,高电压工程基础,
施围 邱毓昌 张乔根（西安交通大学）编著刘青（西安科技大学）制作高电压工程基础第 15章 电力系统的绝缘配合
15.1 绝缘配合的基本概念与方法
15.2 输变电设备绝缘水平的确定
15.3 输电线路绝缘水平的确定高电压工程基础第 15章 电力系统的绝缘配合
15.1 绝缘配合的基本概念与方法
15.2 输变电设备绝缘水平的确定
15.3 输电线路绝缘水平的确定高电压工程基础发电厂、变电所电气设备的绝缘线路的绝缘电力系统绝缘输变电设备绝缘部分的投资占总设备投资的比重越来越大系统电压等级高，输送容量大，
一旦出现故障，损失巨大绝缘配合重要性高电压工程基础
15.1 绝缘配合的基本概念与方法绝缘配合：
综合考虑电气设备在电力系统中可能承受的 各种电压,保护装置的特性 和设备绝缘对各种作用电压的耐受特性,合理地确定设备必要的 绝缘水平,以使设备的造价、维修费用和设备绝缘故障引起的事故损失，
达到在经济上和安全运行上效益最高的目的。
高电压工程基础电气设备的绝缘水平,指该电气设备能承受的试验电压值。
包括：短时工频试验电压、工频放电电压、长时间工频试验电压、雷电冲击试验电压等。
技术上 要处理好各种作用电压、限压措施及设备绝缘耐受能力三者之间的相互配合关系；
经济上 要协调投资费用、维护费用及事故损失费用三者的关系。
高电压工程基础
15.1.1 绝缘配合的原则
220kV 以下的电网，电气设备的绝缘水平主要由大气过电压决定
330kV 及以上的超高压绝缘配合中，操作过电压将起主导作用特高压电网的绝缘水平可能由工频过电压及长时间工作电压决定不考虑谐振过电压；不考虑线路绝缘与变电站绝缘间的配合高电压工程基础除型式试验外，一般电气设备出厂试验只做 l
min 工频耐压试验。这不仅是为了试验的方便，也是考虑到在某种程度上雷电冲击对绝缘的作用可用工频电压来等价的缘故。
大气过电压下的避雷器残压雷电冲击耐受电压等值工频耐受电压内部过电压操作冲击耐受电压等值工频耐受电压工频试验电压
/β1
/β2
高电压工程基础
15.1.2 绝缘配合的方法
惯用法首先确定设备上可能出现的最危险的过电压，然后根据运行经验乘上一个考虑各种因素的影响 和一定裕度的系数，从而决定绝缘应耐受的电压水平。
惯用法对有自恢复能力的绝缘（如气体绝缘）
和无自恢复能力的绝缘（如固体绝缘）都是适用的。
高电压工程基础
统计法统计法是根据过电压幅值和绝缘的耐受强度的概率分布，用计算的方法求出绝缘放电的概率和线路故障率，在技术经济比较的基础上，正确地确定绝缘水平。
简化统计法在简化统计法中，对过电压和绝缘特性两条概率曲线的形状，作出一些通常认为合理的假定，并已知其标准偏差。在此基础上可以计算绝缘的故障率。
绝缘配合的统计法至今只能用于自恢复绝缘，主要是输变电设备的外绝缘。
高电压工程基础
15.2 输变电设备绝缘水平的确定标准放电电流的波形和其幅值下的残压
1.2/50 μs标准雷电冲击放电电压上限冲击波波前放电电压最大值除以 1.15
避雷器雷电冲击保护水平
BIL
取最大值
250/2500 μs标准冲击波间隙放电电压的上限规定操作冲击电流下的残压避雷器操作冲击保护水平
BSL
取最大值高电压工程基础变压器 BIL＝（ 1.25～ 1.4） 避雷器 BIL
（当电气设备与避雷器紧靠时，取 1.25，有一定距离时取 1.4。）
变压器 BSL＝（ 1.15） 避雷器 BSL
（操作安全系数比较小，因为操作波比较平缓，距离效应不强烈 ）
高电压工程基础
15.3 输电线路绝缘水平的确定
绝缘子片数的确定要求：
① 在工作电压下不发生污闪；
② 下雨天在操作过电压下不发生闪络；
③ 具有一定的雷电冲击耐受强度，保证线路有一定的耐雷水平。
高电压工程基础方法：
（ 1） 按工作电压下所要求的泄漏距离 （ 爬电比距 ） 决定所需绝缘子片数
p
1
ns
U
式中 n —— 每串绝缘子片数；
λ —— 每片绝缘子的爬电比距,cm；
U1 —— 线路的额定电压,kV。
高电压工程基础不同污秽地区最小泄漏比距外绝缘污秽等级 最小爬电比距（ cm kV－ 1）
线路 电站设备
0
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
1.39
1.6
2.0
2.5
3.1
1.48
1.6
2.0
2.5
3.1
必须满足：
p0ss?
s0 为不同污秽地区要求的泄漏比距。
高电压工程基础
（ 2） 按内部过电压进行验算目前一般是用绝缘子串的 工频湿放电电压 来代替绝缘子串在内部过电压作用时的放电电压。这样,n’个绝缘子的工频湿闪电压 Ush 则为
sh 0 p h1,1U k U?
为了安全，需要增加一些绝缘子。目前我国规定，
绝缘子串中应预留的零值绝缘子数为,35 ~ 220kV线路，
直线杆 l 片，耐张杆 2 片；对于 330kV 及以上线路，直线杆 1 ~ 2 片，耐张杆 2 ~ 3 片。
高电压工程基础
（ 3） 按大气过电压进行验算一般情况下，大气过电压对确定绝缘子串的片数影响是不大的，因为耐雷水平不完全决定于绝缘子片数，而主要取决于各项防雷措施的综合效果。
但在特殊高杆塔或高海拔地区，雷电过电压则成为确定绝缘子片数的决定因素。
高电压工程基础
输电线路空气间隙的确定
① 导线对大地的空气间隙主要考虑穿越导线下的最高物体与导线间的安全距离，以及超高压输电线的静电感应问题。
② 导线对导线的空气间隙在低电压等级时以不碰线为原则。
③ 导线对架空地线的空气间隙由雷击避雷线档距中间不引起对导线的气隙击穿来确定 。
④ 导线对杆塔及横担的空气间隙高电压工程基础
p 1 p hU k U? ps
sp + lsinθp
ss + lsinθs
S 0 p h1,2U k U? s
s
绝缘子串 50%
放电电压的 85% sl + lsinθlls
选择最大者导线对杆塔的距离高电压工程基础额定电压
(kV) 35 60
110 154
220 330 500
直接接地非直接接地直接接地非 直接接地
XP型绝缘子片数 3 5 7 7 10 10 13
17
（ 19）
25
（ 2
8）
工作电压要求的间隙值
10 20 25 40 35 55 55 90 130
操作过电压要求的间隙值
25 50 70 80 100 110 145 195 270
雷电过电压要求的间隙值
45 65 100 100 140 140 190 230（ 260）
330
（ 3
70）
施围 邱毓昌 张乔根（西安交通大学）编著刘青（西安科技大学）制作高电压工程基础第 15章 电力系统的绝缘配合
15.1 绝缘配合的基本概念与方法
15.2 输变电设备绝缘水平的确定
15.3 输电线路绝缘水平的确定高电压工程基础第 15章 电力系统的绝缘配合
15.1 绝缘配合的基本概念与方法
15.2 输变电设备绝缘水平的确定
15.3 输电线路绝缘水平的确定高电压工程基础发电厂、变电所电气设备的绝缘线路的绝缘电力系统绝缘输变电设备绝缘部分的投资占总设备投资的比重越来越大系统电压等级高，输送容量大，
一旦出现故障，损失巨大绝缘配合重要性高电压工程基础
15.1 绝缘配合的基本概念与方法绝缘配合：
综合考虑电气设备在电力系统中可能承受的 各种电压,保护装置的特性 和设备绝缘对各种作用电压的耐受特性,合理地确定设备必要的 绝缘水平,以使设备的造价、维修费用和设备绝缘故障引起的事故损失，
达到在经济上和安全运行上效益最高的目的。
高电压工程基础电气设备的绝缘水平,指该电气设备能承受的试验电压值。
包括：短时工频试验电压、工频放电电压、长时间工频试验电压、雷电冲击试验电压等。
技术上 要处理好各种作用电压、限压措施及设备绝缘耐受能力三者之间的相互配合关系；
经济上 要协调投资费用、维护费用及事故损失费用三者的关系。
高电压工程基础
15.1.1 绝缘配合的原则
220kV 以下的电网，电气设备的绝缘水平主要由大气过电压决定
330kV 及以上的超高压绝缘配合中，操作过电压将起主导作用特高压电网的绝缘水平可能由工频过电压及长时间工作电压决定不考虑谐振过电压；不考虑线路绝缘与变电站绝缘间的配合高电压工程基础除型式试验外，一般电气设备出厂试验只做 l
min 工频耐压试验。这不仅是为了试验的方便，也是考虑到在某种程度上雷电冲击对绝缘的作用可用工频电压来等价的缘故。
大气过电压下的避雷器残压雷电冲击耐受电压等值工频耐受电压内部过电压操作冲击耐受电压等值工频耐受电压工频试验电压
/β1
/β2
高电压工程基础
15.1.2 绝缘配合的方法
惯用法首先确定设备上可能出现的最危险的过电压，然后根据运行经验乘上一个考虑各种因素的影响 和一定裕度的系数，从而决定绝缘应耐受的电压水平。
惯用法对有自恢复能力的绝缘（如气体绝缘）
和无自恢复能力的绝缘（如固体绝缘）都是适用的。
高电压工程基础
统计法统计法是根据过电压幅值和绝缘的耐受强度的概率分布，用计算的方法求出绝缘放电的概率和线路故障率，在技术经济比较的基础上，正确地确定绝缘水平。
简化统计法在简化统计法中，对过电压和绝缘特性两条概率曲线的形状，作出一些通常认为合理的假定，并已知其标准偏差。在此基础上可以计算绝缘的故障率。
绝缘配合的统计法至今只能用于自恢复绝缘，主要是输变电设备的外绝缘。
高电压工程基础
15.2 输变电设备绝缘水平的确定标准放电电流的波形和其幅值下的残压
1.2/50 μs标准雷电冲击放电电压上限冲击波波前放电电压最大值除以 1.15
避雷器雷电冲击保护水平
BIL
取最大值
250/2500 μs标准冲击波间隙放电电压的上限规定操作冲击电流下的残压避雷器操作冲击保护水平
BSL
取最大值高电压工程基础变压器 BIL＝（ 1.25～ 1.4） 避雷器 BIL
（当电气设备与避雷器紧靠时，取 1.25，有一定距离时取 1.4。）
变压器 BSL＝（ 1.15） 避雷器 BSL
（操作安全系数比较小，因为操作波比较平缓，距离效应不强烈 ）
高电压工程基础
15.3 输电线路绝缘水平的确定
绝缘子片数的确定要求：
① 在工作电压下不发生污闪；
② 下雨天在操作过电压下不发生闪络；
③ 具有一定的雷电冲击耐受强度，保证线路有一定的耐雷水平。
高电压工程基础方法：
（ 1） 按工作电压下所要求的泄漏距离 （ 爬电比距 ） 决定所需绝缘子片数
p
1
ns
U
式中 n —— 每串绝缘子片数；
λ —— 每片绝缘子的爬电比距,cm；
U1 —— 线路的额定电压,kV。
高电压工程基础不同污秽地区最小泄漏比距外绝缘污秽等级 最小爬电比距（ cm kV－ 1）
线路 电站设备
0
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
1.39
1.6
2.0
2.5
3.1
1.48
1.6
2.0
2.5
3.1
必须满足：
p0ss?
s0 为不同污秽地区要求的泄漏比距。
高电压工程基础
（ 2） 按内部过电压进行验算目前一般是用绝缘子串的 工频湿放电电压 来代替绝缘子串在内部过电压作用时的放电电压。这样,n’个绝缘子的工频湿闪电压 Ush 则为
sh 0 p h1,1U k U?
为了安全，需要增加一些绝缘子。目前我国规定，
绝缘子串中应预留的零值绝缘子数为,35 ~ 220kV线路，
直线杆 l 片，耐张杆 2 片；对于 330kV 及以上线路，直线杆 1 ~ 2 片，耐张杆 2 ~ 3 片。
高电压工程基础
（ 3） 按大气过电压进行验算一般情况下，大气过电压对确定绝缘子串的片数影响是不大的，因为耐雷水平不完全决定于绝缘子片数，而主要取决于各项防雷措施的综合效果。
但在特殊高杆塔或高海拔地区，雷电过电压则成为确定绝缘子片数的决定因素。
高电压工程基础
输电线路空气间隙的确定
① 导线对大地的空气间隙主要考虑穿越导线下的最高物体与导线间的安全距离，以及超高压输电线的静电感应问题。
② 导线对导线的空气间隙在低电压等级时以不碰线为原则。
③ 导线对架空地线的空气间隙由雷击避雷线档距中间不引起对导线的气隙击穿来确定 。
④ 导线对杆塔及横担的空气间隙高电压工程基础
p 1 p hU k U? ps
sp + lsinθp
ss + lsinθs
S 0 p h1,2U k U? s
s
绝缘子串 50%
放电电压的 85% sl + lsinθlls
选择最大者导线对杆塔的距离高电压工程基础额定电压
(kV) 35 60
110 154
220 330 500
直接接地非直接接地直接接地非 直接接地
XP型绝缘子片数 3 5 7 7 10 10 13
17
（ 19）
25
（ 2
8）
工作电压要求的间隙值
10 20 25 40 35 55 55 90 130
操作过电压要求的间隙值
25 50 70 80 100 110 145 195 270
雷电过电压要求的间隙值
45 65 100 100 140 140 190 230（ 260）
330
（ 3
70）
