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1、第二篇第二篇電力系統(tǒng)過電壓及其防護(hù)電力系統(tǒng)過電壓及其防護(hù)第七章第七章 電力系統(tǒng)的絕緣配合電力系統(tǒng)的絕緣配合 7.1 絕緣配合的原則和方法絕緣配合的原則和方法絕緣配合的根本任務(wù):絕緣配合的根本任務(wù):正確處理過電壓和絕緣這一對矛盾,以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、安全、正確處理過電壓和絕緣這一對矛盾,以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)供電的目的。經(jīng)濟(jì)供電的目的。絕緣配合的定義:絕緣配合的定義:綜合考慮電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)可能承受的綜合考慮電氣設(shè)備在電力系統(tǒng)可能承受的各種電壓各種電壓(工作工作電壓和過電壓電壓和過電壓)、保護(hù)裝置保護(hù)裝置的特性和的特性和設(shè)備絕緣設(shè)備絕緣對各種電壓對各種電壓的耐受特性,合理地確定設(shè)備必要的絕緣水平,以使
2、設(shè)備的耐受特性,合理地確定設(shè)備必要的絕緣水平,以使設(shè)備的造價(jià)、維修費(fèi)用和設(shè)備絕緣故障引起的事故損失,這三的造價(jià)、維修費(fèi)用和設(shè)備絕緣故障引起的事故損失,這三方面綜合費(fèi)用最小,從而方面綜合費(fèi)用最小,從而在經(jīng)濟(jì)上和安全運(yùn)行上達(dá)到總體在經(jīng)濟(jì)上和安全運(yùn)行上達(dá)到總體效益最高的目的效益最高的目的。絕緣配合的核心問題:絕緣配合的核心問題: 絕緣配合的核心問題是確定電氣設(shè)備的絕緣配合的核心問題是確定電氣設(shè)備的絕緣水平絕緣水平。7.1 絕緣配合的原則和方法絕緣配合的原則和方法電氣設(shè)備的絕緣水平:電氣設(shè)備的絕緣水平:p設(shè)備絕緣能耐受的試驗(yàn)電壓值設(shè)備絕緣能耐受的試驗(yàn)電壓值( (耐受電壓耐受電壓) ),在此電,在此電壓
3、下,絕緣不發(fā)生閃絡(luò)、擊穿或其它損壞現(xiàn)象。壓下,絕緣不發(fā)生閃絡(luò)、擊穿或其它損壞現(xiàn)象。p同一絕緣對于不同的作用電壓有不同的絕緣水平。同一絕緣對于不同的作用電壓有不同的絕緣水平。確定電氣設(shè)備絕緣水平的試驗(yàn)類型確定電氣設(shè)備絕緣水平的試驗(yàn)類型 短時(shí)短時(shí)(1(1分鐘分鐘) )工頻耐壓試驗(yàn)工頻耐壓試驗(yàn) 長時(shí)間工頻耐壓試驗(yàn)長時(shí)間工頻耐壓試驗(yàn) 操作沖擊耐壓試驗(yàn)操作沖擊耐壓試驗(yàn) 雷電沖擊耐壓試驗(yàn)雷電沖擊耐壓試驗(yàn)7.1 絕緣配合的原則和方法絕緣配合的原則和方法電力系統(tǒng)絕緣配合典型例子電力系統(tǒng)絕緣配合典型例子同桿架設(shè)的雙回路之間的絕緣配合同桿架設(shè)的雙回路之間的絕緣配合各種保護(hù)裝置的絕緣配合各種保護(hù)裝置的絕緣配合各種外
4、絕緣之間的絕緣配合各種外絕緣之間的絕緣配合被保護(hù)裝置與保護(hù)裝置被保護(hù)裝置與保護(hù)裝置在各種電壓等級電網(wǎng)對絕緣水平選取起主要作用過電壓在各種電壓等級電網(wǎng)對絕緣水平選取起主要作用過電壓220kV及以下:大氣過電壓及以下:大氣過電壓330kV及以上超高壓:操作過電壓及以上超高壓:操作過電壓1000kV及以上特高壓:工頻過電壓及以上特高壓:工頻過電壓7.1 絕緣配合的原則和方法絕緣配合的原則和方法中性點(diǎn)接地方式對絕緣水平的影響中性點(diǎn)接地方式對絕緣水平的影響 電力系統(tǒng)絕緣配合的本質(zhì)是合理處理作用電壓和絕緣強(qiáng)度的關(guān)電力系統(tǒng)絕緣配合的本質(zhì)是合理處理作用電壓和絕緣強(qiáng)度的關(guān)系,而系,而電力系統(tǒng)中各類作用電壓的大小
5、與電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)的電力系統(tǒng)中各類作用電壓的大小與電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)的運(yùn)行方式有關(guān)運(yùn)行方式有關(guān)。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式分為電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式分為非有效接地非有效接地和和有效接地有效接地兩大類。兩大類。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很大的差別.1、最大長期工作電壓、最大長期工作電壓 在在非有效接地系統(tǒng)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,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
6、壓高到線電壓Un ,再考慮最大工作電壓,再考慮最大工作電壓Un高高10%-15%,因此最,因此最大長期工作電壓為(大長期工作電壓為(1.1-1.15) Un。7.1 絕緣配合的原則和方法絕緣配合的原則和方法2、雷電過電壓、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)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期工作電壓選定水平。由于閥式避雷器的滅弧電壓是按最大長期工作電壓選定的,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、中性點(diǎn)為非有效接地系統(tǒng)中的避雷器低等級
7、、中性點(diǎn)為非有效接地系統(tǒng)中的避雷器低20左右。左右。3、內(nèi)部過電壓、內(nèi)部過電壓 在在有效接地系統(tǒng)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)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)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生和發(fā)展,因而前者要比后者低2030左右。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。左右。7.1 絕緣配合的原則和方法絕緣配合的原則和方法 在在110kV及以上的系統(tǒng)中,采用有效接地方式以及以上
8、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;在降低系統(tǒng)絕緣水平在經(jīng)濟(jì)上好處很大;在66kV及及以下的系統(tǒng)中,供電可靠性上升為首要考慮因素,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。一般均采用中性點(diǎn)非有效接地方式。 隨著隨著1035kV配電網(wǎng)的迅速發(fā)展,以電纜網(wǎng)絡(luò)為配電網(wǎng)的迅速發(fā)展,以電纜網(wǎng)絡(luò)為主的主的10kV大城市或大型企業(yè)配電網(wǎng)有一部分改用大城市或大型企業(yè)配電網(wǎng)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)。于有效接地系統(tǒng)。7.1 絕緣配合的原則和方法絕緣配合的原則和方法慣用法
9、慣用法統(tǒng)計(jì)法統(tǒng)計(jì)法簡化統(tǒng)計(jì)法簡化統(tǒng)計(jì)法7.1 絕緣配合的原則和方法絕緣配合的原則和方法 在慣用法中,以在慣用法中,以絕緣絕緣的電氣強(qiáng)度的電氣強(qiáng)度下限下限與與過電過電壓的上限壓的上限作配合,還要留出足夠大的安全裕度。作配合,還要留出足夠大的安全裕度。實(shí)際上,過電壓和絕緣的電氣強(qiáng)度都是隨機(jī)變量,實(shí)際上,過電壓和絕緣的電氣強(qiáng)度都是隨機(jī)變量,無法嚴(yán)格地求出他們的上、下限,而且根據(jù)經(jīng)驗(yàn)無法嚴(yán)格地求出他們的上、下限,而且根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定的安全裕度帶有一定的隨意性。這些做法從選定的安全裕度帶有一定的隨意性。這些做法從經(jīng)濟(jì)的視角去看,特別是對超、特高壓輸電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的視角去看,特別是對超、特高壓輸電系統(tǒng)來說,是不能
10、容許的、不合理的。來說,是不能容許的、不合理的。慣用法慣用法7.1 絕緣配合的原則和方法絕緣配合的原則和方法從從20世紀(jì)世紀(jì)60年代起,國際上開始探索新的絕緣配合思年代起,國際上開始探索新的絕緣配合思路,并逐步形成路,并逐步形成“統(tǒng)計(jì)法統(tǒng)計(jì)法”,IEC于于70年代初期對此年代初期對此作出正式推薦,目前已在一些國家采用于超高壓外絕作出正式推薦,目前已在一些國家采用于超高壓外絕緣的設(shè)計(jì)中。緣的設(shè)計(jì)中。采用統(tǒng)計(jì)法作絕緣配合的前提是充分掌握作為隨機(jī)變采用統(tǒng)計(jì)法作絕緣配合的前提是充分掌握作為隨機(jī)變量的各種過電壓和各種絕緣電氣強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)特性(概量的各種過電壓和各種絕緣電氣強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)特性(概率密度、分布函數(shù)
11、等)。率密度、分布函數(shù)等)。 利用統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行絕緣配合時(shí),安全裕度不再是一個(gè)帶利用統(tǒng)計(jì)法進(jìn)行絕緣配合時(shí),安全裕度不再是一個(gè)帶有隨意性的量值,而是一個(gè)與絕緣故障率相聯(lián)系的變有隨意性的量值,而是一個(gè)與絕緣故障率相聯(lián)系的變數(shù)。數(shù)。統(tǒng)計(jì)法統(tǒng)計(jì)法7.1 絕緣配合的原則和方法絕緣配合的原則和方法 在實(shí)際工程中采用上述統(tǒng)計(jì)法來進(jìn)行絕緣配合,是相當(dāng)在實(shí)際工程中采用上述統(tǒng)計(jì)法來進(jìn)行絕緣配合,是相當(dāng)繁復(fù)和困難的。為此繁復(fù)和困難的。為此IEC推薦了一種推薦了一種“簡化統(tǒng)計(jì)法簡化統(tǒng)計(jì)法”,以利,以利實(shí)際應(yīng)用。實(shí)際應(yīng)用。 在簡化統(tǒng)計(jì)法中,對過電壓和絕緣電氣強(qiáng)度的在簡化統(tǒng)計(jì)法中,對過電壓和絕緣電氣強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)規(guī)律作了某些假設(shè)
12、,這樣,它們的概率分布曲線就可統(tǒng)計(jì)規(guī)律作了某些假設(shè),這樣,它們的概率分布曲線就可以用與某一參考概率相對應(yīng)的點(diǎn)來表示,分別稱為以用與某一參考概率相對應(yīng)的點(diǎn)來表示,分別稱為“統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)過電壓過電壓Us”和和“統(tǒng)計(jì)絕緣耐壓統(tǒng)計(jì)絕緣耐壓Uw”。它們之間也由一個(gè)稱為。它們之間也由一個(gè)稱為“統(tǒng)計(jì)安全因數(shù)統(tǒng)計(jì)安全因數(shù)Ks”的系數(shù)聯(lián)系著。的系數(shù)聯(lián)系著。簡化統(tǒng)計(jì)法簡化統(tǒng)計(jì)法7.1 絕緣配合的原則和方法絕緣配合的原則和方法 簡化統(tǒng)計(jì)法簡化統(tǒng)計(jì)法實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)上是利用有關(guān)參數(shù)的概率統(tǒng)上是利用有關(guān)參數(shù)的概率統(tǒng)計(jì)特性,但沿用慣用法計(jì)算程序的一種混合型計(jì)特性,但沿用慣用法計(jì)算程序的一種混合型絕緣配合方法。把這種方法應(yīng)用到概率特性為絕緣配合方法。把這種方法應(yīng)用到概率特性為已知的自恢復(fù)絕緣上,就能計(jì)算出在不同的統(tǒng)已知的自恢復(fù)絕緣上,就能計(jì)算出在不同的統(tǒng)計(jì)安全因數(shù)下的絕緣故障率計(jì)安全因數(shù)下的絕緣故障率R,這對于評估系統(tǒng),這對于評估系統(tǒng)運(yùn)行可靠性是重要的。運(yùn)行可靠性是重要的。7.2 輸變電設(shè)備絕緣水平的確定輸變電設(shè)備絕緣水平的確定 雷電過電壓下的絕緣配
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