絕緣配合基礎(chǔ)知識

關(guān)于絕緣配合基礎(chǔ)知識第1頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五

1、標準電壓等級

2、絕緣配合的基本原則

3、絕緣特征與環(huán)境因素主要內(nèi)容第2頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五1、標準電壓等級按照GB156《標準電壓》和GB/T11022《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標準的共用技術(shù)要求》的規(guī)定，我國三相交流電網(wǎng)標稱電壓和電氣設(shè)備額定電壓及電氣設(shè)備的最高電壓，如表所示，注:1140V僅限于煤礦井下使用。分類系統(tǒng)標稱電壓/kV電氣設(shè)備的最高電壓Um/kV高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備額定電壓低壓0.380.661000(1140)高壓3610203566110---3.67.2122440.572.5126---3.67.2122440.572.5126---第3頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五系統(tǒng)標稱電壓：系統(tǒng)被指定的電壓(額定電壓)。系統(tǒng)最高電壓：當系統(tǒng)正常運行時，在任何時間、系統(tǒng)中任何一點上所出現(xiàn)的電壓最高值，不包括系統(tǒng)的暫態(tài)和異常電壓。高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備額定電壓：根據(jù)規(guī)定的電氣設(shè)備工作條件，通常由制造廠確定的電壓。所在系統(tǒng)的最高電壓上限。設(shè)備最高電壓：考慮到設(shè)備的絕緣性能和與最高電壓有關(guān)的其他性能所確定的最高運行電壓，其數(shù)值等于所在系統(tǒng)的系統(tǒng)最高電壓值。第4頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五2、絕緣配合的基本原則GB311.1《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》：按照電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種電壓（工作電壓和過電壓）和保護裝置的特性來確定電氣設(shè)備的絕緣水平，稱為絕緣配合。額定絕緣水平：在規(guī)定條件下，用來度量電器及其部件的不同電位部分的絕緣強度，電氣間隙和爬電距離的標準電壓值，包括額定雷電沖擊耐受電壓、額定短時工頻耐受電壓和額定操作沖擊耐受電壓。最高電壓Um≤252kV的電氣設(shè)備的額定絕緣水平用額定雷電沖擊耐受電壓和額定短時工頻耐受電壓來表征。第5頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五絕緣介質(zhì)：空氣、各種絕緣材料、SF6、真空。作用電壓：（1）持續(xù)工頻電壓（其值不超過設(shè)備最高電壓Um,持續(xù)時間等于設(shè)備設(shè)計的運行壽命）；（2）暫時過電壓（包括工頻電壓升高、諧振過電壓）；（3）緩波前（操作）過電壓；（4）快波前（雷電）過電壓；（5）陡波前過電壓（GIS中隔離開關(guān)操作引起）；（6）聯(lián)合過電壓（沖擊電壓和工頻電壓聯(lián)合作用于相間絕緣和縱絕緣）。其中陡波前過電壓試驗標準尚在考慮中。第6頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五絕緣配合的基本原則：考慮所采用的過電壓保護措施后，決定設(shè)備上可能的作用電壓，并根據(jù)設(shè)備的絕緣特性及可能影響絕緣特性的因素，從安全運行和技術(shù)經(jīng)濟合理性兩方面確定設(shè)備的絕緣水平。在所有情況下，進行絕緣配合時應考慮：設(shè)備安裝點的預期過電壓值、系統(tǒng)與設(shè)備的電氣特性、類似的系統(tǒng)的運行經(jīng)驗以及所有裝置的限壓效果。第7頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五3、絕緣特征與環(huán)境因素（1）絕緣類型絕緣類型分為：（1）相對地絕緣；（2）相間絕緣；（3）縱絕緣（對開關(guān)設(shè)備來說是指開關(guān)斷口的絕緣；對變壓器和互感器來說是指繞組的匝間、層間、段間絕緣）；外絕緣：指開關(guān)設(shè)備暴露在大氣中部分的空間距離或設(shè)備固體絕緣的表面與大氣接觸部分，它承受電壓作用，并受到諸如污穢、潮氣、鳥獸蟲害的影響。內(nèi)絕緣：指開關(guān)設(shè)備在其防護裝置外殼內(nèi)的絕緣部分，它可以是固體、液體或氣體，以保護開關(guān)設(shè)備不受外在大氣條件的影響。第8頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五自恢復絕緣：破壞性放電后，能完全恢復其絕緣性能的絕緣。非自恢復絕緣：破壞性放電后，喪失其絕緣性能或不能完全恢復其絕緣性能的絕緣。標準參考大氣條件：溫度：20℃；壓力：101.325kPa；絕對濕度：11g/m3。正常使用條件：（1）周圍環(huán)境最高空氣溫度不超過40oC；（2）安裝地點的海拔高度不超過1000m。對正常運行條件，絕緣應能長期耐受設(shè)備最高電壓。第9頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五確定絕緣水平時首先應考慮雷電沖擊電壓的作用，GB/T11022《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標準的共用技術(shù)要求》規(guī)定了3-35kV中性點非直接接地系統(tǒng)中電氣設(shè)備耐壓值。系統(tǒng)標稱電壓額定電壓（有效值）額定雷電沖擊耐受電壓（峰值）額定短時工頻耐受電壓（1分鐘，有效值）通用值隔離斷口通用值隔離斷口

3

3.640461820

6

7.260702328

10

1275854248

20

241251455060

3540.518521595110備注為設(shè)備外絕緣在干燥狀態(tài)下之耐受電壓；通用值適用于相對地、相間和開關(guān)斷口；隔離斷口符合對隔離開關(guān)所規(guī)定的安全要求的斷開觸頭間的電氣間隙第10頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五表中所列的短時工頻耐受電壓一般均能滿足在正常運行電壓和暫時過電壓下的要求。設(shè)備的相對地絕緣的額定耐受電壓是確定設(shè)備的相間絕緣和縱絕緣額定耐受電壓的基礎(chǔ)。對受避雷器保護的設(shè)備，其額定雷電沖擊耐受電壓由避雷器的雷電沖擊保護水平乘以配合因數(shù)Kc計算選定，一般取Kc≥1.4。相間絕緣的額定雷電沖擊耐受電壓均取相應的相對地絕緣的耐受電壓值。設(shè)備縱絕緣的額定雷電沖擊耐受電壓一般等于相對地絕緣的耐受電壓值，但隔離斷口的耐受電壓可高于相對地絕緣的耐受電壓值。第11頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五Um＞252kV的電氣設(shè)備在操作過電壓下，根據(jù)設(shè)備上的統(tǒng)計操作過電壓水平或避雷器的操作沖擊保護水平和設(shè)備的絕緣特性，并取一定的配合因數(shù)Kc（一般取Kc≥1.15）計算、選取相對地絕緣的額定操作沖擊耐受電壓。相間絕緣的額定操作沖擊耐受電壓是相對地絕緣的倍數(shù)。設(shè)備縱絕緣的額定短時工頻耐受電壓一般等于相應的相對地絕緣的耐受電壓值，但隔離斷口的耐受電壓可高于相對地絕緣的耐受電壓值。第12頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五對周圍環(huán)境空氣溫度高于40oC處的設(shè)備，其外絕緣在干燥狀態(tài)下的試驗電壓應取標準規(guī)定的額定耐受電壓值乘以溫度校正因數(shù)，式中，為環(huán)境空氣溫度，。在各種間隔距離中，最基本的是帶電部分對接地部分之間和不同相的帶電部分之間的空間最小安全凈距，即電氣間隙，亦稱空氣間隙。在這一距離下，無論是在正常最高工作電壓還是在出現(xiàn)內(nèi)、外過電壓時，都不致使空氣間隙擊穿。

第13頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五GB50060《3-110kV高壓配電裝置設(shè)計規(guī)范》規(guī)定了戶內(nèi)高壓配電裝置的安全凈距，如表所示。工程上采用的安全凈距，通常大于表中所列的數(shù)值。額定電壓（kV）36102035帶電部分至接地部分之間75100125180300不同相的帶電部分及開關(guān)斷開之間75100125180300帶電部分與無孔遮攔門之間（其值可取帶電部分至接地部分凈距+30mm）105130155210330帶電部分與網(wǎng)狀遮攔門之間175200225280400第14頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五（2）爬電距離簡稱爬距，沿絕緣表面測得的兩個導電器件或?qū)щ娖骷c設(shè)備界面之間的最短距離。（絕緣體與導體間受潮或污染導致兩者之間絕緣等級下降而發(fā)生閃烙擊穿的最小距離），主要用來確定絕緣子、絕緣套管的絕緣水平。爬電比距：電力設(shè)備外絕緣的爬電距離對設(shè)備最高工作電壓有效值之比。即電力設(shè)備外絕緣的爬電距離(mm)爬電比距=

設(shè)備最高工作電壓(kV)根據(jù)不同絕緣材料的爬電比距可求得爬電距離。第15頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五（3）污穢等級根據(jù)自然污穢環(huán)境條件，相應地劃分電力設(shè)備戶外絕緣污穢等級，規(guī)定各級外絕緣人工污穢耐受值和爬電比距。污穢等級：設(shè)備安裝地點的污穢程度對電氣設(shè)備的外絕緣有重要影響。GB/T16434《高壓架空線路和發(fā)電廠、變電所環(huán)境污區(qū)分級及外絕緣選擇標準》給出了線路和發(fā)電廠、變電所污穢等級，見表第16頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五污穢等級污穢特征等值鹽密mg/cm20大氣清潔地區(qū)及離海岸鹽場50km以上無明顯污染地區(qū)-Ⅰ大氣輕度污染地區(qū)，工業(yè)區(qū)和人口低密集區(qū)，離海岸鹽場10-50km地區(qū)，在污閃季節(jié)中干燥少霧（含毛毛雨）或雨量較多時≤0.06Ⅱ大氣中等污染地區(qū)，輕鹽堿和爐煙污穢地區(qū)，離海岸鹽場3-10km地區(qū)，在污閃季節(jié)中潮濕多霧（含毛毛雨）但雨量較少時>0.06-0.10Ⅲ大氣污染較嚴重地區(qū)，重霧和重鹽堿地區(qū)，離海岸鹽場1-3km地區(qū)，工業(yè)和人口密度較大地區(qū)，離化學污源爐煙污穢300-1500m的較嚴重污穢地區(qū)>0.10-0.25Ⅳ大氣特別嚴重污染地區(qū)，離海岸鹽場1km以內(nèi)，離化學污源爐煙污穢300m以內(nèi)的地區(qū)>0.25-0.35第17頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五外絕緣按最小公稱爬電比距和污穢環(huán)境條件分5級：0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。

GB/T5582《高壓電力設(shè)備外絕緣污穢等級》規(guī)定了戶外設(shè)備最小公稱爬電比距分級數(shù)值，見表。外絕緣污穢等級最小公稱爬電比距mm/kV線路電站設(shè)備013.514.8Ⅰ輕1616Ⅱ中2020Ⅲ重2525Ⅳ特重3131第18頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五DL/T539《戶內(nèi)交流高壓開關(guān)柜和元部件凝露及污穢試驗技術(shù)條件》規(guī)定了戶內(nèi)設(shè)備最小公稱爬電比距分級數(shù)值，見表。外絕緣污穢等級最小公稱爬電比距mm/kV瓷質(zhì)材料有機材料01214Ⅰ輕1416Ⅱ中1820第19頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五（4）海拔高度也稱絕對高度，是表示地面某個地點高出海平面的垂直距離。由巴申定律知，海拔高度越高，大氣越稀薄，導致絕緣強度及散熱效果變差，電氣間隙耐壓下降，同樣對爬電距離也有影響，故對于3-35kV的高壓電氣設(shè)備，國標規(guī)定一般安裝于1000米以下，超過1000米的海拔高度，電氣設(shè)備外絕緣必須修正。對用于海拔高于1000m，但不超過4000m處的設(shè)備的外絕緣及干式變壓器的絕緣，海拔每升高100米，絕緣強度約降低1%，在海拔不高于1000m的地點試驗時，其試驗電壓應為標準規(guī)定的額定耐受電壓乘以海拔校正因數(shù)，第20頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五式中，為設(shè)備安裝地點的海拔高度，m。GB/T11022《高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標準的共用技術(shù)要求》給出了海拔校正因數(shù)的另一個計算式，式中，為設(shè)備安裝地點的海拔高度，m。m取值如下：對于工頻、雷電沖擊和相間操作沖擊電壓m=1；對于縱絕緣操作沖擊電壓m=0.9；對于相對地操作沖擊電壓m=0.75。第21頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五注：巴申定律表明，氣體間隙的擊穿電壓與氣體壓力有關(guān)，如圖所示。第22頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五DL/T620-1997《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》對電氣設(shè)備的絕緣配合原則規(guī)定如下。（1）工頻運行電壓和暫時過電壓下的絕緣配合：

a、工頻運行電壓下電氣裝置電瓷外絕緣的爬電距離應符合相應環(huán)境污穢分級條件下的爬電比距要求；

b、變電所電氣設(shè)備應能承受一定幅值和時間的工頻過電壓和諧振過電壓。（2）操作過電壓下的絕緣配合。以計算用最大操作過電壓為基礎(chǔ)進行絕緣配合。（3）雷電過電壓下的絕緣配合。以避雷器雷電保護水平為基礎(chǔ)進行配合。第23頁，共25頁，2022年，5月20日，19點43分，星期五絕緣配合方法的選擇（試驗）：確定性法（慣用法）、統(tǒng)計法、簡化統(tǒng)計法確定性法：首先確定設(shè)備絕緣上可能出現(xiàn)的各類過電壓的最高值，然后選取一個適宜的考慮各種因素影響并有一定裕度的配合系數(shù)，相乘后得到絕緣耐受電壓值并在標