特高压电网的绝缘配合.ppt

2004-12-14 CEPRI 中国电力科学研究院 特高压电网的绝缘配合 陈 维 江 武汉高压研究所 2005/11/20 电气设备绝缘承受的各种电压 电网中电气设备的绝缘，在运行中会受到以下几种电压的作用： 工作电压：具有工频频率，持续地作用在绝缘上。其最大值，对地为系统最高相电压，相间为系统最高电压。。 暂时过电压：因电网操作或故障引起的，持续时间较长的工频过电压和谐振过电压。 操作过电压：因电网操作或故障引起的持续时间数毫秒、高阻尼振荡或非振荡过电压。 雷电过电压：大自然雷击放电引起的过电压。 电气设备的绝缘分类 架空线路绝缘 架空输电线路绝缘可分为两类：一类是导线与杆塔或大地之间的空气间隙，而另一类则是绝缘子。 空气间隙有： 导线对杆塔之间的空气间隙 导线之间的空气间隙 档距中间导线对地的空气间隙 档距中间导线对地面上运输工具或传动机械间的空气间隙。 电气设备的绝缘分类 变电所绝缘 特高压变电所采用敞开式高压配电装置（AIS），空气是主要绝缘介质。导线与悬挂导线的架构之间采用绝缘子实现导线与地之间的绝缘。 特高压变电所采用半封闭组合电器(HGIS)或全封闭组合电器(GIS)，则其GIS部分有六氟化硫（SF6）气体绝缘和内部合成绝缘子外，GIS尚有引入引出套管等绝缘元件。 特高压变电所电气设备，如电力变压器、高压并联电抗器、电流互感器等为油纸非自恢复绝缘设备。 电气设备的绝缘配合 电气设备的绝缘，在上述4种电压作用下呈现出相应的绝缘强度，一般以其耐受电压或放电电压来表征。 绝缘配合技术是在考虑运行环境和过电压保护装置特性的基础上，根据设备上可能出现的电压应力，科学合理的选择其绝缘水平，以获取可以接受的设备可靠性指标。在此过程中，应权衡设备造价、维修费用和故障损失，力求用较为合理的成本获得较好的经济效益。绝缘配合问题是技术问题，但最终还是经济问题。 随着电网电压等级的提高，电气设备的绝缘费用占设备总投资的份额愈来愈大，特别是在特高压电网中，空气间隙的操作冲击放电电压呈现饱和特性，对操作过电压倍数的敏感性增强，更值得关注。 绝缘配合的方法 惯用法 惯用法绝缘配合，通常是使得电气设备的绝缘水平（BIL，SIL等）与作用的电压最大值之间保留一定裕度，即配合系数，以保证电气设备运行的安全。实质上，该系数是用于补偿在估计最大过电压和确定最低耐受电压时的误差。目前对电气设备非自恢复型内绝缘采用惯用法进行绝缘配合。 统计法 对于绝缘子和空气间隙之类自恢复型绝缘而言，可将绝缘闪络电压和作用于绝缘的过电压作为两个独立的随机变量，采用统计法进行绝缘配合设计。 绝缘配合的方法 统计法绝缘配合是在充分掌握绝缘放电电压和作用的过电压二者的统计规律和关键技术参数的基础上，通过对各种因素的敏感性分析，按可靠性指标(可接受的绝缘闪络放电次数)作出一个经济可靠的绝缘配合设计。 目前，在330kV及以上的超/特高压输电线路工程中，已广泛应用统计法进行绝缘配合。 此外，对于超/特高压变电所的空气间隙选择时则一般采用半统计法。该方法的前提是对于操作/雷电过电压不再视为随机变量，而是采用变电所内安装的金属氧化物避雷器(MOA)的相应保护水平。但是对于空气间隙的放电电压则视为随机变量，且为安全起见，间隙的50%放电电压较MOA的保护水平高出1/（1-3 ），此种配合方法保证了空气间隙闪络放电概率仅为0.00135。 特高压输电线路的绝缘子 特高压输电工程对绝缘子提出了更多更高的要求。如高机械强度、防污闪、提高过电压耐受能力和降低无线电干扰等。 作为特高压架空输电线路的绝缘子，由于其悬挂的相导线根数多、截面大，加之风力、复冰等极苛刻的运行条件，因此必须有足够大的机械荷载能力。一般要有210、330和540kN。 绝缘子运行中需要承受工作电压和操作过电压的作用，前者与绝缘子表面的爬电距离有关，后者则与绝缘子的结构高度有关。设计特高压输电线路绝缘子的造型，应充分注意这一特点,以使绝缘子串在承受上述两种电气荷载的特性方面能有较好的配合。 特高压输电线路的绝缘子 鉴于目前我国大气环境条件尚不够良好，研究开发自清洗能力强、耐污闪的特高压输电线路用绝缘子，确是当务之急。 基于国内外超高压架空输电线路复合绝缘子在污秽地区的良好运行特性，在较重污秽地区的特高压架空输电线路也宜采用复合绝缘子。前苏联的1150kV特高压架空输电线路大约采用了700多支复合绝缘子 目前，国内合成