优化绝缘配合裕度符合标准要求

10.1　绝缘配合原则

10.1.1　按系统中出现的各种电压和保护装置的特性来确定设备绝缘水平，即进行绝缘配合时，应全面考虑设备造价、维修费用以及故障损失三个方面，力求取得较高的经济效益。

不同系统，因结构不同以及在不同的发展阶段，可以有不同的绝缘水平。

10.1.2　工频运行电压和暂时过电压下的绝缘配合：

a）工频运行电压下电气装置电瓷外绝缘的爬电距离应符合相应环境污秽分级条件下的爬电比距要求。

b）变电所电气设备应能承受一定幅值和时间的工频过电压和谐振过电压。

10.1.3　操作过电压下的绝缘配合：

a）范围Ⅱ的架空线路确定其操作过电压要求的绝缘水平时，可用将过电压幅值和绝缘强度作为随机变量的统计法，并且仅考虑空载线路合闸、单相重合闸和成功的三相重合闸（如运行中使用时）过电压。

b）范围Ⅱ的变电所电气设备操作冲击绝缘水平以及变电所绝缘子串、空气间隙的操作冲击绝缘强度，以避雷器相应保护水平为基础，进行绝缘配合。配合时，对非自恢复绝缘采用惯用法；对自恢复绝缘则仅将绝缘强度作为随机变量。

c）范围Ⅰ的架空线路和变电所绝缘子串、空气间隙的操作过电压要求的绝缘水平，以计算用最大操作过电压为基础进行绝缘配合。将绝缘强度作为随机变量处理。

10.1.4　雷电过电压下的绝缘配合。

变电所中电气设备、绝缘子串和空气间隙的雷电冲击强度，以避雷器雷电保护水平为基础进行配合。配合时，对非自恢复绝缘采用惯用法，对自恢复绝缘仅将绝缘强度作为随机变量。

10.1.5　用于操作雷电过电压绝缘配合的波形：

a）操作冲击电压波。至最大值时间250μs，波尾2500μs。

注：

1　有绕组的电气设备除外。

2　当采用其他波形时，绝缘配合裕度应符合本标准要求。

b）雷电冲击电压波。波头时间1.2μs，波尾50μs。

10.1.6　进行绝缘配合时，对于范围Ⅱ的送电线路、变电所的绝缘子串、空气间隙在各种电压下的绝缘强度，宜采用仿真型塔（构架）试验数据。

10.1.7　本标准中送电线路、变电所绝缘子串及空气间隙的绝缘配合公式均按标准气象条件给出。当送电线路、变电所因海拔高度引起气象条件变化而异于标准状态时，可参照附录D校正（海拔高度1000m及以下地区，按1000m条件校正），以满足绝缘配合要求，并有如下规定：

a）空气间隙。不考虑雨的影响，仅进行相对空气密度和湿度的校正。

b）绝缘子串。工频污秽放电电压暂不进行校正。

c）操作冲击电压波放电电压。按以下两种方法校正，且按严苛条件取值：

1）考虑雨使绝缘子正极性冲击电压波放电电压降低5%（或采用实测数据），再进行相对空气密度校正；

2）不考虑雨的影响，但进行相对空气密度和湿度的校正。

10.1.8　本标准中关于变电所电气设备绝缘配合的要求，适用于设备安装点海拔高度不超过1000m。当设备安装点海拔高度超过1000m时，可参照10.1.7考虑对设备外绝缘的耐受电压要求。

10.1.9　污秽区电瓷外绝缘的爬电距离按GB/T 16434—1997《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》执行。

10.1.10　范围Ⅰ的各电压级相对地计算用最大操作过电压的标么值应该选取下列数值：

35kV及以下低电阻接地系统　　　　　3.2

66kV及以下（除低电阻接地系统外）　4.0

110kV及220kV　　　　　　　　　　　3.0

3kV～220kV电力系统，相间操作过电压宜取相对地过电压的1.3～1.4倍。

当采用金属氧化物避雷器限制操作过电压时，相对地及相间计算用最大操作过电压的标么值需经研究确定。

10.2　架空送电线路的绝缘配合

10.2.1　0级污秽区线路绝缘子串。

每串绝缘子片数应符合工频电压的爬电距离要求，同时应符合操作过电压要求。

1）由工频电压爬电距离要求的线路每串绝缘子片数应符合下式要求：

式中：m——每串绝缘子片数；

Um——系统最高电压，kV；

λ——爬电比距，330kV及以上为1.45，220kV及以下为1.39，cm/kV；

L0——每片悬式绝缘子的几何爬电距离，cm；

Ke——绝缘子爬电距离的有效系数，主要由各种绝缘子爬电距离在试验和运行中提高污秽耐压的有效性来确定；并以XP—70型绝缘子作为基础，其Ke值取为1。

几何爬电距离305mm的XP1—160型绝缘子的Ke暂取为1。采用其它型式绝缘子时，Ke应由试验确定。

2）操作过电压要求的线路绝缘子串正极性操作冲击电压波50%放电电压应符合式（24）的要求：

式中：U0——对范围Ⅱ为线路相对地统计操作过电压，采用空载线路合闸、单相重合闸和成功的三相重合闸（如运行中使用时）中的较高值；对范围Ⅰ为计算用最大操作过电压，kV；

K1——线路绝缘子串操作过电压统计配合系数，对范围Ⅱ取1.25，对范围Ⅰ取1.17。

10.2.2　线路（受风偏影响的）导线对杆塔的空气间隙：

绝缘子串风偏后，导线对杆塔的空气间隙应分别符合工频电压要求[见式（25）]、操作过电压要求[见式（26）]及雷电过电压要求。

悬垂绝缘子串风偏角计算用风压不均匀系数按附录B确定。

a）风偏后线路导线对杆塔空气间隙的工频50%放电压应符合式（25）要求：

式中：K2——线路空气间隙工频电压统计配合系数，对范围Ⅱ取1.40；对110kV及220kV取1.35，对66kV及以下取1.20。

风偏计算用的风速取线路设计最大风速。

b）风偏后线路导线对杆塔空气间隙的正极性操作冲击电压波50%放电电压应符合式（26）要求：

式中：K3——线路空气间隙操作过电压统计配合系数，对范围Ⅱ取1.1；对范围Ⅰ取1.03。

风偏计算用的风速取线路设计最大风速的0.5倍。

c）风偏后线路导线对杆塔空气间隙的正极性雷电冲击电压波50%放电电压，可选为绝缘子串相应电压的0.85倍（污秽区该间隙可仍按0级污秽区配合）。

风偏计算用的风速，对于线路设计最大风速小于35m/s的地区，一般采用10m/s；最大风速在35m/s及以上以及雷暴时风速较大的地区，一般采用15m/s。

10.2.3　送电线路采用V型绝缘子串时，V型串每一分支的绝缘子片数应符合式（23）的要求。导线对杆塔的空气间隙应符合以下三种电压要求：

a）工频电压。按式（25）确定，但K2对范围Ⅱ取1.50；对110kV及220kV取1.40，对66kV及以下取1.30。

b）操作过电压。按式（26）确定，但K3对范围Ⅱ取1.25；对范围Ⅰ取1.17。

c）雷电过电压。应符合6.1.3线路耐雷水平的要求。

10.2.4　海拔不超过1000m地区架空送电线路绝缘子串及空气间隙不应小于表15所列数值。在进行绝缘配合时，考虑杆塔尺寸误差、横担变形和拉线施工误差等不利因素，空气间隙应留有一定裕度。

10.2.5　范围Ⅱ的线路绝缘在操作过电压下的闪络率的计算方法可参照附录E。

10.2.6　具有一般高度杆塔的架空送电线路，雷击跳闸率可按附录C计算。

10.3　变电所绝缘子串及空气间隙的绝缘配合

表15　线路绝缘子每串最少片数和最小空气间隙　cm

注　1.绝缘子型式：一般为XP型；330kV、500kV括号内、外分别为XP1和XP2型。
2.绝缘子适用于0级污秽。污秽地区绝缘加强时，间隙一般仍用表中的数值。
3.330kV、500kV括号内雷电过电压间隙与括号内绝缘子个数相对应，适用于发电厂、变电所进线保护段杆塔。

10.3.1　变电所绝缘子串。

清洁区变电所绝缘子串应同时符合以下三种电压要求：

a）由工频电压爬电距离要求的变电所每串绝缘子片数参照式（23）确定。其中爬电比距λ，对Ⅰ级污秽区取同级线路的1.1倍。

b）变电所操作过电压要求的变电所绝缘子串正极性操作冲击电压波50%放电电压应符合式（27）要求且不得低于变电所电气设备中隔离开关、支柱绝缘子的相应值。

式中：Up.1——对范围Ⅱ为线路型避雷器操作过电压保护水平；对范围Ⅰ则代之以计算用最大操作过电压[式（29）、式（30）和式（33）同此]，kV；

σs——绝缘子串在操作过电压下放电电压的变异系数，5%；

K4——变电所绝缘子串操作过电压配合系数，取1.18。(www.xing528.com)

c）雷电过电压要求的变电所绝缘子串正极性雷电冲击电压波50%放电电压应符合式（28）要求，且不得低于变电所电气设备中隔离开关、支柱绝缘子的相应值。

式中：UR——避雷器（对范围Ⅱ为线路型）在标称雷电流下的额定残压值（对500kV、330kV和220kV以及3kV～110kV分别取标称雷电流为20k A、10k A和5k A），kV；

K5——变电所绝缘子串雷电过电压配合系数，取1.45。

10.3.2　变电所导线对构架的空气间隙。

空气间隙受导线风偏影响时，各种电压下用于绝缘配合的风偏角计算风速的选用原则与送电线路相同。

变电所导线对构架的受风偏及不受风偏影响的空气间隙应符合下列各项要求：

a）变电所相对地空气间隙（包括不受风偏影响的间隙）与工频电压的配合和送电线路相同，见10.2.2a）。

b）变电所相对_地空气间隙的正极性操作冲击电压波50%放电电压应符合式（29）要求：

式中：σs.s——变电所相对地空气间隙在操作过电压下放电电压的变异系数，5%；

K6——变电所相对地空气间隙操作过电压配合系数，有风偏间隙取1.1[式（29）]，无风偏间隙取1.18[式（30）]。

c）变电所相对地空气间隙的正极性雷电冲击电压波50%放电电压应符合式（31）要求：

式中：K7——变电所相对地空气间隙雷电过电压配合系数，有风偏间隙取1.4；无风偏间隙取1.45。

10.3.3　变电所相间空气间隙。

a）变电所相间空气间隙的工频50%放电电压应符合式（32）要求：

b）范围Ⅱ变电所相间空气间隙的50%操作冲击电压波放电电压应符合式（33）要求：

式中：σs.p——相间空气间隙在操作过电压下放电电压的变异系数，3.5%；

K8——相间与相对地过电压的比值，对范围Ⅱ取1.7，对范围Ⅰ取1.4；

K9——变电所相间空气间隙操作过电压配合系数，对范围Ⅱ取1.9，对范围Ⅰ取1.6。

c）变电所的雷电过电压相间空气间隙可取相应对地间隙的1.1倍。

10.3.4　变电所的最小空气间隙。

a）海拔不超过1000m地区变电所工频电压要求的最小空气间隙如表16所示。其中对于330kV和500kV为参考值。

表16　变电所工频电压要求的最小空气间隙　cm

b）对于海拔不超过1000m地区变电所操作和雷电过电压要求的最小空气间隙如表17所示。其中对于330kV和500kV为参考值。

表17　变电所操作和雷电过电压要求的间隙　cm

c）海拔不超过1000m地区3kV～20kV高压配电装置的最小户外、户内的相对地、相间空气间隙如表18所示。

10.4　变电所电气设备的绝缘配合

10.4.1　变电所电气设备与工频电压的配合。

a）Ⅰ级污秽区变电所电气设备户外电瓷绝缘的爬电比距λ不应小于1.60cm/kV（户外电瓷绝缘的瓷件平均直径Dm＜300mm）。不同Dm的爬电距离按式（34）计算：

式中：L——电气设备户外电瓷绝缘的几何爬电距离，cm；

Kd——电气设备户外电瓷绝缘爬电距离增大系数。

表18　3kV～20kV高压配电装置的空气间隙　cm

注　相对地、相间取同一值。

Kd与瓷件直径Dm有关，对应不同的Dm，宜采用如下的爬电距离增大系数Kd：

Dm＜300mm　　　　　Kd＝1.0

300mm≤Dm≤500mm　 Kd＝1.1

Dm＞500mm　　　　　Kd＝1.2

断路器同极断口间灭弧室瓷套的爬电比距不应小于对地爬电比距要求值的1.15（252kV）或1.2（363kV、550kV）倍。

b）为保证变压器内绝缘在正常运行工频电压作用下的工作可靠性，应进行长时间工频耐压试验。变压器耐压值为1.5倍系统最高相电压。

10.4.2　变电所电气设备应能承受一定幅值和时间的工频过电压和谐振过电压。

10.4.3　范围Ⅱ变电所电气设备与操作过电压的绝缘配合。

a）电气设备内绝缘：

1）电气设备内绝缘相对地额定操作冲击耐压与避雷器操作过电压保护水平间的配合系数不应小于1.15。

2）变压器内绝缘相间额定操作冲击耐压应取其等于内绝缘相对地额定操作冲击耐压的1.5倍。

3）断路器同极断口间内绝缘额定操作冲击耐压Us.d应符合式（35）要求：

b）电气设备外绝缘：

1）电气设备外绝缘相对地干态额定操作冲击耐压与相应设备的内绝缘额定操作冲击耐压相同。淋雨耐压值可低5%。

2）变压器外绝缘相间干态额定操作冲击耐压与其内绝缘相间额定操作冲击耐压相同。

3）断路器、隔离开关同极断口间外绝缘额定操作冲击耐压与断路器断口间内绝缘的相应值相同。

10.4.4　变电所电气设备与雷电过电压的绝缘配合。

a）变压器内、外绝缘的全波额定雷电冲击耐压与变电所避雷器标称放电电流[参见10.3.1c）]下的残压间的配合系数取1.4。

b）并联电抗器、高压电器、电流互感器、单独试验的套管、母线支持绝缘子及电缆和其附件等的全波额定雷电冲击耐压与避雷器标称放电电流[参见10.3.1c）]下的残压间的配合系数取1.4。

c）变压器、并联电抗器及电流互感器截波额定雷电冲击耐压取相应设备全波额定雷电冲击耐压的1.1倍。

d）断路器同极断口间内绝缘以及断路器、隔离开关同极断口间外绝缘的全波雷电冲击耐压Ul.d应符合式（36）要求：

式中：Ul.e——断路器、隔离开关全波额定雷电冲击耐压，kV。

10.4.5　电气设备耐受电压的选择。

对3kV～500kV电气设备随其所在系统接地方式的不同、暂时过电压的差别及所选用的保护用阀式避雷器型式、特性的差异，将有不同的耐受电压要求。以下各表所列耐受电压数据适用于海拔高度1000m及以下地区的电气设备。

a）电压范围Ⅰ（3.6kV＜Um≤252kV）电气设备选用的耐受电压。表19给出了相应数据。

表19　电压范围Ⅰ电气设备选用的耐受电压

注　1.分子、分母数据分别对应外绝缘和内绝缘。
2.括号内和外数据分别对应是和非低电阻接地系统。
3.开关类设备将设备最高电压称作“额定电压”。

b）电压范围Ⅱ（Um＞252kV）电气设备选用的耐受电压。表20给出了相应数据。

c）电力变压器、高压并联电抗器中性点及其接地电抗器选用的耐受电压。表21给出了相应数据。

表20　电压范围Ⅱ电气设备选用的耐受电压

表21　电力变压器、高压并联电抗器中性点及其接地电抗器选用的耐受电压

注　中性点经接地电抗器接地时，其电抗值与变压器或高压并联电抗器的零序电抗之比小于等于1/3。

附录

（略）。