模塊 1 絕緣配合的概念和原則(TYBZ01410001)

【模塊描述】本模塊包含絕緣配合的定義及不同(tong)等級電網(wang)進行絕緣配合的(de)原則(ze)，通過概念描述、要點歸納，掌握絕緣(yuan)配(pei)合的概(gai)念，了解絕緣配合的(de)基本原則。

【正(zheng)文】

一、絕緣配(pei)合(he)的定義

絕緣配合就是根據設備在電力系(xi)統中可能承受的各種(zhong)電(dian)壓，并綜合考慮過電壓的(de)限制(zhi)措施、設備的(de)絕(jue)緣性能等因素來(lai)確定設備的絕緣水平，以便把作用與(yu)電氣(qi)設備上的各種電(dian)壓所引起的絕緣損壞降低到所(suo)能接受的經濟運行水平。因(yin)此，電力系統絕緣配合的根本任務(wu)是：正確處理過(guo)電壓和絕緣這(zhe)一對矛盾，以達(da)到優質、安全、經濟供電的目的。

電力(li)系統中絕緣配合(he)的(de)例子如下：

(1)架(jia)空(kong)線路與變電站之間的絕緣(yuan)配合。

(2)同桿(gan)架設的雙回(hui)線路之間(jian)的絕緣配(pei)合。

(3)電氣設(she)備內(nei)絕緣與外絕緣(yuan)之間(jian)的絕緣配合。

(4)各(ge)種外絕緣(yuan)之間的絕緣配合(he)。

(5)各種保護裝置之間的絕緣配合。

(6)被(bei)保護絕(jue)緣與(yu)保護裝置之間的(de)絕緣配合(he)。

二(er)、絕緣配合的基本原則(ze)

絕緣(yuan)配合的核心問題是確定各(ge)種電氣(qi)設備的(de)絕緣水平，絕緣水平(ping)是(shi)由(you)長(chang)期最大(da)工作電壓、大(da)氣過(guo)電(dian)壓及內過電壓(ya)三因素中嚴格的(de)一(yi)個(ge)來決定的(de)，它是絕緣設計的首要前提，往往以各種耐壓試驗所用的試驗電壓值來表示。由于不同(tong)電壓等級系統中過(guo)電壓情況的(de)不(bu)同(tong)(tong)，上述決定的(de)考慮也是不(bu)同(tong)(tong)的(de)。

在220kV及以(yi)下系(xi)統(tong)中，要(yao)求(qiu)把大氣過電壓限(xian)制(zhi)到(dao)低于內(nei)過電壓的數值是不經濟的，一般(ban)由大氣(qi)過電壓來決定電(dian)氣設備的絕緣水平。就是以避雷器殘壓(ya)為(wei)基礎(chu)確(que)定設備的(de)絕緣水(shui)平并保證(zheng)輸電線路有一定的耐雷水(shui)平，由于這樣決定的絕緣水平在正常情況下(xia)能耐受(shou)操(cao)作(zuo)過電壓的作用，因(yin)此220kV及以下系(xi)統一般不采用專門限制內部過電壓(ya)的措(cuo)施。

超高壓(ya)電網的(de)絕緣配合中，操作(zuo)過(guo)電壓起主導作用(yong)，故應采用(yong)專門限制內部過電壓的措施。我國對超高壓(ya)系統中內過電壓保護原則為：主要(yao)通過改進斷路器性(xing)能(neng)將操(cao)作過電壓限(xian)制到(dao)一定水平，通過(guo)并聯電抗器將工頻(pin)過(guo)電壓限(xian)制到一定水平(ping)，然后(hou)以避雷(lei)器作為內過電(dian)壓的后備保護。由于內過(guo)電壓出現的頻率遠遠超過大氣過電壓的出(chu)現(xian)概(gai)率，這樣的配合方式可以使(shi)避雷器不致(zhi)頻繁動作，而(er)且也可使(shi)內過電壓被限(xian)制到一定水平。于(yu)是系統的絕緣水平仍以大氣過電壓下避雷(lei)器殘壓為基(ji)準來(lai)決定。

三、絕緣水平與試驗電壓(ya)

所(suo)謂電(dian)氣設備的絕緣(yuan)水平，就是指該(gai)設備可以(yi)承(cheng)受不發生閃(shan)絡、擊穿等損害的試驗電(dian)壓值。由于工頻(pin)耐壓值代(dai)表了絕(jue)緣對操作、雷電過(guo)電壓總(zong)的(de)耐受水(shui)平。對于220kV及以下電壓等級的電氣設備(bei)，凡是能通過工頻耐壓試驗，即可認為設備(bei)在運行中具有一定(ding)的(de)可靠性。常采用1min工頻耐壓試驗代替雷電沖擊與操作沖擊耐壓試驗。對于超高壓電氣設備(bei)，考慮到操作(zuo)波(bo)對絕緣的(de)特殊性，還規定了操(cao)作沖擊試驗(yan)電壓(ya)。

【思考與練習】

1.什么是絕(jue)緣水(shui)平？

2.試說(shuo)明絕(jue)緣配合(he)的基本原則。

3.何為絕緣(yuan)配合？

模塊2 絕緣配合慣用法（TYBZ01410002）

【模塊描(miao)述(shu)】本模塊介紹(shao)進行(xing)絕緣配合的(de)慣(guan)用法。通過概念描述，掌握絕緣配合慣用法的步驟。

【正文】

一、絕緣(yuan)配(pei)合的方法

電力系(xi)統(tong)絕緣配合大致可分為以下三個階段(duan)。

(1)多級(ji)配(pei)合(1940以前)。采用多級(ji)配(pei)合的原(yuan)則是：價(jia)格越(yue)昂(ang)貴、修(xiu)復越(yue)困(kun)難(nan)、損壞后果越(yue)嚴重的絕緣結構，其絕緣水(shui)平(ping)應越高。采用(yong)多(duo)級(ji)配(pei)合(he)是由于當時所用(yong)的避雷器保(bao)(bao)護性能不夠穩(wen)定和完善(shan)，因(yin)而不能把它的保(bao)(bao)護特(te)性作(zuo)為絕緣配合(he)的(de)基(ji)礎。但是采(cai)用多級配合(he)必然會把設備內絕緣(yuan)水平抬得很(hen)高，這是(shi)特別不利(li)的。

(2)兩(liang)級配(pei)合(慣用法(fa))。從(cong)20世紀40年(nian)代后期開始，越來越多(duo)的(de)國家逐漸摒(bing)棄多(duo)級配(pei)合的(de)概念而(er)轉為采用兩(liang)級配(pei)合的(de)原則，即(ji)以閥式避雷器的(de)保護(hu)特性作為絕緣配(pei)合的(de)(de)基礎，將它的(de)(de)保護水(shui)平(ping)乘(cheng)上一(yi)個綜(zong)合考慮各種影響(xiang)因素和必(bi)要(yao)裕(yu)度(du)的(de)(de)系(xi)數，就能(neng)確定絕緣應有的耐壓(ya)水(shui)平(ping)。

(3)絕緣配合統計法(fa)。“統(tong)計法(fa)"：規(gui)定出某一可以接受(shou)的絕緣故(gu)障率，容許冒一定(ding)的(de)風險。用(yong)統計(ji)的(de)觀點(dian)及(ji)方法來處理絕緣配合問題，以獲得優化的總經濟指標。

二(er)、絕緣配合的慣用法

慣用法對自恢復絕緣和(he)非自恢復絕緣都(dou)是適用的。除(chu)了在330kV及以上的超高壓線(xian)路絕緣的設(she)計中采(cai)用(yong)統(tong)計法(fa)以外(wai)，慣用(yong)法(fa)是(shi)采(cai)用(yong)廣泛(fan)的絕緣配合方法。

慣用(yong)法是按作(zuo)用(yong)在絕緣(yuan)上(shang)的最大過電壓(ya)和最小的(de)絕緣強度的概念(nian)進行配(pei)合的方法。即首先確定設(she)備上(shang)可能出(chu)現(xian)的最危(wei)險(xian)過電壓，然后根據(ju)運行經驗乘上一定(ding)的(de)裕度系數，從而確定(ding)絕緣應耐(nai)受的(de)電壓水平(ping)。但由于過(guo)電(dian)壓幅值及絕緣強(qiang)度都是隨即變量，用(yong)慣用(yong)法選定絕緣(yuan)常有較大裕(yu)度(du)。

根據兩(liang)級配合的(de)原則，確定電氣設備絕緣(yuan)水平(ping)的基礎是避雷(lei)器(qi)的保(bao)護(hu)水平(ping)，它就(jiu)是避雷(lei)器(qi)上可能出現的最大電壓，如果再(zai)考慮設備安(an)裝點與避器間(jian)的電氣距離所(suo)引起的電壓差(cha)值、絕緣老化(hua)所引起的(de)電氣強度(du)下降(jiang)、避雷器保(bao)護性能在運(yun)行中逐(zhu)漸劣(lie)化、沖擊電壓下擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓的(de)分散性、必要的(de)安全裕(yu)度(du)等因(yin)素而在保護(hu)水平上(shang)再乘以(yi)一個(ge)配合系(xi)數，即可(ke)得出應有(you)的(de)絕緣水平(ping)。

【思考與(yu)練習】

1.說(shuo)明絕(jue)緣(yuan)配合統(tong)計法(fa)的特(te)點。

2.說明絕緣配合慣用(yong)法的特點(dian)。

模(mo)塊 3電(dian)氣設(she)備的(de)(de)絕緣水平的(de)(de)確定（TYBZ01410003)

【模塊描(miao)述】本模(mo)塊介紹(shao)確定電氣設備絕緣水平的基本(ben)原理。通過概念描述、要點歸納，了解電氣設備絕緣水(shui)平的確(que)定原(yuan)則。

【正文】

電氣設備的(de)絕緣水(shui)平與避雷器的性能、接線方式和保護配合原則(ze)有關(guan)。

1.避(bi)雷(lei)器保護水平

避(bi)雷(lei)器對電氣設(she)備的保護可以有兩種方式：

(1)避雷器只用來保護大氣過電壓而不用(yong)來保護內部(bu)過電壓。我國220kV及以下電(dian)壓(ya)等(deng)級的系統采用這種方式(shi)。也就是說，內過電壓對正常絕(jue)緣無危險，避雷器在內(nei)過電壓下(xia)不動作。

(2)避(bi)雷器主要(yao)用(yong)來(lai)保護大氣過電壓，但也用作內過電(dian)壓的后備保護。即通(tong)過改進斷路器(qi)性能將(jiang)內過電壓限制到一定(ding)水(shui)平，在(zai)內(nei)過電壓(ya)作用下，避雷器一般不動作，只有(you)在內過電(dian)壓超(chao)過既定水平時，避雷器才動作(zuo)，即作(zuo)為后(hou)備保(bao)護作(zuo)用。

2.電氣設(she)備的絕緣水平的確定原則

遺(yi)面器(qi)需電沖擊(ji)保護水(shui)平

(1)雷(lei)電過電壓下(xia)的絕緣(yuan)配(pei)合。電氣設備在雷電過電壓下的(de)絕緣水平(ping)通常用它們的基(ji)本沖擊絕緣水平(ping)(BIL)來表示

BIL=K₁U_p（1）（TYBZ01410003-1）

式中  U_p（1）——閥式避雷器(qi)在宙電過電壓下(xia)的保護水平；

K₁——雷電(dian)過電壓(ya)下的配(pei)合系數(shu)，K₁取1.25~1.4，在電氣(qi)設備與避器相(xiang)距很近時取1.25，相距較遠時取1.4。

(2)操作過(guo)電壓(ya)下的絡緣(yuan)配(pei)合。在按內部過(guo)電壓作絕(jue)練(lian)配合時，通常不考慮(lv)諧振過電壓(ya)，因(yin)為在(zai)系統設計和選擇(ze)運行方(fang)式時均應設法避免諧振過電壓的出現：此(ci)外，也不單獨(du)考(kao)慮工頻(pin)電壓(ya)開(kai)高，而(er)把它(ta)的影(ying)響包括在最(zui)大(da)長(chang)期工作電壓內，這(zhe)樣一(yi)來，就歸結為操(cao)作過電(dian)壓下的絕緣配合了。

分兩(liang)種情況來討論(lun)：

1)對于1kV＜U_m≤252kV這(zhe)一類變(bian)電站中的電(dian)氣設備(bei)來說，其操(cao)作沖擊絕(jue)緣水平(ping)(SIL)可按下式求得

SIL=K_SK₀U_ph       (TYBZ01410003-2)

式中 K_S——操(cao)作過電壓下的配合系數；

K₀——操作過電壓計(ji)算倍數。

2)對于(yu)范圍(wei)Ⅱ(U_m＞252kV)這一類變電站的電氣設備來說， 其操作沖擊絕緣水平(ping)按下式計算(suan)

SIL=K_sU_ps   (TYBZ01410003-3)

其(qi)中操作(zuo)過電壓下的配(pei)合系數Ks=1.15~1.25

(3)工頻絕緣水平(ping)的確定。為(wei)了檢驗電(dian)氣設備絕像是否(fou)達(da)到(dao)了以上所確定的BIL和SIL,就需要進行雷電沖擊和操作沖擊耐壓試驗。它們對試驗設備和測試技術提出了很高的要求。對于330kV及以上的超高壓(ya)電氣設(she)備來說，這(zhe)樣(yang)的試驗是必需的，但對于220kV及以下的高壓電氣設(she)備來(lai)說(shuo)，應該(gai)設(she)法用比較(jiao)簡(jian)單的高壓試(shi)驗去等效(xiao)地檢(jian)驗絕(jue)緣耐受(shou)雷電(dian)沖(chong)擊電壓和操作沖(chong)擊(ji)電壓的(de)能力。對高壓電氣設備普遍(bian)施行的(de)工頻耐壓試(shi)驗(yan)實(shi)際上就包含著(zhu)這方面的(de)要求和作用。

短時工頻耐壓試驗所(suo)采用的試驗電壓值往往要比額(e)定相電壓(ya)高出數倍，它的目的和作(zuo)(zuo)用是代替雷(lei)電(dian)沖擊(ji)(ji)和操作(zuo)(zuo)沖擊(ji)(ji)耐壓試(shi)驗(yan)、等(deng)效地檢(jian)驗(yan)絕(jue)緣在這(zhe)兩類過(guo)電壓下的(de)電氣強(qiang)度。

凡是合格(ge)通(tong)過工頻耐壓試驗的(de)設備絕緣在雷電(dian)和(he)操作(zuo)過(guo)電壓作用下均(jun)能(neng)可(ke)靠地運行。為了(le)更加可(ke)靠和(he)直觀，IEC標準規定(ding)：“

1.對于300kV以(yi)下(xia)的電氣設(she)備(bei)

(1)絕緣在(zai)工(gong)頻工(gong)作電壓(ya)、暫時過電壓和操作過電壓(ya)下的性能用短時(1min)工頻耐壓試驗來檢驗：

(2)絕(jue)緣在雷電(dian)過電(dian)壓下(xia)的性能用雷電沖擊耐壓(ya)試驗來檢驗。

2.對于(yu)300kV及以(yi)上的(de)電氣設備(bei)

(1)絕緣(yuan)在操作過電壓(ya)下的(de)性能用操作沖擊耐壓試驗來(lai)檢驗；

(2)絕緣在雷電過電壓下的性能用雷(lei)電沖山耐(nai)壓(ya)試驗來(lai)檢驗。"

(3)長時間工頻(pin)高壓試驗。當內絕(jue)緣(yuan)的老化和(he)外絕(jue)緣的污染對絕緣(yuan)在工頻工作(zuo)電(dian)壓(ya)和過電(dian)壓下(xia)的性能有影響時，尚需(xu)做長時間工頻高壓(ya)試(shi)(shi)驗(yan)。由于試(shi)(shi)驗(yan)目的(de)不同，長時間工頻高(gao)壓試(shi)(shi)驗(yan)時所加的(de)試(shi)(shi)驗(yan)電(dian)壓值和加時間均與短時工頻耐壓試驗不同(tong)。

我國國家標準(zhun)對各(ge)種電(dian)壓等級電(dian)氣設備(bei)以(yi)耐壓值表示的絕緣水平作出見表TYBZ01410003-1和表TYBZ01410003-2所列要求(qiu)。

表TYBZ0140003-1    3~220KV電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)選用的耐受電(dian)壓

                                                                              續表

注(zhu) 1.分(fen)子、分(fen)母數據分(fen)別(bie)對應外絕(jue)緣和(he)內(nei)絕緣。

2.括號內、外數據分別對(dui)應是和非低電阻(zu)接地系統。

3.開關類設備(bei)將設備(bei)最高電壓稱作“額定電壓"。

表TYBZ0140003-2    330~500KV電(dian)氣設(she)備選(xuan)用的(de)耐受電(dian)壓

【思(si)考與(yu)練習(xi)】

1.說明(ming)避雷器性能對電氣設備絕緣水平的(de)影響。

2.說明確定(ding)電氣設備絕緣水平的基本原則。

模塊 4 中性點接地方式對絕緣水平的(de)影響（TYBZ01410004)

【模塊描(miao)述】本(ben)模塊(kuai)介紹中(zhong)性點接地方式對設備絕緣水平的(de)確定、系(xi)統運行可靠性(xing)(xing)的(de)影響。通過(guo)定性(xing)(xing)分析，了解(jie)不同電壓等級電網采取不(bu)同中性點接(jie)地方(fang)式的原因。

【正文】

一、中性點接地方式類型

電力系統中性(xing)點接地方式是一個(ge)涉及面很廣的綜合性(xing)技術(shu)課(ke)題，它(ta)對電力系統的供(gong)電可靠性(xing)、過電(dian)壓與絕(jue)緣配(pei)合、繼電保護、通信(xin)干擾、系(xi)統穩定等(deng)方面都(dou)有很大的影響。

電(dian)力系(xi)統(tong)(tong)中性(xing)點(dian)(dian)接地(di)(di)方式分為非(fei)有效(xiao)接地(di)(di)和(he)有效(xiao)接地(di)(di)兩大類(lei)(lei)：一類(lei)(lei)是(shi)(shi)有效(xiao)接地(di)(di)系(xi)統(tong)(tong)，即中性(xing)點(dian)(dian)直接接地(di)(di)系(xi)統(tong)(tong)，包括有中性(xing)點(dian)(dian)直接接地(di)(di)和(he)中性(xing)點(dian)(dian)經低(di)阻抗(kang)接地(di)(di)；另一類(lei)(lei)是(shi)(shi)中性(xing)點(dian)(dian)非(fei)有效(xiao)接地(di)(di)系(xi)統(tong)(tong)，包括中性(xing)點(dian)(dian)不接地(di)(di)、中性(xing)點(dian)(dian)經消弧線(xian)圈接地(di)(di)以及(ji)中性(xing)點(dian)(dian)經電(dian)阻接地(di)(di)。

1.中(zhong)性點不接地系統

中性點不接地系統發生單和接地時，非(fei)故障相電(dian)壓升高了倍，即非故障相(xiang)對地(di)中壓升高為線(xian)電壓。但此時三相線電壓不變(bian)(仍然對稱)，故對電力系統的正常工作沒有影響，系統仍可帶故障運行一段時間(通常為2h)，可(ke)由運行人員排除(chu)故障(zhang)。由于非故障(zhang)相(xiang)電壓升高(gao)為線電(dian)壓，就要求系統中的各種電氣設備的(de)絕(jue)緣(yuan)必須按線電壓設(she)計。但在電壓等級(ji)較(jiao)高的(de)系統中，絕(jue)緣(yuan)費用比較高，降低(di)絕緣水平帶來的經濟效益比(bi)較顯著，因此一(yi)般不采(cai)用中(zhong)性點不接地(di)方(fang)式，只(zhi)有在電(dian)壓(ya)等(deng)(deng)級(ji)較低的(de)(de)系統中，一般采用中性點(dian)不接地方式以提高系統的(de)(de)供可靠性。

2.中性點經消(xiao)弧線圈(quan)接地

中(zhong)性點(dian)不接(jie)地(di)系統發生(sheng)單相接(jie)地(di)故障時(shi)，接(jie)地(di)點(dian)處的接(jie)地(di)電(dian)流為正常時(shi)一相電(dian)容電(dian)流的3倍(bei)。若系統的(de)運行經驗表明，對于10kV及(ji)以下(xia)電(dian)力網(wang)(wang)的(de)接(jie)地(di)電(dian)流(liu)不(bu)超過(guo)(guo)30A，35kV 等級電(dian)力網(wang)(wang)接(jie)地(di)電(dian)流(liu)不(bu)超過(guo)(guo)10A，接(jie)地(di)電(dian)弧(hu)(hu)通常可以自(zi)行熄滅。當10kV電(dian)網(wang)(wang)接(jie)地(di)電(dian)流(liu)超過(guo)(guo)30A，35kV電(dian)網(wang)(wang)超過(guo)(guo)10A時，可能在接(jie)地(di)點(dian)處(chu)產生間(jian)歇性電(dian)弧(hu)(hu)或(huo)穩定燃燒的(de)電(dian)弧(hu)(hu)。在間(jian)歇性電(dian)弧(hu)(hu)的(de)作用下(xia)造成電(dian)弧(hu)(hu)過(guo)(guo)電壓，從而造成兩(liang)相兩(liang)點(dian)、甚至多點(dian)接地故障。因此(ci)，當3～10kV電網電容電流大于30A、35kV系統電容電流大于10A時，應采用中性點經消弧線圈接地或電阻接地方式。

3.中性點直接接地(di)系統

中性點(dian)不(bu)接(jie)地系統在發生單相接(jie)地故障時，相間電壓不變，依然對稱(cheng)，系統可繼續(xu)運(yun)行(xing)2h，所(suo)以供電可靠性高，但非(fei)故障相(xiang)電壓(ya)升高倍，顯然(ran)不適于高壓電網中。因而(er)我國在110kV及以上系統中廣泛采用(yong)中性(xing)點(dian)直接(jie)接(jie)地方式。

中(zhong)性(xing)(xing)點(dian)直接(jie)(jie)(jie)接(jie)(jie)(jie)地(di)(di)方式是(shi)將(jiang)變壓器中(zhong)性(xing)(xing)點(dian)與大地(di)(di)直接(jie)(jie)(jie)連(lian)接(jie)(jie)(jie)，強(qiang)迫中(zhong)性(xing)(xing)點(dian)保(bao)持地(di)(di)電(dian)位，正常運行時(shi)，中(zhong)性(xing)(xing)點(dian)無電(dian)流(liu)(liu)流(liu)(liu)過。單(dan)相(xiang)接(jie)(jie)(jie)地(di)(di)時(shi)構成單(dan)相(xiang)短路(lu)，接(jie)(jie)(jie)選回路(lu)通(tong)過單(dan)相(xiang)短路(lu)電(dian)流(liu)(liu)，各(ge)相(xiang)之(zhi)間電壓不(bu)再對稱。為(wei)了(le)(le)防止大(da)的短路電流(liu)損壞設備，必須(xu)迅速(su)切(qie)除接地相(xiang)甚(shen)至三相(xiang)，因而供(gong)(gong)電可靠性較低(di)。為(wei)了(le)(le)提(ti)高供(gong)(gong)電可靠性，可采用裝(zhuang)設自(zi)動重合閘裝(zhuang)置等措施。

中性點(dian)直接接地的另一(yi)缺點(dian)是單相短(duan)路對鄰近通(tong)信線(xian)路有(you)電磁(ci)干擾。

采(cai)用中性(xing)點直(zhi)接(jie)接(jie)地方式的系統(tong)，對線路絕緣水平的要求較低，可按相電壓設計絕緣，因而能(neng)顯著地降低(di)絕緣造價。

二、中性點接地方式對絕緣(yuan)水平(ping)的影響

在(zai)這兩類接地(di)方(fang)式(shi)不同的(de)電網中，過(guo)電(dian)壓水(shui)平(ping)和絕緣水平都有很大的差(cha)別。

1.最(zui)大長期工(gong)作電(dian)壓

在非有(you)效(xiao)接地(di)系統中，由于單相接地(di)故障(zhang)(zhang)時并不需要立即(ji)跳閘，而可以繼(ji)續帶故障(zhang)(zhang)運行一段時間，這時健全(quan)相上的工作(zuo)電壓升高到線電壓，再考慮最大(da)工作電(dian)壓可比額定電(dian)壓U_N高10%～15%，可見其最大長期工作電壓為(1.1～1.15) U_N。在有效接地系(xi)統中，最(zui)大長期(qi)工作電壓僅為(wei)(1.1～1.15) U_N/。

2.雷電過電壓

實際作用到絕緣上(shang)的(de)雷電過(guo)電(dian)壓幅值取(qu)決于避雷器(qi)的(de)保護水平(ping)。由于避雷器(qi)的(de)滅弧電(dian)壓(ya)是(shi)按最大長期工作(zuo)電壓選定(ding)的，因而(er)有效接(jie)地系統中所(suo)用避雷器的滅弧電壓約比同一電(dian)壓等級、中性點為非有(you)效接地系統中的(de)避雷(lei)器低20%左右。

3.內部過電壓

在有(you)效接地系(xi)統中，內(nei)部過電壓(ya)是在相電壓的(de)基礎(chu)上產(chan)生和發展(zhan)的(de)，而在非有效接地(di)系統中，則有可能在線電壓(ya)的基礎上發生和發展(zhan)，因而前者要比后者低20%～30%左右。

綜上所述，中性點有效接地系(xi)統(tong)的絕緣水平可(ke)比(bi)非有效接地系統低(di)20%左(zuo)右。但降低絕緣水(shui)平的經濟效(xiao)益大(da)小與系(xi)統的電(dian)壓等(deng)級有(you)很(hen)大的關系。

三(san)、不同(tong)電壓等(deng)(deng)級電網采取不同(tong)中性點接地方式

1.中性點直接接地

在110kV及以上的系統(tong)中，絕緣費(fei)(fei)用在總建設費(fei)(fei)用中所占比重較大，因而采(cai)用有效(xiao)接地方式以降低系統絕緣水平在經濟上好(hao)處(chu)很大。110kV及220kV系統中變壓器中性點直接或經低阻抗接地，部分變壓器中性點也可不接地。330kV及500kV系統中不允許變壓器中性點不接地運行。

2.中(zhong)性點不(bu)接地(di)和中(zhong)性點經消弧線圈(quan)接地(di)

在66kV及(ji)以下的系統中，絕緣(yuan)費用所占(zhan)比重不大，降低絕緣水(shui)平在經濟上的(de)好處(chu)不明(ming)顯，因(yin)(yin)而供電可靠性上升為首要考慮因(yin)(yin)素，所以一(yi)般(ban)均采用中性點非(fei)有效接地方式。

3～10kV不(bu)直接連接發(fa)電機的系(xi)統和35、66kV系(xi)統，當(dang)單相接地(di)(di)故障電容電流不(bu)超過(guo)下(xia)列數(shu)值(zhi)時，應采用(yong)不(bu)接地(di)(di)方式(shi)；當(dang)超過(guo)下(xia)列數(shu)值(zhi)又(you)需在(zai)接地(di)(di)故障條件下(xia)運行時，應采用(yong)消弧線圈接地(di)(di)方式(shi)：

(1)3～10kV 鋼(gang)筋(jin)混凝土(tu)或金屬桿(gan)塔的(de)架空線路構成的(de)系(xi)統和所有35、66kV系(xi)統為10A。

(2)3～10kV非鋼(gang)筋混凝(ning)土或非金屬桿(gan)塔的架空線路構成的系統(tong)，當(dang)電(dian)壓為：3kV和6kV時，為30A；10kV時，為20A。

(3)3～10kV電纜線路構(gou)成的(de)系統(tong)，為30A。

3.中性(xing)點經電(dian)阻接(jie)地方式

6～35kV配(pei)電網往往發(fa)展很快，采(cai)用電纜的比重(zhong)也(ye)不(bu)斷增加，凡(fan)運(yun)行方式經常變化，給消弧線(xian)圈的調諧(xie)帶來困(kun)難，并易引發(fa)多(duo)相短路。故(gu)近年(nian)6～35kV主要由電纜線路構成的送、配電系統，單相(xiang)接(jie)地(di)故障電容電(dian)(dian)流(liu)較大(da)時，不再(zai)像過去那樣一(yi)律(lv)采用(yong)中性點非有效接(jie)(jie)地的方式(shi)，可采用(yong)低(di)電(dian)(dian)阻(zu)接(jie)(jie)地方式(shi)。低(di)電(dian)(dian)阻(zu)接(jie)(jie)地展于有效接(jie)(jie)地系統，是為(wei)了獲得(de)快速(su)選擇性繼電(dian)(dian)保(bao)護(hu)所需(xu)的足(zu)夠電(dian)(dian)流(liu)，發(fa)生(sheng)單相(xiang)接(jie)(jie)地故(gu)障(zhang)(zhang)時立即跳(tiao)閘，一(yi)般采用(yong)接(jie)(jie)地故(gu)障(zhang)(zhang)電(dian)(dian)流(liu)為(wei)100-1000A。

【思(si)考與練習】

1.我國電力(li)系統(tong)中性點(dian)接(jie)地方式有哪些類型？各有何(he)特點(dian)？

2. 為什么(me)消弧線圈一般采取過(guo)補(bu)償？

模塊 5 架空(kong)線(xian)路的絕緣配合(TYBZ01410005)

【模塊描述】本模塊(kuai)介紹(shao)架空線路(lu)的絕緣配合。通(tong)過原理(li)講(jiang)解，了解每串(chuan)絕緣子(zi)個數的(de)確定(ding)、線路空氣間隙距離的(de)確定(ding)方(fang)法。

【正文】

一、每串絕(jue)緣子個數的確定

線路絕(jue)緣子串應滿(man)足三方(fang)面的要求：在工作電壓下不發生污閃(shan)；在操作過電壓下不發生濕(shi)閃；具有足夠的(de)雷電(dian)沖擊絕緣水(shui)平(ping)，能保證線路的耐(nai)雷(lei)(lei)水(shui)平(ping)與(yu)雷(lei)(lei)擊跳閘率滿足規定要求。確(que)定絕緣(yuan)子串的片數具(ju)體做法如下。

1.按工(gong)作電壓所要求的泄漏距離選擇串(chuan)中片數

線路的(de)閃絡率與該線路的(de)爬電(dian)比(bi)距密切(qie)相關，根據線路所在地區的(de)污(wu)穢等級來選定絕緣(yuan)子(zi)片數，就能(neng)保(bao)證必(bi)要的運行可靠性。

設(she)每片(pian)絕緣子(zi)的幾何爬電距離為L₀(cm)，即可按(an)爬電比距的定義得

（TYBZ01410005-1)

式中 n——絕緣(yuan)子片數：

U_m——系統最(zui)高工作電壓(ya)有(you)效值：

K_e——絕緣(yuan)子爬電距離有效系(xi)數。

為了避免污閃事(shi)故，所需(xu)的絕緣(yuan)子片數應為

2.按內部過電壓(ya)進行驗算，要求線路(lu)絕緣能(neng)耐受(shou)一(yi)定的內部過電壓

絕緣了(le)串在操作(zuo)過電壓(ya)的作(zuo)用下，也不應發生濕閃。在沒(mei)有完整的絕(jue)緣子串在操作(zuo)波下的濕閃電壓數(shu)據的(de)情(qing)況下，只能(neng)近似地(di)用絕緣(yuan)子串的工頻(pin)濕閃壓來代替(ti)。

設此(ci)時(shi)應有的絕緣了片數為，則由(you)片組成的絕緣子串(chuan)的工頻濕閃壓幅值為

U_W=1.1K₀U_ph     (TYBZ01410005-3)

式中K₀——操作過電壓倍數：

U_ph——電網(wang)相(xiang)電(dian)壓(ya)，1.1為綜合考慮各種影響因素和必要裕度的一個綜合修

正系(xi)數(shu)，只要知道各種類型絕(jue)緣子串的工頻濕閃電壓與其片數的關

系，就可以利用式(TYBZ01410005-3)求得應有的值。

再考慮需(xu)增加的零值絕緣子(zi)片數n₀后，最后得出的操作過電(dian)壓所(suo)要求的片數(shu)為

我國規定預留的零值絕緣子(zi)片數見表(biao)TYBZ01410005-1。

表TYBZ01410005-1 零值絕緣(yuan)子片數

如果已掌握該絕緣子串在(zai)正極性操作沖擊波下(xia)的50%放電電壓與片(pian)數(shu)的關(guan)系也可以用下(xia)面的方法來求出此時應有的片(pian)數(shu)。

該(gai)絕緣子串應具有下式所示(shi)的50%操作沖擊放電電壓

U_50%（S）≥K_SU_S   (TYBZ01410005-5)

式中 Us——對(dui)范圍Ⅰ(3.6kV≤U_m≤252kV,U_m為系統最高電壓)，它(ta)等(deng)于(yu)K₀U_ph;

對范圍Ⅱ(U_m＞252kV)，它應為合空線、單相重合閘、三相重合閘這三種操作過電壓(ya)中的(de)最大(da)者；

Ks——絕緣子串操作過電(dian)壓(ya)配合系(xi)數，對范圍Ⅰ取1.17，對范圍Ⅱ取1.25。

3.按雷電過電壓校驗線路的耐雷水平和雷擊跳(tiao)閘率

按上面所得的n₁和n₂中較大的片數，校驗線路的耐雷水(shui)平和(he)雷擊跳閘率是否(fou)符合(he)有(you)關(guan)規(gui)程(cheng)的規(gui)定(ding)。

雷電(dian)過電壓方面(mian)的要求在絕緣子片數選擇中的作(zuo)用(yong)一般(ban)不大，這是(shi)由(you)于線(xian)路的耐(nai)雷性(xing)能取(qu)決于各(ge)種(zhong)防雷措施的綜合效果，影響因素很多。

即使驗算的結果表明不能(neng)滿足(zu)線路耐雷性(xing)能(neng)方面的要求，一般也不再增(zeng)加絕(jue)緣子片(pian)數，而是(shi)采(cai)用諸如降低桿塔接(jie)地(di)電(dian)陰(yin)等其他(ta)措施來解決。

二、線路空氣間隙(xi)距(ju)離的確定

輸電線路的絕緣水平不僅取決于絕緣子(zi)的(de)片數(shu)，同(tong)時也取決(jue)于線路上(shang)各種(zhong)空氣(qi)間(jian)隙的(de)極間(jian)距離(li)——空氣(qi)間距，而且后者對線(xian)路建設(she)費用的影響(xiang)遠遠超過前者。

輸(shu)電線路上的空氣間隙包括以下四(si)點。

(1)導線(xian)對地面：在選擇其空氣間(jian)距(ju)時，主要考慮(lv)地(di)面(mian)車(che)輛和(he)行人(ren)等的安全通過、地(di)面(mian)電場強度及(ji)靜電感應等(deng)(deng)問題。

(2)導線之間：應考(kao)慮相間(jian)過(guo)電(dian)壓的作用、相鄰導線在大風中因(yin)不同(tong)步擺動(dong)或舞(wu)動(dong)而(er)相互靠近(jin)等問(wen)題。導線(xian)與塔身之間的距(ju)離也決定(ding)著(zhu)導線(xian)之間的空(kong)氣間距(ju)。

(3)導(dao)、地線(xian)之(zhi)間：按雷于(yu)檔距中央避雷線(xian)上時不至于(yu)引起導(dao)、地線(xian)間氣隙擊穿這一條件(jian)來選定。

(4)導線(xian)與桿塔(ta)之間：為了使絕緣子串和空氣間隙的絕緣能(neng)力(li)都得到充分(fen)的(de)發揮，顯然應使(shi)氣隙(xi)的(de)擊穿電(dian)壓與(yu)絕緣子(zi)串的閃(shan)絡電壓大致相等。但在具體實(shi)施時(shi)，會遇(yu)到(dao)風力使絕緣子串(chuan)發生偏斜等不利因素。

就塔頭空(kong)氣間隙上(shang)可能出(chu)現(xian)的電壓幅值來看，一般是雷電過電(dian)壓最高、操作過電(dian)壓次之、工頻工作(zuo)電(dian)壓低；但從電壓作用時間來(lai)看，情況(kuang)正好相(xiang)反。

由(you)于工作(zuo)電壓長期(qi)作用在導線(xian)(xian)上，所(suo)以在計算它(ta)的(de)風偏角θ?時(shi)，應取該(gai)線(xian)路所(suo)在地區的最大設計風速v_max。操作過電壓持續(xu)時間較短(duan)，通常(chang)在計算其風偏角θs時，取計算風速等于0.5v_max，雷電過電(dian)壓持(chi)續時間最短，而且強(qiang)風與雷擊(ji)點同在一(yi)處出(chu)現的概率極小，因此通常取(qu)其(qi)計算(suan)風速(su)等于10～15m/s。三種情況下的凈空氣間距的確定方法如(ru)下。

1.工作電壓確定風(feng)偏后的凈間距S₀

U_e=K₁U_ph   （TYBZ01410005-6)

式中  U_e——工頻(pin)擊穿(chuan)電壓幅值；

K₁——綜合考慮(lv)工頻電壓升(sheng)高、氣象條件、必要的(de)(de)安全裕度等(deng)因(yin)素的(de)(de)空氣間隙工頻配合系數。

2.操作過電壓要求確定風偏后(hou)的凈問距Ss

要求Ss的正(zheng)極性操(cao)作沖擊波下的50%擊穿電壓

U_50%(S)=K₂Us=K₂K₀U_ph （TYBZ01410005-7)

式中(zhong) Us——計(ji)算用(yong)最大(da)操作過電壓；

K₂——空氣(qi)間隙操作(zuo)配(pei)合系(xi)數，對范(fan)圍Ⅰ取1.03，對范(fan)圍Ⅱ取1.1。

在缺乏(fa)空氣間隙50%操作沖擊擊(ji)穿(chuan)電壓的(de)實(shi)驗數據時，亦可采(cai)取(qu)先(xian)估算出等值的(de)工頻擊穿電壓U_e，然后求(qiu)取應有的(de)空(kong)氣間距的(de)方法。

由(you)于(yu)長氣隙(xi)在不利(li)的(de)操作(zuo)沖擊(ji)波形下的(de)擊穿電壓(ya)顯著低于其工頻(pin)擊穿電壓，其折算系(xi)數β_s<1，如再計入分散(san)性較(jiao)大等(deng)不(bu)利因(yin)素，可取β_s=0.82，即

3.按(an)雷電過電壓所要(yao)求的凈間距S₁

通常取S₁的50%雷電沖擊電壓 U_50%(S)等(deng)于絕緣子串的(de)50%雷電沖擊閃絡電壓U_CFO的85%，即

U_50%(1)=0.85U_CFO （TYBZ01410005-9）

其(qi)目的是減少絕緣子串的沿面閃絡(luo)，減少和面受損的可能性。求得以上的凈間(jian)距后，即可確定絕緣(yuan)子串處于垂(chui)直(zhi)狀(zhuang)態時(shi)對桿塔應有的(de)水平距離

L₀=S₀+lsinθ?

     ;   &nbsp;              L_S=S_S+lsinθ_S   （TYBZ01410005-10）

L₁=S₁+lsinθ₁

式中 l——絕緣子串(chuan)長度(du)。

最后，選三者中(zhong)最大的一個，就得(de)出了導線與桿塔之間得(de)水平距離L。表TYBZ01410005-2列出了各級(ji)電壓線(xian)路所需(xu)的凈間距值(zhi)。當海拔(ba)高度(du)超過(guo)1000m時，應按有關規定對凈間距值進行校正；對于發電廠、變電站，各個S值應再增加10%的裕度，以保證安全。

表TYBZ01410005-2  線路絕緣子每串最少片數和(he)最小空氣間原(yuan)  (cm)

注 1.絕緣子型式：一般(ban)為(wei)XP型；330、500V括號外為XP3想。

2.緣子適用(yong)于0級污穢，污穢地區絕緣(yuan)加強(qiang)時，間隙一(yi)般仍用(yong)表中的教值。

3. 330、500kV括號內(nei)需電過電壓間(jian)隙與括號內(nei)絕緣(yuan)子(zi)個數相對(dui)應，適用于(yu)發電(dian)廠、變(bian)電(dian)站進線保(bao)護段桿塔。

【思考與練習】

1.說明線路(lu)絕(jue)緣了片數確定的基(ji)本步驟。

2.說明線路空氣間(jian)隙距(ju)離確定的基本步驟。

模塊6 電氣設(she)備試驗電壓的確定（TYBZ01410006)

【模塊描述】本模塊介紹電(dian)氣(qi)設備試(shi)驗(yan)電壓的確(que)定。通過定性分(fen)析，了(le)解內(nei)絕緣的沖擊試(shi)驗電壓、外絕(jue)緣的沖擊(ji)試驗(yan)中壓(ya)、內絕緣(yuan)的工頻(pin)試驗電壓確(que)定的方法。

【正(zheng)文】

一、內(nei)絕緣的沖擊試驗電(dian)壓

內絕(jue)緣的沖擊(ji)試驗(yan)電(dian)壓是(shi)與避(bi)雷器(qi)的殘壓相(xiang)配合的。全波試驗電(dian)壓值是當線路(lu)遠(yuan)處落雷時，沖(chong)擊波沿輸電線路(lu)向(xiang)變電站傳(chuan)播。由于沖(chong)擊電暈的作用，變壓(ya)器上電壓波(bo)形的振蕩不明顯，故有工(gong)頻激磁(ci)的變壓器(qi)的全波(bo)沖擊(ji)試驗(yan)電壓U可(ke)按下式決定(ding)

U=1.1 (1.1U_B+15) （TYBZ01410006-1)

式中 U_B—-避雷器5kA殘壓(ya)。

避雷器(qi)5kA殘壓(ya)乘以1.1是考慮避雷器與變壓(ya)器間的振蕩，15是考慮避雷器連線及接(jie)地電阻上壓(ya)降的影響。括號(hao)外的1.1叫(jiao)做累積(ji)系數(shu)。

二、外絕(jue)緣(yuan)的沖擊試驗(yan)電壓(ya)

外絕緣的累積效應很(hen)小(xiao)，但受大(da)氣條件的影響(xiang)較大(da)。考(kao)慮到一(yi)般電器(qi)及變(bian)壓器(qi)使用在海(hai)拔1000m及(ji)以(yi)下，取空(kong)氣(qi)密(mi)度(du)修正系(xi)數為(wei)0.925、濕度(du)修正系(xi)數為(wei)0.91，二者乘積為(wei)0.84，所以(yi)外絕緣的全波試驗電壓U_WQ為

168 國家電網公司生產技能人員職業能力培訓通用(yong)教材(cai) 高電壓技術(shu)

外絕緣的(de)截波試驗電壓U_WJ為

三、內(nei)絕(jue)緣的工頻試驗電壓

工(gong)頻試(shi)驗電壓按內部(bu)過電壓水平計(ji)算為k₀U_xg，內絕緣承受的內(nei)部過電壓的強度與(yu)承受的(de)1min工頻電壓(ya)強度(du)之比(bi)為β₂為1.3～1.35。考慮到累計效應，內絕緣(yuan)的lmin 工頻試驗電壓(ya)有(you)效值為

變壓器的內絕(jue)緣還應按(an)大(da)氣(qi)過電壓來校驗。若沖擊試驗電壓除以內絕緣的沖擊系數β₁后，高于(yu)式(shi)(TYBZ01410006-4)值(zhi)時，則應按(an)較高的(de)值(zhi)選(xuan)定(ding)工頻試驗電壓。

【思考與(yu)練習】

1.內絕緣(yuan)的沖擊試驗電壓確定原則。

2.外絕緣的沖擊試(shi)驗電壓確定原則(ze)。

3.內絕緣的(de)工頻試驗電壓確定(ding)原(yuan)則。