分布函数等），然后用计算的方法求 出绝缘放电的概率和线路的跳闸率， 根据技术经济比较，在绝缘成本与故 障率间进行协调，合理地确定绝缘水 平。
6. 简化统计法假定过电压及绝缘放
电概率的统计分布均服从正态分布， 且已知其标准偏差，对某类过电压在 统计冲击耐受电压和条件冲击过电压 之间选取一个统计配合系数，使所确 定的绝缘故障率从系统的运行可靠性 和费用两方面来看是可以接受的。
102短时工频耐受电压的确定雷电过电压下避雷器的残压雷电冲击耐受电压bil等效工频耐受电压比较短时工频耐受电压操作冲击耐受电压sil最大操作过电压等效工频耐受电压分别为雷电和操作冲击配合数分别为雷电和操作冲击电压换算成等效工频电压的冲击系通常可取148可取13135由图可见工频试验电压值实际上是由设备的和共同决定的它在某种程度上也代表了绝缘对雷电操作过电压总的耐受水平绝缘配合的统计法是根据过电压幅值和绝缘耐压强度都是随机变量的实际情况在已知过电压幅值及绝缘闪络电压的统计特性后用计算方法求出绝缘闪络的概率和线路跳闸率在技术经济比较的基础上正确地确定绝缘水平为过电压概率密度函数为绝缘放电概率分布函数假定为过电压在附近范围内出现的概率为在过电压作用下绝缘放电的概率