绝缘电压击穿强度、电气绝缘强度系统的绝缘配合
时间:2024-04-09 阅读:915
模块 1 绝缘配合的概念和原则(TYBZ01410001)
【模块描述】本模块包含绝缘配合的定义及不同等级电网进行绝缘配合的原则,通过概念描述、要点归纳,掌握绝缘配合的概念,了解绝缘配合的基本原则。
【正文】
一、绝缘配合的定义
绝缘配合就是根据设备在电力系统中可能承受的各种电压,并综合考虑过电压的限制措施、设备的绝缘性能等因素来确定设备的绝缘水平,以便把作用与电气设备上的各种电压所引起的绝缘损坏降低到所能接受的经济运行水平。因此,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对矛盾,以达到优质、安全、经济供电的目的。
电力系统中绝缘配合的例子如下:
(1)架空线路与变电站之间的绝缘配合。
(2)同杆架设的双回线路之间的绝缘配合。
(3)电气设备内绝缘与外绝缘之间的绝缘配合。
(4)各种外绝缘之间的绝缘配合。
(5)各种保护装置之间的绝缘配合。
(6)被保护绝缘与保护装置之间的绝缘配合。
二、绝缘配合的基本原则
绝缘配合的核心问题是确定各种电气设备的绝缘水平,绝缘水平是由长期最大工作电压、大气过电压及内过电压三因素中严格的一个来决定的,它是绝缘设计的首要前提,往往以各种耐压试验所用的试验电压值来表示。由于不同电压等级系统中过电压情况的不同,上述决定的考虑也是不同的。
在220kV及以下系统中,要求把大气过电压限制到低于内过电压的数值是不经济的,一般由大气过电压来决定电气设备的绝缘水平。就是以避雷器残压为基础确定设备的绝缘水平并保证输电线路有一定的耐雷水平,由于这样决定的绝缘水平在正常情况下能耐受操作过电压的作用,因此220kV及以下系统一般不采用专门限制内部过电压的措施。
超高压电网的绝缘配合中,操作过电压起主导作用,故应采用专门限制内部过电压的措施。我国对超高压系统中内过电压保护原则为:主要通过改进断路器性能将操作过电压限制到一定水平,通过并联电抗器将工频过电压限制到一定水平,然后以避雷器作为内过电压的后备保护。由于内过电压出现的频率远远超过大气过电压的出现概率,这样的配合方式可以使避雷器不致频繁动作,而且也可使内过电压被限制到一定水平。于是系统的绝缘水平仍以大气过电压下避雷器残压为基准来决定。
三、绝缘水平与试验电压
所谓电气设备的绝缘水平,就是指该设备可以承受不发生闪络、击穿等损害的试验电压值。由于工频耐压值代表了绝缘对操作、雷电过电压总的耐受水平。对于220kV及以下电压等级的电气设备,凡是能通过工频耐压试验,即可认为设备在运行中具有一定的可靠性。常采用1min工频耐压试验代替雷电冲击与操作冲击耐压试验。对于超高压电气设备,考虑到操作波对绝缘的特殊性,还规定了操作冲击试验电压。
【思考与练习】
1.什么是绝缘水平?
2.试说明绝缘配合的基本原则。
3.何为绝缘配合?
模块2 绝缘配合惯用法(TYBZ01410002)
【模块描述】本模块介绍进行绝缘配合的惯用法。通过概念描述,掌握绝缘配合惯用法的步骤。
【正文】
一、绝缘配合的方法
电力系统绝缘配合大致可分为以下三个阶段。
(1)多级配合(1940以前)。采用多级配合的原则是:价格越昂贵、修复越困难、损坏后果越严重的绝缘结构,其绝缘水平应越高。采用多级配合是由于当时所用的避雷器保护性能不够稳定和完善,因而不能把它的保护特性作为绝缘配合的基础。但是采用多级配合必然会把设备内绝缘水平抬得很高,这是特别不利的。
(2)两级配合(惯用法)。从20世纪40年代后期开始,越来越多的国家逐渐摒弃多级配合的概念而转为采用两级配合的原则,即以阀式避雷器的保护特性作为绝缘配合的基础,将它的保护水平乘上一个综合考虑各种影响因素和必要裕度的系数,就能确定绝缘应有的耐压水平。
(3)绝缘配合统计法。“统计法”:规定出某一可以接受的绝缘故障率,容许冒一定的风险。用统计的观点及方法来处理绝缘配合问题,以获得优化的总经济指标。
二、绝缘配合的惯用法
惯用法对自恢复绝缘和非自恢复绝缘都是适用的。除了在330kV及以上的超高压线路绝缘的设计中采用统计法以外,惯用法是采用广泛的绝缘配合方法。
惯用法是按作用在绝缘上的最大过电压和最小的绝缘强度的概念进行配合的方法。即首先确定设备上可能出现的最危险过电压,然后根据运行经验乘上一定的裕度系数,从而确定绝缘应耐受的电压水平。但由于过电压幅值及绝缘强度都是随即变量,用惯用法选定绝缘常有较大裕度。
根据两级配合的原则,确定电气设备绝缘水平的基础是避雷器的保护水平,它就是避雷器上可能出现的最大电压,如果再考虑设备安装点与避器间的电气距离所引起的电压差值、绝缘老化所引起的电气强度下降、避雷器保护性能在运行中逐渐劣化、冲击电压下击穿电压的分散性、必要的安全裕度等因素而在保护水平上再乘以一个配合系数,即可得出应有的绝缘水平。
【思考与练习】
1.说明绝缘配合统计法的特点。
2.说明绝缘配合惯用法的特点。
模块 3电气设备的绝缘水平的确定(TYBZ01410003)
【模块描述】本模块介绍确定电气设备绝缘水平的基本原理。通过概念描述、要点归纳,了解电气设备绝缘水平的确定原则。
【正文】
电气设备的绝缘水平与避雷器的性能、接线方式和保护配合原则有关。
1.避雷器保护水平
避雷器对电气设备的保护可以有两种方式:
(1)避雷器只用来保护大气过电压而不用来保护内部过电压。我国220kV及以下电压等级的系统采用这种方式。也就是说,内过电压对正常绝缘无危险,避雷器在内过电压下不动作。
(2)避雷器主要用来保护大气过电压,但也用作内过电压的后备保护。即通过改进断路器性能将内过电压限制到一定水平,在内过电压作用下,避雷器一般不动作,只有在内过电压超过既定水平时,避雷器才动作,即作为后备保护作用。
2.电气设备的绝缘水平的确定原则
遗面器需电冲击保护水平
(1)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
BIL=K1Up(1)(TYBZ01410003-1)
式中 Up(1)——阀式避雷器在宙电过电压下的保护水平;
K1——雷电过电压下的配合系数,K1取1.25~1.4,在电气设备与避器相距很近时取1.25,相距较远时取1.4。
(2)操作过电压下的络缘配合。在按内部过电压作绝练配合时,通常不考虑谐振过电压,因为在系统设计和选择运行方式时均应设法避免谐振过电压的出现:此外,也不单独考虑工频电压开高,而把它的影响包括在最大长期工作电压内,这样一来,就归结为操作过电压下的绝缘配合了。
分两种情况来讨论:
1)对于1kV<Um≤252kV这一类变电站中的电气设备来说,其操作冲击绝缘水平(SIL)可按下式求得
SIL=KSK0Uph (TYBZ01410003-2)
式中 KS——操作过电压下的配合系数;
K0——操作过电压计算倍数。
2)对于范围Ⅱ(Um>252kV)这一类变电站的电气设备来说, 其操作冲击绝缘水平按下式计算
SIL=KsUps (TYBZ01410003-3)
其中操作过电压下的配合系数Ks=1.15~1.25
(3)工频绝缘水平的确定。为了检验电气设备绝像是否达到了以上所确定的BIL和SIL,就需要进行雷电冲击和操作冲击耐压试验。它们对试验设备和测试技术提出了很高的要求。对于330kV及以上的超高压电气设备来说,这样的试验是必需的,但对于220kV及以下的高压电气设备来说,应该设法用比较简单的高压试验去等效地检验绝缘耐受雷电冲击电压和操作冲击电压的能力。对高压电气设备普遍施行的工频耐压试验实际上就包含着这方面的要求和作用。
短时工频耐压试验所采用的试验电压值往往要比额定相电压高出数倍,它的目的和作用是代替雷电冲击和操作冲击耐压试验、等效地检验绝缘在这两类过电压下的电气强度。
凡是合格通过工频耐压试验的设备绝缘在雷电和操作过电压作用下均能可靠地运行。为了更加可靠和直观,IEC标准规定:“
1.对于300kV以下的电气设备
(1)绝缘在工频工作电压、暂时过电压和操作过电压下的性能用短时(1min)工频耐压试验来检验:
(2)绝缘在雷电过电压下的性能用雷电冲击耐压试验来检验。
2.对于300kV及以上的电气设备
(1)绝缘在操作过电压下的性能用操作冲击耐压试验来检验;
(2)绝缘在雷电过电压下的性能用雷电冲山耐压试验来检验。”
(3)长时间工频高压试验。当内绝缘的老化和外绝缘的污染对绝缘在工频工作电压和过电压下的性能有影响时,尚需做长时间工频高压试验。由于试验目的不同,长时间工频高压试验时所加的试验电压值和加时间均与短时工频耐压试验不同。
我国国家标准对各种电压等级电气设备以耐压值表示的绝缘水平作出见表TYBZ01410003-1和表TYBZ01410003-2所列要求。
表TYBZ0140003-1 3~220KV电气设备选用的耐受电压
系统标称电压 (KV) | 设备最高电压 (KV) | 设备 别类 | 雷电冲击耐受电压 (KV) | 短时(1min)工频耐受电压 (有效值,kv) | ||||||
相对地 | 时间 | 断口 | 相对地 | 时间 | 断口 | |||||
断路器 | 隔离开关 | 断路器 | 隔离开关 | |||||||
3 | 3.6 | 变压器 | 40 | 40 | —— | —— | 20 | 20 | —— | —— |
开关 | 40 | 40 | 40 | 46 | 25 | 25 | 25 | 27 | ||
6 | 7.2 | 变压器 | 60(40) | 60(40) | —— | —— | 25(20) | 25(20) | —— | —— |
开关 | 60(40) | 60(40) | 60 | 70 | 30(20) | 30(20) | 30 | 34 | ||
10 | 12 | 变压器 | 75(60) | 75(60) | —— | —— | 35(28) | 35(28) | —— | —— |
开关 | 75(60) | 75(60) | 75(60) | 85(60) | 42(28) | 42(28) | 42(28) | 49(35) |
续表
系统标称电压 (KV) | 设备最高电压 (KV) | 设备 别类 | 雷电冲击耐受电压 (KV) | 短时(1min)工频耐受电压 (有效值,kv) | ||||||
相对地 | 时间 | 断口 | 相对地 | 时间 | 断口 | |||||
断路器 | 隔离开关 | 断路器 | 隔离开关 | |||||||
15 | 18 | 变压器 | 105 | 105 | —— | —— | 45 | 45 | —— | —— |
开关 | 105 | 105 | 115 | —— | 46 | 46 | 56 | —— | ||
20 | 24 | 变压器 | 125(95) | 125(95) | —— | —— | 55(50) | 55(50) | —— | —— |
开关 | 125 | 125 | 125 | 145 | 65 | 65 | 65 | 79 | ||
35 | 40.5 | 变压器 | 185/200 | 185/200 | —— | —— | 80/85 | 80/85 | —— | —— |
开关 | 185 | 185 | 185 | 215 | 95 | 95 | 95 | 118 | ||
66 | 72.5 | 变压器 | 350 | 350 | —— | —— | 150 | 150 | —— | —— |
开关 | 325 | 325 | 325 | 375 | 155 | 155 | 155 | 197 | ||
110 | 126 | 变压器 | 450/480 | 450/480 | —— | —— | 185/200 | 185/200 | —— | —— |
开关 | 450、550 | 450、550 | 450、550 | 520、630 | 200、230 | 200、230 | 200、230 | 225、265 | ||
220 | 252 | 变压器 | 850、950 | 850、950 | —— | —— | 360、395 | 360、395 | —— | —— |
开关 | 850、950 | 850、950 | 850、950 | 950、1050 | 360、395 | 360、395 | 360、395 | 410/460 |
注 1.分子、分母数据分别对应外绝缘和内绝缘。
2.括号内、外数据分别对应是和非低电阻接地系统。
3.开关类设备将设备最高电压称作“额定电压”。
表TYBZ0140003-2 330~500KV电气设备选用的耐受电压
系统标称电压 (KV) | 设备最高电压 (KV) | 雷电冲击耐受电压 (KV) | 操作冲击耐受电压 (KV) | 短时(1min)工频耐受电压 (有效值,kv) | ||||
相对地 | 断口 | 相对地 | 相间 | 断口 | 相对地 | 断口 | ||
330 | 363 | 1050 | 1050+205 | 850 | 1300 | 850+295 | 460 | 520 |
1175 | 1175+205 | 950 | 1425 | 510 | 580 | |||
500 | 550 | 1425 | 1425+315 | 1050 | 1675 | 1050+450 | 630 | 790 |
1550 | 1550+315 | 1175 | 1800 | 680 | 790 |
【思考与练习】
1.说明避雷器性能对电气设备绝缘水平的影响。
2.说明确定电气设备绝缘水平的基本原则。
模块 4 中性点接地方式对绝缘水平的影响(TYBZ01410004)
【模块描述】本模块介绍中性点接地方式对设备绝缘水平的确定、系统运行可靠性的影响。通过定性分析,了解不同电压等级电网采取不同中性点接地方式的原因。
【正文】
一、中性点接地方式类型
电力系统中性点接地方式是一个涉及面很广的综合性技术课题,它对电力系统的供电可靠性、过电压与绝缘配合、继电保护、通信干扰、系统稳定等方面都有很大的影响。
电力系统中性点接地方式分为非有效接地和有效接地两大类:一类是有效接地系统,即中性点直接接地系统,包括有中性点直接接地和中性点经低阻抗接地;另一类是中性点非有效接地系统,包括中性点不接地、中性点经消弧线圈接地以及中性点经电阻接地。
1.中性点不接地系统
中性点不接地系统发生单和接地时,非故障相电压升高了倍,即非故障相对地中压升高为线电压。但此时三相线电压不变(仍然对称),故对电力系统的正常工作没有影响,系统仍可带故障运行一段时间(通常为2h),可由运行人员排除故障。由于非故障相电压升高为线电压,就要求系统中的各种电气设备的绝缘必须按线电压设计。但在电压等级较高的系统中,绝缘费用比较高,降低绝缘水平带来的经济效益比较显著,因此一般不采用中性点不接地方式,只有在电压等级较低的系统中,一般采用中性点不接地方式以提高系统的供可靠性。
2.中性点经消弧线圈接地
中性点不接地系统发生单相接地故障时,接地点处的接地电流为正常时一相电容电流的3倍。若系统的运行经验表明,对于10kV及以下电力网的接地电流不超过30A,35kV 等级电力网接地电流不超过10A,接地电弧通常可以自行熄灭。当10kV电网接地电流超过30A,35kV电网超过10A时,可能在接地点处产生间歇性电弧或稳定燃烧的电弧。在间歇性电弧的作用下造成电弧过电压,从而造成两相两点、甚至多点接地故障。因此,当3~10kV电网电容电流大于30A、35kV系统电容电流大于10A时,应采用中性点经消弧线圈接地或电阻接地方式。
3.中性点直接接地系统
中性点不接地系统在发生单相接地故障时,相间电压不变,依然对称,系统可继续运行2h,所以供电可靠性高,但非故障相电压升高倍,显然不适于高压电网中。因而我国在110kV及以上系统中广泛采用中性点直接接地方式。
中性点直接接地方式是将变压器中性点与大地直接连接,强迫中性点保持地电位,正常运行时,中性点无电流流过。单相接地时构成单相短路,接选回路通过单相短路电流,各相之间电压不再对称。为了防止大的短路电流损坏设备,必须迅速切除接地相甚至三相,因而供电可靠性较低。为了提高供电可靠性,可采用装设自动重合闸装置等措施。
中性点直接接地的另一缺点是单相短路对邻近通信线路有电磁干扰。
采用中性点直接接地方式的系统,对线路绝缘水平的要求较低,可按相电压设计绝缘,因而能显著地降低绝缘造价。
二、中性点接地方式对绝缘水平的影响
在这两类接地方式不同的电网中,过电压水平和绝缘水平都有很大的差别。
1.最大长期工作电压
在非有效接地系统中,由于单相接地故障时并不需要立即跳闸,而可以继续带故障运行一段时间,这时健全相上的工作电压升高到线电压,再考虑最大工作电压可比额定电压UN高10%~15%,可见其最大长期工作电压为(1.1~1.15) UN。在有效接地系统中,最大长期工作电压仅为(1.1~1.15) UN/。
2.雷电过电压
实际作用到绝缘上的雷电过电压幅值取决于避雷器的保护水平。由于避雷器的灭弧电压是按最大长期工作电压选定的,因而有效接地系统中所用避雷器的灭弧电压约比同一电压等级、中性点为非有效接地系统中的避雷器低20%左右。
3.内部过电压
在有效接地系统中,内部过电压是在相电压的基础上产生和发展的,而在非有效接地系统中,则有可能在线电压的基础上发生和发展,因而前者要比后者低20%~30%左右。
综上所述,中性点有效接地系统的绝缘水平可比非有效接地系统低20%左右。但降低绝缘水平的经济效益大小与系统的电压等级有很大的关系。
三、不同电压等级电网采取不同中性点接地方式
1.中性点直接接地
在110kV及以上的系统中,绝缘费用在总建设费用中所占比重较大,因而采用有效接地方式以降低系统绝缘水平在经济上好处很大。110kV及220kV系统中变压器中性点直接或经低阻抗接地,部分变压器中性点也可不接地。330kV及500kV系统中不允许变压器中性点不接地运行。
2.中性点不接地和中性点经消弧线圈接地
在66kV及以下的系统中,绝缘费用所占比重不大,降低绝缘水平在经济上的好处不明显,因而供电可靠性上升为首要考虑因素,所以一般均采用中性点非有效接地方式。
3~10kV不直接连接发电机的系统和35、66kV系统,当单相接地故障电容电流不超过下列数值时,应采用不接地方式;当超过下列数值又需在接地故障条件下运行时,应采用消弧线圈接地方式:
(1)3~10kV 钢筋混凝土或金属杆塔的架空线路构成的系统和所有35、66kV系统为10A。
(2)3~10kV非钢筋混凝土或非金属杆塔的架空线路构成的系统,当电压为:3kV和6kV时,为30A;10kV时,为20A。
(3)3~10kV电缆线路构成的系统,为30A。
3.中性点经电阻接地方式
6~35kV配电网往往发展很快,采用电缆的比重也不断增加,凡运行方式经常变化,给消弧线圈的调谐带来困难,并易引发多相短路。故近年6~35kV主要由电缆线路构成的送、配电系统,单相接地故障电容电流较大时,不再像过去那样一律采用中性点非有效接地的方式,可采用低电阻接地方式。低电阻接地展于有效接地系统,是为了获得快速选择性继电保护所需的足够电流,发生单相接地故障时立即跳闸,一般采用接地故障电流为100-1000A。
【思考与练习】
1.我国电力系统中性点接地方式有哪些类型?各有何特点?
2. 为什么消弧线圈一般采取过补偿?
模块 5 架空线路的绝缘配合(TYBZ01410005)
【模块描述】本模块介绍架空线路的绝缘配合。通过原理讲解,了解每串绝缘子个数的确定、线路空气间隙距离的确定方法。
【正文】
一、每串绝缘子个数的确定
线路绝缘子串应满足三方面的要求:在工作电压下不发生污闪;在操作过电压下不发生湿闪;具有足够的雷电冲击绝缘水平,能保证线路的耐雷水平与雷击跳闸率满足规定要求。确定绝缘子串的片数具体做法如下。
1.按工作电压所要求的泄漏距离选择串中片数
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绝缘子片数,就能保证必要的运行可靠性。
设每片绝缘子的几何爬电距离为L0(cm),即可按爬电比距的定义得
(TYBZ01410005-1)
式中 n——绝缘子片数:
Um——系统最高工作电压有效值:
Ke——绝缘子爬电距离有效系数。
为了避免污闪事故,所需的绝缘子片数应为
2.按内部过电压进行验算,要求线路绝缘能耐受一定的内部过电压
绝缘了串在操作过电压的作用下,也不应发生湿闪。在没有完整的绝缘子串在操作波下的湿闪电压数据的情况下,只能近似地用绝缘子串的工频湿闪压来代替。
设此时应有的绝缘了片数为,则由片组成的绝缘子串的工频湿闪压幅值为
UW=1.1K0Uph (TYBZ01410005-3)
式中K0——操作过电压倍数:
Uph——电网相电压,1.1为综合考虑各种影响因素和必要裕度的一个综合修
正系数,只要知道各种类型绝缘子串的工频湿闪电压与其片数的关
系,就可以利用式(TYBZ01410005-3)求得应有的值。
再考虑需增加的零值绝缘子片数n0后,最后得出的操作过电压所要求的片数为
我国规定预留的零值绝缘子片数见表TYBZ01410005-1。
表TYBZ01410005-1 零值绝缘子片数
额定电压(KV) | 330~220 | 330~500 | ||
绝缘子串类型 | 悬垂串 | 耐张串 | 悬垂串 | 耐张串 |
n0 | 1 | 2 | 2 | 3 |
如果已掌握该绝缘子串在正极性操作冲击波下的50%放电电压与片数的关系也可以用下面的方法来求出此时应有的片数。
该绝缘子串应具有下式所示的50%操作冲击放电电压
U50%(S)≥KSUS (TYBZ01410005-5)
式中 Us——对范围Ⅰ(3.6kV≤Um≤252kV,Um为系统最高电压),它等于K0Uph;
对范围Ⅱ(Um>252kV),它应为合空线、单相重合闸、三相重合闸这三种操作过电压中的最大者;
Ks——绝缘子串操作过电压配合系数,对范围Ⅰ取1.17,对范围Ⅱ取1.25。
3.按雷电过电压校验线路的耐雷水平和雷击跳闸率
按上面所得的n1和n2中较大的片数,校验线路的耐雷水平和雷击跳闸率是否符合有关规程的规定。
雷电过电压方面的要求在绝缘子片数选择中的作用一般不大,这是由于线路的耐雷性能取决于各种防雷措施的综合效果,影响因素很多。
即使验算的结果表明不能满足线路耐雷性能方面的要求,一般也不再增加绝缘子片数,而是采用诸如降低杆塔接地电阴等其他措施来解决。
二、线路空气间隙距离的确定
输电线路的绝缘水平不仅取决于绝缘子的片数,同时也取决于线路上各种空气间隙的极间距离——空气间距,而且后者对线路建设费用的影响远远超过前者。
输电线路上的空气间隙包括以下四点。
(1)导线对地面:在选择其空气间距时,主要考虑地面车辆和行人等的安全通过、地面电场强度及静电感应等问题。
(2)导线之间:应考虑相间过电压的作用、相邻导线在大风中因不同步摆动或舞动而相互靠近等问题。导线与塔身之间的距离也决定着导线之间的空气间距。
(3)导、地线之间:按雷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)导线与杆塔之间:为了使绝缘子串和空气间隙的绝缘能力都得到充分的发挥,显然应使气隙的击穿电压与绝缘子串的闪络电压大致相等。但在具体实施时,会遇到风力使绝缘子串发生偏斜等不利因素。
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、工频工作电压低;但从电压作用时间来看,情况正好相反。
由于工作电压长期作用在导线上,所以在计算它的风偏角θ₀时,应取该线路所在地区的最大设计风速vmax。操作过电压持续时间较短,通常在计算其风偏角θs时,取计算风速等于0.5vmax,雷电过电压持续时间最短,而且强风与雷击点同在一处出现的概率极小,因此通常取其计算风速等于10~15m/s。三种情况下的净空气间距的确定方法如下。
1.工作电压确定风偏后的净间距S0
Ue=K1Uph (TYBZ01410005-6)
式中 Ue——工频击穿电压幅值;
K1——综合考虑工频电压升高、气象条件、必要的安全裕度等因素的空气间隙工频配合系数。
2.操作过电压要求确定风偏后的净问距Ss
要求Ss的正极性操作冲击波下的50%击穿电压
U50%(S)=K2Us=K2K0Uph (TYBZ01410005-7)
式中 Us——计算用最大操作过电压;
K2——空气间隙操作配合系数,对范围Ⅰ取1.03,对范围Ⅱ取1.1。
在缺乏空气间隙50%操作冲击击穿电压的实验数据时,亦可采取先估算出等值的工频击穿电压Ue,然后求取应有的空气间距的方法。
由于长气隙在不利的操作冲击波形下的击穿电压显著低于其工频击穿电压,其折算系数βs<1,如再计入分散性较大等不利因素,可取βs=0.82,即
3.按雷电过电压所要求的净间距S1
通常取S1的50%雷电冲击电压 U50%(S)等于绝缘子串的50%雷电冲击闪络电压UCFO的85%,即
U50%(1)=0.85UCFO (TYBZ01410005-9)
其目的是减少绝缘子串的沿面闪络,减少和面受损的可能性。求得以上的净间距后,即可确定绝缘子串处于垂直状态时对杆塔应有的水平距离
L0=S0+lsinθ₀
LS=SS+lsinθS (TYBZ01410005-10)
L1=S1+lsinθ1
式中 l——绝缘子串长度。
最后,选三者中最大的一个,就得出了导线与杆塔之间得水平距离L。表TYBZ01410005-2列出了各级电压线路所需的净间距值。当海拔高度超过1000m时,应按有关规定对净间距值进行校正;对于发电厂、变电站,各个S值应再增加10%的裕度,以保证安全。
表TYBZ01410005-2 线路绝缘子每串最少片数和最小空气间原 (cm)
系统标称电压(kV) | 20 | 35 | 66 | 110 | 220 | 330 | 500 |
雷电过电压间隙 | 35 | 45 | 65 | 100 | 190 | 230(260) | 330(370) |
操作过电压间隙 | 12 | 25 | 50 | 70 | 145 | 195 | 270 |
工频电压间隙 | 5 | 10 | 20 | 25 | 55 | 90 | 130 |
悬垂绝缘子串的绝缘子个数 | 2 | 3 | 5 | 7 | 13 | 17(19) | 25(28) |
注 1.绝缘子型式:一般为XP型;330、500V括号外为XP3想。
2.缘子适用于0级污秽,污秽地区绝缘加强时,间隙一般仍用表中的教值。
3. 330、500kV括号内需电过电压间隙与括号内绝缘子个数相对应,适用于发电厂、变电站进线保护段杆塔。
【思考与练习】
1.说明线路绝缘了片数确定的基本步骤。
2.说明线路空气间隙距离确定的基本步骤。
模块6 电气设备试验电压的确定(TYBZ01410006)
【模块描述】本模块介绍电气设备试验电压的确定。通过定性分析,了解内绝缘的冲击试验电压、外绝缘的冲击试验中压、内绝缘的工频试验电压确定的方法。
【正文】
一、内绝缘的冲击试验电压
内绝缘的冲击试验电压是与避雷器的残压相配合的。全波试验电压值是当线路远处落雷时,冲击波沿输电线路向变电站传播。由于冲击电晕的作用,变压器上电压波形的振荡不明显,故有工频激磁的变压器的全波冲击试验电压U可按下式决定
U=1.1 (1.1UB+15) (TYBZ01410006-1)
式中 UB—-避雷器5kA残压。
避雷器5kA残压乘以1.1是考虑避雷器与变压器间的振荡,15是考虑避雷器连线及接地电阻上压降的影响。括号外的1.1叫做累积系数。
二、外绝缘的冲击试验电压
外绝缘的累积效应很小,但受大气条件的影响较大。考虑到一般电器及变压器使用在海拔1000m及以下,取空气密度修正系数为0.925、湿度修正系数为0.91,二者乘积为0.84,所以外绝缘的全波试验电压UWQ为
168 国家电网公司生产技能人员职业能力培训通用教材 高电压技术
外绝缘的截波试验电压UWJ为
三、内绝缘的工频试验电压
工频试验电压按内部过电压水平计算为k0Uxg,内绝缘承受的内部过电压的强度与承受的1min工频电压强度之比为β2为1.3~1.35。考虑到累计效应,内绝缘的lmin 工频试验电压有效值为
变压器的内绝缘还应按大气过电压来校验。若冲击试验电压除以内绝缘的冲击系数β1后,高于式(TYBZ01410006-4)值时,则应按较高的值选定工频试验电压。
【思考与练习】
1.内绝缘的冲击试验电压确定原则。
2.外绝缘的冲击试验电压确定原则。
3.内绝缘的工频试验电压确定原则。