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絕緣配合的基本概念

發布時間:2011/11/2 9:37:19 訪問次數:3584

      絕緣的作用是將電位不同的導體分隔開來。
    絕緣配合就是根據設備所在系統中可能出現的各種電壓,PCF8583并考慮保護裝置的特性和設備的絕緣性能,來確定設備必要的耐受強度,以便把作用于設備上的各種電壓所引起的設備絕緣損壞和影響連續運行的概率,降低到在經濟上和運行上能耐受的水平;也就是要在技術上正確處理各種電壓、各種限壓措施和設備絕緣耐受能力三者之間的配合關系,以及在經濟上協調投資費、維護費和事故損失費(即可靠性)三者之間的關系。不會因絕緣水平取得過高,而使設備尺寸過大及造價過高,形成不必要的投入;也不會因絕緣水平取得過低,而使設備在運行中事故率增加,導致事故損失及維護費用過大。所以,電力系統絕緣配合是一個復雜的、綜合性很強的技術經濟問題。
    電力系統中的絕緣,包括發電廠、變電站中電氣設備絕緣和輸配電線路的絕緣。從絕緣結構和特性區分,有外絕緣和內絕緣。外絕緣是指與大氣直接接觸的絕緣部件,一般是瓷或硅橡膠等表面絕緣和空氣絕緣。外絕緣的耐受電壓值與大氣條件(氣壓、氣溫、濕度、霧、雨露、冰雪等)密切相關,沿面閃絡和氣隙擊穿是外絕緣喪失絕緣性能的常見形式,但事后能恢復其絕練性能,故屬自恢復型絕緣。內絕緣是指不與大氣直接接觸的絕緣部件,其耐受電壓值基本上與大氣條件無關。一般地說,內絕緣是由固體、液體、氣體等絕緣材料組成的復合絕緣。例如,變壓器類設備的內絕緣主要是油紙絕緣,這類絕緣在過電壓多次作用下,會因累積效應使絕緣性能下降;一旦絕緣被擊穿或損壞,不能自動恢復原有的絕緣性能,故屬非自恢復型絕緣。實際應用中,一臺設備的絕緣結構總是由自恢復和非自恢復兩部分組成,通常并不簡單地把一臺設備的絕緣說成是自恢復型或非自恢復型;僅當一臺設備的非自恢絕緣部分發生沿面或貫穿性放電的概率可以忽略不計時,才可稱其絕緣為自恢復型的,或者相反。
    電力系統絕緣配合的本質是合理處置作用電壓與絕緣強度的關系,而電力系統中各類作用電壓與電力系統中性點運行方式相關,因而中性點運行方式將直接影響系統絕緣水平的確定。在中性點有效接地系統中,相對地絕緣承受的長期工作電壓為運行相電壓。而非有效接地系統允許帶單相接地故障運行一定時間,此時最大工作電壓為線電壓。因此這兩種系統中選用的避雷器參數是不相同的。有效接地系統中避雷器額定電壓比非有效接地系統要低,殘壓也相對較低,故電氣設備承受的雷屯過電壓也相對較低,約20%。對于操作過電壓,在有效接地系統中,操作過電壓是在相電壓基礎上產生的;而在非有效接地系統中,則可能在線電壓基礎上產生,故前者的過電壓倍數比后者低20%--30%。因此,對同一電壓等級的電力系統,若中性點非有效接地,則其絕緣水平要高于有效接地的系統。
    電氣設備絕緣水平由作用于絕緣上的最大工作電壓、雷電過電壓及操作過電壓三者中一種所決220kV達到較佳的技術經濟效果,在不同電壓等級中對這些作用電壓的處置是不同的。在220kv及以下系統中,要求把雷電過電壓限制到低于操作過電壓是不經濟的;因此在這些系統中,電氣設備的絕緣水平由雷電過電壓決定。限制雷電過電壓的措施主要是采用避雷器,避雷器的雷電沖擊保護水平是確定設備絕緣水平的基礎。對于輸電線路,則要求達到一定的耐雷水平。由這樣確定的絕緣水平在正常情況下能耐受操作過電壓的作用,故220kV及以下系統一般不采用專門的限制內部過電壓的措施。隨著輸變電電壓的提高,操作過電壓對絕緣的威脅將明顯增大。在330kV及以上的超高壓系統中,一般需采用專門的限壓措施,如并聯電抗器、帶有并聯電阻的斷路器及金屬氧化物避雷器等,將操作過電壓限制至容許值。由于限制過電壓措施和要求不同,絕緣配合的作法也不同。例如,俄羅斯等國主要用復合型磁吹避雷器及過電壓限制器限制操作過電壓,所以是按避雷器的操作過電壓保護特性確定設備絕緣水平;美國、日本、法國等則主要通過改進斷路器的性能,將操作過電壓限制到預定的水平。避雷器是作為操作過電壓的后備保護,實際上,設備絕緣水平是以雷電過電壓下避雷器的保護特性為基礎確定的。我國采用后一種作法。無論哪種作法,均以避雷器保護特性為基礎。對于輸電線路絕緣水平的選擇,仍以保證一定的耐雷水平為目標。
    隨著限制過電壓措施的不斷完善,當過電壓被限制到1·7~1.8倍或更低時,長時間工作電壓就可能成為決定系統絕緣的主要因素。
    在污穢地區,外絕緣強度受污穢影響而大大降低,污閃事故常在惡劣氣象條件和T作電壓下發生。所以,嚴重污穢地區電力系統外絕緣水平主要由系統最高運行屯壓所決定。
    電力系統絕緣配合是不考慮諧振過電壓的,因此在系統設計和運行中要求避免發生諧振過電壓。
    輸電線路絕緣與變電站電氣設備絕緣之間不存在配合問題。通常,為保證線路的安全運行,線路絕緣水平遠高于變電站電氣設備的絕緣水平。雖然多數過電壓發源于線路,但高幅值的過電壓波傳人變電站時,將被站內的避雷器所限制,而站內設備絕緣是以避雷器保護水平為基礎確定的。所以,線路過電壓波不會威脅站內電氣設備絕緣。
    考慮到不同時期的電網結構不同,過電壓水平不同,以及發生事故造成后果不同,對絕緣水平的確定也存在一定的差異。通常在電網發展初期,采用單回線路送電,系統聯系薄弱,一旦發生故障,經濟損失大。到了發展中、后期,系統聯系加強,保護性能改善,設備損壞率減小,即使出現故障,經濟損失亦會明顯降低。因此,對同一電壓等級,不同類型設備、不同地點,允許選擇不同的絕緣水平;一般在電網建設初期選用較高的絕緣水平,發展到中、后期,可選用較低的絕緣水平。為了適應這種需要,國際電工委員會(IEC)和我國國家標準對同一電壓等級的設備,對應有幾個絕緣水平以供選擇。

      絕緣的作用是將電位不同的導體分隔開來。
    絕緣配合就是根據設備所在系統中可能出現的各種電壓,PCF8583并考慮保護裝置的特性和設備的絕緣性能,來確定設備必要的耐受強度,以便把作用于設備上的各種電壓所引起的設備絕緣損壞和影響連續運行的概率,降低到在經濟上和運行上能耐受的水平;也就是要在技術上正確處理各種電壓、各種限壓措施和設備絕緣耐受能力三者之間的配合關系,以及在經濟上協調投資費、維護費和事故損失費(即可靠性)三者之間的關系。不會因絕緣水平取得過高,而使設備尺寸過大及造價過高,形成不必要的投入;也不會因絕緣水平取得過低,而使設備在運行中事故率增加,導致事故損失及維護費用過大。所以,電力系統絕緣配合是一個復雜的、綜合性很強的技術經濟問題。
    電力系統中的絕緣,包括發電廠、變電站中電氣設備絕緣和輸配電線路的絕緣。從絕緣結構和特性區分,有外絕緣和內絕緣。外絕緣是指與大氣直接接觸的絕緣部件,一般是瓷或硅橡膠等表面絕緣和空氣絕緣。外絕緣的耐受電壓值與大氣條件(氣壓、氣溫、濕度、霧、雨露、冰雪等)密切相關,沿面閃絡和氣隙擊穿是外絕緣喪失絕緣性能的常見形式,但事后能恢復其絕練性能,故屬自恢復型絕緣。內絕緣是指不與大氣直接接觸的絕緣部件,其耐受電壓值基本上與大氣條件無關。一般地說,內絕緣是由固體、液體、氣體等絕緣材料組成的復合絕緣。例如,變壓器類設備的內絕緣主要是油紙絕緣,這類絕緣在過電壓多次作用下,會因累積效應使絕緣性能下降;一旦絕緣被擊穿或損壞,不能自動恢復原有的絕緣性能,故屬非自恢復型絕緣。實際應用中,一臺設備的絕緣結構總是由自恢復和非自恢復兩部分組成,通常并不簡單地把一臺設備的絕緣說成是自恢復型或非自恢復型;僅當一臺設備的非自恢絕緣部分發生沿面或貫穿性放電的概率可以忽略不計時,才可稱其絕緣為自恢復型的,或者相反。
    電力系統絕緣配合的本質是合理處置作用電壓與絕緣強度的關系,而電力系統中各類作用電壓與電力系統中性點運行方式相關,因而中性點運行方式將直接影響系統絕緣水平的確定。在中性點有效接地系統中,相對地絕緣承受的長期工作電壓為運行相電壓。而非有效接地系統允許帶單相接地故障運行一定時間,此時最大工作電壓為線電壓。因此這兩種系統中選用的避雷器參數是不相同的。有效接地系統中避雷器額定電壓比非有效接地系統要低,殘壓也相對較低,故電氣設備承受的雷屯過電壓也相對較低,約20%。對于操作過電壓,在有效接地系統中,操作過電壓是在相電壓基礎上產生的;而在非有效接地系統中,則可能在線電壓基礎上產生,故前者的過電壓倍數比后者低20%--30%。因此,對同一電壓等級的電力系統,若中性點非有效接地,則其絕緣水平要高于有效接地的系統。
    電氣設備絕緣水平由作用于絕緣上的最大工作電壓、雷電過電壓及操作過電壓三者中一種所決220kV達到較佳的技術經濟效果,在不同電壓等級中對這些作用電壓的處置是不同的。在220kv及以下系統中,要求把雷電過電壓限制到低于操作過電壓是不經濟的;因此在這些系統中,電氣設備的絕緣水平由雷電過電壓決定。限制雷電過電壓的措施主要是采用避雷器,避雷器的雷電沖擊保護水平是確定設備絕緣水平的基礎。對于輸電線路,則要求達到一定的耐雷水平。由這樣確定的絕緣水平在正常情況下能耐受操作過電壓的作用,故220kV及以下系統一般不采用專門的限制內部過電壓的措施。隨著輸變電電壓的提高,操作過電壓對絕緣的威脅將明顯增大。在330kV及以上的超高壓系統中,一般需采用專門的限壓措施,如并聯電抗器、帶有并聯電阻的斷路器及金屬氧化物避雷器等,將操作過電壓限制至容許值。由于限制過電壓措施和要求不同,絕緣配合的作法也不同。例如,俄羅斯等國主要用復合型磁吹避雷器及過電壓限制器限制操作過電壓,所以是按避雷器的操作過電壓保護特性確定設備絕緣水平;美國、日本、法國等則主要通過改進斷路器的性能,將操作過電壓限制到預定的水平。避雷器是作為操作過電壓的后備保護,實際上,設備絕緣水平是以雷電過電壓下避雷器的保護特性為基礎確定的。我國采用后一種作法。無論哪種作法,均以避雷器保護特性為基礎。對于輸電線路絕緣水平的選擇,仍以保證一定的耐雷水平為目標。
    隨著限制過電壓措施的不斷完善,當過電壓被限制到1·7~1.8倍或更低時,長時間工作電壓就可能成為決定系統絕緣的主要因素。
    在污穢地區,外絕緣強度受污穢影響而大大降低,污閃事故常在惡劣氣象條件和T作電壓下發生。所以,嚴重污穢地區電力系統外絕緣水平主要由系統最高運行屯壓所決定。
    電力系統絕緣配合是不考慮諧振過電壓的,因此在系統設計和運行中要求避免發生諧振過電壓。
    輸電線路絕緣與變電站電氣設備絕緣之間不存在配合問題。通常,為保證線路的安全運行,線路絕緣水平遠高于變電站電氣設備的絕緣水平。雖然多數過電壓發源于線路,但高幅值的過電壓波傳人變電站時,將被站內的避雷器所限制,而站內設備絕緣是以避雷器保護水平為基礎確定的。所以,線路過電壓波不會威脅站內電氣設備絕緣。
    考慮到不同時期的電網結構不同,過電壓水平不同,以及發生事故造成后果不同,對絕緣水平的確定也存在一定的差異。通常在電網發展初期,采用單回線路送電,系統聯系薄弱,一旦發生故障,經濟損失大。到了發展中、后期,系統聯系加強,保護性能改善,設備損壞率減小,即使出現故障,經濟損失亦會明顯降低。因此,對同一電壓等級,不同類型設備、不同地點,允許選擇不同的絕緣水平;一般在電網建設初期選用較高的絕緣水平,發展到中、后期,可選用較低的絕緣水平。為了適應這種需要,國際電工委員會(IEC)和我國國家標準對同一電壓等級的設備,對應有幾個絕緣水平以供選擇。

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