如何进行架空线路和变电站绝缘配合？

（1）绝缘配合原则

1）工频运行电压和暂时过电压下的绝缘配合：

① 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。

② 变电站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。

2）操作过电压下的绝缘配合：

① 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。

② 范围Ⅱ的变电站电气设备操作冲击绝缘水平以及变电站绝缘子串、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。

③ 范围Ⅰ的架空线路和变电站绝缘子串、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。

3）雷电过电压下的绝缘配合。

变电站中电气设备、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。

4）用于操作雷电过电压绝缘配合的波形：

① 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。

② 雷电冲击电压波。波头时间1.2μs，波尾50μs。

5）进行绝缘配合时，对于范围Ⅱ的送电线路、变电站的绝缘子串、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。

6）在进行绝缘配合时，避雷器的残压一般用预放电时间为1.5～20μs的下列冲击电流值计算。

变压器中性点的避雷器：1kA。

保护旋转电机用的避雷器：3kA。

3～220kV阀式避雷器：5kA。

330～500kV磁吹阀型避雷器：10kA。

500kV当只有一组避雷器时：20kA。

7）本章中有关绝缘配合公式均按标准气象条件给出。非标准气象条件时，可参照附录I校正（海拔高度1000m及以下地区，按1000m条件校正），并有如下要求：

① 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。

② 绝缘子串。工频污秽放电电压暂不进行校正。

③ 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：

方法1：考虑雨使绝缘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。

方法2：不考虑雨的影响，但进行相对空气密度和湿度的校正。

8）本节中关于变电站电气设备绝缘配合的要求，适用于设置安装点海拔高度不超过1000m。超过这一高度时，可参照上一条考虑对设备外绝缘的耐受电压的要求。

（2）送电线路的绝缘配合

1）操作过电压要求的0级污秽区线路绝缘子串正极性操作冲击电压波50%放电电压应符合下式要求：

式中 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；

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）。

2）风偏后线路导线对杆塔空气间隙的工频50%放电压应符合下式要求。

式中 k₂——线路空气间隙工频电压统计配合系数，对范围Ⅱ取1.4；对110kV、220kV取1.35，对66kV及以下取1.20；如线路采用Ⅴ型绝缘子串时，对范围Ⅱ取1.50，对110kV、220kV取1.40，对66kV及以下取1.30。

风偏计算用风速取线路设计最大风速。

3）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%放电电压应符合下式要求：

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。

如采用V型绝缘子串时，k₃对范围Ⅱ取1.25；对范围Ⅰ取1.17。

风偏计算的风速取线路设计最大风速的0.5倍。

4）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（污秽区该间隙可按0级污秽区配合）。如采用V型绝缘子串，应符合表18-11线路耐雷水平的要求。

风偏计算用的风速，对线路最大设计风速小于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。

（3）变电站绝缘子串及空气间隙的绝缘配合

1）绝缘子串

清洁区变电站绝缘子串应同时符合以下三种电压要求：

① 由工频电压爬电距离要求的变电站每串绝缘子片数应参照下式确定。其中爬电比距λ，对Ⅰ级污秽已到同级线路的1.1倍。

式中 m——每串绝缘子片数；

U_m——系统最高电压（kV）；

λ——爬电比距（cm/kV）；

L₀——每片悬式绝缘子的几何爬电距离（cm）；

K_e——绝缘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确定；并以XP-70型绝缘子作为基础，其K_e值取为1。采用其他型式绝缘子时，其K_e值应由试验确定。

② 由操作过电压要求的变电站绝缘子串正极性操作冲击电压波50%放电电压U_s.s.i应符合下式要求且不得低于变电站电气设备中隔离开关、支柱绝缘子的相应值。

式中 U_p.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（kV）；

σ_s——绝缘子串在操作过电压下放电电压的变异系数，取5%；

K₄——变电站绝缘子串操作过电压配合系数，取1.18。

③ 雷电过电压要求的变电站绝缘子串正极性雷电冲击电压波50%放电电压应符合下式要求，且不得低于变电站电气设备中隔离开关、支柱绝缘子的相应值。

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

K₅——变电站绝缘子串雷电过电压配合系数，取1.45。

2）变电所导线对构架的空气间隙

① 变电站相对地空气间隙（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，见第[十三、（2）、2）]条。

② 变电站相对地空气间隙的正极性操作冲击电压波50%放电电压应符合下式要求：

式中 σ_s.s——变电站相对地空气间隙在操作过电压下放电电压的变异系数，取5%；

K₆——变电站相对地空气间隙操作过电压配合系数，有风偏间隙取1.1，无风偏间隙取1.18。

③ 变电站相对地空气间隙的正极性雷电冲击电压波50%放电电压应符合下式要求：

式中 K₇——变电站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(www.xing528.com)

取1.45。

3）变电站相间空气间隙

① 变电站相间空气间隙的工频50%放电电压应符合下式要求：

② 范围Ⅱ变电站相间空气间隙的50%操作冲击电压波放电电压u_s.p.s应符合下式要求：

式中 σ_s.p——相间空气间隙在操作过电压下放电电压的变异系数，取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1.14；

K₉——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。

③ 变电站的雷电过电压相间空气间隙可取相应对地间隙的1.1倍。

（4）变电站电气设备的绝缘配合

1）与工频电压的配合

① 爬电距离应满足下式要求：

L≥K_dλU_m （18-35）

式中 L——电气设备户外电瓷绝缘的几何爬电距离（cm）；

K_d——增大系数，与瓷件直径D_m有关，D_m＜300mm时，K_d=1.0；300mm≤D_m≤500mm时，K_d=1.1；D_m＞500mm时，K_d=1.2；

λ——爬电比距（cm/kV）；

U_m——系统最高电压（kV）。

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（250kV）或1.2（363kV、550kV）倍。

② 变压器内绝缘应进行长时间工频耐压试验，耐压值为1.5倍系统最高相电压。

③ 变电站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。

2）范围Ⅱ电气设备与操作过电压的绝缘配合

① 电气设备内绝缘

● 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。

● 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。

● 断路器同极断口间内绝缘额定操作冲击耐压U_s.d应符合下式要求：

② 电气设备外绝缘

● 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%。

● 变压器外绝缘相间干态额定冲击耐压与其内绝缘相间额定操作冲击耐压值相同。

● 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。

3）与雷电过电压的绝缘配合

① 变压器内（外）绝缘、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[参见十三、（3）、1）、③]下的残压间的配合系数取1.4。

② 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。

③ 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U_1.d应符合下式要求：

式中 U_1.e——断路器、隔离开关全波额定雷电冲击耐压（kV）。

例题1：交流500kV线路，采用Ⅴ型串，处于海拔1000m以下，试计算工频电压下的空气间隙。

（A）1.3m （B）1.34m （C）1.36m （D）1.4m

答案：[B]

解答：根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T 620—1997）第10.2.2.a）条及第10.2.3.a）条，同时根据同一规范附录F表F2可得

所以B正确。

例题2：220kV配电装置，地处海拔3000m，盐密0.18mg/cm²，户外敞开式中型布置，架构高度20m，采用金属氧化锌避雷器。请回答下列各题。

（1）该配电装置母线避雷器额定电压和持续运行电压应选择哪组数据？

（A）105kV，127.02kV （B）172.5kV，132.79kV

（C）181.5kV，139.7kV （D）189kV，145.49kV

答案：[D]

解答：根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T 620—1997）第5.3.4条表3，可得

所以选择D。

（2）该220kV系统工频过电压一般不超过下列哪组数值？

（A）189.14kV （B）203.69kV （C）327.6kV （D）352.8kV

答案：[A]

解答：根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T 620—1997）第3.2.2条、第4.1.1.b）条，可得

所以选择A。

（3）该220kV变压雷电冲击耐受电压为950kV，当海拔低于1000m时，试验电压应是哪个数值？

（A）1177.5kV （B）1187.5kV （C）1190.5kV （D）1205kV

答案：[B]

解答：根据《导体和电器选择设计技术规定》（DL/T 5222—2005）第6.0.8条，可得

所以B正确。

例题3：220kV配电装置的直击雷保护采用独立避雷针，针高35m，被保护物高15m，当要求其中两支等高避雷针的联合保护范围的宽度为30m时，请计算这两支避雷针之间允许的最大距离和单支避雷针对被保护物的保护半径是下列哪组数值？

（A）r=20.9m D=60.45m （B）r=20.9m D=72m

（C）r=22.5m D=60.45m （D）r=22.5m D=72m

答案：[A]

解答：根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》（DL/T 620—1997）式（6）有

由同一规范图4(a)查得，故